2.2气体的等温变化 练习（Word版含答案）

2.2气体的等温变化 精选练习5（解析版）
一、选择题
1．使用胶头滴管时，插入水中，捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后稳定状态如图所示。然后松手，橡胶头体积增大V1，有体积V2的水进入了滴管。忽略温度的变化，根据图中h1和h2的高度关系，有（　　）
A．V1>V2 B．V12．血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　）
A． B． C． D．
3．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．
4．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
5．如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，当气室2中的压强大于气室1中的压强时，单向阀门向下开启。已知开始时，气室1内气体压强为2p0，气室2内气体压强为p0，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与气缸间无摩擦，气缸导热性能良好，重力加速度为g。现在活塞上方缓慢放置质量为m的细砂后，下列说法正确的是（　　）
A．当时，气室1的压强为4p0
B．当时，气室2的压强为
C．当时，活塞向下移动
D．当时，活塞向下移动
6．如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分，已知上部分气体压强等于大气压强。若水银柱所在玻璃管处开一个小孔，则短时间内（　　）
A．上部气体体积减小
B．下部分气体压强增大
C．上端水银面下降，下端水银面上升
D．上端水银面下降，下端水银面下降
7．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
8．甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为，罐中气体的压强为；乙罐的容积为，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。则调配后（　　）
A．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：3
B．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：5
C．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为1：2
D．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为3：5
9．一个气泡从水面下深处缓缓上升到水面，假定水的温度均匀，水面上方的压强为，则气泡到达水面时的体积为原来的（ ）
A．3倍 B．4倍 C．5倍 D．6倍
10．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形气缸中，开始时活塞和气缸静止，此时气柱长度为l，现使气缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度，当气缸转动的角速度为1时，气柱长度为2l，当气缸转动的角速度为2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则1与2的比值为（　　）
A． B． C．2：3 D．3：2
11．“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
12．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瓶中的药液先用完
B．B瓶中的药液先用完
C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐减小
D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变
13．如图，有一薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为h1的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内外水银面高度差为h2，在保持温度不变的情况下．
A．若外界大气压缓慢增加少许，则h2不变，l1变小，l2变小
B．若外界大气压缓慢增加少许，则h2变小，l1变大，l2变大
C．若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小
D．若用轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变小，l1变小，l2变大
14．某同学用同一个注射器做了两次研究等温变化中气体与体积关系的实验，操作完全正确。根据实验数据却画出了两条不同的p-V双曲线，如图所示。造成这种情况的原因可能是（　　）
A．两次实验中空气质量不同
B．两次实验中温度不同
C．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取气体压强的数据不同
D．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取气体体积的数据不同
15．2020年初，新冠病毒来袭，我国人民万众一心、英勇抗“疫”，取得阶段性胜利。为确保师生健康，各校都进行了严格的消杀工作，图为某同学设计的消杀喷药装置，内部装有8L药液，上部密封1atm的空气1L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.2L，设在所有过程中空气可看成理想气体，且温度不变，下列说法正确的是（　　）
A．充气后，密封气体的压强增大为1.2atm
B．充气后，密封气体的分子平均动能不变
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把药液喷光
二、解答题
16．如图所示，一导热性能良好的圆柱形气瓶水平固定，瓶内有用光滑活塞分成的A、B两部分理想气体。阀门K处于关闭状态，A、B两部分气体的体积之比为3：2，压强均为p，活塞与气瓶的内壁间气密性良好。
（1）请通过计算判断当环境温度缓慢升高时，活塞是否移动；
（2）若环境温度不变，因阀门封闭不严，B中气体向外缓慢漏气，活塞将缓慢向右移动。当B中气体体积减为原来的时，阀门漏气问题解决，不再漏气。求B中漏出的气体质量占原质量的几分之几。
17．如图所示，粗细均匀、两端开口的U形玻璃管竖直固定放置，左右竖直部分和水平部分长度均为L=76cm。稳定时，U形玻璃管中水银柱左右液面高度均为L。大气压强p0相当于高为76cm水银柱的压强，U形玻璃管周围环境温度始终不变。现在把右方玻璃管开口处封团，在左方玻璃管中沿玻璃管内壁缓慢注入水银（在注入过程中，左方玻璃管中空气缓慢排出）。试求左方玻璃管中最多能够注入水银柱的长度。
参考答案
1．A
【详解】
捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后，管内气体的压强为
水进入了滴管后的压强为
根据玻意尔定律
可得后来气体体积大于初始体积即
所以
V1>V2
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【详解】
根据玻意耳定律可知
已知
，，
代入数据整理得
故选D。
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
A．当活塞刚好到达CD位置时，对气室1，2内的气体，根据玻意耳定律可得
解得
对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
若
此时，单向阀门已向下开启且活塞已经到达CD位置，故气室1的压强为，故A错误；
BCD．当气室2内的压强刚好到达时，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
当
时，单向阀门开启且活塞稳定时，对于气室1，2内气体，等温变化有
对活塞受力分析，由共点力平衡可得
联立解得
所以，活塞下降
故BC错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
设开孔处上方水银柱高度为h1，下方水银柱高度为h2，则开始时下部分气体的压强为
①
开孔后，孔上方水银在孔处的压强为
②
孔下方水银在孔处的压强为
③
所以在短时间内孔上下方的水银都将从孔中溢出，即上端水银面下降，上部分气体体积增大，下端水银面上升。设末状态时孔下方剩余的水银柱高度为h2′，则此时下部分气体压强为
④
根据①④两式可知下部分气体压强减小，综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
对甲、乙两个储气罐中气体产生等温变化，由玻意耳定律有
解得调配后两罐中气体的压强
若调配后将甲气体再等温压缩到原气体压强p，设体积为V′由玻意耳定律有
解得
由密度定义解得质量之比等于
A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【详解】
气泡在水面下40m深处的压强为
根据玻意耳定律，可得
解得
故选C。
10．A
【详解】
当气缸转动的角速度为1时，根据向心力方程
当气缸转动的角速度为2时，
根据等温方程
解得1与2的比值为。
故选A。
11．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。
12．A
【详解】
AB．药液从B瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，使B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，A正确，B错误；
CD．A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，C错误，D错误。
故选A。
13．AC
【分析】
分析两端气柱的压强变化，气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律判断、的长度变化．
【详解】
薄壁小试管的质量可以不计，所以中气体压强等于大气压强，中气体压强等于，当外界大气压缓慢增加少许，、中的气体压强增大，根据玻意耳定律，体积减小，变小，变小；中的气体压强等于，知，即不变，A正确B错误；用手轻按试管，相当于施加一向下的力，、中气体压强均增大，变小，变小，变大，变大，C正确D错误．
【点睛】
本题要正确分析出与中的气体压强变化情况，判断出气体作等温变化，运用玻意耳定律进行动态变化分析．
14．AB
【详解】
根据理想气体状态方程
可以知道
若PV乘积一定，则 图是双曲线，且乘积不同，双曲线不同，所以题中可能是温度T不同，也可能是常数C不同，而常数C由质量决定，即也可能是气体质量不同。故AB正确，CD错误。
故选AB
15．ABC
【详解】
A．以密封空气和充入空气为研究对象，由
p1V1＋p2V2＝pV1
可得
p＝1.2atm
故A正确；
B．温度不变，分子平均动能不变，故B正确；
C．由于p>p0，打开阀门后密封气体膨胀，对外界做正功，故C正确；
D．由
p1V1＋p2V2＝p3V3
可得
1atm×1L＋1atm×0.2L＝p3×9L
得
p3＝atm故不能把药液喷光，故D错误。
故选ABC。
16．(1)活塞不移动；(2)
【详解】
(1)假设温度升高过程中活塞不动，则气体体积保持不变，气体发生等容变化，由查理定律得
解得
气体压强的变化量
由于p、T、T都相同，两边气体压强的变化量相同，故当环境温度缓慢升高时，两边气体压强一直相等，活塞不移动。
(2)设开始A的体积为3V，则B的体积为2V，由题意可知，气体A后来的体积为
A发生等温变化，由玻意耳定律得
解得
B中气体压强由p变为p'，若没有漏气，等温变化，体积变化为
现在，B中气体只剩下，所以，B中漏出气体与漏气前B中气体的质量比为
17．H=76cm
【详解】
当左方玻璃管水银柱液面和管口相平时，注入水银柱最长。设左方玻璃管中最多能注入水银柱的长度为H，此时右方空气柱长度为h，设玻璃管横截面积为S。取右方玻璃管中空气柱为研究对象，则
注入前，压强为
p1=p0
V1=
注入后，压强为
p2=p0+h
V2=hS
由理想气体状态方程得
p0×S=（p0+h）hS
由题意知
H=+（-h）
解得
h=38cm
H=76cm