2.3 《气体的等压变化和等容变化》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高二下·沧州月考）如图所示。一导热性良好且足够长的汽缸，倒置悬挂于天花板下，汽缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S。当地大气压强为p且不变，重力加速度为g，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是（ ）
A．悬线的拉力变小
B．被封闭的理想气体的内能不变
C．被封闭的理想气体的压强大小不变，且始终为
D．外界对气体做功
2．（2024高二下·北京市月考）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若温度计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
3．（2024高二下·宿迁期末）一定质量的理想气体，体积不变，温度升高，则（ ）
A．分子数密度不变，压强不变
B．分子平均动能变大，压强变大
C．分子平均动能变小，压强变小
D．单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数减少
4．（2024高二下·西安期末）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．水银柱将向上移动 B．水银柱一定保持不动
C．水银柱将向下移动 D．水银柱的移动情况无法判断
5．（2024高二下·汉寿月考）如图所示，容器A、B中盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为10℃、氧气的温度为30℃时，水银柱保持静止。当两气体均减少5℃时，水银柱将怎样移动（ ）
A．向B方移动 B．向A方移动 C．静止不动 D．无法判断
6．（2024高二下·滨江期中）如图所示，一水槽内盛有某种液体，一粗细均匀的导热良好的玻璃瓶底朝上漂浮在液体中，玻璃瓶内外液面高度差为h，若环境温度缓慢升高，大气压强始终不变，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃瓶内外液面高度差h变大 B．玻璃瓶内气体压强变大
C．玻璃瓶逐渐上浮 D．玻璃瓶受到的浮力变大
7．（2024高二下·九龙坡期末）如图所示为汽车的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ）
A．单位体积内分子的个数更少
B．单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D．速率大的分子占比变少，分子平均速率变小
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高二下·旺苍期末）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，如图所示，导热性能良好的注射器下端口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中，以这段空气柱为研究对象，实验过程中它的质量不变。空气柱的压强p可以从压力表直接读出，空气柱的体积V可从注射器标度读出，用手把柱塞向下或向上拉，读出体积与压强的几组数据。
以p为纵坐标，以为横坐标，把实验得到的各组数据在坐标系中描点。小样、小真和小超同学所在小组在某次实验过程中，环境温度前期正常，后期突然降低，其他操作均规范，则该小组最后得到的图像可能是图中的（ ）
A． B．
C． D．
9．（2024高二下·天河期中）如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度升高，则（ ）
A．a的体积和压强不变；b的体积变大，压强不变
B．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强变小
C．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强不变
D．a和b的体积都变大，压强都变小
10．（2024高二下·海安月考）如图，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为θ，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的情况是（ ）
A．降低环境温度
B．在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管
C．保持θ角不变，使玻璃管减速上升
D．使玻璃管垂直纸面向外做加速运动
11．（2024高二下·长沙月考）竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（ ）
A．空气柱b的压强为 B．空气柱b的压强为
C．空气柱a的压强为 D．空气柱a的压强为
12．（2024高二下·凯里月考）如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百比由图可知（ ）
A．同一温度下氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．①状态的温度比②状态的温度高
13．（2022高二下·抚州期末）“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”实验中，实验装置如图。
（1）保持温度不变，封闭气体的压强p用 测量，其体积V由 读出。
（2）小红按实验步骤开始实验，但最后得到p和V的乘积逐渐增大。
①由此可推断，她的实验结果可能为图 。
②图线弯曲的可能原因是在实验过程中 。
A．注射器中有异物
B．连接软管中存在气体
C．注射器内气体温度升高
D．注射器内气体温度降低
③根据②的回答，可采取的改正措施是 。（写出一种即可）
三、科学本质——质疑交流与创新
14．（2022·广州模拟）如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止（状态I），封闭气体体积为V=1L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍（状态Ⅱ），此时气缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度（状态Ⅲ）。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27℃，外界大气压强为p0=1.0×105Pa。求：
（1）请在坐标图上画出封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像，并通过计算说明作图所需的关键状态参量；
（2）若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220J，则在气缸冷却的过程气体放出的热量是多少？
15．（2022高二下·武汉期末）如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出图线，如图乙所示。
（1）完成本实验的基本要求是____（填正确答案标号）；
A．在等温条件下操作
B．封闭气体的注射器密封良好
C．必须弄清所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
（2）理论上由图线分析可知：如果该图线 ，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比；
（3）若实验操作规范正确，则图乙中代表 。
16．（2024高二下·重庆市月考）如图所示，一内径均匀的导热形管竖直放置，右侧管口封闭，左侧上端与大气相通，一段水银柱和一个光滑轻质活塞将、两部分空气封在管内。初始稳定状态下，气柱长度为，气柱长度为，两管内水银面的高度差。已知大气压强恒为，环境温度恒为。回答下列问题：
（1）求初始稳定状态下气体的压强；
（2）为使左右两管内液面等高，现仅对气体缓慢加热，求两液面等高时，气体的温度。
17．（2020·襄阳模拟）如图所示，固定的气缸Ⅰ和气缸Ⅱ的活塞用劲度系数为k＝200N/cm的轻质弹簧相连，两活塞横截面积的大小满足S1＝2S2，其中S2＝20cm2．两气缸均用导热材料制成，内壁光滑，两活塞可自由移动。初始时两活塞静止不动，与气缸底部的距离均为L0＝30cm，环境温度为T0＝300K，外界大气压强为 ，弹簧处于原长。现只给气缸Ⅰ缓慢加热，使气缸Ⅱ的活塞缓慢移动了15cm。已知活塞没有到达气缸口，弹簧能保持水平，气缸内气体可视为理想气体。求此时：
（a）弹簧的形变量；
（b）气缸Ⅰ内气体的温度。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
2．【答案】B
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
3．【答案】B
【知识点】气体的等容变化及查理定律
4．【答案】D
【知识点】气体的等容变化及查理定律
5．【答案】B
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】氢气和氧气的初始压强相同，设为，假设水银不动，由查理定律
可得
故氢气变化的压强为
氧气变化的压强为
可知
由于两气体温度均是降低，则压强都降低，即氢气减小的压强大于氧气减小的压强，所以氧气的压强大于氢气的压强，故水银柱将向容器A移动，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】假设水银不动，根据查理定律求出氢气和氧气都降低5℃后气体压强的变化量，得出水银柱的移动方向。
6．【答案】C
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
7．【答案】D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
8．【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
9．【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
10．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】A. 假定两段空气柱的体积不变，即V1，V2不变，初始温度为T，当温度降低△T时，
由查理定律得：
，
，
因为p2=p1+h>p1，所以△p1<△p2，即水银柱应向b移动。故A错误；
B. θ角变大，若水银柱相对玻璃管不动，则增大了水银柱对下部气体的压力，水银柱向b端移动，故B错误；
C. 水银柱失重，若水银柱相对玻璃管不动，水银柱对下部气体压力减小，水银柱向a端移动，故C正确；
D. 使玻璃管垂直纸面向外做加速运动不会影响水银柱竖直方向上的受力，水银柱的位置不变，故D错误。
【分析】两段空气柱的体积不变，根据查理定律列式分析，玻璃管竖直向上减速运动，加速度向下，水银柱失重。
11．【答案】D
【知识点】气体热现象的微观意义
12．【答案】A
【知识点】气体热现象的微观意义
13．【答案】（1）压强传感器；注射器刻度
（2）a；C；手不要握住针筒、压强传感器稳定后读数、缓慢推动针筒等
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】(1)根据实验原理，结合实验设计，在保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强，记作p；用注射器刻度来读作，气体的体积，记作V；
(2)由于“最后得到p和V的乘积逐渐增大”，因此在图象中，斜率k=PV逐渐增大，斜率变大，该同学的实验结果可能为图(a)；
A．注射器有异物不会影响图线的斜率k，A不符合题意；
B．连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率，B不符合题意；
CD．注射器内气体温度升高，由理想气体的状态方程可知当T增大时，PV会增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
由②分析可知，不能使注射器内气体温度升高，所以应手不要握住针筒、压强传感器稳定后读数、缓慢推动针筒等。
【分析】（1）保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强，注射器刻度来读作气体的体积。
（2）斜率k=PV逐渐增大，斜率变大，连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率。注射器内气体温度升高PV会增大。
14．【答案】（1）解：状态I状态参量：体积：，温度，压强：
状态Ⅱ状态参量：体积：；由于等压膨胀
由等压变化规律解得
状态Ⅲ状态参量：，体积：
由等容变化可知
可得
封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像为
（2）解：加热过程由热力学第一定律
外界做功
又，可得
气缸冷却过程是等容变化，则
内能变化
由，可得
则在气缸冷却的过程气体放出的热量120J
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【分析】（1）由于等压膨胀，等压变化规律 ，结合等容变化可得封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像。
（2）加热过程由热力学第一定律和外界 做功 可得能量变化。气缸冷却过程是等容变化 ，由热力学第一定律可得气缸冷却的过程气体放出的热量 。
15．【答案】（1）A；B
（2）为过坐标原点的倾斜直线
（3）传感器与注射器间气体的体积
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】（1）由图像可以知道，V与p成反比，只有一定质量的气体温度保持不变时，体积与压强成正比，所以完成本实验的基本要求是质量和温度不变。
故答案为：AB。
（2）理论上封闭气体发生等温变化时满足pV = C，即，如果图线为过坐标原点的倾斜直线，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。
（3）若他实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体，图乙中V0代表传感器与注射器间气体体积。
【分析】（1）V与p成反比，气体温度保持不变时，体积与压强成正比。
（2）封闭气体发生等温变化时满足pV = C。
（3）图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体。
16．【答案】（1）初始稳定状态下气体的压强
（2）部分气体初状态压强
初状态体积
初状态温度
部分气体末状态压强
末状态体积
根据理想气体状态方程
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）A压强等于外界大气压，B的压强加速液柱压强等于A压强；
（2） 为使左右两管内液面等高 ，所以B中液面下降5cm，分别列出初末状态的压强体积温度等参数，利用理想气体状态方程列式求解。
17．【答案】解：（a）初始时弹簧处于原长说明两气缸内气体压强均为 ，设弹簧被压缩了x，
加热后，对气缸Ⅱ的活塞受力Ⅱ分析得
对气缸Ⅱ内气体，由玻意耳定律 ＝
联立解得x＝1cm
（b）对气缸Ⅰ内气体，由理想气体状态方程 ＝
对气缸Ⅰ的活塞受力分析得
由几何关系
联立解得T＝690K
答：（a）弹簧的形变量为1cm；
（b）气缸Ⅰ内气体的温度为690K
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的体积，进而求解形变量；
（2）结合气体初末状态的温度、压强和体积，利用理想气体物态方程求解末状态气体的温度。
1 / 12.3 《气体的等压变化和等容变化》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高二下·沧州月考）如图所示。一导热性良好且足够长的汽缸，倒置悬挂于天花板下，汽缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S。当地大气压强为p且不变，重力加速度为g，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是（ ）
A．悬线的拉力变小
B．被封闭的理想气体的内能不变
C．被封闭的理想气体的压强大小不变，且始终为
D．外界对气体做功
【答案】C
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
2．（2024高二下·北京市月考）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若温度计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
【答案】B
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
3．（2024高二下·宿迁期末）一定质量的理想气体，体积不变，温度升高，则（ ）
A．分子数密度不变，压强不变
B．分子平均动能变大，压强变大
C．分子平均动能变小，压强变小
D．单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数减少
【答案】B
【知识点】气体的等容变化及查理定律
4．（2024高二下·西安期末）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．水银柱将向上移动 B．水银柱一定保持不动
C．水银柱将向下移动 D．水银柱的移动情况无法判断
【答案】D
【知识点】气体的等容变化及查理定律
5．（2024高二下·汉寿月考）如图所示，容器A、B中盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为10℃、氧气的温度为30℃时，水银柱保持静止。当两气体均减少5℃时，水银柱将怎样移动（ ）
A．向B方移动 B．向A方移动 C．静止不动 D．无法判断
【答案】B
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】氢气和氧气的初始压强相同，设为，假设水银不动，由查理定律
可得
故氢气变化的压强为
氧气变化的压强为
可知
由于两气体温度均是降低，则压强都降低，即氢气减小的压强大于氧气减小的压强，所以氧气的压强大于氢气的压强，故水银柱将向容器A移动，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】假设水银不动，根据查理定律求出氢气和氧气都降低5℃后气体压强的变化量，得出水银柱的移动方向。
6．（2024高二下·滨江期中）如图所示，一水槽内盛有某种液体，一粗细均匀的导热良好的玻璃瓶底朝上漂浮在液体中，玻璃瓶内外液面高度差为h，若环境温度缓慢升高，大气压强始终不变，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃瓶内外液面高度差h变大 B．玻璃瓶内气体压强变大
C．玻璃瓶逐渐上浮 D．玻璃瓶受到的浮力变大
【答案】C
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
7．（2024高二下·九龙坡期末）如图所示为汽车的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ）
A．单位体积内分子的个数更少
B．单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D．速率大的分子占比变少，分子平均速率变小
【答案】D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高二下·旺苍期末）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，如图所示，导热性能良好的注射器下端口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中，以这段空气柱为研究对象，实验过程中它的质量不变。空气柱的压强p可以从压力表直接读出，空气柱的体积V可从注射器标度读出，用手把柱塞向下或向上拉，读出体积与压强的几组数据。
以p为纵坐标，以为横坐标，把实验得到的各组数据在坐标系中描点。小样、小真和小超同学所在小组在某次实验过程中，环境温度前期正常，后期突然降低，其他操作均规范，则该小组最后得到的图像可能是图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
9．（2024高二下·天河期中）如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度升高，则（ ）
A．a的体积和压强不变；b的体积变大，压强不变
B．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强变小
C．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强不变
D．a和b的体积都变大，压强都变小
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
10．（2024高二下·海安月考）如图，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为θ，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的情况是（ ）
A．降低环境温度
B．在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管
C．保持θ角不变，使玻璃管减速上升
D．使玻璃管垂直纸面向外做加速运动
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】A. 假定两段空气柱的体积不变，即V1，V2不变，初始温度为T，当温度降低△T时，
由查理定律得：
，
，
因为p2=p1+h>p1，所以△p1<△p2，即水银柱应向b移动。故A错误；
B. θ角变大，若水银柱相对玻璃管不动，则增大了水银柱对下部气体的压力，水银柱向b端移动，故B错误；
C. 水银柱失重，若水银柱相对玻璃管不动，水银柱对下部气体压力减小，水银柱向a端移动，故C正确；
D. 使玻璃管垂直纸面向外做加速运动不会影响水银柱竖直方向上的受力，水银柱的位置不变，故D错误。
【分析】两段空气柱的体积不变，根据查理定律列式分析，玻璃管竖直向上减速运动，加速度向下，水银柱失重。
11．（2024高二下·长沙月考）竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（ ）
A．空气柱b的压强为 B．空气柱b的压强为
C．空气柱a的压强为 D．空气柱a的压强为
【答案】D
【知识点】气体热现象的微观意义
12．（2024高二下·凯里月考）如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百比由图可知（ ）
A．同一温度下氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．①状态的温度比②状态的温度高
【答案】A
【知识点】气体热现象的微观意义
13．（2022高二下·抚州期末）“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”实验中，实验装置如图。
（1）保持温度不变，封闭气体的压强p用 测量，其体积V由 读出。
（2）小红按实验步骤开始实验，但最后得到p和V的乘积逐渐增大。
①由此可推断，她的实验结果可能为图 。
②图线弯曲的可能原因是在实验过程中 。
A．注射器中有异物
B．连接软管中存在气体
C．注射器内气体温度升高
D．注射器内气体温度降低
③根据②的回答，可采取的改正措施是 。（写出一种即可）
【答案】（1）压强传感器；注射器刻度
（2）a；C；手不要握住针筒、压强传感器稳定后读数、缓慢推动针筒等
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】(1)根据实验原理，结合实验设计，在保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强，记作p；用注射器刻度来读作，气体的体积，记作V；
(2)由于“最后得到p和V的乘积逐渐增大”，因此在图象中，斜率k=PV逐渐增大，斜率变大，该同学的实验结果可能为图(a)；
A．注射器有异物不会影响图线的斜率k，A不符合题意；
B．连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率，B不符合题意；
CD．注射器内气体温度升高，由理想气体的状态方程可知当T增大时，PV会增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
由②分析可知，不能使注射器内气体温度升高，所以应手不要握住针筒、压强传感器稳定后读数、缓慢推动针筒等。
【分析】（1）保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强，注射器刻度来读作气体的体积。
（2）斜率k=PV逐渐增大，斜率变大，连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率。注射器内气体温度升高PV会增大。
三、科学本质——质疑交流与创新
14．（2022·广州模拟）如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止（状态I），封闭气体体积为V=1L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍（状态Ⅱ），此时气缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度（状态Ⅲ）。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27℃，外界大气压强为p0=1.0×105Pa。求：
（1）请在坐标图上画出封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像，并通过计算说明作图所需的关键状态参量；
（2）若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220J，则在气缸冷却的过程气体放出的热量是多少？
【答案】（1）解：状态I状态参量：体积：，温度，压强：
状态Ⅱ状态参量：体积：；由于等压膨胀
由等压变化规律解得
状态Ⅲ状态参量：，体积：
由等容变化可知
可得
封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像为
（2）解：加热过程由热力学第一定律
外界做功
又，可得
气缸冷却过程是等容变化，则
内能变化
由，可得
则在气缸冷却的过程气体放出的热量120J
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【分析】（1）由于等压膨胀，等压变化规律 ，结合等容变化可得封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像。
（2）加热过程由热力学第一定律和外界 做功 可得能量变化。气缸冷却过程是等容变化 ，由热力学第一定律可得气缸冷却的过程气体放出的热量 。
15．（2022高二下·武汉期末）如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出图线，如图乙所示。
（1）完成本实验的基本要求是____（填正确答案标号）；
A．在等温条件下操作
B．封闭气体的注射器密封良好
C．必须弄清所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
（2）理论上由图线分析可知：如果该图线 ，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比；
（3）若实验操作规范正确，则图乙中代表 。
【答案】（1）A；B
（2）为过坐标原点的倾斜直线
（3）传感器与注射器间气体的体积
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】（1）由图像可以知道，V与p成反比，只有一定质量的气体温度保持不变时，体积与压强成正比，所以完成本实验的基本要求是质量和温度不变。
故答案为：AB。
（2）理论上封闭气体发生等温变化时满足pV = C，即，如果图线为过坐标原点的倾斜直线，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。
（3）若他实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体，图乙中V0代表传感器与注射器间气体体积。
【分析】（1）V与p成反比，气体温度保持不变时，体积与压强成正比。
（2）封闭气体发生等温变化时满足pV = C。
（3）图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体。
16．（2024高二下·重庆市月考）如图所示，一内径均匀的导热形管竖直放置，右侧管口封闭，左侧上端与大气相通，一段水银柱和一个光滑轻质活塞将、两部分空气封在管内。初始稳定状态下，气柱长度为，气柱长度为，两管内水银面的高度差。已知大气压强恒为，环境温度恒为。回答下列问题：
（1）求初始稳定状态下气体的压强；
（2）为使左右两管内液面等高，现仅对气体缓慢加热，求两液面等高时，气体的温度。
【答案】（1）初始稳定状态下气体的压强
（2）部分气体初状态压强
初状态体积
初状态温度
部分气体末状态压强
末状态体积
根据理想气体状态方程
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）A压强等于外界大气压，B的压强加速液柱压强等于A压强；
（2） 为使左右两管内液面等高 ，所以B中液面下降5cm，分别列出初末状态的压强体积温度等参数，利用理想气体状态方程列式求解。
17．（2020·襄阳模拟）如图所示，固定的气缸Ⅰ和气缸Ⅱ的活塞用劲度系数为k＝200N/cm的轻质弹簧相连，两活塞横截面积的大小满足S1＝2S2，其中S2＝20cm2．两气缸均用导热材料制成，内壁光滑，两活塞可自由移动。初始时两活塞静止不动，与气缸底部的距离均为L0＝30cm，环境温度为T0＝300K，外界大气压强为 ，弹簧处于原长。现只给气缸Ⅰ缓慢加热，使气缸Ⅱ的活塞缓慢移动了15cm。已知活塞没有到达气缸口，弹簧能保持水平，气缸内气体可视为理想气体。求此时：
（a）弹簧的形变量；
（b）气缸Ⅰ内气体的温度。
【答案】解：（a）初始时弹簧处于原长说明两气缸内气体压强均为 ，设弹簧被压缩了x，
加热后，对气缸Ⅱ的活塞受力Ⅱ分析得
对气缸Ⅱ内气体，由玻意耳定律 ＝
联立解得x＝1cm
（b）对气缸Ⅰ内气体，由理想气体状态方程 ＝
对气缸Ⅰ的活塞受力分析得
由几何关系
联立解得T＝690K
答：（a）弹簧的形变量为1cm；
（b）气缸Ⅰ内气体的温度为690K
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的体积，进而求解形变量；
（2）结合气体初末状态的温度、压强和体积，利用理想气体物态方程求解末状态气体的温度。
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