2.2气体的等温变化 基础练习（Word版含答案）

2.2、气体的等温变化
一、选择题（共16题）
1．将一定质量的空气装入气瓶内，并对它进行等温压缩。如果这些空气可以看成理想气体，那么图中能正确表示压缩过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）。
A． B．
C． D．
2．现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是
A． B．
C． D．
3．现有一个容积为400L的医用氧气罐，内部气体可视为理想气体，压强为15MPa，为了使用方便，用一批相同规格的小型氧气瓶（瓶内视为真空）进行分装，发现恰好能装满40个小氧气瓶，分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3MPa，不考虑分装过程中温度的变化，则每个小氧气瓶的容积为（　　）
A．20L B．40L C．50L D．60L
4．一定质量的理想气体保持温度不变，从状态A到状态B。用表示气体压强，用表示气体体积，图中能描述气体做等温变化的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示为一定质量的某种气体在 图中的等温线，A，B 是等温线上的两点，△ 和△ 的面积分别为 1和 2，则（　　）
A． 1> 2 B． 1< 2 C． 1 = 2 D．无法比较
6．一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
7．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
8．如图所示为一体积不变的绝热容器，现打开排气孔的阀门，使容器中充满与外界大气压强相等的理想气体，然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为。现通过加热丝（未画出）对封闭气体进行加热，使封闭气体的温度升高到，温度升高到后保持不变，打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时，容器中剩余气体的质量与原来气体质量之比为（　　）
A．3：4 B．5：6 C．6：7 D．7：8
9．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，每次向轮胎冲入的气体体积为V0、压强也为p0，则充气次数为（　　）
A． B． C． D．
10．活塞式抽气机汽缸容积为V，用它给容积为2V的容器抽气，抽气机抽动两次(抽气过程可视为等温变化)，容器内剩余气体压强是原来的（　　）
A． B． C． D．
11．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分，A侧水银有一部分在水平管中．若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，稳定后(　　)
A．右侧水银面高度差h1减小 B．空气柱B的长度不变
C．空气柱B的压强增大 D．左侧水银面高度差h2增大
12．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为（　　）
A．2次 B．3次
C．4次 D．5次
13．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
14．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的各状态参量均相同
D．B→C体积增大，压强减小，温度不变
15．如图所示，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断，下列说法正确的是（　　）
A．水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大
B．在一定温度下，水的饱和汽压与气体的体积无关
C．当液体周围的气体处于饱和汽状态时，液体会终止蒸发
D．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的
E．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为p、体积为V，当保持温度不变，下压活塞使水汽的体积变为时，水汽的压强变为2p
16．如图所示，在光滑的水平面上，有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m(mA．p1>p2 B．p1C．V1>V2 D．V1二、填空题
17．如图所示，密闭在汽缸内的理想气体经历了AB、BC两个过程，其中图线AB与图线BC、水平轴均垂直，则从状态A经状态B变化到状态C的过程中，气体的密度______(选填“一直减小”“一直增大”或“ 先增大后减小”)，气体_____(选填“一直吸热”“一直放热"或“ 先放热后吸热”)．
18．如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内被封闭气柱长20cm，水银面比右管低15cm，大气压强相当于75cm高的水银柱产生的压强．现保持左管不动，为了使左管内被封闭气柱长变为18cm，右管应向_______移动（填“上”或“下”），移动的距离是_________cm。
19．实验室内，某同学用导热性能良好的气缸和活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），活塞的质量为m，气缸内部的横截面积为S．用滴管将水缓慢滴注在活塞上，最终水层的高度为h，如图所示．在此过程中，若大气压强恒为，室内的温度不变，水的密度为，重力加速度为g，则：
(1)图示状态气缸内气体的压强为________．
(2)图中的图像能反映密闭气体状态变化过程的是________．
20．如图为一种减震垫，布满了圆柱状相同薄膜气泡。每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体。现把平板状物品恰好水平放在n个完整的气泡上。设被压的气泡不漏气，且气体温度保持不变。当每个气泡的体积压缩了ΔV时，其与物品接触面的边界为S。则此时每个气泡内气体的压强为________，此减震垫对平板物品的支持力为________。
综合题
21．如图所示，一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置，用一段长为19cm的水银柱封闭一段长10cm的空气柱，已知大气压强为105Pa（相当于76cmHg），气体的温度为27°C，玻璃管的横截面积为，对该装置分别进行下列三种操作，请根据要求进行解答。
（1）若将玻璃管缓慢转至水平位置，整个过程温度保持不变，求封闭空气柱的长度；
（2）若保持玻璃管竖直不动，使封闭气体吸收5J的热量温度缓慢升高到57°C，求封闭气体内能的变化量；
（3）若将玻璃管的上端封闭后，再将封闭的两部分气体升高相同的温度，请判断水银柱的移动方向并说明理由。
22．如图甲、乙所示，汽缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞AB被长度为0.9m的轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，A、B的质量分别为mA＝12kg、mB＝8.0kg，横截面积分别为SA＝4.0×10﹣2m2、SB＝2.0×10﹣2m2．一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧大气压强P0＝1.0×105Pa．取重力加速度g＝10m/s2．
（1）图甲所示是汽缸水平放置达到的平衡状态，活塞A与圆筒内壁凸起面恰好不接触，求被封闭气体的压强．
（2）保持温度不变使汽缸竖直放置，平衡后达到如图乙所示位置，求活塞A沿圆筒发生的位移大小．
23．【物理选修3-3】
（1）下列说法正确的是______
A．布朗运动是悬浮在气体或液体中的固体分子的无规则运动
B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
C．液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离
D．质量和温度都相同的理想氧气和理想氢气，内能也相同
E．能量耗散从能量转化的角度反映处自然界中的宏观过程具有方向性
（2）医院某种型号的氧气瓶的容积为，开始时瓶中氧气的压强为10个大气压，假设病人在一种手术过程中吸氧相当于1个大气压的氧气．当氧气瓶中的压强降到2个大气压时，需重新充气，若氧气的温度保持不变，求这种型号的氧气瓶重新充气前可供病人在这种手术过程中吸氧多少次？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
等温变化中，根据
pV=C
可知
可知图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确。
故选B。
2．B
【详解】
根据气体定律，空气等温压缩过程中，即压强与体积成反比，压强与体积的倒数成正比．
A．图线不过原点．故A不符合题意．
BD．图线是过原点的倾斜直线．故B符合题意，D不符合题意．
C．压强与体积的倒数成反比．故C不符合题意．
3．B
【详解】
设每个小氧气瓶的容积为V0，以医用氧气罐中所有氧气为研究对象，初态：p1＝15MPa，V1＝400L；末态：p2＝3MPa，V2＝40V0＋400L；因为不考虑温度变化，由玻意耳定律有
代入数据得V0＝40L，B正确。
故选B。
4．D
【详解】
根据
整理有
若想保持温度不变，则图线需要p与V-1成正比，若横坐标为V，则图线应为双曲线的一支。
故选D。
5．C
【详解】
三角形面积为
由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程
则
pV=CT
由于C是常数，温度T保持不变，则pV相等，两三角形的面积相等，即
S1=S2
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．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.
7．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。
8．C
【详解】
由题意可知气体的加热过程为等容变化，由查理定律得，则
打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，设容器的体积为，膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得，解得
设剩余气体的质量与原来气体质量的比值为k，则
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．C
【详解】
气体做等温变化，则
解得
故选C。
10．C
【详解】
设容器内气体压强为p，则气体状态参量为
p1=p，V1=2V，V2=3V
第一次抽气过程，由玻意耳定律得
p1V1=p2V2
即
p×2V=p2×3V
解得
p2=p
第二次抽气过程，气体状态参量
p2=p，V2′=2V，V3=3V
由玻意耳定律得
p2V2′=p3V3
即
p×2V=p3×3V
解得
p3=p
故选C。
11．A
【详解】
ACD．开始时气体压强为
可得
向右管注入少量水银，假定先固定水银A，则气压增加，再释放水银A，封闭气体将向上运动，故减小，气体的压强减小，右管与B的水银面的高度差也减小，故A正确，C、D错误；
B．气体的压强减小、温度不变，根据可知体积增大，则空气柱B的长度增大，故B错误；
故选A。
12．C
【详解】
设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：
PV=P（V+V0）
V0=V
设抽n次后，气体压强变为原来的，由玻意耳定律可得：
抽一次时：
PV=P1（V+V0）
P1=P
抽两次时：
P1V=P2（V+V0）
P2=()2P
抽n次时：
Pn=()nP
Pn=P
则
n=4
A．2次，与结论不相符，选项A错误；
B．3次，与结论不相符，选项B错误；
C．4次，与结论相符，选项C正确；
D．5次，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
13．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。
14．AD
【详解】
A．图线D→A的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变由气态方程
分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故选项A正确；
BC．由图可知A→B过程中，压强变大，体积变大，根据
可知，气体的温度升高，A与B的各状态参量均不相同，故选项BC错误；
D．同理，B→C过程气体的温度不变，而压强减小，根据玻意耳定律
可知体积增大，故选项D正确。
故选AD。
15．ACBD
【详解】
A．由图线知，水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大，故A正确；
B．一定温度下，饱和蒸气压与蒸气体积无关，故B正确；
C．当液体处于饱和汽状态时，液体汽化与气体液化达到了一种动态平衡，宏观上看液体蒸发停止，故C正确；
D．在一定温度下，饱和汽的压强是一定的，饱和汽的分子数密度也是一定的，故D正确；
E．饱和蒸汽压仅仅与气体的种类和温度有关，故若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为，体积为，当保持温度不变时，下压活塞使水汽的体积变为时，水汽的压强仍然为，有一半的水蒸气液化了，故E错误。
故选ACBD。
16．AD
【详解】
向左推时，对于气缸
p1S－p0S＝Ma
解得
p1＝p0＋
向右推时，对于活塞
p2S－p0S＝ma
解得
p2＝p0＋
可见
p1>p2
由玻意耳定律得
V1故选AD。
17． 一直减小 一直吸热
【详解】
气体从状态A变化到状态B的过程中等温膨胀，从状态B变化到状态C的过程中等压膨胀，即气体的体积一直增大，结合可知， 气体的密度一直减小．气体从状态A变化到状态B的过程中温度不变，内能不变.同时气体膨胀对外界做功，由热力学第一定律可知该过程气体吸热；气体从状态B变化到状态C的过程中等压膨胀，温度升高，内能增大.同时气体对外界做功，由热力学第一定律可知该过程气体也要吸热，可见气体一直吸热．
18． 上 14
【详解】
被封闭气体的长度减小，则压强变大，右管要上移；则由玻意耳定律：
解得：
即此时两边液柱的高度差为25cm；气柱被压缩了2cm，设玻璃管上移x，则由几何关系：
15+（x-2）-2=25cm
解得：
x=14cm。
19． A
【详解】
（1）以水和活塞整体为研究对象,分析受力可知:竖直向下的重力,大气压力和竖直向上的封闭气体的压力,由平衡条件得
得：
（2）据题意,气缸和活塞的导热性能良好,封闭气体的温度与环境温度相同,保持不变,气体发生等温压缩,故A正确，BCD错误．
20．
【详解】
设压缩后每个气泡气体压强为p，由玻意耳定律得到
解得
对其中的一个气泡
解得
平台对减震垫的压力为
21．（1）；（2）；（3）向上移动，理由见解析
【详解】
（1）初态时封闭气体压强
初态时封闭气体的体积
末态时封闭气体的体积
气体做等温变化，由玻意耳定律得
末态气柱长度

（2）气体做等压变化，由盖吕萨克定律得
封闭气体体积的变化量
封闭气体对外界做的功W取负值，则
由热力学第一定律得
气体内能的变化量

（3）假设水银柱不动，两部分气体做等容变化
由查理定律得
整理待
初态下端气体的压强为，上端气体的压强为，下端气体压强的增加量为，上端气体压强的增加量为
故
∴水银柱向上移动
22．(1) (2)x=0.1m
【详解】
①气缸处于图甲位置时，设气缸内气体压强为P1，对于活塞和杆，根据力的平衡条件可得：
P0SA+P1SB=P1SA+P0SB
解得：P1=P0=1.0×105Pa
②气缸处于图乙位置时，设气缸内气体压强为P2，对于活塞和杆，由平衡条件：
P0SA+P2SB=P2SA+P0SB+（mA+mB）g
代入数据可得：P2=0.9×105Pa
由玻意耳定律可得：P1lSB=P2[lSB+x（SA-SB）]
由以上各式并代入数据得：x=0.1m
23．（1）BCE （2）16次
【详解】
（1）布朗运动是悬浮在气体或液体中的固体颗粒的无规则运动，选项A错误；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项B正确；液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,从而表现为引力，选项C正确；质量和温度都相同的理想氧气和理想氢气，分子平均动能相同，但是由于分子数不同，则其内能不相同，选项D错误；能量耗散从能量转化的角度反映处自然界中的宏观过程具有方向性，选项E正确；故选BCE.
（2）根据用掉前后的质量关系可知：m=m用+m剩；即p1 V1= np用 V用+p剩V剩，即0.08×10=n×1×0.04+2×0.08，解得n=16次
答案第1页，共2页