2.2气体的等温变化 课时提升练-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）

2.2气体的等温变化 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管而平衡，此时管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，若在水银槽中缓慢地倒入部分水银，使槽内水银面升高一些，稳定后管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，则（　　）
A． B．
C． D．
2．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱。保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（　　）
A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm
3．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
4．如图所示，玻璃瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，初始时，气球和玻璃瓶之间密闭压强为p0，体积为V0的气体，现向气球内缓慢充气，让密闭气体的体积减为，充气过程气体温度不变，则密闭气体的压强变为（ ）
A．np0 B． C． D．
5．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态设A、B、C状态对应的温度分别为、、，则下列关系式中正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
6．一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，设湖中温度不变（水的密度ρ取，g取，大气压强），则气泡的体积约变为原来体积的（　　）
A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．
7．某同学用一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确。根据实验数据，却在图上画出了两条不同直线，造成这种情况的原因不可能是（　　）
A．两次实验中保持空气质量、温度相同，所取气体压强的数据不同
B．两次实验中空气的质量相同，温度不同
C．两次实验中温度相同，空气质量不同
D．两次实验中温度相同，空气的摩尔数不同
8．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时， 管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（　　）
A．加速上浮 B．加速下沉
C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动
9．如图所示为某同学设计的喷药装置，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，下列说法错误的是（　　）
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
10．在“用DIS探究气体的压强与体积的关系”实验中，某小组通过推活塞减小气体体积测得数据，并画出如图的p-图像，则可能原因是实验过程中（　　）
A．气体温度升高 B．气体漏出注射器
C．气体温度降低 D．气体漏进注射器
11．如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银面比管外高，管内外水银面高度差为h，若将玻璃管向上提起一小段距离，则空气柱的压强和密度变化情况是（　　）
A．压强和密度都变大 B．压强和密度都变小
C．压强变大而密度变小 D．压强变小而密度变大
12．在“探究气体等温变化的规律”实验中得到的图像如图所示，若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示封闭气体的（　　）
A．热力学温度T B．摄氏温度t C．体积V D．体积的倒数
13．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是（　　）
A．若外界大气压增大，则弹簧压缩量保持不变
B．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
D．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
14．一定质量的理想气体等温变化过程的图线可能是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
15．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（　　）
A．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的状态参量不同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
E.B→C体积增大，压强减小，温度不变
二、解答题
16．如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管，在直角处用一段水银柱封闭了一定质量的空气（视为理想气体），开始时，封闭端处于竖直状态，水银柱的竖直部分与水平部分长度均为。封闭端空气柱的长度，开口端空气柱的长度。现在开口端用一厚度不计的活塞封闭住空气，并缓慢推动活塞压缩空气，使水平部分的水银恰好全部进入竖直部分，该过程中空气温度保持不变。已知大气压强恒为。求：
（1）水银恰好全部进入竖直管时，玻璃管下端封闭气体的压强；
（2）整个过程中活塞移动的距离。
17．某地区空气污染较严重，一位学生从桶装纯净水得到启发，提出用桶装的净化压缩空气供气。设每人内呼吸16次，每次需吸入的净化空气，而每个桶能装的净化空气，假定这些空气可以全部被吸完。设温度保持不变，估算一下每人每天需吸多少桶净化空气，请对这位同学的提议作出评价。
参考答案
1．B
【详解】
管内气体压强为
p=p0-ρgh
测力计拉力为
F=G玻+(p0-p)S
加入部分水银后，液面升高，h减小，p增大，F减小，即满足
，
B正确。
故选B。
2．C
【详解】
初状态气体压强为
末状态气体压强为
由玻意耳定律得
解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
3．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。
4．A
【详解】
气体做的是等温变化，由玻意耳定律得
p0V0= p′
代入数据有
p′ = np0
故选A。
5．C
【详解】
根据
可知，从A到B体积不变，压强减小，则温度降低，即
从B到C压强不变，体积变大，则温度升高，即
故选C。
6．C
【详解】
设气泡的体积分别为，初态时气泡的压强
在10m深处时气泡的压强
根据玻意耳定律得
解得
体积应变为原来的1.5倍。
故选C。
7．A
【详解】
根据
即
其中C与气体的质量（或摩尔数）有关，则只要温度、质量相同（或摩尔数相同），图像就相同，则选项BCD有可能，选项A不可能。
故选A。
8．B
【详解】
向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉，ACD错误，B正确。
故选B。
9．D
【详解】
A．把充入的气体和原气体作为整体：气体做等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
故A正确，不符合题意；
B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B正确，不符合题意；
C．充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确，不符合题意；
D．膨胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水，由
得喷完容器中的水后，容器的气体压强小于外界气体压强，所以水不能喷完，故D错误，符合题意。
故选D。
10．A
【详解】
根据
整理
图像斜率变大，则温度升高，故A正确BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
假设玻璃管上提时水银柱长度不变，则封闭气体压强减小，在大气压的作用下水银柱将上升，所以h增大；而根据可知封闭气体压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大，由于气体的质量不变，根据可知密度变小。
故选B。
12．D
【详解】
气体等温变化，由玻意耳定律得
在温度不变时p和V成反比，p与成正比，故D 正确。
故选D。
13．AB
【详解】
AD．把气缸、活塞、气缸内的气体看成是一个整体，大气压强对这个整体的压强是平衡的，弹簧的弹力始终等于这个整体的重力，弹簧压缩量也保持不变，活塞位置不变，故A正确，D错误；
B．若气温升高，大气压强不变，根据理想气体状态方程，气体体积增大，在活塞位置不变的情况下，汽缸的上底面距地面的高度将增大，故B正确。
C．若外界大气压增大，而温度不变，根据理想气体状态方程，活塞内气体体积减小，在活塞位置不变的情况下，汽缸的上底面距地面的高度将减小，故C错误；
故选AB。
14．AB
【详解】
A. 图A对应的是P-T图象，图象和P轴平行，温度不变，是等温变化过程，故A正确；
B. 根据气体状态方程PV/T=C，由图P与1/V成正比，可知PV不变，T保持不变，故B正确；
C. 由图可知，随压强减小，温度升高，不是等温变化过程，故C错误；
D. 根据气体状态方程PV/T=C，由图可知，P增大，V增大，则T一定增大，图象不是等温变化过程,故D错误；
故选AB.
15．ACE
【详解】
A．根据可得：
图中图象中D→A的斜率不变，判断知D→A是一个等温过程，选项A正确；
BC．A、B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强增大、温度会降低，选项B错误、C正确；
DE．B→C是一个等温过程，体积V增大，压强p减小，选项D错误、E正确。
故选ACE。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）分析下端封闭空气，空气做等温变化，则有
其中
解得
（2）分析水平部分封闭空气，空气做等温变化，则有
其中
解得
所以活塞移动的距离
17．58，见解析
【详解】
每人每天需要呼吸1atm的净化空气的体积
V总=500mL/次×16次/min×24×60min=1.152×107mL=1.152×104L
每桶p1=10atm的净化空气V1=20L变为p=1atm大气压时的体积为V，由玻意耳定律可得
p1V1=pV
解得
V=200L
每人每天需要吸净化空气的桶数
该同学提议可行性不大，应为每人每天需要的桶数太对，在运送和存放等方面都不太现实。