2.2气体的等温变化 同步练习3（Word版含答案）

2.2气体的等温变化 精选练习3（解析版）
一、选择题
1．在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，下列操作正确的是（　　）
A．调节空气柱长度后立刻读数
B．拉上窗帘防止阳光直射玻璃管
C．推拉活塞时，为了防止手滑应该用手紧握玻璃管
D．实验中若密封橡胶帽脱落，应立刻堵住后继续实验
2．如图所示，一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向下竖直插入水银槽中，管内封有一定质量的理想气体，体积为V，管内外水银面高度差为h。现保持温度不变，将玻璃管缓慢下压一小段距离。设外界大气压不变，忽略槽内水银面高度变化。则（　　）
A．V变大，h变大 B．V变小，h变小
C．V变小，h变大 D．V变大，h变小
3．如图所示，，、三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，管竖直向下做自由落体运动，管竖直向上做加速度为的匀加速运动，管沿倾角为的光滑斜面下滑，若空气温度始终相同且不变，当水银柱相对管壁静止时，，、三管内的空气柱长度、、间的关系为（　　）
A． B． C． D．
4．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态设A、B、C状态对应的温度分别为、、，则下列关系式中正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
5．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学某次实验中作出的p-图线如图所示，关于图线弯曲的可能原因，下列说法错误的是（　　）
A．压强传感器与注射器的连接处漏气
B．未在注射器活塞上涂润滑油
C．未考虑注射器与压强传感器连接部位的气体体积
D．实验过程中用手握住了注射器前端
6．一只轮胎的容积，已装有的空气，现用打气筒给它打气。已知打气筒的容积，设打气过程中轮胎的容积及气体温度都保持不变，大气压，要使胎内气体的压强达到，应打气（　　）
A．10次 B．12次 C．15次 D．20次
7．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为，大气压强，水的密度，重力加速度。当空气柱被压缩到长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为（　　）
A． B． C． D．
8．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为h1，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为h2，中间封有一段空气，若（　　）
A．温度升高，则h1增大，h2增大
B．大气压升高，则h1增大，h2增大
C．弯管下移少许距离，则h1增大，h2不变
D．右管中滴入少许水银，则h1不变，h2增大
9．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱。保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（　　）
A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm
10．启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎压过低，显示为，车轮内胎体积约为。为使汽车正常行驶，用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充入、压强为的气体，充气结束后发现内胎体积约膨胀了，充气几分钟可以使轮胎内气体压强达到标准压强？（汽车轮胎内气体可以视为理想气体，充气过程轮胎内气体温度无明显变化）（　　）
A．3 B．4 C．5 D．6
11．关于分子动理论，下列说法中不正确的是（　　）
A．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙
B．扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行
C．在r>r0范围内，当分子间距离增大时，分子势能一定增大
D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力
12．如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的图线，则在此过程中（　　）
A．气体的内能改变 B．气体的体积增大
C．气体压强变大 D．气体温度降低
13．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程。则下列说法正确的是（　　）
A．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的各状态参量均相同
D．B→C体积增大，压强减小，温度不变
14．如图所示的连通器A、B管内封有空气，C管敞口竖直向上，K为阀门。开始时A、B、C内水银面等高，B管中封闭气体长度大于A管中封闭气体长度，A、B、C管横截面积依次减小。若在C管中沿管壁注入少许水银，三管液面上升高度分别为hA、hB、hC。若不注入水银而是打开K，使水银流出少许（A、B、C管中水银面不会降到管口下方），三管液面下降高度分别为hA'、hB'、hC'。假设以上过程中气体温度不变，以下说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
15．对于实际的气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体体积变化时，其内能可能不变
B．气体的内能包括气体整体运动的动能
C．气体的内能包括气体分子热运动的动能
D．两个分子间势能随这两个分子间距减小而增大
E.两个分子间的斥力大小随这两个分子间距减小而增大
二、解答题
16．如图所示，一个粗细均匀、导热良好的L型的玻璃管竖直放置，竖直管上端封闭，水平管右端与大气相通，竖直管中封闭一段长为25cm的空气柱（可视为理想气体），竖直管下部水银柱长为15cm，水平管水银柱长度为5cm，如果将玻璃管在竖直面内逆时针缓慢旋转，求此时空气柱的长度（在旋转过程中水银不会溢出玻璃管，环境温度不变，大气压强为）。
17．粗细均匀的U 形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0 = 75cmHg，环境温度不变。现从U 形管右侧缓慢注入水银，使右侧空气柱的上方水银柱的长度变为25cm。求：
（1）右侧管内封闭空气柱的长度；
（2）左侧管内水银面上升的高度；
参考答案
1．B
【详解】
A．调节空气柱长度的过程中，外界对气体做功，气体温度发生变化，为保持气体温度不变，调节空气柱长度后不要立即读数，要等气体状态稳定后再读数，故A错误；
B．实验过程要保持气体温度不变，拉上窗帘防止阳光直射玻璃管，所以B正确；
C．当用手直接握在注射器上时，手的温度可能改变气体的温度，所以不要用手直接握在注射器上，则C错误；
D．实验时要保持气体的质量不变，实验中若密封橡胶帽脱落，注射器内气体的质量发生变化，则不能继续实验，所以D错误；
故选B。
2．B
【详解】
以试管内水银柱为研究对象，则有
现保持温度不变，将玻璃管缓慢下压一小段距离，则管内水银柱上方的空气体积减小，气体压强增大，而此时外界大气压强不变，因此，管内水银柱的高度减小。
故选B。
3．D
【详解】
设大气压为。对管，管竖直向下做自由落体运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即。
对管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得
得
对管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得
对管和水银整体，有
得
解得
可得
根据玻意耳定律有，可得，ABC错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
根据
可知，从A到B体积不变，压强减小，则温度降低，即
从B到C压强不变，体积变大，则温度升高，即
故选C。
5．D
【详解】
ABC．当增大时，V减小，p增加的程度不是线性关系，当斜率减小，压强增加程度减小，导致这一现象的原因是注射器存在漏气现象，为在注射器活塞上涂润滑油会导致漏气，当压强增加后，连接部分的气体体积也减小，但连接部分体积未变，则注射器中一小部分气体进入连接部分，也相当于注射器漏气，故ABC正确，不符合题意；
D．实验过程中用手握住注射器前端，会导致注射器中气体温度升高，则图像的斜率会增大，故D错误，符合题意。
故选D。
6．A
【详解】
设打气n次，由玻意耳定律可得
代入数据解得
即应打气10次，A正确。
故选A。
7．A
【详解】
压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时管内气体的压强为
则由玻意耳定律可知
解得
h≈43.6cm
故选A。
8．A
【详解】
A．当温度升高时，由可知，封闭气体的压强增大，体积也增大，h1和h2同时增大，A正确；
B．平衡后管中封闭气体的压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
则得
h1=h2
若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C得知，封闭气体的体积减小，水银柱将移动，使h1和h2同时减小，二者一直相等，B错误；
C．若把弯管下移少许距离，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增加，C错误；
D．若右管中滴入少许水银，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增加，D错误。
故选A。
9．C
【详解】
初状态气体压强为
末状态气体压强为
由玻意耳定律得
解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
10．C
【详解】
设使轮胎内气体压强达到2.5p0的充气时间为tmin，此时内胎体积为V2，压强为p2；胎内气体在压强为p1时体积为V1，由玻意耳定律得
其中
，，
联立解得
则充入胎内气体在压强为1.5 p0时的体积为
对充入胎内气体，由玻意耳定律得
其中
联立方程解得
故选C。
11．D
【详解】
A．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙，选项A正确；
B．扩散现象就是物质分子的无规则运动。扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行，选项B正确；
C．在r>r0范围内，分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能一定增大，选项C正确；
D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这是因为压强增大的原因，选项D错误。
本题选择错误的，故选D。
12．C
【详解】
AD．由图像知，这条线为等温线，即，所以气体内能相同，AD错误；
B．由图像知，所以，即气体的体积减小，B错误；
C．由图像知，所以气体压强变大，C正确。
故选C。
13．AD
【详解】
A．图线D→A的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变由气态方程
分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故选项A正确；
BC．由图可知A→B过程中，压强变大，体积变大，根据
可知，气体的温度升高，A与B的各状态参量均不相同，故选项BC错误；
D．同理，B→C过程气体的温度不变，而压强减小，根据玻意耳定律
可知体积增大，故选项D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
AB．在C管中沿管壁注入少许水银，管内的压强不变，温度不变，所以体积不变，那么A、B、C的气体长度也不变，依旧是，选项B正确，A错误；
CD．初始时刻，三管中水银保持水平，说明ABC气压相同；放掉一部分水银，但是还保持每个柱里都有水银，是保持质量、温度不变，等温膨胀，根据玻意耳定律pV=C，气压减小；假设流出水银后三管液面仍然相平，根据玻意耳定律，原先空气柱最长的气压减小的最少，故其气压最大，这个时候它会压着水银柱到其他两管中，故原来空气柱最长液面的最低，下降高度最大，原来空气柱最短的液面最高，下降高度最小，即，选项C正确，D错误。
故选BC。
15．ACE
【详解】
A．气体的体积变化时，存在做功情况，但如果同时有热量交换，则根据热力学第一定律可知，其内能可能不变，故A正确；
BC．气体的内能包括气体分子的总动能与分子的总势能，与气体的整体运动的动能无关，所以B错误；C正确；
D．当两个分子间距离大于时，两个分子间势能随这两个分子间距减小而减小，所以D错误；
E．两个分子间的斥力大小随这两个分子间距减小而增大，所以E正确；
故选ACE。
16．20cm
【详解】
初始状态下气体的压强为
设玻璃管横截面积为S，气体的体积为
设旋转后空气柱的长度为，则竖直管内水银柱长为
此时气体的压强为
气体的体积为
根据玻意耳定律得
解得
（不合题意，舍去）
空气柱长度从原来的25cm减小为20cm，则原水平管中流入竖直管中5cm，恰好等于水平管中水银柱长度5cm，所以符合题意，则旋转后空气柱长度为20cm。
17．（1）4.5cm；（2）h=2cm
【详解】
（1）设玻璃管的横截面积为S；令、g分别为水银密度和重力加速度，初始时，右侧水银柱高度为h1=15cm，产生压强为ph1，空气柱长度为l1=5cm，压强为p1，注入水银后，右侧水银柱高度为h1 =25cm，产生压强为ph1 ，空气柱长度为l1 ，压强为p1 ，由力的平衡条件有
p1=p0+ph1=90cmHg
p1 =p0+ph1 =100cmHg
由玻意耳定律有
p1l1S=p1 l1 S
联立以上各式并代入数据解得
l1 =4.5cm
（2）初始时，左侧空气柱长度为l2=32cm，压强为p2=p1；注入水银后，设左侧水银面上升的高度为h，高出的水银柱产生压强为2ph，左侧空气柱压强为p2 ，由力的平衡条件有
p2 =p1 2ph
由玻意耳定律有
p2l2S=p2 (l2 h)S
联立以上各式并代入数据得
h2 82h+160=0
解得
h=80cm（不合题意，舍去），h=2cm