2.3气体的等压变化和等容变化 自主提升过关练（word版含答案）

2.3气体的等压变化和等容变化
自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体密度减小
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，气体分子间平均距离增大
D．D→A过程中，气体分子的热运动更剧烈
2．一定质量的理想气体从状态开始，经，，三个过程后回到初始状态，其图像如图所示。已知、、，下列说法正确的是（　　）
A．气体在过程中压强增大
B．气体在过程中从外界吸收的热量等于增加的内能
C．气体在过程中外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量
D．气体在过程中内能的减少量大于过程中内能的增加量
3．如图所示的两图线分别为a、b两气体的等压线，根据图中所给条件可知，当℃时，气体a的体积比气体b的体积大（取）（　　）
A．0.1m3 B．0.2m3 C．0.3m3 D．0.4m3
4．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序由，图中线段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　）
A．，压强减小、温度不变、体积减小
B．，压强增大、温度升高、体积增大
C．，压强不变、温度升高、体积减小
D．，压强减小、温度升高、体积不变
5．“回热式热机”的热循环过程可等效为如图所示a→b→c→d→a的曲线，一定质量的理想气体在a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程，则（　　）
A．a状态气体分子平均动能比c状态小
B．a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数与d状态相同
C．a→b的过程气体放出热量
D．在一次循环过程中，气体从外界吸收的热量大于放出的热量。
6．如图所示为一定质量的理想气体的图线，其中图A是双曲线，其余为直线，下列图像中表示气体在状态A的温度一定高于状态B的是（　　）
A． B． C．D．
7．在玻璃瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖很难拧开，由此可推断瓶内气体可能发生的变化是（　　）
A．温度降低，压强减小 B．温度降低，压强不变
C．温度降低，压强增大 D．温度升高，压强减小
8．一定质量的理想气体，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．
9．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K，某台设备工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：从状态A到B和C到D是等温过程，温度分别为t1＝27℃和t2＝－133℃；从状态B到C和D到A是等容过程，体积分别为V0和5V0，则状态B与D的压强之比是（　　）
A．7∶3 B．15∶7 C．133∶27 D．75∶7
10．如图所示，U形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高气缸内气体的温度，则选项图中能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（　　）
A．B．C．D．
11．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
12．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．
13．一定质量的理想气体从状态a经①②③过程再次回到状态a，气体压强和摄氏温度t的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．状态b的体积为状态a的2倍
B．过程②中气体放热
C．状态b时单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数为状态a的倍
D．过程③中气体对外做功
14．如图所示，形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列能反映汽缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（　　）
A． B． C．D．
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．某同学制作了一个如图所示的简易温度计，其中，一根两端开口的玻璃管水平穿过玻璃瓶口处的橡皮塞，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱。当温度为时，水银柱刚好处在瓶口位置，此时该装置密封气体的体积．已知大气压强为，玻璃管内部横截面积为，瓶口外玻璃管的长度为。
（1）求该温度计能测量的最高温度。
（2）玻璃管上所标记的温度均匀吗？
（3）若要提高此温度计测量的范围，应该如何改进？
参考答案
1．C
【详解】
A．A→B过程中，气体体积减小，质量不变，所以密度增大，故A错误；
B．B→C过程中，气体经历等压过程，体积增大，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；
C．C→D过程中，气体体积增大，分子间平均距离增大，故C正确；
D．D→A过程中，气体经历等容过程，压强减小，根据查理定律可知气体温度降低，分子的热运动更平和，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．根据PV=nRT可知， ，a到b过程T减小，V增大，所以压强P也减小，A错误；
B．b到c过程中，T升高而V不变，说明只是从外界吸收热量，却没有做功，所以吸收热量内能增加，且吸收的热量等于内能的增加，B正确；
C．c到a过程中，V减小，T不变是等温压缩过程，外界对气体做正功，气体内能不变，气体向外界放热，且外界对气体所做的功的等于气体向外界放出的热量，C错误；
D．一定质量的理想气体，内能只与温度有关，a到b和b到c过程温度变化量相同，所以内能变化量也相同，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
在0℃和273℃两个状态时，由盖一吕萨克定律可知，对气体a有
对气体b有
解得
ABC错误，选项D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．由图像可知，过程，气体压强减小而体积增大，故A错误；
B．由图示可知，过程，压强变大、体积增大，由理想气体状态方程知，温度一定升高，故B正确；
C．由图像可知，过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故C错误；
D．由图像可知，过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．根据气态方程
a状态气体分子的温度比c状态大，故a状态气体分子平均动能比c状态大，A错误；
B．d→a为等容过程，根据气态方程可知，a状态气体分子的温度比c状态大，故a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数与d状态不相同，B错误；
C．a→b为等温过程，体积增大，故气体吸收热量，C错误；
D．根据
可知，压强体积图像包围的面积表示做功，由于a→b过程中气体对外界做功，c→d的过程外界对气体做功，根据面积关系可知，整个过程中气体对外界做功，即
而整个过程中
根据热力学第一定律
可知
即气体吸热，故在一次循环过程中，气体从外界吸收的热量大于放出的热量，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．图A是双曲线，故为等温过程，故A错误;
B．图线为等容过程A状态的压强小于B，故A的温度比B低，故B错误；
C．A状态压强大但体积小，B压强小但是体积大，故由
知无法判断温度的高低，故C错误；
D．A状态压强大但体积大，B压强小体积小，故由
可知，状态A的温度一定高于状态B，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
瓶内气体的体积不变，经过一段时间后，气体的温度降低，根据
可知，气体压强减小，内外压强差变大，则瓶盖很难拧开。
故选A。
8．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。
9．D
【详解】
由理想气体状态方程有
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
10．B
【详解】
当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，选项ACD错误，B正确；
故选B。
11．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。
12．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。
13．BD
【详解】
A．a-b的过程压强不变，由盖·吕萨克定律可知
可得
故A错误；
B．b-c过程中温度不变，体积减小，外界对气体做功，由
得气体对外放热，故B正确；
C．状态a和状态b气体压强相同，但b状态温度更高，动能更大，故单位时间内对器壁的碰撞次数要少，故C错误；
D．由理想气体状态方程得
可得
可得③过程中，体积变大，故气体对外做功，故D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
AB．当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，A错误B正确；
CD．气体先等容变化，后等压变化，V-T图像先平行于温度轴，后是经过原点的一条直线， C错误D正确。
故选BD。
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．（1）291.2K；（2）均匀；（3）选用较小体积的瓶子、玻璃管长一些、玻璃管内部横截面积大一些。
【详解】
（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2。
初状态：T1=280K，V1=480cm3
末状态：V2=（480+48×0.4）cm3=499.2cm3
由等压变化知
代入数据解得
T2=291.2K
（2）由变形得
所以T2与L是线性关系，因此刻度是均匀的。
（3）从上式可知，使T2变大的方法是增大L、S或减小V1，即选用较小体积的瓶子、玻璃管长一些、玻璃管内部横截面积大一些。