2.2 气体的等温变化 同步检测 -2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word版含答案解析）

选择性必修3第二章第2节《气体的等温变化》
【前提诊断】
选择性必修3第二章第2节《气体的等温变化》
【制定目标】
学习目标：
1. 知道什么是等温变化，知道波意耳定律的内容、表达式及适用条件；
2. 会应用波意耳定律对有关问题进行分析、计算；
3. 理解描述气体等温变化的p V图象和p 1V图象。
学习任务：
1. 通过阅读教材，了解等温变化的含义和玻意耳定律的内容；
2. 通过观看微课，理解波意耳定律，知道应用波意耳定律解决问题的方法、步骤；
3. 通过观看微课，知道可以用p V图象和p 1V图象描述气体的等温变化，以及比较不同图线对应的温度高低的方法；
4. 在完成在线作业的过程中，能应用波意耳定律对有关问题进行分析、计算，能从p V图象和p 1V图象中获取信息从而比较不同图线对应的温度高低。
【学习提示】
一、学习本节内容时应注意的问题：
1. 波意耳定律表达式中常量C的影响因素，包括气体的温度、质量、种类，对于一定质量的某种气体，温度越高，则C越大；
2. 在p 1V图象中，图线的斜率即为波意耳定律表达式中的常量C；在p 1V图象中，某点对应的横纵坐标的乘积即为波意耳定律表达式中的常量C。
单项选择题
1．下列关于温度的各种说法中，正确的是（ ）
A．某物体温度升高了200K，也就是升高了200℃．
B．某物体温度升高了200℃，也就是升高了473K．
C．－200℃比－250℃温度低．
D．200℃和200K的温度相同．
2．如果两个系统通过相互作用，实现了热平衡，那么这两个系统（　　）
A．一定具有相同的压强 B．一定具有相同的温度
C．一定具有相同的体积 D．一定同时具有相同的温度、压强和体积
3．描述气体的三个状态参量分别是（　　）
A．温度、压强、速度 B．体积、压强、速度
C．温度、压强、速率 D．温度、压强、体积
4、下列有关热平衡的说法，正确的是（　　）
A．如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态
B．热平衡定律只能研究三个系统的问题
C．如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态
D．两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
5．如图所示，左端封闭右端开口的U形玻璃管竖直放置，被两段汞封在A、B两段空气柱，如果大气压强为，B空气柱长为，B上面的汞柱长也为，左管汞面与右管中B空气柱的上端面平齐，则A气体的压强为（ ）．
B．
C． D．
二、计算题
6．在水下10 m深处有一空气泡，水面上大气压强为，问泡内空气的压强为多大？（g取10）
7．(1)如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板质量为m，不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则封闭在容器内的气体的压强为多少？
(2)如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？图乙应选什么为研究对象进行受力分析？
(3)如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）
8．如图所示的试管内封有一定质量的气体，静止时气柱长为，大气压强为P0，当试管绕竖直轴以角速度在水平面匀速转动时气柱长变为L，其他尺寸如图所示，求转动时的气体压强．（设温度不变，管截面积为S，水银密度为）
【反馈作业】
一、选择题
1.一定质量的气体在等温变化过程中，下列物理量中将发生变化的是( )
A.分子的平均动能 B.单位体积内的分子数 C.气体的压强 D.分子总数
2.在“探究气体等温变化的规律”实验中得到的图像如图所示，若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示封闭气体的（　　）
A．热力学温度T B．摄氏温度t C．体积V D．体积的倒数
3. (多选)如图所示是一定质量的某气体状态变化的pV图象，则下列说法正确的是(　　)
A．气体做的是等温变化
B．气体的压强从A到B一直减小
C．气体的体积从A到B一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
二、填空题
4．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。
三、计算题
5.将打气筒出气口密封，筒内密闭有一定质量气体的体积是1L时，压强为1×105Pa。缓慢按压打气筒，当气体的体积减小到0.4L时，压强为多大？设气体温度不变。
6..如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为S＝0.01 m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体．A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气．A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为k＝5×103 N/m的较长的弹簧相连．已知大气压p0＝1×105 Pa，平衡时两活塞之间的距离l0＝0.6 m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡．此时用于压A的力F＝500 N，求活塞A下移的距离．
参考答案：
【前提诊断】
一、单项选择题
1．A 2．B 3．D 4、C 5．A
二、计算题：
6．
【详解】
对水泡上方的液柱分析，有
代入数据可得
7．(1) ；(2)，，汽缸；(3)
8．
【详解】
选取水银柱为研究对象，转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供，则
又、
解得：
【反馈作业】
1.答案：BC
解析：气体在等温变化过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，故A错误；等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积的变化而变化，一定质量的气体，其分子总数一定，单位体积内的分子数改变，故B、C正确，D错误。
2.D
3. 答案：BCD
【解析】　一定质量的气体的等温过程的pV图象即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，选项A错误；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，选项B、C正确；又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项D正确。
4.．76 80
[1]．甲图中管中两边液面相平，可知气体的压强为76cmHg；
[2]．乙图气体压强为76+4=80cmHg。
5.解析：气体做等温变化，初始状态：V1=1L、P1=1×105Pa；末状态：V2=0.4L、压强P2
由玻意耳定律：P1V1=P2V2 解得：P2=2.5×105Pa
6. 答案：0.3 m
【解析】　设活塞A下移距离为l，活塞B下移的距离为x，对圆筒中的气体：
初状态：p1＝p0　V1＝l0S 末状态：p2＝p0＋ V2＝(l0＋x－l)S
由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2
即p0l0S＝(p0＋)·(l0＋x－l)·S①
根据胡克定律，x＝② 代数解①②得：l＝0.3 m.