2.2气体的等温变化 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版2019）

2　气体的等温变化
考点一　实验：探究气体等温变化的规律
1．(2023·江苏卷)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(　　)
A．把柱塞快速地向下压
B．把柱塞缓慢地向上拉
C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
2.(2022·北京市师达中学高二月考)某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。
(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的__________________________。
A．用橡胶套密封注射器的下端
B．用游标卡尺测量柱塞的直径
C．读取压力表上显示的压强值
D．读取刻度尺上显示的空气柱长度
(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是__________________________________________________________。
(3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是________。
3.“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。
(1)某次实验中，数据表格内第2次～第8次压强没有记录，但其他操作规范。根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强p7，其最接近的值是____________。
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
压强p/kPa 100.1 p7 179.9
体积V/cm3 18 17 16 15 14 13 12 11 10
A.128.5 kPa B．138.4 kPa
C．149.9 kPa D．163.7 kPa
(2)若连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为____________。
考点二　玻意耳定律及其简单应用
4.如图所示，汽缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的(　　)
A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小
C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小
5．水中的一个气泡从距离水面30 m处上升到距离水面10 m处时，它的体积约变为原来体积的(气泡上升过程中温度不变，大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度为103 kg/m3，g取10 m/s2)(　　)
A．4倍 B．3倍
C．2倍 D．2.5倍
6.人们常常用充气泵为鱼缸内的水补充氧气。如图为充气泵气室的工作原理图。设大气压强为p0，气室内气体的压强为p，气室通过阀门K1、K2与空气导管相连接，温度保持不变。则下列说法正确的是(　　)
A．向上拉橡皮膜时，p>p0，K1关闭，K2开通
B．向上拉橡皮膜时，pC．向下压橡皮膜时，p>p0，K1关闭，K2开通
D．向下压橡皮膜时，p7．(2023·南通市高二月考)某实验小组同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图甲所示，实验中通过注射器上的刻度读出气体体积V，用气体压强传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系。
(1)关于本实验过程中的说法正确的是________。
A．需要用天平测出注射器活塞的质量，并将注射器竖直固定在铁架台上
B．推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒
C．推拉活塞时，为了读数准确，动作要快
D．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
(2)实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是________。
(3)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推拉活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图乙中作出V与的关系图像。
序号 1 2 3 4 5 6 7
V/mL 18 16 14 12 10 8 6
p/(×105 Pa) 1.038 1.160 1.311 1.512 1.784 2.178 2.793
/(×10－5 Pa－1) 0.963 0.862 0.763 0.661 0.561 0.459 0.358
(4)根据图像可知软管中气体的体积为________ mL(结果保留两位有效数字)。
2　气体的等温变化
1．B　[因为该实验是要探究气体等温变化的规律，实验中要缓慢推动或拉动柱塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器，故选B。]
2．(1)B　(2)保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变　(3)C
解析　(1)为了保证气密性，应用橡胶套密封注射器的下端，A需要；由于注射器的直径均匀恒定，根据V＝LS可知体积和空气柱长度成正比，所以只需读取刻度尺上显示的空气柱长度，无需测量直径，B不需要，D需要；为了得知压强的变化情况，需要读取压力表上显示的压强值，C需要。
(2)手温会影响气体的温度，若实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高，所以这样做的目的是保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变。
(3)当气体做等温变化时，p与V成反比，即p∝，故p－图像为直线，所以为了能直观反映p与V成反比的关系，应作p－图像，C正确。
3．(1)C　(2)V0＋V
解析　(1)根据表格，压强和体积的乘积保持不变，第7次的压强p7＝ kPa＝150.15 kPa，故选C。
(2)若连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为V＋V0。
4．B　[设活塞和沙漏的总质量为m，则对活塞分析可知pS＋mg＝p0S，则当m减小时，p增大；根据玻意耳定律pV＝C可知，体积减小，故选B。]
5．C　[大气压强为p0＝1×105 Pa，距离水面30 m处的压强p1＝p0＋ρgh1＝4p0，距离水面10 m处的压强p2＝p0＋ρgh2＝2p0，根据p1V1＝p2V2，它的体积变为原来体积的2倍，故选C。]
6．C　[由题图可知，当向上拉橡皮膜时，气室内的气体体积变大，气体温度不变，由玻意耳定律pV＝C可知，气体压强变小，小于大气压，即pp0，阀门K1关闭，K2开通，故C正确，D错误。]
7．(1)D　(2)提高活塞密封性，防止漏气　(3)见解析图　(4)1.1
解析　(1)该实验是研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，不需要用到注射器活塞的质量，故A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器筒，防止对其起到加热作用，故B错误；推拉活塞时，动作要慢，使温度与环境温度保持一致，故C错误；活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D正确。
(2)实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气。
(3)根据表中数据描点连线，如图所示
(4)设软管中气体体积为V0，由图像可知体积的读数值比实际值小V0，依据p(V＋V0)＝C，C为定值，则有
V＝－V0，可得软管中气体的体积为图线的纵轴截距，由图像可得V0≈1.1 mL。