2.3气体的等压变化和等容变化基础巩固-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

2.3气体的等压变化和等容变化基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如下图1表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1.那么，在p－T图像中，反映了上述循环过程的是
A． B．
C． D．
2．两端封闭且内径均匀的直玻璃管，水平放置，如图所示，左、右两端空气柱的体积关系为，温度均为20℃，现将右端空气柱降为0℃，左端空气柱降为10℃，则管中水银柱将（　　）
A．不动 B．向左移动
C．向右移动 D．无法确定是否移动
3．如图所示，一只贮有空气的密闭烧瓶玻璃管与水银气压计相连，气压计的两管内液面在同一水平面上．现降低烧瓶内空气的温度，同时上下移动气压计右管，使气压计左管的水银面保持在原来的水平面上，则气压计两管水银面的高度差△h与烧瓶内气体降低的温度△t（摄氏温标）之间变化关系的图象为（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中。气体分子的平均速率的变化情况是
A．不断增大 B．不断减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
5．一定质量的理想气体由状态A沿平行T轴的直线变化到状态B，然后沿过原点的直线由状态B变化到状态C，p－T图像如图所示，关于该理想气体在状态A、状态B和状态C时的体积VA、VB、VC的关系正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．一定质量的某种理想气体的压强为，热力学温度为，单位体积内的气体分子数为，则（　　）
A．增大，一定增大
B．减小，一定增大
C．增大时，一定增大
D．增大时，一定减小
7．若室内生起炉子后温度从7℃升高到47℃，而室内气压不变，则此时室内的空气质量减少了（　　）
A．11.5% B．12.5% C．14.3% D．16.8%
8．一定量的气体在体积不变时，当温度升高压强增加了，则有（ ）．
A． B． C． D．以上都不对
9．如图所示，开口向上竖直放置的内径均匀的细玻璃管，其中用两段水银柱封闭着两段空气柱Ⅰ与Ⅱ，其长度之比L1 ： L2 = 2 ： 1。如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱升高的高度之比ΔL1 ： ΔL2 （ ）
A．等于2 B．小于2
C．大于2 D．不知气压，不能确定
10．如图所示，a、b、c分别是一定质量的气体的三个状态点，设a、b、c状态的气体体积分别为Va、Vb、Vc，则下列关系中正确的是（　　）
A．Va＜Vb＜Vc B．Va＞Vb＝Vc
C．Va＝Vb＜Vc D．Va＝Vb＞Vc
11．如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变化到状态2，气体温度变化是 （ ）
A．逐渐升高 B．逐渐降低
C．不变 D．先升高后降低
12．如图所示，将盛有温度为T的同种气体的两容器用水平细管相连，管中有一小段水银将A、B两部分气体隔开，现使A、B同时升高温度，若A升高到，B升高到，已知，要使水银保持不动，则
A． B． C． D．
13．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A．1:1 B．1:110 C．10:110 D．110:10
14．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，今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管移动较少 B．均向下移动，A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
15．如图为医院为病人输液的部分装置，图中A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通．则在输液过程中（瓶A中尚有液体），下列说法正确的是：
①瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大；
②瓶A中液面下降，但A中上方气体的压强不变；
③滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小；
④在瓶中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变．
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
二、填空题（共4题）
16．如下左图所示，一定量理想气体从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，再变化到状态Ⅲ，在这三个状态中，气体的压强大小关系是pI_____pII（填“＞”、“＝”或“＜”），气体体积大小关系是VII _____VIII（填“＞”、“＝”或“＜”）．
17．如图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是。用分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则________，________。（填“大于”小于”或“等于”）
18．如图所示，容器A、B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管相通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0℃，氧气的温度为20℃时，水银柱保持静止。判断下列情况下，水银柱将怎样移动（填“A”或“B”）。
①两气体均升高20℃时，水银柱将向_________端移动；
②两气体均降低20℃，水银柱将向________端移动；
③氢气升高10℃，氧气升高20℃，水银柱将___________向端移动；
④若初状态如图所示，且气体的初温度相同，则两气体均降低10℃时，水银柱怎样移动，水银柱将向___________端移动。
19．利用如图装置可测量大气压强和容器的容积．步骤如下：
①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm．
②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm．(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)
(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_______________、_______________．
(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝_____ml，大气压强p0＝____Pa．
(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在__________
A．仅对容积的测量结果有影响
B．仅对压强的测量结果有影响
C．对二者的测量结果均有影响
D．对二者的测量结果均无影响
三、综合题（共4题）
20．有一个高度为h＝0.6m的金属容器放置在水平地面上，容器内有温度为t1＝27 ℃的空气，容器左侧壁有一阀门距底面高度为h1=0.3m，阀门细管直径忽略不计．容器内有一质量为m＝5.0 kg的水平活塞，横截面积为S＝20 cm2，活塞与容器壁紧密接触又可自由活动，不计摩擦，现打开阀门，让活塞下降直至静止并处于稳定状态．外界大气压强为p0＝1.0×105 Pa.阀门打开时，容器内气体压强与大气压相等，g取10 m/s2．求：
（1）若不考虑气体温度变化，则活塞静止时距容器底部的高度h2；
（2）活塞静止后关闭阀门，对气体加热使容器内气体温度升高到327 ℃，求此时活塞距容器底部的高度h3．
21．如图所示的气缸距底部处连接一形管（管内气体的体积忽略不计，两边管足够长），气缸内用一质量和体积均可忽略的“”型活塞密闭一定质量的理想气体．初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为，形管内两边水银面齐平．已知水银的密度为，大气压强为，活塞竖直长柄长为，重力加速度为．现缓慢降低气体的温度，试求：
（1）当型活塞竖直长柄下端刚与气缸底部接触时，气体的温度
（2）当温度降为时，形管内两水银面的高度差．
22．如图所示，右端开口的绝热气缸固定在水平桌面上，用横截面积为S的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用一水平细绳连接，跨过定滑轮，悬挂一个质量为m的物体。活塞与气缸壁无摩擦且不漏气，开始时活塞与气缸都处于静止状态，不计绳与滑轮之间的摩擦，外界大气压为，初始时，气缸内外的热力学温度均为，重力加速度为g，求：
（ⅰ）初始时，封闭的理想气体的压强；
（ⅱ）现利用电热丝（图中没有画出）对气缸内气体加热至，为了保持活塞不动，则右端悬挂的物体质量应该为多少？
23．一定质量的气体，在状态变化过程中的p T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V T图像和p V图像（标注字母和箭头）。
参考答案
1．B
【详解】
在图1中，1-2是等压过程，2-3是等容过程，3-1是等温过程，对比四个图可知，选项B正确，ACD错误；
故选B．
2．C
【详解】
设降温后水银柱不动，则两段空气柱均为等容变化，初始状态左、右两端压强相等，即
对左端
则
同理，对右端
所以
即右侧压强降低得比左侧多，故水银柱向右移动，故C正确，ABD错误。
3．C
【详解】
设大气压为p0，原来温度为T0，热力学温度降低△T，对于左管中封闭气体，发生等容变化，根据查理定律得
由数学分比定理得
又△t=△T
得到
△h=△t
p0、T0不变，则
△h△t
△h－△t图象是过原点的直线。
故选C。
4．D
【详解】
根据pV=CT，C不变，pV越大，T越高。C状态温度最高。在A和B状态pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度；由于温度是分子平均动能的标志，所以分子的平均动能先增大后减小，对于同种分子，速率先增大后减小。
故选D。
5．B
【详解】
从A到B为等压变化，根据可知，随着温度的升高，体积增大，故
从B到C为坐标原点的直线，为等容变化，故
所以
故ACD错误，B正确。
故选B。
6．C
【详解】
A．当P增大时，根据气态方程
可知气体的体积不一定减小，还与温度的变化情况有关，所以单位体积内的分子数不一定增大，故A错误；
B．当T减小时，根据气态方程
可知气体的体积不一定减小，还与压强的变化情况有关，所以单位体积内的分子数不一定增大，故B错误；
CD．当增大时，根据气态方程
可知气体的体积一定减小，所以单位体积内的分子数一定增大，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
根据盖吕萨克定理可知
室内的空气质量减少了
故选B。
8．B
【详解】
由查理定律可得，而，故，B正确；
故选B。
9．A
【详解】
设大气压为p0，由图示可知，封闭气体的压强：p1=p0+h1，p2=p0+h1+h2；
对气体加热过程气体压强不变，气体发生等压比变化，由盖吕萨克定律得
则
由于，则由可知
故选A。
10．C
【详解】
由图象可知，a、b在一条等容线上，所以
b、c温度相同，b的压强大于c的压强，根据气体方程
可得b的体积小于c的体积，所以
故ABD错误，C正确。
故选C。
11．B
【详解】
根据理想气体方程知，即P=CT/V，其图象上点到原点连线斜率反应温度的高低,如图
知1点温度大于2点的温度，由1到2温度降低．
故选B.
12．B
【详解】
由图分析可知原来A、 B两气体的压强相等，即，要使水银保持不动，A、B两部分做要发生等容变化，则对任一气体有：
由数学知识可得：
则
由上知
且初态温度相等，则要使△P相等，必须满足
故B正确，ACD错误；
故选B．
13．A
【详解】
一定质量的理想气体，在体积不变的情况下发生等容变化，根据查理定律得：=C，
由数学知识可得：=C，
则△p=C△T
由T=t+273K，得：△T=△t
所以△p=C△t
据题条件知：从0℃升到10℃温度的变化量等于从100℃升到110℃温度的变化量，所以可得：△P1=△P2．故A正确，BCD错误
故选：A．
14．A
【详解】
D．因为大气压保持不变，封闭空气柱均做等压变化，放封闭空气柱下端的水银面高度不变，根据盖一吕萨克定律，可得
则
即
化简得
则空气柱长度的变化与玻璃管的粗细无关，D错误；
ABC．因A、B管中的封闭空气柱初温T相同，温度的变化也相同，则与H成正比。又，所以，即A、B管中空气柱的长度都减小，水银柱均向下移动，因为，所以
所以A管中空气柱长度减小得较少，A正确，BC错误。
故选A。
15．B
【解析】
瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液体面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A中上方气体的压强会增大，①正确，②错误．进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的．③错误，④正确．故选B．
16．= <
【详解】
由图示图象可知，气体从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，是等压变化，故pI=pII；做原点与状态Ⅱ变化到状态Ⅲ变化直线的两个端点的连线，连线表示等容变化，连线的斜率等于体积，可知VII 17．大于 等于
【详解】
[1]由理想气体状态方程
结合图象知
可得
由于气体分子的密度相同，温度高，碰撞次数多，故
[2]由理想气体状态方程得
则状态1气体温度等于状态3气体温度，两状态下气体温度相等，即
18．B A A A
【详解】
①[1]假设图中A和B内气体发生的是等容变化，初始状态两种气体的压强p相同，根据
可得
解得
如果图中两气体均升高20℃，则△pA>△pB，水银柱向B端移动。
②[2]同理，根据①中的分析可知，两气体均降低20℃，水银柱将向A端移动。
③[3]由①分析可知，图中氢气升高10℃，氧气升高 20℃，则△pA＜△pB，水银柱将向A侧移动。
④[4]假设图中A和B内气体发生的是等容变化，初始状态两种气体的压强p相同，根据
可得
解得
其中pA>pB，图中两气体均降低10℃，则压强减少量△pA>△pB，水银柱将向A侧移动。
19． 560 A
【分析】
考查理想气体的玻意耳定律。
【详解】
（1）[1][2]．根据玻意耳定律：
代入压强和体积可得：
（2）[3][4]．联立（1）中两式可得：
代入
可得
代入
解得
（3）[5] ．由（2）可知：
而：
解得
而 与均由 测得，故与管A内气体体积无关，而 ，仅对容器的测量结果有影响，BCD错误，A正确。
故选A。
20．（1）0.24 m （2）0.48 m
【详解】
试题分析：（1）活塞经阀门细管时，容器内气体的压强为p1＝1.0×105 Pa
活塞静止时，气体的压强为p2＝p0＋mg/S＝1.25×105 Pa
容器内气体的体积为V1＝20×10－4×0.3 m3＝6.0×10－4 m3
活塞静止时，气体的体积为V2＝h2×20×10－4 m3
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2
代入数据得h2＝＝0.24m
（2）活塞静止后关闭阀门，此时气体的压强为
p3＝p2＝1.25×105 Pa
等压变化：T2＝T1＝300 K，T3＝600 K
V2＝h2S＝4.8×10－4 m3，V3＝h3×20×10－4 m3
根据盖·吕萨克定律
代入数据得h3＝0.48 m
21．（1）0.8T0；（2）
【详解】
（1）降低温度直至液面相平的过程中，气体作等压变化．
初状态：，
末状态：，？
根据盖吕萨克定律得，得
；
（2）当温度从降为时，气体作等容变化．
初状态：，
末状态：，；
根据查理定律得
解得，形管内两水银面的高度差
22．（ⅰ）；（ⅱ）。
【详解】
（ⅰ）选取活塞为研究对象，对活塞进行受力分析，有
解得
（ⅱ）在加热过程中，气体体积不变，根据查理定律，有
再次选取活塞为研究对象，对活塞进行受力分析，有
解得
23．
【详解】
根据理想气体状态方程，有
解得
A到B是等温变化，B到C是等压变化，C到A是等容变化，作出对应的V T图像和p V图像如图所示。