2.3气体的等压变化和等容变化 同步练习3（Word版含答案）

2.3气体的等压变化和等容变化 精选练习3（解析版）
一、选择题
1．如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和B竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量温度相同的理想气体，气柱长度，水银柱长度，现使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（　　）
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向下移动，B管移动较多
C．均向下移动，两管移动的一样多
D．水银柱的移动距离与管的粗细有关
2．如图所示，A，B两个大容器装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D做活塞，当左边容器的温度为-10℃，右边容器的温度为10℃时，水银滴刚好在玻璃管中央保持平衡，当两个容器的温度都下降10℃时，下列说法正确的是（　　）
A．水银滴将不移动 B．水银滴将向右运动
C．水银滴将向左运动 D．水银滴的运动方向无法判断
3．汽缸内封闭着一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高（　　）
A．气体的分子数密度增大
B．气体的压强减小
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
4．两端封闭的U型管中有一些水银将空气隔为两部分，环境温度为10℃。U型管竖直放置，左、右两气柱的长度分别为L1和L2，如图所示。现将环境温度逐渐升高，则（　　）
A．L1变长，L2变短 B．L2变长，L1变短
C．L1和L2不变化 D．条件不足，无法判定
5．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　）
A．状态a→b，理想气体的内能减小
B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少
C．状态b→c，外界对理想气体做正功
D．状态c→a，理想气体的温度降低
6．如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。在输液过程中（　　）
A．A和B瓶中的药液一起下降
B．A瓶中的药液用完后B瓶药液才开始下降
C．A瓶上方的气压始终小于B瓶上方的气压
D．随着B瓶液面下降，注射速度变慢
7．在一个密封的钢瓶内充有一定质量的氧气，当7℃时，瓶内氧气的压强为2个大气压；当压强增大到2.2大气压时，氧气的温度为（　　）
A．35K B．70K C．35℃ D．70℃
8．下列各图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，各图中正确描述一定质量理想气体等温变化规律的是（　　）
A． B．
C． D．
9．如图，内壁光滑的汽缸中有一个活塞，活塞下方封闭有一定量的理想气体。开始时活塞处于平衡状态，气体状态为a．现给活塞下方的气体加热，使活塞缓慢移动到汽缸顶部并被挡住；继续加热一段时间后，气体达到状态b．在气体外a状态到b状态的过程中，下列描述气体状态变化的压强~体积（p~V）图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．下列关于温度及内能的说法中，正确的是（　　）
A．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的
B．理想气体的温度升高，每个气体分子的动能增大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，它们的内能相同
11．开尔文借鉴他人的研究成果，合理外推，建立了热力学温标，他所依据的实验事实是（　　）
A．一定质量的气体，体积不变，压强与摄氏温度成线性关系
B．一定质量的气体，压强不变，体积与摄氏温度成线性关系
C．一定质量的气体，温度不变，压强与体积成反比
D．一定质量的气体，压强不变，体积与温度成正比
12．一个瓶子里装有空气，瓶上有一个小孔跟外面大气相通，原来瓶里气体的温度是7℃，如果把它加热到47℃，瓶里留下的空气的质量是原来质量的（　　）
A． B． C． D．
13．如图为伽利略设计的一种测温装置结构示意图，玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的B管竖直插在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，在1标准大气压（相当于76cmHg的压强）下，当温度时，管内外水银面的高度差 。下列说法正确的是（　　）
A．若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度降低
B．若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度升高
C．在1标准大气压下，时管内外水银面的高度差
D．若环境真实压强比标准大气压小，管内外水银面的高度差仍为16cm时，实际温度大于
14．一定质量的理想气体，从初始状态经状态再回到，它的压强与热力学温度的变化关系如图所示，其中和的延长线过坐标原点，状态的温度相等。下列判断正确的是（　　）
A．气体在状态的体积小于在状态的体积
B．从状态到，气体与外界无热交换
C．从状态到，气体吸收的热量大于它对外界做的功
D．从状态到，气体吸收的热量不等于它增加的内能
E.从状态到，气体吸收的热量不等于从状态到放出的热量
15．一定质量的气体经历如图所示的一系列过程，、、和这四个过程在图像上都是直线段，其中的延长线通过坐标原点O，垂直于，而平行于，由图可以判断（　　）
A．过程中气体体积不断减小 B．过程中气体体积不断减小
C．过程中气体体积不断增大 D．过程中气体体积不断增大
二、解答题
16．新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱（即舱内气体压强低于外界的大气压强），这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤后排出。若该负压舱容积为，初始时温度为，大气压强为，隔离舱内负压为。转运到某地区后，外界温度变为，大气压强为，已知负压舱导热性良好，气体均可视为理想气体，绝对零度取。
（1）若负压舱运输过程中与外界没有气体交换，求运送到该地区后负压舱内的压强；
（2）若转运过程中负压舱内始终保持的稳定负压，求转运前后负压舱内气体的质量之比。
17．已知晚上空气柱的长度，晚上的温度为12℃，气体长度比中午缩短了，若当地的大气压强保持不变，饮料管的横截面积。饮料管粗细均匀，且不变形。求：
（i）中午的温度；
（ii）饮料管中封闭的空气柱缩短的过程中，外界对饮料管内空气做的功W。
参考答案
1．B
【详解】
对于管内封闭气体的压强可得
对气体2也可以有
因为
故
封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律得
解得
同理
又因为
即
所以
故气柱上方水银柱均向下移动，B管移动较多。
故选B。
2．C
【详解】
假设水银滴不动，两边气体都发生等容变化，根据
可知对左侧气体
对右侧气体
整理可得
因此水银滴将向左移动。
故选C。
3．D
【详解】
A．当温度升高时，由于气体的体积均不变，因此气体的分子数密度不变，A错误；
BD．保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强增大，因此每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，B错误，D正确；
C．当温度升高时，分子的平均动能增大，平均速率增大，C错误；
故选D。
4．B
【详解】
假设左、右两气柱的长度不变，由图可知，原来两气柱的压强关系
由等容变化可得
由于温度升高，则压强增大，且得
同理可知
由题意可知，温度变化相同，起始温度也相同，且，则
则L2变长，L1变短。
故选B。
5．C
【详解】
A．因为a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线，所以a→b是等温过程，温度不变，理想气体的内能不变，故A错误；
B．状态b→c，压强不变，体积变小，所以单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变多，故B错误；
C．状态b→c，压强不变，体积变小，所以外界对理想气体做正功，故C正确；
D．状态c→a，体积不变，压强升高，理想气体的温度升高，故D错误；
故选C。
6．B
【详解】
AB．在药液从B瓶流出后，封闭气体体积增大，温度不变，据
可知，气体压强减小，A瓶中的药液被压入B瓶，所以B中流出多少，A瓶就补充过来多少，故B瓶药液液面保持不变，直到A瓶药液全部流入B瓶后，B瓶药液才开始下降，A错误，B正确；
C.A瓶瓶口与大气相通，压强等于大气压，但液面下降，液体产生的压强减小，因此A瓶中封闭的气体压强增大，B瓶液面未下降时，封闭气体压强不变，故A瓶上方的气压大于B瓶上方的气压，C错误；
D．由于两瓶口通过细管与外界相连，压强始终等于大气压，因此注射速度保持不变，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
由题可知，为等容变化，由
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．横轴代表热力学温度，纵轴代表压强，图像与横轴平行，纵坐标为定值，表示压强一定，是气体等压变化规律，不是等温变化规律，故A错误；
B．横轴代表体积，纵轴代表压强，图像表示随着体积增大压强减小的变化规律，根据质量一定的理想气体状态方程
（恒量）
知若不变，则图线为一条双曲线，所以是等温变化规律，故B正确；
C．根据质量一定的理想气体状态方程
（恒量）
可得
如果气体是等压变化，则是常数，所以V—T图像为过原点的直线，是等压变化规律，不是等温变化规律，故C错误；
D．横轴代表摄氏温度，图像中表示随着温度增大气体压强增大，显然气体不是等温变化规律，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
设大气压为p0，活塞质量为m，横截面积为S，封闭气体压强
由p、m、s都不变，活塞升高汽缸顶部前气体压强p不变，对气体加热，气体温度升高而压强不变，由理想气体状态方程可知，气体体积V变大，当活塞升到汽缸顶部倍挡住后，对气体加热时，气体体积不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．冰融化成水的过程温度不变，但要吸收热量，故质量和温度相同的冰和水，水的内能较大，A错误；
B．理想气体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个气体分子的动能都增大，B错误；
C．结合A的解析可知，一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，C正确；
D．理想气体的内能是所有分子的动能的总和，质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，由于摩尔质量的不同，物质的量不同，分子数不同，故它们的内能不相同，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
如图所示，在气体等容变化过程中，压强p与摄氏温度t成一次函数关系，不是简单的正比例关系。但是如果把直线AB延长至与横轴相交，把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了，由此建立的新坐标系的原点就是热力学温度的零度，而原坐标系的原点对应热力学温度的273.15K。开尔文正是借鉴了上述实验事并做了合理外推从而建立了热力学温标，故选A。
12．D
【详解】
取原来瓶中气体为研究对象，初态时
V1=V，T1=280K
末态时
V2=V＋ΔV，T2=320K
由盖-吕萨克定律得
又
联立解得
D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
AB．对封闭的气体进行分析，由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，则该变化为等容变化，由查理定律可得
外界大气压不变，封闭气体压强减小，则温度一定降低，B错误A正确；
C．气体初状态参量， ，
末状态参量，
气体发生等容变化，由查理定律可得
解得
则
C正确；
D．若水银柱的高度差仍为16cmHg，环境真实压强比标准大气压小，假设此时大气压为75 cmHg，所以A内的气体压强为
则
解得
即
D错误。
故选AC。
14．ACE
【详解】
A．对于p-T图像，因为ab、cd延长线经过原点，因此ab、cd分别体积恒定。因为ad过程是等温降压，因此体积变大，即，从而得到 ，故A正确；
B．从d到a，气体温度不变，则内能不变。体积变小，则外界对气体做功，所以气体需要放出热量，故有热交换。故B错误；
C．从b到c，温度升高，体积变大，因此气体吸收的热量抵消对外界做功后仍使其内能增加，故C正确；
D．从a到b，气体等体积升温升压，气体内能的变化等于它吸收的热量，故D错误；
E．气体吸收与放出的热量与过程有关，同时热量吸收和放出的效率有差异，所以从状态a到c，气体吸收的热量不等于从状态c到a放出的热量，故E正确。
故选ACE。
15．BCD
【详解】
A．由理想气体状态方程可得
在p－T图象中a到b过程斜率不变，即不变，则得气体的体积不变，故A错误；
BC．由理想气体状态方程可得
可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为所以bc过程中气体体积不断减小，cd过程中气体体积不断增大，故BC正确；
D．da过程中，od线的斜率大于oa线的斜率，减小，则气体的体积变大，故D正确。
故选BCD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）以负压舱内的气体为研究对象，体积不变
由查理定律得
解得
（2）隔离舱内产生的稳定负压
由理想气体状态方程得
则转运前后负压舱内气体的质量之比
解得
17．（i）；（ii）
【详解】
（i）由盖一吕萨克定律可知
其中
由题意可知中午饮料管中的空气柱长度为
解得
（ii）由于大气压强不变，外界对饮料管内空气做的功为
解得