2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册-2.2气体的等温变化 同步练习4

2.2气体的等温变化 精选练习4（解析版）
一、选择题
1．如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直玻璃管内有A、B两段长度均为l的理想气体气柱和一段长为h的水银柱，且气柱A的压强等于2ρgh（ρ为水银的密度）。当玻璃管以某一加速度a做竖直方向的匀加速运动，稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，已知运动过程中整个管内各处的温度不变，则（　　）
A．此时B段气体压强为0.6ρgh
B．玻璃管加速度a的方向向下
C．玻璃管加速度a的大小为g
D．玻璃管加速度a的大小为g
2．一只轮胎的容积，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
3．有同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p—V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。由于此图无法说明p与V的确切关系，所以改画p－图象，画出的p－图象应当是（　　）
A．B．C．D．
4．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加
B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量
C．充气过程中，储气室内气体内能不变
D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大
5．如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直玻璃管内有A、B两段长度均为l的理想气体气柱和一段长为h的水银柱，且气柱A的压强等于2ρgh（ρ为水银的密度）。当玻璃管以某一加速度a做竖直方向的匀加速运动，稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，已知运动过程中整个管内各处的温度不变，则（　　）
A．此时B段气体压强为0.6ρgh
B．玻璃管加速度a的方向向下
C．玻璃管加速度a的大小为g
D．玻璃管加速度a的大小为g
6．用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次能把体积为V0，压强为p0的空气打入容器内，若容器内原有空气的压强为p，打气过程中温度不变，则打了n次后容器内气体的压强为（　　）
A． B．p0+np0 C． D．
7．风箱是中国传统的鼓风设备，公元前4世纪的《道德经》中曾写到“天地之间，其犹橐龠（tuoyue）乎？虚而不屈，动而愈出。”橐龠即当时的鼓风用具，在古代既应用于熔炼金属，又应用于家庭炉灶，后逐渐演变制成风箱，其构造如图甲所示，剖面图如图乙所示，无论向左推进拉杆还是向右拉出拉杆过程中都有气流从出气口排出，从而可以一直鼓风，吹旺炉火。已知大气压强为，以下说法正确的是（　　）
A．往左推动拉杆时，进气口A闭合，进气口打开；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出
B．往右拉动拉杆时，进气口A打开，进气口闭合；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出
C．若堵住出气口，往左推动拉杆，则左边气体压强大于，右边气体压强小于
D．若堵住出气口，往右拉动拉杆，则左边气体压强小于，右边气体压强大于
8．容积V=10L的钢瓶充满氧后，压强p=20atm，打开钢瓶盖阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去，若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶子中的氧气压强均为p0=2atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可装的瓶数是（　　）
A．2瓶 B．18瓶 C．0.10瓶 D．20瓶
9．如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是（　　）
A． B．C．D．
10．不同条件下质量一定的理想气体的密度ρ随压强p变化的下列四种图线中，属等温变化的是（　　）
A． B．
C． D．
11．一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的空气压强为，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为（　　）
A． B．
C． D．
12．用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积，轮胎容积V=3L，原来压强。现要使轮胎内压强变为 ，问用这个打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（　　）
A．25次 B．20次 C．15次 D．10次
13．如图所示的装置，气缸分上、下两部分，下部分的横截面积大于上部分的横截面积，大小活塞分别在上、下气缸内用一根硬杆相连，两活塞可在气缸内一起上下移动。缸内封有一定质量的气体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气。初始时，活塞处于静止态，小活塞上的杯子里放有大量钢球。在列哪些情况下，两活塞将相对气缸向下移动（　　）
A．给气缸内气体援慢加热 B．大气压变小
C．减少几个钢球 D．让整个装置自由落体
14．竖直的玻璃管，封闭端在上，开口端在下，中间有一段水银，若把玻璃管稍倾斜一些，但保持温度不变，则（　　）
A．封闭在管内的气体压强增大
B．封闭在管内的气体体积增大
C．封闭在管内的气体体积减小
D．封闭在管内的气体体积不变
15．如图所示为充气泵气室的工作原理图。设大气压强为p0，气室中的气体压强为p，气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接。以下选项中正确的是（　　）
A．当橡皮碗被拉伸时，p>p0，S1关闭，S2开通
B．当橡皮碗被拉伸时，pC．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通
D．当橡皮碗被压缩时，p二、解答题
16．、两个容器体积均为，是用活塞密封的气筒，它的工作体积为。与、通过两只单向气阀、相连；当气筒抽气时气阀打开、关闭；当气筒打气时气阀打开、关闭。最初、两容器内气体的压强均为大气压强，活塞位于气筒的最右侧。（气筒与容器连接部分的气体体积忽略不计，整个装置温度保持不变，气体可视为理想气体。）
（1）求以工作体积完成第1次抽气结束后，容器内气体的压强；
（2）现在让气筒以工作体积完成抽气、打气各两次，求第1次打气后与第2次打气后容器内气体压强之比。
17．2021年7月4日中空间站的刘伯明成功开启了天和号核心舱出舱舱门，两位宇航员先后从核心舱成功出舱。气闸舱是载人航天器中供航天员进人太空或由太空返回时用的气密性装置。气闸舱有两个气闸门，一个与密封座舱连接，称内闸门：另一个是可通向太空的外闸门。航天员出舱进入太空活动前，在座舱内穿好航天服，走出内闸门后关闭内闸门，使用真空泵把气闸舱内空气抽入座舱内，当气闸舱内和外界空间的压力相等时才能打开外闸门进入太空。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作。假设座舱容积为，宇航员进入气闸舱前压强为，气闸舱容积为。真空泵进行一次抽气中可把体积为的气体送入对应仓内。已知空间站正常运行时气闸舱与座舱气压相等，不考虑漏气、新鲜气体注入及航天员体积。求：
（1）把气闸舱内气体全部抽入到座舱内，座舱内气体压强；
（2）出舱时，抽气机把气闸舱内气体抽入到座舱，完成两次抽气时气闸舱内气体压强。
参考答案
1．C
【详解】
AB．由题意可知，初状态时B的压强
加速稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，所以B的压强增大，A的压强减小，所以玻璃管的加速度向上，且可知
则
根据玻意耳定律可得
可得A变化后的压强为
根据玻意耳定律可得
可得A变化后的压强为
故AB错误；
CD．对水银柱，根据牛顿第二定律
可得
故C正确，D错误。
故选C。
2．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。
3．A
【详解】
由pV=C可得
p=
实验时注射器内的空气向外泄漏，C减小，所以画出的p－图象斜率变小。
故选A。
4．B
【详解】
A．充气过程中储气室内气体分子数增多，但是充气过程中气体温度保持不变，则分子运动剧烈程度不变，所以A错误；
B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功，喷液过程中温度保持不变，则气体的内能保持不变 ，根据热力学第一定律
可知 ，则气体吸收热量，所以B正确；
C．充气过程中，储气室内气体内能增大，因为气体的质量增大，分子数增大，总动能增大，则内能增大，所以C错误；
D．喷液过程中，根据等温变化，可知气体的体积增大，压强减小，则储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小，所以D错误；
故选B。
5．C
【详解】
AB．由题意可知，初状态时B的压强
加速稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，所以B的压强增大，A的压强减小，所以玻璃管的加速度向上，且可知
则
根据玻意耳定律可得
可得A变化后的压强为
根据玻意耳定律可得
可得A变化后的压强为
故AB错误；
CD．对水银柱，根据牛顿第二定律
可得
故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
将n次打气的气体和容器中原有气体分别看成是初态，将打气后容器内气体看成是末态，由玻意耳定律，有
得n次打气后容器内气体的压强
ABD错误，C正确。
故选C。
7．B
【详解】
A．由图可知，往左推动拉杆时，进气口A闭合，进气口打开；阀门打开，阀门闭合，气流可以从出气口排出，故A错误；
B．往右拉动拉杆时，进气口A打开，进气口闭合；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出，故B正确；
C．若堵住出气口，往左推动拉杆，则左边气体压强大于，右边气体压强等于，故C错误；
D．若堵住出气口，往右拉动拉杆，则左边气体压强等于，右边气体压强大于，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
由玻意耳定律得
pV=p1V1
即
20atm×10L=2atm×V1
解得
V1=100L
最多可装的瓶数是
瓶
故选B。
9．C
【详解】
筒内气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大。
故选C。
10．A
【详解】
理想气体做等温变化时，由玻意耳定律
可判断出
根据
得到
故
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．C
【详解】
打气时，活塞每推动一次，把体积为压强为的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为体积为的气体压入容器内，容器内原来有压强为体积为V的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得
所以
抽气时，每拉动一次，把容器中气体的体积从V膨胀为，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的气体排除，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得
第一次抽气
得
第二次抽气
得
第三次抽气
得
第n次抽气完毕后，气体压强为
故选C。
12．B
【详解】
设压强为时气体体积为，根据玻意耳定律得
设打入的压强为的气体体积为，则
设打入的压强为的气体体积为，则
则用这个打气筒要打气次数为
故选B。
13．AB
【详解】
开始时两活塞处于静止状态，设上、下活塞的面积为S1、S2，气体压强为p，整体由平衡条件可得
解得缸气体压强为
A．给气缸内气体缓慢加热，假设活塞不移动，气体发生等容变化，则温度升高，缸内气体压强增大，由于
故活塞相对气缸向下移动，A正确；
B．大气压变小时，气体压强减小，由玻意耳定律可知气体体积要增大，故活塞要向下移动，B正确；
C．减少几个钢球，整体重力减小，气体压强增大，由玻意耳定律可知气体体积要减小，故活塞要向上移动，C错误；
D．让整个装置自由落体，刚内气体压强等于大气压，原来压强小于大气压，故体积要减小，活塞要向上移动，D错误。
故选AB。
14．AC
【详解】
设大气压为p0，水银柱高度为h，则封闭气体的压强：p=p0-h；玻璃管稍倾斜一些时，水银的有效高度减小，气体的压强增大，气体温度不变，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体压强增大时，气体体积减小；
A. 封闭在管内的气体压强增大，与结论相符，选项A正确；
B. 封闭在管内的气体体积增大，与结论不相符，选项B错误；
C. 封闭在管内的气体体积减小，与结论相符，选项C正确；
D. 封闭在管内的气体体积不变，与结论不相符，选项D错误；
15．BC
【详解】
气室内的气体做等温变化，由玻意耳定律得
PV=C
故当橡皮碗被拉伸时封闭气体体积增大，压强减小，被压缩时体积减小，压强增大。
AB．当橡皮碗被拉伸时，pCD．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通，故D错误，C正确。
故选BC。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）对第1次抽气过程，由玻意耳定律有
解得
（2）设第1次打气结束时，内气体的压强为，第1次打气过程由玻意耳定律
解得
第2次抽气结束时内气体的压强，第2次抽气结程由玻意耳定律
解得
设第2次打气结束时内气体的压强为，第2次打击过程由玻意耳定律
解得
可得
17．（1）；（2）
【详解】
（1）对气闸舱和座舱内气体分析，由玻意耳定律得
解得
（2）对气闸舱内气体，完成第一次抽气时，由玻意耳定律得
完成第二次抽气时，由玻意耳定律得
解得