2.2气体的等温变化 章节练习（Word版含答案）

2.2、气体的等温变化
一、选择题（共16题）
1．如图，竖直放置的U形管内装有水银，左端开口，右端封闭一定量的气体，底部有一阀门．开始时阀门关闭，左管的水银面较高．现打开阀门，流出一些水银后关闭阀门．当重新平衡时（ ）
A．左管的水银面与右管等高 B．左管的水银面比右管的高
C．左管的水银面比右管的低 D．水银面高度关系无法判断
2．一只轮胎的容积，已装有的空气，现用打气筒给它打气。已知打气筒的容积，设打气过程中轮胎的容积及气体温度都保持不变，大气压，要使胎内气体的压强达到，应打气（　　）
A．10次 B．12次 C．15次 D．20次
3．如图所示，两端封闭的形管中，初始时连接处有一段水银将气体分为、两部分，现打开阀门一段时间后关闭，期间无水银漏出，则关闭阀门后气体的体积相比初始时（　　）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法判断
4．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
5．一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上有A、B两点，表示气体的两个状态．则 ．
A．温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大
B．A到B的过程中，气体内能增加
C．A到B的过程中，单位体积内的气体分子数增多
D．A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
6．小楷同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐变小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。下列说法中正确的是（　　）
A．实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了减小摩擦
B．现有5mL和20mL的注射器，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用20mL的注射器
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和外界的大气压
D．现有20mL和50mL的注射器，作出的图像不过原点，选用50mL的注射器可以减小误差
7．如图所示，有一重力可以忽略的薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为h1的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内外水银面高度差为h2，在保持温度不变的情况下，下列说法错误的是（ ）
A．开始时h2一定等于h1
B．若外界大气压缓慢增加少许，则h2不变，l1变小，l2变小
C．若外界大气压缓慢增加少许，则h2变小，l1变大，l2变大
D．若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小
8．如图，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。若把玻璃管缓慢向下插入少许，则管内气体的长度（　　）
A．L1变大，L2变大 B．L1变小，L2变小
C．L1不变，L2变小 D．L1变小，L2不变
9．一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(　　)
A．np0，p0
B．p0，p0
C．(1＋)np0，(1＋)n p0
D．(1＋)p0，()n p0
10．空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（　　）
A．2.5 atm B．2.0 atm C．1.5 atm D．1.0 atm
11．粗细均匀的玻璃管长L = 90cm，内有齐口h = 2cm长水银柱封闭一定质量气体，外界大气压p0= 76cmHg，环境温度不变，从外界缓慢加入水银，则（ ）
A．最多能加10cm水银
B．最多能加7cm水银
C．最多能加5cm水银
D．不能再加入水银
12．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为50cm，大气压强p0= 1.0×105Pa，水的密度ρ= 1.0×103kg/m3，重力加速度g= 10m/s2。某次洗衣选择的档位，当细管中空气压强达1.02×105Pa时压力传感器就会关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为（　　）
A．20cm B．21cm C．23cm D．24cm
13．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 　　
A．体积不变，压强变小
B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大
D．体积变小，压强变小
14．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瓶中的药液先用完
B．B瓶中的药液先用完
C．随着液面下降,A瓶内C处气体压强逐渐增大
D．随着液面下降,A瓶内C处气体压强保持不变
15．下列图中，p表示压强．V表示体积．T表示热力学温度，其中能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是
A． B．
C． D．
16．如图所示，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．是一个等温过程
B．是一个等温过程
C．与的状态参量不同
D．体积减小，压强减小，温度不变
二、填空题
17．理想气体与实际气体
实际气体在温度不低于______、压强不超过______时，可以当成理想气体来处理．
18．在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态，实验时甲图气体的压强为__________cmHg；乙图气体压强为__________cmHg。
19．如图所示，该装置是某医院内给病人输液的部分装置示意图，乙瓶内液体不断通过Q 管输入病人体内，刚开始输液时，甲、乙两瓶内药液量相等， 液面相平。过了一会儿，观察两个输液瓶的液面时（此时两个输液瓶内还有大量的溶液），会发现甲瓶液面_______乙瓶液面（填“高于”、 “低于”或“等于”）；输液管 Q 滴速______（填“逐渐增加”、 “逐渐减小”或“不变”）。
20．如图，水平地面上放置两个完全相同的气缸和活塞，活塞上各放一个质量为m的物块。活塞光滑，横截面积为S，离气缸底部距离均为l。右边气缸底部有一个杂物A，此时两个气缸都处于静止。气缸开口向上且足够高，活塞质量不计。现都取走物块，待活塞重新静止，设气体温度保持不变，外界大气压为p0，重力加速度为g，则左边活塞移动的距离为____________，右边活塞移动的距离__________ （选填“大于”、“等于”或“小于”）左侧活塞移动的距离。
三、综合题
21．某同学给自行车内胎充气，发现该内胎的容积为2400cm3，最大承受压强为2.6atm（标准大气压）。现在用打气筒给该内胎充气，每次能将体积为120cm3、温度为17℃、压强为1atm的气体充入内胎当中。充气前内胎中有体积为2400cm3、温度为17℃、压强为1atm的气体。若气体均可看成理想气体，不考虑充气过程中气体温度的变化，不考虑内胎容积的变化。若使内胎中的气体压强升高到2.5atm，求需要对内胎充气的次数。
22．已知竖直玻璃管总长为h，第一次向管内缓慢地添加一定质量的水银，水银添加完时，气柱长度变为．第二次再取与第一次相同质量的水银缓慢地添加在管内，整个过程水银未溢出玻璃管，外界大气压强保持不变．①求第二次水银添加完时气柱的长度．②若第二次水银添加完后，把玻璃管在竖直面内以底部为轴缓慢的沿顺时针方向旋转60 ．求此时气柱长度．（水银未溢出玻璃管）
23．如图所示，长为l＝100cm、上端开口、下端封闭、粗细均匀的玻璃管竖直放置，在玻璃管中注入长度为h＝25cm的水银柱，稳定后被封闭的空气柱的长度为l1＝51cm。现将玻璃管缓慢旋转至开口向下竖直放置，此过程中被封闭的空气柱的温度保持不变，已知大气压强p0＝75cmHg。
(1)若玻璃管在旋转的过程中被封闭的空气柱的质量保持不变，求玻璃管开口向下时，管内空气柱的长度。
(2)若玻璃管在旋转的过程中被封闭的空气柱的质量发生了变化，当玻璃管开口向下时，管内水银柱的长度不变，且其下端恰好与管口相平，求空气柱质量的改变量Δm与原来封闭的空气柱的质量m的比值。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
若流出的水银量较少，则左管水银仍高于右管；若流出的水银量较多，因左边上边等于大气压，右边若小于大气压强，则左边会低于右边；总之根据已知条件不能判断水银面高度关系，故选D.
2．A
【详解】
设打气n次，由玻意耳定律可得
代入数据解得
即应打气10次，A正确。
故选A。
3．D
【详解】
由于无法判断初始时A部分的气体压强和管外大气压强的关系，因此打开阀门一段时间后关闭，气体A的压强可能变大、可能减小也可能不变，所以气体B的体积可能不变、可能减小或增大。
故选D。
4．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。
5．D
【详解】
根据理想气体状态方程，得PV=CT，PV之积越大表示温度越高，所以等温线T1对应的温度较低，则温度为T1时气体分子的平均动能比T2时小，故A错误； A到B的过程中，气体温度不变，内能不变，故B错误； A到B的过程中，体积变大，则单位体积内的气体分子数减小，故C错误；A到B的过程中，压强减小，气体温度不变，则分子运动的激烈程度不变；气体的体积增大，分子密度减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少．故D正确。
故选D.
6．D
【详解】
．在实验中，要保证气体的质量不变，所以实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了防止漏气，故A错误；
B．根据压强的计算公式可得
容积越大的注射器截面积越大，在施加相同压力的情况下，压强变化较小，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用的注射器，故B错误；
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和封闭气体的质量，与外界气体的压强无关，故C错误；
D．现有和的注射器，作出的图像不过原点，在绝对误差一定的情况下，体积越大、相对误差越小，故选用的注射器可以减小误差，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
ABC．分析两段气柱的压强变化，气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律判断l1、l2的长度变化。薄壁小试管的质量可以不计，则由
ρgh1S=ρgh2S
知
h1=h2
B中气体压强等于
p1+ρgh1=p0+ρgh2
所以A中气体压强等于大气压强，当外界大气压缓慢增加少许时，A、B中的气体压强增大，根据玻意耳定律，体积减小，l1变小，l2变小；由于h1=h2，即h2不变，AB正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．用手轻按试管，相当于施加一向下的力，A、B中气体压强均增大，l1变小，l2变小
p2=p0+ρgh2
变大，h2变大，D项正确，不符合题意；
故选C。
8．B
【详解】
若把玻璃管缓慢向下插入少许，L2的长度减小，气体温度不变，由玻意耳定律可得
易知下部封闭气体的压强变大，设玻璃管中水银柱的长度为H，根据
可得上部封闭气体的压强变大，同理由玻意耳定律可判断出L1变小。
故选B。
9．D
【详解】
打气时,活塞每推动一次，把体积为V0压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0体积为V的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得：
p0(V+nV0)=p′V
所以；
抽气时，每拉动一次，把容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排除，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：
第一次抽气：
p0V= (V+V0)
得=
第二次抽气：V 0=(V+V0)
得=
第三次抽气：V0=(V+V0)
得=
第n次抽气完毕后,气体压强为pn=
故选D
10．A
【详解】
取全部气体为研究对象，可视为将15L的气体等温压缩为6L，由玻意耳定律可得
得
故选A。
11．A
【详解】
初状态
p1 = (76 + 2)cmHg = 78cmHg，V1 = (L - h)S = 88S
设水银柱下降xcm后注满，则
p2 = (76 + 90 - 88 + x)cmHg = (78 + x)cmHg，V2 = (L - h - x)S = (88 - x)S
根据玻意耳定律可得
p1V1 = p2V2
联立得
x = 10cm
则加入水银柱的长度为
H = L - h - (L - h) + x = 10cm
故选A。
12．B
【详解】
以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为p0= 1.0×105Pa，体积，压缩后，气体压强p1= 1.02×105Pa，体积为，由玻意耳定律
解得
即细管内液面离地
由平衡条件
其中，h2为缸中液面和空气柱内液面高度差，解得
综上，洗衣缸内水位高度约为
故选B。
13．B
【详解】
试题分析：由于气体温度不变，属于等温变化，水位升高，封闭气体的体积减小，根据理想气体状态方程（C为定值），压强增大，故B正确．
14．AC
【详解】
药液从B瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，使B瓶液面保持不变，知道A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A正确，B错误；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C正确，D错误.
15．AB
【详解】
从图A可以看出温度不变，是等温过程，故A正确；根据理想气体状态方程：PV=nRT，可知当T一定时，PV恒定，即P与V成反比，故P-V图象为双曲线，图象为过原点的直线，故B正确，C错误；由D图看出温度T是变化的，不是等温过程，故D错误．所以AB正确，CD错误．
16．AC
【详解】
A．根据
可得
图中图像中的斜率不变，判断知是一个等温过程，故A正确；
BC．、两状态温度不同，的过程中不变，则体积不变，此过程中气体的压强增大、温度会升高，故B错误，C正确；
D．是一个等温过程，体积增大，压强减小，故D错误。
故选AC。
17． 零下几十摄氏度 大气压的几倍
【详解】
略
18． 76 80
【详解】
甲图中管中两边液面相平，可知气体的压强为76cmHg；
乙图气体压强为76+4=80cmHg。
19． 低于 不变
【详解】
读图分析该装置的工作过程可知，药液从乙瓶中流下，乙瓶中被封闭的空气体积增大，压强下降，甲瓶中空气将甲瓶中药液压入乙瓶补充，使乙瓶液面保持不变。药液从甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中空气部分的体积增大，压强下降，大气压将外界空气压入甲瓶，甲瓶中液面下降。液体如此流动，直到甲瓶中的药液全部流完，这时甲瓶中空气与外界直接连通，连接甲乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管。因此，在输液开始后不久，乙瓶中的液面便会始终高于甲瓶中的液面。
[2]由于乙瓶液面保持不变，压强不变，输液管 Q 滴速不变。
20． 小于
【详解】
初始状态下两气缸中气体的压强均为
①
活塞重新静止后两气缸中气体的压强均为p0，设左边活塞移动的距离为，则根据玻意耳定律可得
②
联立①②解得
③
[2]设右边气缸中杂物A的体积为V0，右边活塞移动的距离为，则根据玻意耳定律有
④
联立①④解得
⑤
故。
21．30
【详解】
设需要对内胎充气的次数为n，胎内气体的初始参量为
，
胎内气体的末态参量为
，
根据玻意耳定律有
代入数据解得
22．（1）， （2）
【详解】
试题分析（1）设开始时封闭气体压强为P0，每次添加的水银产生的压强为P，玻璃管的横截面积为S，由玻意耳定律得：
设第二次水银添加完时空气柱长度为，由玻意耳定律得：，
解得
（2）把玻璃管在竖直平面内缓慢的沿顺时针方向旋转60o，由玻意耳定律得
解得
23．(1)85cm；(2)
【详解】
(1)玻璃管开口向上时，空气柱的压强cmHg，设玻璃管开口向下时，水银部分溢出，此时管内水银柱的长度为x(cm)，玻璃管的横截面积为S，空气柱的压强
cmHg
空气柱的长度
cm
由玻意耳定律有，代入数据得
100×51=(75－x)(100－x)
解得
x=15cm，cm
(2)玻璃管开口向下时，空气柱的长度cm，空气桂的压强cmHg，设压强为p1、长度为l1的空气柱在压强为p3时的长度为，由玻意耳定律有得
解得
答案第1页，共2页