2.3 气体的等压变化和等容变化 基础练习（Word版含答案）

2.3、气体的等压变化和等容变化
一、选择题（共16题）
1．一定量的理想气体体积不变，温度缓慢下降的过程中，该气体状态变化的图像是图中的（ ）
A．B．
C．D．
2．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　）
A．状态a→b，理想气体的内能减小
B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少
C．状态b→c，外界对理想气体做正功
D．状态c→a，理想气体的温度降低
3．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过变化后又回到初始状态，下述过程中可能实现的是（ ）．
A．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使体积增大
B．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积增大
C．先保持压强不变而减小体积，接着保持体积不变而使压强减小
D．先保持压强不变而增大体积，接着保持体积不变而使压强增大
4．下列说法正确的是
A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
5．一定质量的理想气体状态变化过程中，其压强p与摄氏温度t的变化规律如图中直线ab所示（直线ab延长线通过坐标原点），根据图像可以判定a、b两点的体积大小( )
A．
B．
C．
D．无法判断
6．下列关于温度及内能的说法中，正确的是（　　）
A．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的
B．理想气体的温度升高，每个气体分子的动能增大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，它们的内能相同
7．如图所示，圆柱形导热汽缸内有一光滑活塞，密封了一定质量的理想气体。用一弹簧测力计挂在活塞上，将整个汽缸悬挂在天花板上。测得此时弹簧测力计的示数为，汽缸内气体的压强为。若外界大气压始终保持不变，那么随着外界温度的升高（　　）
A．变大 变大 B．变大 不变 C．不变 变大 D．不变 不变
8．如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线，有关说法正确的是（　　）
A．a点对应的气体分子密集程度大于b点的分子密集程度
B．a点对应的气体状态其体积等于b点对应的气体体积
C．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等容过程
D．气体在状态a点时的值大于气体在状态b时的值
9．如图甲所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用或图像表示这一循环，在下图中表示正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．如图，竖直放置的两口径大小不同的气缸中间相通，两端开口．面积分别为SA、SB的上下活塞之间用硬杆相连，且SAA．向下移动，压强下降
B．向下移动，压强不变
C．向上移动，压强上升
D．向上移动，压强不变
11．如图所示是一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中正确的是(　　)
A．a→d的过程气体体积增加
B．b→d的过程气体体积增加
C．c→d的过程气体体积增加
D．a→d的过程气体体积减小
12．如图，竖直放置的均匀等臂U型导热玻璃管两端封闭，管内水银封有A、B两段气柱，左管水银面高于右管水银面，高度差为h，稳定时A、B气柱的压强分别为pA和pB，则（ ）
A．若环境温度升高，pA增大，pB减小
B．若环境温度降低，稳定后AB气柱的压强比值增大
C．若环境温度升高，稳定后AB气柱压强变化△pA一定小于△pB
D．若环境温度降低，稳定后A处液面高度变化△h可能大于
13．如图，两端封闭的玻璃直管下方用一小段水银柱封闭了一定质量的理想气体，上方为真空．现在管的下方加热被封闭的气体，下图中不可能发生的变化过程是（　　）
A．B．
C．D．
14．下列说法正确的是
A．温度是分子平均动能的标志
B．某气体温度升高，每个气体分子的速率都会增大
C．—定质量的理想气体，若增大气体体积且保持压强不变，则单位时间撞击器壁的单位面积的分子数目减少
D．一定质量的理想气体，若降低温度、体积减小，其压强可能不变
E．打足气的自行车在太阳下暴晒容易爆胎，是因为车胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大
15．如图所示，表示一定质量的气体的状态A→B→C→A的图象，其中AB的延长线通过坐标原点，BC和AC分别与T轴和V轴平行。则下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程气体压强增加 B．B→C过程气体压强减小
C．C→A过程气体单位体积内的分子数减少 D．A→B过程气体分子平均动能增大
16．如图，一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是（　　）
A．状态C的温度为T0
B．从A→B，分子的平均动能减小
C．从C→D，气体密度增大
D．经历A→B→C→D→A一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量
二、填空题
17．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“＜”）．
18．一定质量的气体经历a、b、c、d四段变化过程，压强与热力学温度的关系如图所示，气体体积在增大的过程是_________。忽略气体分子势能，气体的内能在增大的过程是_________。
19．在温度为27°C时，一直径为0.3 m的薄塑料球内气体压强为，大气压强为，由于球内外的压强差，使球面绷紧，球面上出现张力．则球面上每厘米长度所受张力为______N，如果球面上每厘米长度只能承受50N的力，设球体积不变，当球内温度升高到_____K时，球将破裂．
20．如图所示,一定质量的理想气体从状态开始按箭头所示经一系列状态变化又回到状态．由图知:气体在三个状态的密度大小之比____________，气体的热力学温度之比_____________.
综合题
21．如图所示，左端开口、内壁光滑、内径均匀的圆柱形汽缸水平固定放置，缸内被厚度不计的活塞封闭有一定质量的理想气体，不漏气。在离缸底距离为L的B处设有限制装置，使活塞不往B的左侧移动，当缸内气体的温度为时，活塞静止在A处，活塞到缸底的距离为。已知大气压强为，现缓慢加热缸内气体，直至，求：
（1）此时活塞离缸底的距离；
（2）此时缸内气体的压强。
22．如图所示，水平面上固定着一个U形容器，深度h=1m，内部通过活塞封闭一定质量的理想气体。竖直轻弹簧上端固定，下端系质量为m=5kg的薄活塞，活塞横截面积为S=400cm2。初始时，活塞静止在容器中央，且此时弹簧处于原长，气体温度27℃.现对气体缓慢加热，直到活塞恰好到达容器口，已知弹簧劲度系数为k=1000N/m，g=10m/s2，大气压强p0=1.0×105pa，求：
①初始时封闭气体的压强以及活塞到达容器口时压强；
②活塞移动到容器口时，气体的温度为多少摄氏度。
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）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
根据题意，气体发生的是等容变化，根据查理定律，压强与热力学温度成正比，即图象是通过坐标原点的直线，故C正确，ABD错误。
2．C
【详解】
A．因为a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线，所以a→b是等温过程，温度不变，理想气体的内能不变，故A错误；
B．状态b→c，压强不变，体积变小，所以单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变多，故B错误；
C．状态b→c，压强不变，体积变小，所以外界对理想气体做正功，故C正确；
D．状态c→a，体积不变，压强升高，理想气体的温度升高，故D错误；
故选C。
3．A
【详解】
AB.先保持体积不变而减小压强，根据理想气体状态方程公式
可知，温度降低，接着保持压强不变而使体积增大，温度升高，可以回到初始温度，故A正确B错误；
C.先保持压强不变而减小体积，根据理想气体状态方程公式
可知，温度降低，接着保持体积不变而使压强增大，温度升高，可以回到初始温度，故C错误；
D.先保持压强不变而增大体积，根据理想气体状态方程公式
可知，温度升高，接着保持体积不变而使压强减小，温度降低，可以回到初始温度，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强
A．温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A正确；
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B错误；
C．由压强公式可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，故C错误；
D．温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D错误．
5．B
【详解】
根据理想气体运用状态方程，有：，其中：，联立得到：，变形得到：；
由图象得到，，所以有，故B正确，A、C、D错误；
故选B．
6．C
【详解】
A．冰融化成水的过程温度不变，但要吸收热量，故质量和温度相同的冰和水，水的内能较大，A错误；
B．理想气体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个气体分子的动能都增大，B错误；
C．结合A的解析可知，一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，C正确；
D．理想气体的内能是所有分子的动能的总和，质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，由于摩尔质量的不同，物质的量不同，分子数不同，故它们的内能不相同，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
弹簧测力计上的拉力跟汽缸和活塞总重力相等，当气温升高时，不影响弹簧弹力大小，所以示数不变；以汽缸为研究对象可知，最终达到平衡时，汽缸重力与汽缸内压力之和等于大气压力，因为重力和大气压力均不变，所以汽缸内压力不变，即汽缸内气体压强不变。
故选D。
8．A
【详解】
AB．由
可知a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积，故a点对应的气体分子密集程度大于b点的分子密集程度，A正确，B错误；
C．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程，C错误；
D．气体在状态a点时的值等于气体在状态b时的值，D错误。
故选A。
9．B
【详解】
AB．在图线中，1→2过程中，体积不变，压强增大，图线是竖直直线；在2→3过程中，温度保持不变，体积增大，压强减小，图线是双曲线；在3→1过程中，压强不变，体积减小，图线是水平直线。A错误，B正确；
CD．在图线中，1→2过程中，体积不变，温度升高，是水平直线，CD错误。
故选B。
10．B
【详解】
以两只活塞整体为研究对象，然后根据平衡条件分别列式，求出初态时封闭气体的压强；现对缸内封闭气体缓慢加热过程，活塞仍受力平衡，封闭气体做等压变化
以两活塞和硬杆组成的整体为研究对象，进行受力分析，解得初始时封闭气体的压强，因为气体缓慢加热，认为一直处于受力平衡状态，封闭气体压强不变，温度上升，气体体积增加，所以活塞向下移，B正确．
11．A
【详解】
由可得
可见，在p-t图线中，b→d过程是定容过程，体积不变，且图像的点与-273.15连线，斜率越大则体积越小，因此a→d斜率变小，体积增大，c→d过程斜率增大体积变小。
故选A。
12．C
【详解】
AC．假设若环境温度升高后，不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得
由题意知
则水银柱向左移动，增大，的体积减小，温度升高，由理想气体状态方程可知，的压强增大，由于，则的压强也增大，A错误，C正确；
B．假设若环境温度降低后，不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得
由题意知
若温度降低，压强都减小，右边气体压强降的多，则水银柱会向下移动，将减小，由于，减小，压强减小的多，压强减小的少，若环境温度降低，稳定后A、B气柱的压强比值减小，B错误；
D．假设若环境温度降低，水银柱向下运动，但
所以左侧气体的压强仍然大于右侧的压强，所以稳定后左侧的液面仍然低于右侧的液面，所以小于，D错误；
故选C。
13．B
【详解】
A、图A为P-T图象，气体先做等压变化，温度升高，后做等容变化，压强随温度的升高而增大；故A正确．
B、图B为p-t图，图中的气体的第二段变化的过程压强不变，显然是不可能的；故B错误．
C、图C是p-V图象，气体先做等压变化，体积增大，后做等容变化，压强增大；故C正确．
D、图D是V-T图象，气体第一段图线不变，表示气体先做等压变化，体积增大，后做等容变化；故D正确．
本题选择不可能的故选B．
14．ACD
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，故A正确；
B．某气体温度升高，分子的平均速率变大，但是并非每个气体分子的速率都会增大，故B错误；
C．—定质量的理想气体，若增大气体体积且保持压强不变，则气体分子的密度变小，则单位时间撞击器壁的单位面积的分子数目减少，故C正确；
D．根据
可知一定质量的理想气体，若降低温度、体积减小，其压强可能不变，故D正确；
E．打足气的自行车在太阳下暴晒容易爆胎，是因为车胎内气体温度升高，气体的压强变大的缘故，与分子间的斥力无关，故E错误。
故选ACD。
15．BD
【详解】
A．过各点的等压线如图，
从状态A到状态B，同一条斜线上，压强相等，故A错误；
B．从状态B到状态C，斜率变大，则压强变小，故B正确；
C．从状态C到状态A，温度不变，体积减小，则单位体积内的分子数增大，故C错误；
C．从状态A到状态B，温度升高，则分子平均动能增大，故D正确。
故选BD。
16．ACD
【详解】
A．A→B过程为等压过程，则有
即有
解得
C→D过程也为等压过程，则有
即
解得
故A正确；
B．从A→B，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；
C．C→D过程为等压变化过程，气体体积减小，气体质量不变，则气体密度增大，故C正确；
D．经历A→B→C→D→A一个循环，气体内能不变；在p-V图像中，图像与坐标轴围成面积表示功的大小，所以WAB>WDC，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故D正确。
故选ACD。
17． = <
【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 18． c过程 b过程
【详解】
由图可知，a过程，温度不变，压强增大，由玻意耳定律可得，气体的体积减小，由于a过程温度不变，因此内能不变；
b过程温度升高，压强增大，由于图像的斜率不变，因此气体的体积不变，由于b过程温度升高，因此气体的内能增大；
c过程压强减小，温度不变，由玻意耳定律可得，气体的体积增大，由于c过程温度不变，因此气体的内能不变；
d过程温度降低，压强减小，由于图线的斜率不变，因此气体的体积不变，由于d过程气体的温度降低，因此气体的内能减小；
综上所述，气体体积在增大的过程是c过程，气体的内能在增大的过程是b过程；
19． 37.5N 334 K
【详解】
球的半径；半球面所承受的张力
F总=（p-p0）S=πr2（p-p0）
每厘米长度上所承受的张力
；
当球每厘米长度上受到的张力是50N时，设球内气体压强为p1，则
F′=r（p1-p0）
气体压强
p1≈1.67×105Pa
气体初状态时的温度T=273+27=300K
由查理定律可得，
即
解得
T1=334K
20． 3:1:1； 1:5:1；
【详解】
过程中理想气体的质量不变，气体的密度可得
由理想气体状态方程，可知气体温度，气体在各状态时的温度：
故
．
21．(1)L；(2)
【详解】
(1) 缓慢加热缸内气体，气体做等圧変化，由
则
与题设的条件不符，所以在396K之前，活塞已经达到L，此时活塞离缸底的距离L；
(2)由
得
22．①1.0125×105Pa；1.1375×105Pa；②401.1℃
【详解】
①由平衡可得
、
得
p1=1.0125×105Pa、p2=1.1375×105Pa
②由理想气体状态方程可得
得
T2=674.1K
即
t2=401.1℃
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。
答案第1页，共2页