2.2 气体的等温变化同步训练（Word版含解析）

2.2、气体的等温变化
一、选择题（共16题)
1．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
2．空气压缩机的储气罐中储有的空气，现在想使罐内的空气压强变为。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则应向储气罐中打入的空气的体积为（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时， 管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（　　）
A．加速上浮 B．加速下沉
C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动
4．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气，则（　　）
A．若环境温度升高，则不变，增大
B．若大气压强增大，则减小，减小
C．若把弯管向下移少许距离，则增大，不变
D．若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则不变，增大
5．如图所示为一定质量的理想气体在p－V图象中的等温变化图线，A、B是双曲线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则(　　)
A．S1C．S1>S2 D．S1与S2的大小关系无法确定
6．一个气泡由湖面下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．
7．如图所示，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的两段理想气体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（　　）
A．l1变小，l2变大 B．l1变大，l2变小
C．l1、l2都变小 D．l1、l2都变大
8．如图所示，两端开口的玻璃管插入汞槽内，在管中有一段空气柱被汞柱封住。当管内气体温度升高时，图中所示的高度h1和h2变化情况是（　　）
A．h1不变，h2变大 B．h1不变，h2变小
C．h1变大，h2不变 D．h1变小，h2不变
9．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
10．如图所示，开口向上的气缸内用质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，现让气缸做自由落体运动。气缸导热良好，不计活塞与气缸间的摩擦，环境温度不变。在下落过程中当活塞再次相对气缸静止时，下列说法正确的是（　　）
A．活塞仍在原位置
B．活塞在原位置上方
C．活塞在原位置下方
D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，气体放热
11．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．， B．，
C．， D．，
12．竖直的玻璃管，封闭端在上，开口端在下，中间有一段水银，若把玻璃管稍倾斜一些，但保持温度不变，则（　　）
A．封闭在管内的气体压强增大
B．封闭在管内的气体体积增大
C．封闭在管内的气体体积减小
D．封闭在管内的气体体积不变
13．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，关于其胀破的原因下列说法中正确的是（　　）
A．球内氢气温度升高 B．球内氢气压强增大
C．球外空气压强减小 D．球内气体体积增大
14．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是
A．若外界大气压增大，则弹簧压缩量保持不变
B．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
15．如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°（如图乙所示），达到平衡后，与原来相比（　　）
A．气体的压强变大 B．气体的压强变小
C．气体的体积变大 D．气体的体积变小
16．如图（甲）所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，在玻璃管上、水银柱下端做一标记A，轻弹图（甲）中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图（乙）状，发现稳定后水银下端仍在A处，则该过程中（　　）
A．可能发生了漏气
B．气体温度可能升高了
C．乙图中玻璃管倾斜了
D．可能有部分水银流出玻璃管
二、综合题（共5题）
17．如图为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验装置图．图中，实验器材A是_______．所研究的对象是_______；
18．如图所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h = 19.0cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时（见图甲），管内空气柱长L1 = 15.0cm，当时的大气压强为p0 =" 76cmHg" ，.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时（见图乙），管内空气柱的长度该是多少？
19．如图，左端封闭、右端开口且两端平齐，粗细均匀的U型管竖直放置，管中储有部分水银，图中已标出一些有用尺寸．现在右管的开口处用一不计厚度的活塞封闭；将活塞缓慢下推，当左管液面上升10cm时停止推动活塞．已知在推动活塞的过程中不漏气，大气压强为76cmHg，U形管导热良好、环境温度不变．求活塞在右管内下移的距离？
20．为做好新型冠状病毒肺炎（）疫情的常态化防控工作，学校组织工作人员每天对校园进行严格的消毒，如图是某喷雾消毒桶的原理图。喷雾器的容积为，打气筒的容积为。某次使用时，装入了药液，然后关闭所有阀门及加水口，并通过打气筒打气使筒内上方气体压强达到时，停止打气并打开喷雾阀门开始喷雾，当气体压强降为时，喷雾器不能正常喷雾。要使喷雾器能再次喷雾，需要用打气筒再向里打气，提高桶内的压强。已知外界大气压为，不考虑桶内药液产生的压强，整个过程可视为温度不变。
（1）喷雾器从开始喷雾，到不能正常喷雾，桶内剩余药液有多少？
（2）要把桶内剩余药液全部喷完，需用打气筒至少再打多少次气？
21．如图所示，两个边长为10cm的正方体密闭导热容器A、B，用一很细的玻璃管连接，玻璃管的下端刚好与B容器的底部平齐，玻璃管竖直部分长为L=30cm，初始时刻阀门K1、K2均关闭，B容器中封闭气体的压强为15 cmHg．外界环境温度保持不变．
I.打开阀门K1，让水银缓慢流入B容器，求最终B容器中水银的高度；
II.再打开阀门K2，向B容器中充入p0=75cmHg的气体，使B容器中恰好没有水银，求充入气体的体积．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
根据玻意耳定律可知
即
解得
故选B。
3．B
【详解】
向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉，ACD错误，B正确。
故选B。
4．B
【详解】
设大气压为p0，水银的密度为ρ，则管中封闭气体的压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
解得
h1=h2
A．如果温度升高，封闭气体压强与体积都增大，h1、h2都增大，故A错误；
B．若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C可知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使h1和h2同时减小，故B正确；
C．若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，由玻意耳定律pV=C可知，气体压强增大，h1、h2都增大，故C错误；
D．右管中滴入少许水银，封闭气体压强增大，封闭气体体积减小，h1、h2都增大，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
△OBC的面积为OC·BC=pBVB，同理△OAD的面积为pAVA，而A、B为等温线上的两点，即pAVA=pBVB，所以，两个三角形的面积相等，故B正确，ACD错误．
故选B．
6．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。
7．D
【详解】
当将管慢慢地向上提起时，假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱体积增大，由玻意耳定律可知压强减小，从而导致上段气体压强减小，因此上段气体体积增大，故l1、l2都变大，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
设封闭气体上方水银柱高度为h，由图示可知，封闭气体的压强为
温度升高时与h不变，则封闭气体压强不变，h2不变，气体发生等压变化，则有
气体温度升高，气体的体积增大，则空气柱的高度h1增大，所以C正确；ABD错误；
故选C。
9．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。
10．B
【详解】
ABC．气缸导热良好，气体变化为等温变化，整体静止时对活塞受力分析
得
整体做自由落体时对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律得
得
由波义尔等温变化定律
可知压强减小，体积增大，活塞向上运动，故AC错误，B正确；
D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，由热力学第一定律
温度不变，为零；膨胀对外做功，为负值； 为正值，说明气体吸热。故D错误。
故选B。
11．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
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
得
第二次抽气
得
第三次抽气
得
第n次抽气完毕后，气体压强为
故选D。
12．AC
【详解】
设大气压为p0，水银柱高度为h，则封闭气体的压强：p=p0-h；玻璃管稍倾斜一些时，水银的有效高度减小，气体的压强增大，气体温度不变，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体压强增大时，气体体积减小；
A. 封闭在管内的气体压强增大，与结论相符，选项A正确；
B. 封闭在管内的气体体积增大，与结论不相符，选项B错误；
C. 封闭在管内的气体体积减小，与结论相符，选项C正确；
D. 封闭在管内的气体体积不变，与结论不相符，选项D错误；
13．CD
【详解】
氢气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外空气的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破。
故选CD。
14．AD
【详解】
A.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，弹簧的压缩量不变，故A正确；
B.选择气缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡：
G+pS=p1S
若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化pV=C(常数)，当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，故B错误；
C.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，所以活塞距离地面高度不变，故C错误；
D.若大气温度升高，气体温度T升高，外界大气压不变，气体压强p不变，由盖吕萨克定律：可知，气体体积增大,活塞不动，所以汽缸向上运动，即汽缸的上底面距地面的高度将增大，故D正确．
15．AD
【详解】
对活塞受力分析可知，开始时，封闭气体的压强
而汽缸向右倾斜90°后
故
由于温度不变，由玻意耳定律知
故选AD。
16．ACD
【详解】
A．正常情况下，把之前封闭的气体分为上下两部分，上部分变化后压强温度不变，体积保持不变，下部分气体压强减小，根据玻意耳定律可知，下部分气体的体积增大，故稳定后水银下端应在A处下方。若封闭气体发生了漏气，则体积减小，则水银下端仍可在A处，选项A正确；
B．当水银合在一起后，水银下端应该在A处下方，若此时再升高温度，气体的压强不变，故气体的体积要增大，水银下端一定将会在A处下方，选项B错误；
C．若将乙图中玻璃管倾斜，则封闭气体的压强增大，根据玻意耳定律可知气体的体积减小，则水银下端有可能回到A处，选项C正确；
D．部分水银流出玻璃管后，封闭气体压强增大，根据玻意耳定律可知封闭气体的体积减小，则水平下端有可能回到A处，选项D正确。
故选ACD。
17． 压强传感器 注射器中封闭的一定质量气体
【详解】
该实验的目的 是验证玻意耳定律，即用针筒封闭一定质量的气体，在温度不变的条件下，研究其压强和体积的关系，所以实验所使用的传感器是压强传感器；所研究的对象是注射器中封闭的一定质量气体．
18．L2 = 25cm.
【详解】
设细玻璃管横截面积为S，设变化后空气柱的长度为L2，变化前空气的体积V1 = L1S
压强
p1 = p0＋h = （76＋19）cmHg = 95cmHg
变化后空气的体积
V2 = L2S
压强
p2 = p0 - h = （76 - 19）cmHg = 57cmHg
根据玻意耳定律
代入数值得到结果
L2 = 25cm.
19．
【详解】
解：设细管横截面积为S，对左管气柱：
根据玻意尔定律：

解得，
对右管气体：


根据玻意尔定律：

解得
所以，活塞下移距离为
20．（1）；（2）需用打气筒至少再打24次气
【详解】
（1）对喷雾器内的气体，初态
，
末态
根据玻意尔定律得
解得：
喷雾器内剩余药液的体积
（2）对喷雾器内的气体和待打入的气体有
解得：
需用打气筒至少再打24次气
21． 3.3×10-4m3
【详解】
I.打开阀门，稳定后，设B容器中水银的高度为h，容器底面积为S
初始时，B中封闭气体体积，气体压强
稳定时，B中封闭气体体积，气体压强
根据玻意耳定律
解得h=6.25cm
II.打开阀门，向B容器中充入气体的体积为时，B容器中恰好没有水银
则B中封闭气体压强，由理想气体状态方程
解得：
答案第1页，共2页