2.3气体的等压变化和等容变化 练习（Word版含答案）

2.3气体的等压变化和等容变化 精选练习5（解析版）
一、选择题
1．如图所示，水平固定的由两段粗细不同的细玻璃管组成的封闭容器中，一段水银柱将气体分成A、B两部分，当水银柱静止时，下列判断错误的是（　　）
A．水银柱两侧受到的气体压力大小不相等
B．A、B两部分气体的压强相同
C．若两部分气体温度相同，现同时升高10℃，则水银柱不动
D．若两部分气体温度相同，现同时降低10℃，则水银柱向右移
2．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小
3．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法错误的是（　　）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
4．一定质量的理想气体，体积不变时，温度每升高3℃，增加的压强值等于它在0℃时压强的（　　）
A． B． C． D．
5．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℃
6．如图所示，一横截面积为S的试管水平固定，管中有一厚度不计的活塞，活塞两侧的气体压强均为大气压强、热力学温度均为，现对试管缓慢加热，当管内气体（视为理想气体）的温度缓慢升至时，活塞恰好开始移动。大气压强保持不变。活塞与管壁间的最大静摩擦力的大小为（　　）
A． B． C． D．
7．对于一定质量的理想气体，下述状态变化过程中哪些是不可能的（　　）
A．压强增大，分子密集程度减小，分子平均动能减小
B．压强增大，分子密集程度增大，分子平均动能减小
C．压强减小，分子密集程度减小，分子平均动能减小
D．压强减小，分子密集程度增大，分子平均动能减小
8．如图，竖直倒放的气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦。下列措施中，稳定后封闭气体压强变大的是（　　）
A．升高气体温度 B．使气缸向上匀速运动
C．顺时针转30° D．增加气缸质量
9．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）
A．A→B过程温度升高，压强变大
B．B→C过程体积不变，压强变大
C．C→D过程体积变小，压强不变
D．C→D过程温度，压强变大
10．封闭在气缸内的理想气体压强为p，现保持气体的体积不变，使其温度从增加到，则（　　）
A．气体压强变为
B．气体分子的数密度增大
C．气体分子的平均速率增大
D．气体的内能可能保持不变
11．如图所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，水银柱向左移动的是（　　）
A．（va＜vb且Ta＜Tb）
B．（va＞vb且Ta=Tb）
C．（va=vb且Ta＜Tb）
D．（va＜vb且Ta＞Tb）
12．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．
13．以下有关热学内容的叙述，正确的是（　　）
A．知道阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，就可以估算出该气体相邻分子间的平均距离
B．密闭气体在压缩过程中越来越困难，这是分子间存在斥力的宏观表现
C．对一定质量的气体，当体积不变，压强增大时，其平均动能一定增大
D．在分子力有作用的距离内，两个分子间存在的引力和斥力都会随它们间距离的增大而减小，并且斥力比引力减小的更快
E.热力学温度与摄氏温度的每一度大小是不相同的
14．一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了、，最后到状态，下列判断中正确的是（　　）
A．温度升高，压强不变
B．点的压强比A点的压强小
C．体积不变，压强变大
D．体积变小，内能增大
15．某容器内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态A，第一次经过某一过程AB到达状态B，第二次再经过等压变化过程AC到达状态C，如图所示。设气体在状态B和状态C的体积分别为和，在过程AB和AC中气体对外做功分别为和，吸收的热量分别为和，则下面说法正确的是（　　）
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
二、解答题
16．如图所示，一个粗细均匀、导热良好的形细玻璃管竖直放置，端封闭，端开口。玻璃管内通过水银柱封闭、两段气体，气体下端浮有一层体积、质量均可忽略的隔热层，各段长度如图所示。已知大气压强，环境温度为27℃。
①通过加热器对气体加热，使其温度升高到177℃，管内剩余水银柱的总长度为多少？
②保持气体温度177℃不变，以为轴将玻璃管缓慢旋转至水平状态，则玻璃管内剩余水银柱的总长度为多少？
17．如图所示，两个相同的竖直玻璃管A、B下端通过橡胶管相连，玻璃管中装有适量的水银，两玻璃管的上端封闭，使两玻璃管中分别封闭一段气柱，气柱的长均为L=10cm，A管中空气柱的压强为p1= 76 cmHg，两管中气体温度均为33 ℃， A管中水银液面比B管水银液面高出8cm，两玻璃管的长度足够长。若将A管中气体温度升高 T，B管中气体温度降低 T，则 T为多少时，可以使两管中水银液面相平。
参考答案
1．D
【详解】
AB．同一水平面内液体内部的压强处处相等，所以A、B两部分气体的压强相同，A与B的截面积不同，所以它们给液体的压力不同，故AB正确；
CD．两部分气体的压强相同，同时升高10℃，根据查理定律
可得
气体的压强的变化也是相等的，所以末态压强相同，所以水银柱不动，故C正确，D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
2．A
【详解】
A．a→b过程气体温度不变，由
可知，随压强减小，体积增大，A正确；
B．b→c过程中，气体压强不变，随温度降低，体积减小，B错误；
CD．c→a过程中，由图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变，CD错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错误；
B．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，在p-T图像中，由
可知斜率的倒数表示体积的大小，图由可知斜率变大，体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小（降温）就一定要伴随放热的过程，故B正确；
C．气体从状态a到状态d是一个等压升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C正确；
D．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热，故D正确。
本题选错误的，故选A。
4．D
【详解】
由题意可知，气体的体积不变，是等容变化，由查理定律，可得
温度每升高3℃，有
ABC错误，D正确。
故选D。
5．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。
6．D
【详解】
设活塞开始移动时管内气体的压强为，根据物体的平衡条件有
活塞移动前，对管内气体，根据查理定律有
解得
故选D。
7．A
【详解】
A．由理想气体状态方程
压强增大即p增大，分子密集程度减小即V增大，故T一定变大，温度升高物体的分子平均动能一定增大，故A错误；
B．同理可知，压强增大即p增大，分子密集程度增大即V减小，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故B正确；
C．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度减小即V增大，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故C正确；
D．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度增大即V减小，故T一定减小，分子平均动能减小，故D正确。
故选A。
8．C
【详解】
A．气缸刚开始平衡，设封闭气体压强为p，大气压强为，活塞质量为m，活塞横截面积为S，由活塞受力平衡可得
解得
升高气体后达到稳定状态，大气压强为，活塞质量为m，故由活塞受力平衡可得封闭气体的压强p不变，故A错误；
B．气缸向上匀速运动，受力平衡没有发生改变，故封闭气体的压强p不变,故B错误；
C．设顺时针转30°后，封闭气体压强为，根据活塞受力平衡有
解得
可得
故C正确；
D．增大气缸质量，活塞质量不变，由活塞受力平衡可得，封闭气体压强不变，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．A→B为等压线，压强不变，温度升高，选项A错误；
B．B→C为等容变化，温度降低，压强变小，选项B错误；
CD．C→D为等温变化，体积变小，则压强变大，故C错误，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．由题知，初态的压强为p，温度为，末态压强为，温度为，气体体积不变，根据查理定律有
解得
故A错误；
B．气体分子的体积不变，分子总数不变，则气体分子的数密度不变，故B错误；
C．温度升高，分子的平均动能增大，则分子的平均速率增大，故C正确；
D．温度升高，理想气体的内能增大，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
AC．假设升温后液柱不动，则气体体积一定，由查理定律可得
解得
升温前a、b两部分气体压强相等，升高相同的温度，原来温度低的压强增大的多，与原来气体体积大小无关，因TaB．同理可知，当Ta=Tb，说明升温时假设液柱不动，a、b部分气体压强增大一样多，两侧压强大小仍相等，液柱静止不动，故B错误；
D．同理可知，因Ta>Tb，说明升温时假设液柱不动，b部分气体压强增大的多，a部分气体压强小于b部分气体压强，说明液柱向左移动，故D正确。
故选D。
12．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。
13．ACD
【详解】
A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体单个分子的占据的空间体积，从而可以估算分子间的平均距离，A正确；
B．气体压缩过程中越来越困难，这是气体压强的原因，B错误；
C．体积不变，压强增大时，根据理想气体状态方程公式
知温度增大，温度是分子平均动能的标志，故气体分子的平均动能一定增大， C正确；
D．根据分子力的特点可知，两个分子间存在的引力和斥力都会随它们间距离的增大而减小，并且斥力比引力减小的更快，D正确；
E．由热力学温度与摄氏温度关系式
知
即热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的，E错误。
故选ACD。
14．AB
【详解】
A．由图可知从A→B过程中温度升高，根据可知为等压变化，压强不变，选项A正确；
B．由图可知连接DO的直线的斜率比AO连线的斜率大，斜率越大，压强越小，所以D点的压强比A点的压强小，选项B正确；
C．从B→C过程中，根据可知，气体体积不变，温度降低，压强减小，故BC均错误；
D．从C→D过程中，气体温度不变，对理想气体温度不变，内能不变，选项D错误。
故选AB。
15．AC
【详解】
根据理想气体状态方程可得
可得到
图象中的斜率大小反映大小关系，如果与成正比，说明体积保持不变，所以，由题图可知、两状态的压强相等，由
可知；
根据热力学第一定律
过程为等容变化，体积不变，对外不做功，外界对气体也不做功，，，但温度升高内能增加，一定要吸热，即：；
而过程为等压变化，温度升高、内能增大，体积增大对外做功，外界对气体做功，可得出气体一定吸热，即：；
再由、 两个状态比较，温度相同、即内能相等，体积，由状态到状态体积增大，气体对外界做功，外界气体做负功，由热力学第一定律可知此过程一定要吸热，即：。
综上所述，AC正确，BD错误。
故选AC。
16．①49cm ；②54cm
【详解】
①假设b气体膨胀过程中未到达C，膨胀过程中水银不断从D口流出但水银柱高度不变，气体a、b的压强不变，a气体体积不变，b做等压膨胀，由盖-吕萨克定律
得b气体的长度变为
假设成立，剩余水银柱的长度
②以BC为轴将玻璃管旋转到水平状态a、b两部分气体均做等温变化，且压强均变为75cmHg，由平衡关系可知 a气体初状态的压强
根据玻意耳定律有
得
对b气体，初状态的压强为
根据玻意耳定律有
得
则剩余水银柱的长度
17．135K
【详解】
根据理想气体的状态变化方程可知，A管中气体
B管中气体
其中
解得