人教版高中物理选修三 第2章 第2节 气体的等温变化 课时1(word版含答案)

人教版高中物理选修三 第2章 第2节 气体的等温变化 课时1
一、单项选择题（共6小题；）
1. 如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为 ，管内外水银面高度差为 ，若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则
A. 、 均变大 B. 、 均变小 C. 变大 变小 D. 变小 变大
2. 如图所示，竖直旋转的弯曲管 端开口， 端封闭，密度为 的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为 ， 和 ，则 端气体的压强为（已知大气压强为 ）
A. B.
C. D.
3. 用活塞气筒向—个容积为 的容器内打气，每次能把体积为 、压强为 的空气打入容器内，若容器内原有空气的压强为 ，打气过程中温度不变，则打了 次后容器内气体的压强为
A. B.
C. D.
4. 如图，竖直倒放的气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦。下列措施中，稳定后封闭气体压强变大的是
A. 升高气体温度 B. 使气缸向上匀速运动
C. 顺时针转 D. 增加气缸质量
5. 已知地球半径约为 ，空气的摩尔质量约为 ，一个标准大气压约为 .利用以上数据可估算出地球表面大气压在标准状况下的体积为
A. B. C. D.
6. 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
二、双项选择题（共5小题；）
7. 一定质量的气体在等温变化过程中（可视作理想气体），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
8. 如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空静止。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁的导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，已知大气温度不变，则下列结论中正确的是
A. 若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些
B. 若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将减小
C. 若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D. 若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
9. 在室内，将装有 的 气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于 （设室内大气压强 ）
A. ， B. ， C. ， D. ，
10. 一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有
A. 分子的平均速率 B. 单位体积内的分子数
C. 气体的压强 D. 分子总数
11. 如图所示，用容器为 的活塞式抽气机对容积为 的容器中的气体抽气，设容器中原来气体压强为 ，抽气过程中气体温度不变。则
A. 抽 次就可以将容器中气体抽完 B. 抽一次后容器内压强为
C. 抽一次后容器内压强为 D. 抽 次后容器内压强为
三、多项选择题（共1小题；）
12. 如图，竖直放置的弯曲管 ， 管接一密闭球形容器，内有一定质量的气体， 管开口，水银柱将两部分气体封闭，各管形成的液面高度差分别为 、 和 。已知外界大气压强为 ，环境温度不变，水银密度为 。现在 管开口端缓慢注入一些水银，则
A. 注入水银前 内气体的压强为
B. 注入水银后 内气体的体积一定减小
C. 注入水银后液面高度差变化量的绝对值
D. 注入水银后 增大、 减小， 管内气体的压强可能不变
四、解答题（共3小题；）
13. 某同学用 端封闭的等臂 形管，研究一定质量封闭气体的压强，如图所示， 形管竖直放置，当封闭气柱长为 时，两侧水银面的高度差为 ，大气压强为 。求：
（1）封闭气体的压强（用 作单位）；
（2）若 ，，该同学用与 形管口径相同的量筒往 形管内继续缓慢注入水银，当再注入 长水银柱时，右侧水银面恰好与管口相平齐。设环境温度不变，求大气压强是多少
14. 某种喷雾器的贮液筒的总容积为 ，如图所示，装入 的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入 、 的空气，设整个过程温度保持不变，求：
（1）要使贮液筒中空气的压强达到 ，打气筒应打压几次
（2）在贮液筒中空气的压强达到 时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液
15. 如图所示，一开口向上的汽缸固定在水平地面上，质量均为 、横截面积均为 的活塞 、 将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在活塞 的上方放置一质量为 的物块，整个装置处于平衡状态，此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为 。已知大气压强与活塞质量的关系为 ，气体质量、温度始终保持不变，不计一切摩擦，汽缸足够高。当把活塞 上面的物块取走时，活塞 将向上移动，求系统重新达到平衡状态时， 活塞上升的高度。
答案
1. A
【解析】在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压。如果将玻璃管向上提，则管内水银柱上方空气的体积增大，因为温度保持不变，所以压强减小，而此时外界的大气压不变，根据上述等量关系，管内水银柱的压强须增大才能重新平衡，故管内水银柱的高度增大，故选A。
2. B
3. C
【解析】将 次打气打入的气体和容器中原有气体作为整体并看成是初态，将打气后容器内气体看成是末态，利用理想气体状态方程，有 ，得 次打气后容器内气体的压强
4. C
【解析】A．气缸刚开始平衡，设封闭气体压强为 ，大气压强为 ，活塞质量为 ，活塞横截面积为 ，由活塞受力平衡可得 ，解得 ，升高气体温度后达到稳定状态，大气压强为 ，活塞质量为 ，故由活塞受力平衡可得封闭气体的压强 不变，故A错误；
B．气缸向上匀速运动，受力平衡没有发生改变，故封闭气体的压强 不变，故B错误；
C．设顺时针转 后，封闭气体压强为 ，根据活塞受力平衡有 ，解得 可得 ，故C正确；
D．增大气缸质量，活塞质量不变，由活塞受力平衡可得，封闭气体压强不变，故D错误。
5. B
6. B
【解析】设大气压为 ，静止时试管内封闭气体压强为 ，水银质量为 ，试管横截面积为 ，对水银，根据平衡条件有 ；自由下落时，水银处于完全失重状态，根据牛顿第二定律有 ，即 ；对比可得 ，即压强增大，由于温度不变，则有 ，所以 ，体积变小，选项B正确。
7. B， C
【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正确，D错误；
等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积变化而变化，故C正确。
8. B， D
9. B， C
【解析】当气体从阀门跑出时，温度不变，所以 ，当 时，得 ，逸出气体的体积为 ，B 正确。据 ，得 ，所以逸出的气体相当于 下的 气体，C 正确。
10. B， C
【解析】等温变化过程中，一定质量的气体的分子平均速率不变，分子总数不变。由于压强随体积发生改变，故气体的压强和单位体积内的分子数发生改变。
11. C， D
【解析】每次抽完体积都会变成 ，所以不可能三次抽完，故A错误；
以容器中气体为研究对象，第一次抽气时，
气体初状态参量为： 、 ，末状态参量为：，
由玻意耳定律得：，解得：，故B错误，C正确；
第二次抽气过程：，，
由玻意耳定律得：，解得：，
第 次抽气后，气体压强：，故D正确。
12. A， B， C
【解析】注入水银前：对于 、 管中的压强 ，又 ，则得 ，得 内气体的压强为 ，A正确；
内气体的压强为 ，故注入水银后 内气体的压强变大，根据玻意耳定律， 内气体体积减小，B正确；
注入水银后： 、 管中气体压强增大，所以体积减小，则液面高度差的变化量 ，C正确；
注入水银后： 增大， 减小， 中气体体积减小，压强一定增大，D错误；
故选ABC。
13. （1） ）
【解析】封闭气体的压强为
解得 ）
（2）
【解析】此时封闭气柱长
由玻意耳定律可知
解得
14. （1）
【解析】设每打一次气，贮液筒内增加的压强为
由玻意耳定律得：
需打气次数
（2）
【解析】设停止喷雾时贮液筒内气体体积为
由玻意耳定律得：
故还剩药液 。
15.
【解析】对Ⅰ气体，初状态压强 ，
末状态压强为 ，
设末态时Ⅰ气体的长度为 ，由玻意耳定律得 ，
解得 ，
对Ⅱ气体，初状态压强 ，
末状态压强为 ，
设末态时Ⅱ气体的长度为 ，由玻意耳定律得 ，
解得 ，
所以活塞 上升的高度为 ，
解得 。
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