2.3 气体的等压变化和等容变化 同步训练（Word版含解析）

2.3、气体的等压变化和等容变化
一、选择题（共16题)
1．如图所示，一水平放置两端封口的玻璃管，内部封有水银柱处于静止状态，水银柱左右两边分别封有一定质量的空气，空气可视为理想气体，左侧空气柱长度小于右侧空气柱长度，现在缓慢加热，使环境温度升高至某温度，在这一过程中，下列关于水银柱的位置变化描述正确的是（　　）
A．向左移动 B．向右移动
C．位置不变 D．无法判断
2．对一定质量的理想气体，从状态A开始按下列顺序变化，先等压降温，再等温膨胀，最后等容升温回到状态A，图中曲线为双曲线，T为热力学温度，能正确表示这一过程的是（ ）
A． B．
C． D．
3．对一定质量的气体，下列叙述中正确的是（ ）．
A．等温变化时，它的压强跟体积成正比
B．等容变化时，气体密度与压强成正比
C．等容变化时，气体压强与摄氏温度成正比
D．等容变化时，气体的压强与热力学温度成正比
4．如图所示，是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p—T图象，由图象可知（　　）
A． B． C． D．
5．一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为p0。这四种途径是(　　)
①先保持体积不变，降低温度，再保持温度不变，压缩体积
②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀
③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温
④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温
A．①、②不可能
B．③、④不可能
C．①、③不可能
D．①、②、③、④都可能
6．从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法，下列关于热现象的微观本质分析正确的是
A．分子间距离增大时，分子间引力增大斥力减小
B．温度升高物体内所有分子的动能增大
C．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒在做无规则运动
D．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
7．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t0=7℃。现通过容器内的电阻丝（未画出）对封闭气体加热，使封闭气体的温度升高40℃且保持不变，轻启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的质量之比为（　　）
A．3∶4 B．5∶6 C．6∶7 D．7∶8
8．如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和B竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量温度相同的理想气体，气柱长度，水银柱长度，今使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（　　）
A．均向下移动，A管移动较少 B．均向下移动，A管移动较多
C．均向下移动，两管移动的一样多 D．水银柱的移动距离与管的粗细有关
9．一定质量的理想气体处于初始状态A时，其体积为V0，温度为T0，压强为p0，该理想气体经过等压变化到状态B，温度升高到3T0，气体的内能增加了。则下列说法中正确的是（　 　）
A．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
B．在状态B时，气体的体积为2V0
C．理想气体经过等压变化，外界对气体做功为2p0V0
D．该过程中理想气体与外界交换的热量为+2p0V0
10．如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA > tB，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（ ）
A．水银柱保持不动 B．水银柱将向左移动
C．水银柱将向右移动 D．水银柱的移动情况无法判断
11．如图所示为一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T变化的图象。由状态A到状态B的过程中，吸收的热量Q1=220J，气体在状态B时的压强pB=l.0×105Pa，已知BC与T轴平行，AB的延长线过原点。下列说法正确的是（　　）
A．从状态A变化到状态B的过程中，气体膨胀，对外做功，内能减少
B．与状态A相比，状态C单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多
C．从状态B变化到状态C的过程中，气体密度变大
D．气体在状态B时的温度为600K
12．如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段理想气体，若大气压强不变，管内气体（　　）
A．温度降低，则压强可能增大
B．温度升高，则压强可能减小
C．温度降低，则压强可能不变
D．温度升高，则体积增大
13．图中的实线表示一定质量的理想气体状态变化的p—T图象，变化过程如图中箭头所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．ab过程中气体内能增加，密度不变
B．bc过程中气体内能增加，密度也增大
C．cd过程中，气体分子的平均动能不变
D．da过程中，气体内能增加，密度不变
14．用如图所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变（ ）
A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动
B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动
C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动
D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动
15．以下关于分子动理论的说法正确的是（　　）
A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，会使封闭气体的温度升高，压强变大
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
16．将横截面积为S的圆柱形气缸固定在铁架台上，内有可自由移动的轻质活塞，活塞通过轻杆与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球经阀门K放置于活塞上，棉球熄灭时立即关闭阀门K，此时活塞距离气缸底部为．之后，缸内气体冷却至环境温度时，重物上升高度为．已知环境温度恒为，外界大气压为，缸内气体可以看作是理想气体，则　　
A．重物离开地面稳定后，气体压强可能大于
B．重物离开地面稳定后，气体压强一定小于
C．酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于
D．酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于
二、综合题（共6题）
17．历史上，在发现查理定律时尚未建立热力学温标，因此查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，其表达式为，该式中的表示________，该定律的适用条件为________________________。
18．如图所示，A汽缸截面积为500cm2，A、B两个汽缸中装有体积均为104cm3、压强均为105Pa、温度均为27℃的理想气体，中间用细管连接。细管中有一绝热活塞M，细管容积不计。现给左边的活塞N施加一个推力，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，此过程中A汽缸中的气体温度保持不变，活塞M保持在原位置不动。不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为105Pa，当推力F=×103N时，求：
(1)活塞N向右移动的距离是多少？
(2)B汽缸中的气体升温到多少？
19．如图甲所示，绝热气缸A与导热气B开口正对，其横截面积之比为1∶2，两气缸均固定于水平地面，由刚性杆迹接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两个气缸内都装有处于平衡状态的理想气体，且都不漏气。开始时体积均为V0、温度均为T0=300K、压强均等于外界大气压p0，A气缸中的活塞与气缸底部的距离为L。现缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强变为原来的1.4倍，设环境温度始终保持不变。
（1）停止加热稳定后，A、B气缸中的气体压强之比；
（2）加热至稳定过程中，活塞移动的距离；
（3）若将两气缸按图乙所示放置，开口方向一致。初始状态A中气体压强pA=1.2p0、温度为T0=300K，A、B中的气体体积均为V0，现对A缓慢加热，使其中气体的压强升到pA′=2.1p0，求此时A中的气体温度TA。
20．如图所示，一竖直放置的、长为L的细管下端封闭，上端与大气（视为理想气体）相通，初始时管内气体温度为．现用一段水银柱从管口开始注入管内将气柱封闭，该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出，平衡后管内上下两部分气柱长度比为l∶3．若将管内下部气体温度降至，在保持温度不变的条件下将管倒置，平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐（没有水银漏出）．已知，大气压强为，重力加速度为g．求水银柱的长度h和水银的密度．
21．在学习了气体性质和规律后，物理兴趣小组的同学制作了一个温度计，将一个一端开口，一端带有玻璃泡A的细玻璃管（玻璃泡A导热良好，其内封闭一定量的理想气体）竖直倒插入水银槽中，管内水银面的高度就可以反映玻璃泡A内气体的温度，在管壁上加画刻度，即可直接读出温度值。不考虑细管B内液面高度变化引起的气体体积变化，温度计的构造如图所示。（T=t+273）
(1)在一个标准大气压76cmHg下对细管B进行刻度，设细管B内水银柱高出水银槽水银面的高度为h，已知环境温度为t1=27℃时的刻度线在h=16cm处，则在可测量范围内，摄氏温度t和h应符合什么规律？
(2)若大气压降为75cmHg，求该温度计读数为27℃时的实际摄氏温度。
22．一定质量的气体，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】
假设气体体积不变，均做等容变化。由于原来左右两边气体温度相同、压强相等，所以其P-T图是重合的，如图所示，则当环境温度升高至某温度过程中，气体压强增加同样的数值，故压强仍然相等，所以水银柱位置不变，C正确。
故选C。
2．B
【详解】
A．图中C→A是不过原点的倾斜直线，不是等容变化，故A不符合题意；
B．图中A→B是等压降温， B→C是等温膨胀，C→A是等容升温，故B符合题意；
C．图中A→B是等容降温，B→C为等温升压、压缩，C→A为等压升温，故C不符合题意；
D．图中A→B是等压升温，B→C为等容降温，C→A为等温压缩，故D不符合题意。
故选B.
3．D
【详解】
A．由公式可知，压强与体积成反比，故A错误；
B．等容变化时，气体密度不变，故B错误；
CD．由公式可知，等容变化时，气体的压强与热力学温度成正比，故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
由气态方程，得
可知p—T的斜率为，可知
，，
故选B。
5．D
【详解】
根据理想气体的状态方程
①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积时，根据气态方程可知，压强增大，故①正确；
②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀。根据气态方程得知，压强先增大，后减小，故②正确；
③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温，根据气态方程可知，压强先减小后增大，故③正确；
④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温，根据气态方程得知，压强先增大，后减小，故④正确；故D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【详解】
A．分子间的距离增大时，分子间的引力、斥力减小,故A错误。
B．温度是分子平均动能的标志，温度越高平均动能越大，而不是所有分子的动能增大。故B错误。
C．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，和固体颗粒的运动无关；故C错误。
D．根据理想气体的状态方程可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度升高，所以内能一定增加。
故选D。
7．D
【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
故选D。
8．A
【详解】
D．因为大气压保持不变，封闭空气柱均做等压变化，放封闭空气柱下端的水银面高度不变，根据盖一吕萨克定律，可得
则
即
化简得
则空气柱长度的变化与玻璃管的粗细无关，D错误；
ABC．因A、B管中的封闭空气柱初温T相同，温度的变化也相同，则与H成正比。又，所以，即A、B管中空气柱的长度都减小，水银柱均向下移动，因为，所以
所以A管中空气柱长度减小得较少，A正确，BC错误。
故选A。
9．D
【详解】
AB．根据盖吕萨克定律有
解得
每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，AB错误；
C．气体对外做功为
C错误；
D．根据热力学第一定律有
故
D正确。
故选D。
10．B
【详解】
本题涉及到两部分气体，水银柱的移动由两部分气体的压强差决定。可以先假设水银柱不动，A、B两部分气体都做等容变化，分别研究它们的压强变化。对A有
=
得
pA′ = pA
对B有
=
得
pB′ = pB
由于开始时水银柱恰好在管的中央静止，则开始有
pA = pB，tA > tB
则有
<
所以pA′ < pB′，则水银柱将向左移动。
故选B。
11．D
【详解】
A.AB的延长线过原点，由理想气体状态方程
（C为常量）
分析可知，气体由A到B的过程中压强不变，体积增大，气体对外做功，温度升高，气体的内能增加，由热力学第一定律可知，气体需要吸热，故选项A错误；
B.与状态A相比，状态C温度不变，则分子的平均动能不变，体积增大，分析的密集程度减小，所以单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数减小，故选项B错误；
C.从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，则气体密度不变，故选项C错误；
D.气体从状态A变化到状态B发生的是等压变化，根据盖吕萨克定律有
代入数据解得
故选项D正确。
故选D。
12．CD
【详解】
大气压不变，水银柱的长度也不变，所以封闭的气体的压强不变，气体做的等压变化，与温度无关，故AB错误，C正确；根据可知，温度升高，则体积增大，故D正确。
故选CD.
13．AC
【详解】
A、ab过程中T增大，分子平均动能增大，内能增大，根据气体状态方程，知道V不变，质量不变，所以气体密度不变，故A正确；
B、bc过程中T增大，分子平均动能增大，内能增大，P不变，根据气体状态方程知道V增大，质量不变，所以气体密度变小，故B错误；
C、cd过程中T不变，分子平均动能不变，故C正确；
D、da过程中，T减小，分子平均动能减小，内能减小，P不变，根据气体状态方程知道V减小，质量不变，气体密度增大；故D错误；
故选AC．
14．AD
【详解】
试题分析：A、将烧瓶浸入热水中时，气体的温度升高，由于气体的体积不变，所以气体的压强要变大，应将A管向上移动，所以A正确，B错误；
C、将烧瓶浸入冰水中时，气体的温度降低，由于气体的体积不变，所以气体的压强要减小，应将A管向下移动，所以C错误，D正确；
故选AD．
15．BCD
【详解】
A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映液体分子的不规则运动，故A错误；
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同，故B正确；
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C正确；
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，外界对其做功，气体内能增大，会使封闭气体的温度升高，由
可得压强变大，故D正确；
E．若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
故E错误。
故选BCD。
16．BD
【详解】
酒精棉球熄灭时，活塞受到封闭气体向下的压力，大气压向上的支持力，由平衡得：
解得：
此时体积为：，
温度为：
重物被吸起稳定后，活塞受绳子得拉力，封闭气体向下得压力和大气压向上得支持力，由平衡得：
解得：
此时体积为：，
温度为
有理想气体状态方程得：
故选BD．
17． 0℃的气体压强 温度不太低、压强不太大的理想气体
【详解】
根据查理定律可知，p0表示0℃的气体压强。
温度不太低、压强不太大的理想气体。
18．（1）5cm；（2）127℃（或400K）
【详解】
(1)当推力F=×103N时，A中气体压强
pA′=p0＋=×105Pa
对A中气体：由玻意耳定律有
pAVA=pA′VA′
得
VA′==VA
活塞N运动前后A的长度分别为
LA==20cm
LA′==15cm
故活塞N移动的距离
Δx=LA-LA′=5cm
(2)对B中气体
pB′=pA′=×105Pa
由查理定律得出
TB′=TB=400K
即
t=127℃
19．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）对两活塞受力分析有
，
解得
则A、B气缸中的气体压强之比为
（2）对B气体分析，可知为等温变化，由玻意耳定律可得
联立解得
所以加热至稳定过程中，活塞移动的距离为
（3）若将两气缸按图乙所示放置，开口方向一致，对两活塞受力分析有
，pA=1.2p0
解得
使其中气体的压强升到pA′=2.1p0时，则有
对B气体分析，可知为等温变化，由玻意耳定律可得
联立解得
对A气体分析，由理想气体状态方程有
解得
20． ，
【详解】
试题分析: 设管内截面面积为S，初始时气体压强为，体积为
注入水银后下部气体压强为
体积为
由玻意耳定律有：
将管倒置后，管内气体压强为
体积为
由理想气体状态方程有：
解得 ，
21．(1)；(2)22℃
【详解】
(1)设27℃时玻璃泡内气体的压强、温度分别为p1、T1
设玻璃泡内气体温度为t℃时压强为p2
根据查理定律
解得
(2)当外界大气压变为75cmHg时，玻璃泡内气体压强为和温度为
由查理定律
解得
22．
【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