2.3气体的等于变化和等容变化 同步训练（word版含答案）

2.3气体的等于变化和等容变化
一、选择题（共14题）
1．如图所示，用不导热的活塞把气缸分成A、B两部分气体，两部分气体均可看成理想气体，当A、B两部分气体的热力学温度之比3:2时，它们的体积之比为2:1．如果把A气体的温度提高到127℃，把B气体温度冷却到-73℃时，不计活塞与气缸间的摩擦，活塞达到平衡后，A、B两部分气体的体积之比为（ ）
A．2:1 B．3:2 C．5:2 D．8:3
2．两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为10℃和20℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10℃，则水银将（　　）
A．向左移动 B．向右移动 C．不动 D．无法确定
3．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和B瓶中的药液一起下降
B．A瓶中的药液用完后B瓶药液才开始下降
C．A瓶上方的气压始终小于B瓶上方的气压
D．随着B瓶液面下降，注射速度变慢
4．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时（　　）
A．管内空气柱的密度变大 B．管内空气柱的压强变大
C．管内水银柱产生的压强变大 D．管内水银柱的长度变大
5．如图，竖直放置、开口向上的试管内用水银封闭一段理想气体，若大气压强不变，管内气体________（填选项前的字母）
A．温度升高，则体积增大 B．温度升高，则体积减小
C．温度降低，则压强增大 D．温度降低，则压强减小
6．如图所示，1mol的理想气体由状态A经状态B、状态C、状态D再回到状态A。BC、DA线段与横轴平行，BA、CD的延长线过原点。则下列说法中正确的是（　　）
A．从D变化到A的过程，气体分子平均动能不变
B．气体从A变化到B的过程属于等容过程
C．从B变化到C的过程，气体压强增大
D．从C变化到D的过程，气体分子平均动能不变
7．一定质量的理想气体由状态经过如图所示的过程变到状态，在此过程中气体的温度（　　）
A．一直变大 B．一直变小
C．先变小后变大 D．先变大后变小
8．如图所示，倾斜放置两端封闭的玻璃管内，有一段汞柱分隔出上下两段气柱，为了使下段气柱体积减小，可采用的办法是（　　）
A．把玻璃管放平
B．使两段气柱温度一起均匀降低
C．使玻璃管水平向左加速运动
D．使玻璃管绕轴做圆周运动
9．一定质量的理想气体，从一个状态变化到另一个状态，在如图所示的四个图中，描述的变化过程可能相同的是（　　）
A．①④ B．①③ C．②③ D．②④
10．如图所示一定质量的气体，由状态A变化到状态B，则A，B两个状态的密度相比（ ）
A．减小 B．不变 C．增大 D．先增大再减小
11．一定质量的理想气体，在温度保持不变的条件下，若气体体积减小，则（　　）
A．气体的内能增大
B．气体的压强可能不变
C．气体压强与体积的乘积不变
D．气体压强与体积的乘积变小
12．如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在导热汽缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示(　　)
A． B．
C． D．
E．
13．下列说法正确的是
A．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，分子势能先增加后减小
B．气体的温度不变，某个分子的动能可能改变
C．对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的内能一定减小
D．理想气体，分子之间的引力、斥力依然同时存在，且分子力表现为斥力
E．相对湿度是表示空气中水蒸气气压离饱和状态水蒸气气压远近的物理量
14．一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在（ ）
A．ab过程中不断增加 B．bc过程中保持不变
C．cd过程中不断增加 D．da过程中不断增加
二、填空题
15．理想气体的状态方程内容：一定______的某种理想气体，在从一个状态（p1、V1、T1）变化到另一个状态（p2、V2、T2）时，压强p跟体积V的乘积与______的比值保持不变．
16．如图所示，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计。当气体温度为27℃时，活塞在F=40N、方向向右的外力作用下保持静止，封闭气体的压强为___________Pa；若保持活塞不动，将气体温度升至87℃，则此时F的大小变为___________N。（大气压强为1.0×105Pa）
17．对于一定质量的理想气体，以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值．如图甲、图乙和图丙所示，三个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态．根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小．
(1)p－T图象(图甲)中A、B两个状态，________状态体积小．
(2)V－T图象(图乙)中C、D两个状态，________状态压强小．
(3)p－V图象(图丙)中E、F两个状态，________状态温度低．
18．如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为____Pa（大气压强取1.01ⅹ，g取）．若从初温开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为____℃．
三、综合题
19．质量M=15kg、总长度L=55cm的圆柱形导热气缸直立在水平地面上，现将厚度不计、质量m=5kg、横截面积S=50cm2的活塞轻放到气缸上端口，若它与气缸间的摩擦不计、且封闭严密，如图甲所示，已知大气压强P0=1.0×105Pa，气温t0=7℃，则：
①若活塞缓慢下降过程中缸内气温不变，求活塞稳定不动时缸内气体的压强P1；
②若对缸内气体加热使活塞缓慢升高(大气压不变)，如图乙所示．如活塞恰好升至缸口时，求缸内气温．
20．一端开口的均匀玻璃管长，开口向下竖直插入汞槽中，试求：
（1）当管中的气体长度为时，管内外汞面高度差；
（2）若开口向下竖直插入汞槽中时，汞进入管中的长度．（设外界大气压强为，整个过程中温度保持不变）
21．如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的“T”形绝热活塞（体积可忽略），距汽缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）.初始时，汽缸内封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.6h0，U形管中两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g，求：
（1）初始时，水银柱两液面高度差；
（2）缓慢降低气体温度，两水银面相平时的气体温度为多少。
22．如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为，温度为300 K；B侧水银面比A侧的高，已知大气压强，为了使A、B两侧的水银面等高，可以用以下两种方法:
（i）开关关闭的情况下，改变A侧气体的温度，使A、B两侧的水银面等高，求此时A侧气体温度。
（ii）在温度不变的条件下，将开关K打开，从U形管中放出部分水银，使A、B两侧的水银面等高再闭合开关K，求U形管中放出水银的长度。（结果保留1位小数）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
由可知压强之比为3:4，对气体A前后两个状态
对气体B前后两个状态
当活塞平衡时，压强相等，有
由以上等式联立可得A、B两部分气体的体积体积之比为8:3；
故选D.
2．B
【详解】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，A、B中所装气体温度分别为283K和293K，当温度升高△T时，容器A的压强由p1增至p'1
△p1=p'1﹣p1
容器B的压强由p2增至p′2
△p2=p′2﹣p2
由查理定律得
因为
p2=p1
所以
△p1＞△p2
即水银柱应向右移动，故B正确，ACD错误．
故选B。
3．B
【详解】
AB．在药液从B瓶流出后，封闭气体体积增大，温度不变，据
可知，气体压强减小，A瓶中的药液被压入B瓶，所以B中流出多少，A瓶就补充过来多少，故B瓶药液液面保持不变，直到A瓶药液全部流入B瓶后，B瓶药液才开始下降，A错误，B正确；
C.A瓶瓶口与大气相通，压强等于大气压，但液面下降，液体产生的压强减小，因此A瓶中封闭的气体压强增大，B瓶液面未下降时，封闭气体压强不变，故A瓶上方的气压大于B瓶上方的气压，C错误；
D．由于两瓶口通过细管与外界相连，压强始终等于大气压，因此注射速度保持不变，D错误。
故选B。
4．C
【详解】
AB．管内气体压强为
假设扶正过程管内水银位置不变，则水银柱高度h增大，气体压强减小，该过程可看成等温变化，由
可知，气体体积增大，管内空气柱的密度变小，管内空气柱的压强变小，AB错误；
C．由于气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确；
D．由于槽内水银面上玻璃管的长度l不变，但气体体积增大，故管内水银柱的长度变小，D错误。
故选C。
5．A
【详解】
试题分析：根据气体的状态变化方程可知，因气体的压强不变，故温度升高，则体积增大；温度降低，体积减小；故选A.
6．C
【详解】
A．从D变化到A的过程，气体温度减低，则分子平均动能减小，选项A错误；
B．气体从A变化到B的过程气体体积变大，不属于等容过程，选项B错误；
C．从B变化到C的过程，气体体积不变，温度升高，则根据可知，气体压强增大，选项C正确；
D．从C变化到D的过程，气体温度降低，则分子平均动能减小，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
由理想气体态方程可知
将图中压强及体积数据代入可知AB两点的温度相同，故AB应在同一条等温线上，而等温线为双曲线的一支，如图所示
则由图可知，从A到B温度应先变大后变小，故D正确，ABC错误。
故选D。
8．B
【详解】
A．玻璃管未放平之前
放平之后
A压强减小，体积增大，A错误；
B．假设温度降低过程，水银柱未移动，则两部分气体做容变化，根据查理定律得
解得
由于玻璃管未放平之前
降低相同温度
故水银柱应向A段移动，故A部分气体体积缩小，B正确；
C．使玻璃管水平向左加速运动，则
即
未运动之前
故玻璃管水平向左加速度运动，A段气体压强减小，体积应增大，C错误；
D．使玻璃管绕OO'轴做圆周运动，根据牛顿第二定律得
则
未运动之前
故玻璃管绕OO'轴做圆周运动，A段气体压强减小，体积应增大，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
根据理想气体状态方程，可知题图①描述的是等容变化过程，题图②描述的可能是等温变化过程，题图③描述的是等容变化过程，题图④描述的是等压变化过程，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．A
【详解】
一定质量的理想气体由状态A变化到状态B过程，其体积必然发生变化，如图所示：
虚线分别是状态A和B的等容线，由等容线的规律可知，斜率越大的等容线表示的体积越小，则有：VA＜VB，且从A到B的过程，气体体积逐渐增加，又因为两个不同的状态下质量保持不变，再利用密度公式可知，气体的密度逐渐减小.
A．减小与分析结果相符；故A项正确.
B．不变与分析结果不相符；故B项错误.
C．增大与分析结果不相符；故C项错误.
D．先增大再减小与分析结果不相符；故D项错误.
11．C
【详解】
A．一定质量的理想气体，当温度保持不变时，气体内能不变，A错误；
BCD．在温度保持不变时，根据玻意耳定律
当体积减小时，压强一定增大，故BD错误，C正确。
故选C。
12．ADE
【详解】
由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据＝C可知压强将减小．对A图像进行分析，p V图像是双曲线即等温线，且由状态①到状态②体积增大，压强减小，故A项正确；对B图像进行分析，p V图像是直线，温度会发生变化，故B项错误；对C图像进行分析，可知温度不变，但体积减小，故C项错误；对D、E图像进行分析，可知温度不变，压强减小，体积增大，D、E项正确；故选ADE．
13．BCE
【详解】
A．两分子相距无穷远时分子势能为零，由静止开始相互接近，在阶段，分子力做正功，分子势能势能减小，在阶段，分子力做负功，分子势能势能增加，所以，当时，分子势能最小，即分子势能先减小后增加，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变，但某个分子的动能可能改变，故B正确；
C．根据理想气体的状态方程：
可知对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的温度一定降低，内能一定减小，故C正确；
D．理想气体，分子之间的引力、斥力依然同时存在，但由于分子之间的距离较大，都可以忽略不计，故D错误；
E．相对湿度是指绝对湿度与该温度饱和状态水蒸气含量之比，用百分数表达，即表示空气中水蒸气气压离饱和状态水蒸气气压远近的物理量，故E确。
故选BCE。
14．ABD
【详解】
A．ab过程气体发生等温过程，压强减小，由玻意耳定律分析可知，气体的体积变大，故A正确；
B．p-T图中过原点直线是等容变化，则b状态气体的体积等于c状态气体的体积，则bc过程中体积不变．故B正确；
C．cd过程是等压变化，温度降低，由盖 吕萨克定律分析可知体积减小；故C错误；
D．过d点的斜率大于过a点的斜率，则d点的体积小于a点的体积，da过程体积增大．故D正确。
故选ABD。
15． 质量 热力学温度T
16． 0.8×105 8
【详解】
设大气压强为p0=1.0×105Pa，被封闭气体的压强为p1，横截面积为S=20cm2=2.0×10-3m2，活塞保持静止，活塞受力平衡，则
p1S=p0S-F
代入数据解得
保持活塞不动，故为等容变化，初态压强：p1=0.8×105Pa，初态温度：T1=（27+273）K=300K，末态压强：p2；末态温度：T2=（87+273）K=360K，根据查理定律可得
根据平衡可得
p2S=p0S-F1
联立以上解得
F=8N
17． A C F
【详解】
（1）甲图画出的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以VB>VA，故A的体积小；
（2）乙图画出的倾斜直线为等压线，斜率越小，压强越大，所以pD>pC，故C状态压强小；
（3）丙图画出的双曲线为等温线，离原点越远，温度越高，所以TE>TF，故F态温度低.
18． 1.05×105 33
【详解】
封闭气体的压强：
气体的状态参量：V1=0.5S，T1=273+27=300K，V2=0.51S
气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：
即：
解得：T2=306K
气体的温度：t2=306-273=33℃；
19．① ②35℃
【详解】
①以活塞为研究对象，根据平衡条件得
代入数据得
②第一种情景视为等温变化，根据气体方程得：
即，得
第二种情景视为等压变化，根据气体方程得：
即，得，即35℃
20．（1）（2）
【详解】
（1）出状态气体压强为大气压强p0，体积为V0=lS，末状态气体压强为压强为p1，体积为，由波意耳定律定律
解得
故内外高度差为
（2）汞进入管中的长度为h，则气管内气体压强为，由波意耳定律
代入数据解得
21．（1）；（2）
【详解】
（1）设汽缸内气体的压强为p1，对活塞，由平衡条件得
解得
设初始时水银柱两液面高度差为h，汽缸内气体的压强为
解得，初始时水银柱两液面的高度差为
（2）气体初状态的体积为
温度为
T1＝T0
压强为
气体末状态的体积为
压强
设温度为T2，由理想气体状态方程得
解得
22．（i）217.1K；（ii）12.2cm
【详解】
（i）气体压强为：初态
末态
气柱长度：初态
末态
由
得
代入数据解得
（ii）对A部分气体，温度不变，压强由变为，由玻意耳定律得
即
解得
故左侧水银下降的高度
故右侧水平下降的高度
U形管中放出水银的长度
答案第1页，共2页