2.2气体的等温变化 同步练习(Word版含答案)

2.2、气体的等温变化
一、选择题（共16题）
1．如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变化到状态2，其图象为倾斜直线，下述正确的是　　
A．密度不变 B．压强不变 C．体积不变 D．温度不变
2．篮球赛上同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.3atm，已知篮球内部容积为7.5L。现用简易打气筒给篮球打气，如图所示，每次能将0.3L、1.0atm的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围，应打气的次数范围是（　　）
A．5~7次 B．5~8次 C．7~12次 D．12~15次
3．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体
A．压强增大，体积增大
B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大
D．压强减小，体积减小
4．一定质量的理想气体，在等温变化过程中，下列物理量发生改变的有　　
A．分子的平均速率
B．单位体积内的分子数
C．气体的内能
D．分子总数
5．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
6．如图所示，在一个量筒内放入大半筒水，里面放入一个倒置的小瓶，小瓶内留有大约一半水，使其能刚好浮出水面，再用橡胶膜把量筒口密封。保持温度不变，当用力挤压橡胶薄膜时，观察到小瓶将下沉。小瓶下沉过程中（　　）
A．量筒上部空气体积变大 B．小瓶内气体体积增大
C．小瓶先加速后减速下沉 D．小瓶一直加速下沉到量筒底部
7．如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，某同学在27℃的室内对蹦蹦球充气，已知充气前两球的总体积为 2L，压强为1atm，充气筒每次充入0.2L的气体，忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化，问，用这个充气筒要充气多少次才能让气体压强增大到3atm（　　）
A．15次 B．18次 C．20次 D．22次
8．如图，竖直放置、开口向上的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内的封闭气体（　　）
A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小
9．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的（温度不变，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2）（　　）
A．3倍 B．2倍
C．1.5倍 D．
10．甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为，罐中气体的压强为；乙罐的容积为，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。则调配后（　　）
A．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：3
B．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：5
C．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为1：2
D．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为3：5
11．水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空．当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的度数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm．当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压强为（　　）
A．739 mmHg B．756mmHg C．740 mmHg D．758 mmHg
12．如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分，已知上部分气体压强等于大气压强。若水银柱所在玻璃管处开一个小孔，则短时间内（　　）
A．上部气体体积减小
B．下部分气体压强增大
C．上端水银面下降，下端水银面上升
D．上端水银面下降，下端水银面下降
13．一根粗细均匀长1.0m的直玻璃管，上端封闭，下端开口，将它竖直地缓慢插入深水池中，直到管内水面距管上端0.50m为止．已知水的密度为1.0×103kg/m3，重力加速度为10m/s2，大气压强为1.0×105Pa，则这时管内、外水面的高度差为 （　　）
A．9m B．9.5m C．10m D．10.5m
14．在“探究气体压强与体积的关系”实验中，为保持温度不变，下列采取的措施合理的是______。
A．推动活塞运动时尽可能慢些 B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性
C．不要用手握住注射器封闭气体部分 D．实验时尽量在注射器中封入较多的空气
15．一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下0.8m深处恰能保持静止不动，下列说法正确的是（　　）
A．将瓶稍向下按，放手后保持静止不动
B．将瓶稍向下按，放手后加速下沉
C．将瓶稍向上提，放手后保持静止不动
D．将瓶稍向上提，放手后加速上升
16．某同学用带有刻度的注射器做验证玻意耳定律的实验，温度计表明在图中的图线可以得出（　　）
A．如果实验是从E状态→F状态，则表示外界有空气进入注射器内
B．如果实验是从E状态→F状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来
C．如果实验是从F状态→E状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来
D．如果实验是从F状态→E状态，则表示外界有空气进入注射器内
二、填空题
17．如图所示，玻璃管A上端封闭，B上端开口且足够长，两管下端用橡皮管连接起来，A管上端被一段水银柱封闭了一段长为6cm的气体，外界大气压为75cmHg，左右两水银面高度差为5cm，温度为t1=27℃。保持温度不变，向上移动B管________cm时，A管中气体长度变为5cm，此时A管中的压强为_______cmHg。
18．若一条鱼儿正在水下10m处戏水，吐出的一个体积为1cm3的气泡。气泡内的气体视为理想气体，且气体质量保持不变，大气压强为p0=1.0×105Pa，g=10m/s2，湖水温度保持不变，气泡在上升的过程中，气体______（填“吸热”或者“放热”）；气泡到达湖面时的体积为______cm3。
19．如图，玻璃瓶倒扣在水中为漂浮状态．若环境温度不变，大气压强缓慢增大，玻璃瓶内气体的体积将_________；玻璃瓶内外水面的高度差将_________．（选填“变大”“变小”或“不变”）
20．一定质量理想气体经历某种状态变化，图线①表示变化过程中的p﹣T关系，图线②表示变化过程中的V﹣T关系，则此变化过程气体遵循__定律（填写气体实验定律的名称）。当这部分气体经过其他变化到达某一状态时，压强为1.5p0，体积为2V0时，则气体的热力学温度为__K。
三、综合题
21．增压玩具水枪通过压缩空气提高储水腔内的压强。已知储水腔的容积为1.5L，用充气管每次将0.02L压强为p0=1atm的气体注入储水腔，初始时，在储水腔中注入容积的水，此时储水腔内气体压强为p0，然后充气10次。忽略温度变化，空气视为理想气体。求：
（1）充气后储水腔内的气体压强；
（2）储水腔中的气体压强降到1.2p0时，水枪喷出水的体积。
22．如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分，活塞与气缸顶部有一弹簧相连，当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变，开始时B内充有一定质量的气体，A内真空，B部分高度为，此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等，现将整个装置倒置，达到新的平衡后B部分的高度等于多少？设温度不变．
23．如图是小明学习完热学内容后设计的一个测量小车加速度的简易装置。在车上水平固定内壁光滑且导热的气缸，缸内有一定质量的空气（可视为理想气体），被质量为且厚度不计的活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分。小车静止时活塞刚好位于气缸中间，此时左右两边气体压强均为大气压，假设外界温度不变，已知活塞面积为，气缸长度为，求：
①现小车以一定的加速度向右运动时，发现左侧部分Ⅰ气体的体积正好是静止时的一半，请帮助小明计算出此时小车的加速度的大小；
②以小车静止时活塞的位置为坐标原点，水平向右为x轴正方向，当小车加速度大小时，求活塞的位置坐标。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
根据的图象可知，从状态1到状态2，压强减小减小，体积V增大，根据，密度减小，故ABC错误；根据理想气体状态方程，可得：，图象的斜率为CT，斜率不变，温度不变，故D正确．所以D正确，ABC错误．
2．A
【详解】
对球内原有气体压强为p1=1.3atm时，其体积为V=7.5L，设需打气n次球内气压回到正常范围，设球内正常气压为p2，每次打入的空气为ΔV。
由玻意耳定律有
p2V=p1V+n p0ΔV
解得
当p2=1.5atm时，解得
n=5
当p2=1.6atm时，解得
n=7.5
故需打气的次数范围5~7次。
故选A。
3．B
【详解】
设大气压为p0，试管内封闭气体压强为p1，水银重力为G，试管横截面积为S，根据平衡则有
自由下落时，水银处于完全失重状态，对下表面没有压力，根据受力平衡则有
对比可得，即压强增大．根据理想气体状态方程，温度不变则有
所以，体积变小．
A．压强增大，体积增大，与结论不相符，选项A错误；
B．压强增大，体积减小，与结论相符，选项B正确；
C．压强减小，体积增大，与结论不相符，选项C错误；
D．压强减小，体积减小，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
4．B
【详解】
A．气体在等温变化过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，故分子的平均速度不变，故A错误；
BD．等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积变化而变化，一定质量的气体，其分子总数一定，单位体积内的分子数改变，故B正确，D错误．
C．理想气体内能只与温度有关，温度不变，则气体的内能不变；故C错误；
故选B．
5．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。
6．D
【详解】
当向下用力挤压橡胶膜时，使量筒上部空气体积变小，压强变大，从而使小瓶内气体压强变大，根据玻意耳定律可知，小瓶内气体体积减小，导致小瓶所受浮力减小，因此小瓶向下运动，而小瓶越向下运动，小瓶内气体压强越大，体积就越小，所受浮力就越小，向下运动的加速度就越大，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．C
【详解】
设充气n次可以让气体压强增大至3atm，据题充气过程中气体发生等温变化，以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得
p1（V+n△V）=p2V
代入
1×（2+n×0.2）=3×2
解得
n=20（次）
故选C。
8．C
【详解】
设竖直放置、开口向上的试管保持静止时，试管内封闭气体压强为，大气压强为，水银对试管内气体产生压强为，则有，当试管自由下落时，水银完全失重，，所以试管内气体压强减小，试管自由下落可看做是等温过程 ，由可知气体的体积增大，ABD错误，C正确。
故选C。
9．C
【详解】
气泡在上升过程中经历了一个等温过程，大气压强为，20 m深处的湖水压强为
10 m深处的湖水压强为
根据玻意耳定律有
故选C。
10．A
【详解】
对甲、乙两个储气罐中气体产生等温变化，由玻意耳定律有
解得调配后两罐中气体的压强
若调配后将甲气体再等温压缩到原气体压强p，设体积为V′由玻意耳定律有
解得
由密度定义解得质量之比等于
A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
以管中封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S，
初态：；
末态：；
根据玻意耳定律得：，代入得，解得：，B正确．
12．C
【详解】
设开孔处上方水银柱高度为h1，下方水银柱高度为h2，则开始时下部分气体的压强为
①
开孔后，孔上方水银在孔处的压强为
②
孔下方水银在孔处的压强为
③
所以在短时间内孔上下方的水银都将从孔中溢出，即上端水银面下降，上部分气体体积增大，下端水银面上升。设末状态时孔下方剩余的水银柱高度为h2′，则此时下部分气体压强为
④
根据①④两式可知下部分气体压强减小，综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
13．C
【详解】
设管内外水面的高度差是h，管的横截面积为S，以管内气体为研究对象，p1=p0=1.0×105Pa，V1=L1S=S，p2=p0+ρ水gh，V2=L2S=0.5S，由玻意耳定律得：
p1V1=p2V2
即
1.0×105×S=（1.0×105+ρ水gh）×0.5S，
解得
h=10m；
故选C．
14．AC
【详解】
A．缓慢推拉活塞，可以使气体的温度与外界的温度保持一致，从而可以保持封闭气体的温度不变，故A正确；
B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，这样是为了保持封闭气体的质量不发生变化，并不能保持封闭气体的温度不变，故B错误；
C．当手直接握在注射器上时，手的温度可能改变气体的温度，所以不要用手直接握在注射器上，故C正确；
D．只要是封闭气体的质量不变，气体的多少不会改变实验得出的结论，与控制气体的温度不变无关，故D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
瓶保持静止不动，受力平衡
mg=ρgV
由玻意耳定律可知，
AB．将瓶下按后，该过程可视为等温过程，由玻意耳定律，p增大V减小，
mg＞ρgV
故放手后加速下沉，故A错误，B正确；
CD．若将瓶子提起，该过程可视为等温过程，由玻意耳定律，则压强减小，空气体积增大，排水量增大
ρgV＞mg
瓶子会加速上升，故 C错误，D正确。
故选BD。
16．AC
【详解】
连接OE、OF，因为OF的斜率大于OE的斜率，表示
说明如果实验是从E状态→F状态，则表示外界有空气进入注射器内；如果实验是从F状态→E状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来，故AC正确，BD错误。
故选AC。
17． 18 96
【详解】
气体做等温变化
pA1=p0+ρghA =（75+5）cmHg=80 cmHg
VA1=6S，VA2=5S
由玻意耳定律
pA1 VA1 =pA2 VA2
解得
pA2 =96 cmHg
B管应向上移动的距离为
h=（96-75）+（6-5）-（5-1）=18cm
18． 吸热 2cm3
【详解】
气泡上升的过程中体积增大，对外做功，由于保持温度不变，故内能不变，由热力学第一定律可得，气泡需要吸热。
气泡初始时的压强
p1=p0+ρgh=2.0×105Pa
气泡浮到水面时的压强
p2=p0=1.0×105Pa
根据气体的等温变化规律p1V1=p2V2，代入数据得
V2=2cm3
19． 变小 不变
【详解】
因玻璃瓶所受的浮力等于玻璃管的重力，则平衡时玻璃瓶排开水的体积是不变的，即当大气压增大时，玻璃瓶内外水面的高度差将不变；当大气压增加时，则根据p=p0+ρg h可知瓶内气体的压强变大，则玻璃管内气体的体积减小；
20． 查理 819
【详解】
图线②表示等容过程，故满足查理定律
初态：
，，
末态：
，，
根据理想气体状态方程得：
21．(1)；(2)
【详解】
(1)由于温度不变，初态
末态
根据玻意耳定律
解得
(2)设喷出水的体积为，气体的质量不变，根据玻意耳定律
代入数据解得
22．0．4m
【详解】
试题分析：设开始时B中压强为，气缸倒置达到平衡后B中压强为，分析活塞受力得
①，②
其中S为气缸横截面积，M为活塞质量，k为弹簧的倔强系数．由题给条件有
，③
玻意耳定律，④
联立以上各式得到，解得
23．①；②或者
【详解】
①左右两部分气体温度不变，做等温变化，根据玻意耳定律可知
对左侧气体有
解得
对右侧气体有
解得
对活塞由牛顿第二定律可得
解得
②设物体的位置坐标为，由玻意耳定律对左侧气体得
对右侧气体得
对活塞由牛顿第二定律可得
解得
或者（舍去）
如果小车的加速度方向向右，利用对称性可得
所以活塞的坐标位置为或者。
答案第1页，共2页