中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修三2.2 气体的等温变化同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．一定质量的气体，在恒温下体积膨胀，下列说法中正确的是（ ）
A．气体分子的总数目将增多
B．气体分子的平均速率将减小
C．气体的压强将减小
D．容器壁受到的气体分子的平均冲力将增大
【答案】C
【知识点】物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解决本题的关键是掌握分子动理论、气态方程和分子平均速率的因素。A．气体分子的总数目和气体的质量有关，体积改变，质量不变，故气体分子的总数目不变，A错误；
B．气体分子的平均速率与温度有关，恒温情况下气体分子的平均速率不变，B错误；
C．气体在恒温下体积膨胀，且质量不变，体积变大，根据理想气体的方程
可知气体的压强变小，C正确；
D．气体体积增大，压强减小，分子的平均动能不变，单位体积内的分子数减小，汽缸壁受到气体分子的平均冲力将减小，故D错误；
故选C。
【分析】气体恒温膨胀，体积增大，分子总数不变，根据温度是分子平均动能的标志，分析分子平均速率的变化．结合压强的微观含义分析平均冲力的变化。
2．人们感觉到空气的干湿程度，主要决定于（ ）
A．空气里所含水蒸气的多少 B．空气的温度
C．空气的绝对湿度 D．空气的相对湿度
【答案】D
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】人们感觉到空气的干湿程度，主要取决于空气的相对湿度，
故答案为：D。
【分析】空气的相对湿度是针对当前的温度而言的，是一个相对值，不能反映此时空气的绝对湿度。
3． 空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会舒适。关于空气湿度，以下结论正确的是（ ）
A．绝对湿度大而相对湿度也一定大
B．相对湿度是，表明在当时的温度下，空气中的水汽已达到饱和状态
C．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小
D．在温度一定情况下，绝对湿度越大，相对湿度越小
【答案】B
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】A.相对湿度定义为水蒸气的实际压强与相同温度时水蒸气的饱和压强之比。相对湿度大，可能此温度下饱合气压更大，比值可能不大，也就是绝对湿度大而相对湿度可能不大，A不符合题意；
B.相对湿度是100%，表明在当时的温度下，水蒸气的实际压强与相同温度时水蒸气的饱和压强相等，所以空气中的水汽已达到饱和状态，B符合题意；
C.水的饱和气压随温度的降低而减小，因此在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将增大，C不符合题意；
D.在温度一定情况下，水的饱和气压是确定的值，绝对湿度越大，相对湿度越大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据绝对湿度和相对湿度的概念判断相对湿度和绝对湿度的大小关系，以及相对湿度是100%时，空气中的水蒸汽压强与相同温度时水蒸气的饱和压强的关系；湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将增大；在温度一定情况下，绝对湿度越大，相对湿度越大。
4．如图所示，“胜哥”往矿泉水瓶内装入一定量水后，旋紧瓶盖（不漏气），在水面下方高度处开一小孔，发现瓶子里的水流出一段时间后不再流出。已知水的密度为，大气压强为，重力加速度为，忽略温度变化和瓶子形变，下列说法正确的是（ ）
A．当水不再流出时，水面下降至小孔等高处
B．当水不再流出时，瓶内空气的压强等于大气压强
C．若测得水下降的高度，则可求瓶内空气原有的体积
D．若测得水下降的高度，则可求水不再流出时瓶内空气的压强
【答案】D
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递。A．当水不再流出时，瓶内外的压强达到平衡，由于小孔在水面下方，水面不会下降到小孔等高处，而是会保持在小孔上方，使得瓶内空气的压强与大气压强和水的静压强平衡，A错误；
B．当水不再流出时，瓶内空气的压强等于大气压强减去水的静压强，即 ，所以瓶内空气的压强小于大气压强，B错误；
C．水下降的高度与瓶内空气的体积变化有关，但题目中没有提供足够的信息（瓶子的底面积等）来计算瓶内空气原有的体积，C错误；
D．水不再流出时，瓶内空气的压强为 ，如果已知水下降的高度，则可以计算出瓶内空气的压强，D正确。
故选D。
【分析】根据平衡条件，由压强关系结合液体内部压强公式即可判断。
5．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可作为理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为（ ）的空气（填选项前的字母）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】本题考查了理想气体状态方程中的等温变化，还要知道其它两种变化的分析．设需充入的气体体积为V0，由于整个过程中气体的温度保持不变，根据玻意耳定律有
解得
故选C。
【分析】根据等温变化的气体方程列式即可。
二、多项选择题
6．干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示( )
A．空气的绝对湿度越大
B．空气的相对湿度越小
C．空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近
D．空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远
【答案】B,D
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快空气的相对湿度越小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，BD符合题意，AC不符合题意。
故答案为：BD
【分析】蒸发快慢与空气的相对湿度有关。
7．关于热现象的描述，下列说法正确的是（ ）
A．夏天和冬天比，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．破镜不能重圆是因为分子间没有引力
C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D．对于一定质量的理想气体，如果体积增大，就会对外做功，所以内能一定减少
【答案】A,C
【知识点】饱和汽及物态变化中能量；物体的内能
【解析】【解答】A、根据相对湿度的定义：相对湿度= ，可知在相对湿度相同的情况下，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，则绝对湿度较大，A符合题意；
B、“破镜不能重圆”。这是因为镜破处分子间的距离太大了，超过分子直径10倍，分子间作用力几乎不存在了，B不符合题意；
C、根据热力学第二定律可知，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。C符合题意；
D、对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大对外做功，根据热力学第一定律结合理想气体状态方程可知，温度一定升高，内能增大，D不符合题意。
故答案为：AC
【分析】空气的相对湿度是针对当前的温度而言的，是一个相对值，不能反映此时空气的绝对湿度。
8．小物通过微信公众号“胜哥课程”掌握了饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是（ ）
A．温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同
B．温度升高时，饱和汽压增大
C．在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大
D．饱和汽压和相对湿度都与体积无关
【答案】B,C,D
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】饱和汽压与温度和液体种类有关，温度相同的不同饱和汽的饱和汽压不同，A不符合题意；同种液体，温度升高时，饱和汽压增大，B符合题意；冬天温度低，饱和汽的气压低，故在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度增大，C符合题意；饱和汽压和相对湿度都与体积无关，D符合题意；
故答案为：BCD。
【分析】饱和汽压与温度和液体种类有关，与相对湿度都与体积无关。
三、非选择题
9．“胜哥”用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是 。
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出的图像可以直观反映出p与V的关系
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，“胜哥”进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1 T2（选填“<”“=”或“>”）。
【答案】D；＞
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】（1）A．以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；
B．要缓慢移动注射器保证气体温度不变，故B错误；
C．空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；
D．图像是一条倾斜的直线，作出图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
故选D。
（2）在图像中，离坐标原点越远的等温线温度越高，故
【分析】（1）空气柱的体积变化不能太快，气体发生等温变化。
（2）图中为等温线，离坐标原点越远的等温线温度越高。
10．如图所示，“胜哥”用气体压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，并将注射器与压强传感器相连，测出了注射器内封闭气体的多组压强和体积的值后，根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A．要尽可能保持环境温度不变
B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换
C．实验时无需测出封闭气体的质量
D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。
（2）为了能最直观地判断气体压强与气体体积的函数关系，应作出 （填“”或“”）图像。
（3）“胜哥”再次进行实验，保持温度不变的情况下，气体压强与体积的乘积越来越小，原因可能是 。
【答案】（1）A；C
（2）
（3）气体漏气造成的
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】本题考查了探究气体等温变化实验，理解实验原理是解题的前提，根据题意分析清楚图示图像、应用一定质量的理想气体状态方程即可解题。 （1）A．该实验是研究“等温情况下，一定质量气体压强与体积的关系”，为了尽可能保证在实验过程中，研究气体的温度保持不变，需要尽可能保持环境温度不变，故A正确；
B．实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换，从而保持气体温度不变，故B错误；
C．本实验，只需测出气体压强和对应体积即可，不需要测出封闭气体的质量，故C正确；
D．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，避免封闭气体与手发生热交换，故D错误。
故选AC。
（2）
在研究气体温度保持不变的情况下，本实验的原理关系式为
可得
为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图像。
（3）
根据理想气体状态方程
可得
式中为与气体质量有关的量，在研究气体温度一定的情况下，气体质量越大，C越大，气体质量越小，C越小。所以，在保持温度不变的情况下，气体压强与体积的乘积pV越来越小，说明C值越来越小，原因可能是气体漏气造成的。
从实验需要满足条件的角度分析；活塞移至某位置时，应使气体处于温度状态后再读数；根据理想气体状态方程分析图像中斜率的变化原因。
（1）A．该实验是研究“等温情况下，一定质量气体压强与体积的关系”，为了尽可能保证在实验过程中，研究气体的温度保持不变，需要尽可能保持环境温度不变，故A正确；
B．实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换，从而保持气体温度不变，故B错误；
C．本实验，只需测出气体压强和对应体积即可，不需要测出封闭气体的质量，故C正确；
D．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，避免封闭气体与手发生热交换，故D错误。
故选AC。
（2）在研究气体温度保持不变的情况下，本实验的原理关系式为
可得
为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图像。
（3）根据理想气体状态方程
可得
式中为与气体质量有关的量，在研究气体温度一定的情况下，气体质量越大，C越大，气体质量越小，C越小。所以，在保持温度不变的情况下，气体压强与体积的乘积pV越来越小，说明C值越来越小，原因可能是气体漏气造成的。
11．能源已经成为人类社会须臾不可离的基本物质，目前人类消耗的能量来自煤炭、石油、天然气、太阳能、电能、水能、植物燃料等．上述能源中属于二次能源的是 ，属于新能源的是 ．
【答案】电能；太阳能
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】（1）必须通过一次能源的消耗才可以得到的能源叫二次能源，四种能源中只有电能需要消耗其他形式的能才能转化为电能，故电能属于二次能源．（2）太阳能是新能源．
故答案为：电能，太阳能．
【分析】（1）一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，例如化石燃料、太阳能、水能、植物燃料；（2）二次能源：由一次性能源直接或间接转换而来的能源：煤气、氢能、电能、汽油、沼气；（3）太阳能是新能源．
12．电视连续剧《雪域天路》为我们呈现了青藏铁路修建的全过程．在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响，夏天气温上升，冻土层中的冰吸热就要 ，上面的路基就塌了，而冬天温度降低，冻土层的体积就要变大，上面的路基和钢轨就会被顶起来，一降一升，火车极易脱轨．为了解决这个问题，工程技术人员设计的几种方案中，有一种是在铁路的两旁插了许多叫做热棒的柱子，整个热棒是中空的，里面装有液氨．当路基温度升高时，液氨吸收热量发生 现象，气态氨上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，此时气态氨放出热量发生 现象，变成了液态氨，又沉入棒底，这样，热棒就相当于一个“制冷机”．
【答案】熔化；汽化；液化
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响，夏天气温上升，冻土层中的冰吸热就要熔化，上面的路基就塌了；而冬天温度降低，冻土层的体积就要变大，上面的路基和钢轨就会被顶起来，一降一升，火车极易脱轨．为了解决这个问题，工程技术人员设计的几种方案中，有一种是在铁路的两旁插了许多叫做热棒的柱子，整个热棒是中空的，里面装有液氨．当路基温度升高时，液氨吸收热量发生汽化现象，气态氨上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，此时气态氨放出热量发生液化现象，变成了液态氨，又沉入棒底，这样，热棒就相当于一个“制冷机”．故答案为：熔化；汽化；液化．
【分析】①物质由固态变为液态叫熔化．物质熔化过程在吸收热量；②物质由液态变为气态叫汽化，物质由气态变为液态叫液化．汽化过程吸收热量，液化过程放出热量．
13．春天，“胜哥”感觉到周围环境比秋天潮湿，是因为空气的 （选填“相对”或“绝对”）湿度较大，即在相同温度下，空气中所含的水蒸气的压强 （选填“较大”或“较小”）。
【答案】相对；较大
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】春天，人们会感觉到周围环境比秋天潮湿，是因为空气的相对湿度较大，即在相同温度下，空气中所含的水蒸气的压强较大，从而使得体表的水分难以蒸发。
【分析】相对湿度的大小描述空气中的潮湿与干燥；相对湿度大，则相同温度下空气中水蒸气的压强比较大。
14．空气的干湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水汽的绝对量却无直接关系．例如，空气中所含有的水汽的压强同样等于1606.24Pa（12.79毫米汞柱）时，在炎热的夏天中午，气温约35℃，人们并不感到潮湿，因此时水汽饱和气压 (填“大”、“小”)，物体中的水分还能够继续蒸发．而在湿冷的秋天，大约15℃左右，人们却会感到 （填“干燥”、“潮湿”），因这时的水汽压已经达到过饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成水，所以引入“相对湿度”——水汽压强与相同温度下的饱和气压的比来表示空气的干湿程度是科学的．
【答案】大；潮湿
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】相对湿度= ，相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值，而绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强，与温度无关；饱和蒸汽压与温度有关，温度越高，饱和蒸汽压越大；在炎热的夏天中午，气温约35℃，人们并不感到潮湿，因此时水汽饱和气压大；当绝对湿度不变的情况下，温度降低，饱和汽压降低，所以相对湿度变大，大约15℃左右，人们却会感到潮湿．
【分析】空气的相对湿度是针对当前的温度而言的，是一个相对值，不能反映此时空气的绝对湿度。
15．如图所示，硬质透明塑料瓶内放少许水，“胜哥”用橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气直到瓶塞跳出，此时可观察到瓶中出现白雾．在瓶塞跳出的瞬间，瓶内气体内能 ，水蒸气饱和汽压 ．（两空都选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】减小；减小
【知识点】饱和汽及物态变化中能量；物体的内能
【解析】【解答】给瓶内打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低；水蒸气饱和汽压减小。
【分析】气体对外做功，气体自身的能量减小，温度降低，对应的水蒸气饱和气压就会降低。
16．在高原地区烧水需要使用高压锅．水烧开后，锅内水面上方充满了饱和汽，停止加热让高压锅在密封状态下缓慢冷却，则在冷却过程中，锅内水蒸气将 (选填“一直是饱和汽”或“变为未饱和汽”)，水蒸气压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)．
【答案】一直是饱和汽；变小
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】在冷却的过程中，温度降低，锅内水蒸汽与锅内的液体处于动态平衡，所以锅内的水蒸气一直是饱和汽。在冷却的过程中气体发生等容变化，温度降低，饱和汽的压强变少。
【分析】气体做等容变化，结合气体初状态和末状态的压强和温度，利用查理定律列方程求解末状态的压强即可。
17．雪糕是大家都喜爱吃的冷饮．夏天“胜哥”吃雪糕时撕下包装纸后发现冒“白气”，实际上“白气”是雪糕周围空气中的水蒸气遇冷 （填物态变化名称）而形成的．根据“胜哥”的观察，雪糕冒出的“白气”符合实际的是如图中的 。
【答案】液化；乙
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】周围空气中的水蒸气遇到冷的雪糕时会发生液化现象，变成液态小液滴，即白气；
因为雪糕周围的白气是空气中的水蒸汽遇冷液化成的许多小水珠，周围空气变冷收缩，密度变大而下沉，形成空气的对流，所以，小水珠会随着冷空气下沉；故图中的乙符合题意；
故答案为：液化，乙．
【分析】解答此题要知道物体由气态变为液态的过程叫液化，“白气”是由于水蒸气遇冷液化形成的，知道水的密度大于空气的密度，根据物质前后的物态判断物态变化．
18．如图甲所示，“胜哥”用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为V0。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连，压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。
步骤如下：
①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门；
②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p；
③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
（1）“胜哥”正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以p为纵坐标、以 为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线（用题中字母表示），可认为在误差允许范围内气体的压强与体积成反比；
（2）若以 为纵坐标（选填“V”“”）、以为横坐标，可画出如图乙所示的图像，则注水前封闭气体的体积为 （用图中字母表示）。
【答案】（1）
（2）；
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】不同主要是探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系实验，关键是掌握实验原理和实验方法，能够根据玻意耳定律进行分析。
（1）设烧瓶容积为V0，由玻意耳定律则有p（V0 V）=C
得
以为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线。
（2）设烧瓶容积为V0，由玻意耳定律则有p（V0 V）=C
得
所以图线的纵坐标是V，图线的纵截距为容器的体积，则有V0=n
【分析】（1）烧根据玻意耳定律得到压强表达式进行分析；
（2）根据玻意耳定律得到V与的关系，结合图像进行解答。
（1）设烧瓶容积为V0，由玻意耳定律则有p（V0 V）=C
得
以为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线。
（2）设烧瓶容积为V0，由玻意耳定律则有p（V0 V）=C
得
所以图线的纵坐标是V，图线的纵截距为容器的体积，则有V0=n
19．如图甲为气压式升降电脑椅，其简化结构如图乙，圆柱形气缸A可沿圆柱形气缸杆B外壁上下滑动。气缸A与椅面固定在一起，其整体质量m=10kg；气缸杆B与底座固定在一起，气缸杆B的横截面积S=50cm2。在气缸A与气缸杆B间封闭一长L=20cm的气体（视为理想气体）。当人坐在椅面上，脚悬空稳定后椅面下降高度h=10cm。已知室内温度不变，气缸A气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）椅面未坐人时，气缸A中的气体压强p1；
（2）该人的质量M。
【答案】（1）解：初始状态时，以气缸A与椅面整体为研究对象，由平衡条件可得
代入数据解得
（2）解：人坐在椅面上脚悬空稳定后，设气缸A内气体柱长度为，根据玻意耳定律可得
其中
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得
【知识点】共点力的平衡；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据平衡条件，以气缸A与椅面整体为研究对象分析求解；
（2）根据玻意耳定律，结合平衡条件分析求解。
（1）初始状态时，以气缸A与椅面整体为研究对象，由平衡条件可得
代入数据解得
（2）人坐在椅面上脚悬空稳定后，设气缸A内气体柱长度为，根据玻意耳定律可得
其中
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得：M=60kg
20．粗细均匀的U形玻璃管，左端封闭，右端开口，管内装有水银，静止时两端水银面高度相同。左端被封闭的空气柱长，外界大气压强。现从右端开口处缓慢注入水银，使左端空气柱长度变为，此时右端水银面尚未达到管口。已知整个过程温度和大气压强保持不变，管内气体可视为理想气体。求：
（1）注入水银后左端封闭气体的压强；
（2）注入水银柱的长度。
【答案】（1）解：对U型管左端空气柱，根据
解得注入水银后左端封闭气体的压强为
（2）解：当时，根据压强关系U型管左右两端水银面的高度差为
则此过程中注入水银柱的长度为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）求出初状态和注入水银后右侧空气柱长度，由玻意耳定律列方程求解；
（2） 根据压强关系U型管左右两端水银面的高度差，从而求解注入水银柱的长度。
（1）对U型管左端空气柱，根据
解得注入水银后左端封闭气体的压强为
（2）当时，根据压强关系U型管左右两端水银面的高度差为
则此过程中注入水银柱的长度为
21．一个右端开口左端封闭的U形玻璃管中装有水银，左侧封有一定质量的空气，如图所示，已知，空气柱长是40cm，两侧水银面高度差56cm，若左侧距管顶66cm处的k点处突然断开，断开处上方水银能否流出？这时左侧上方封闭气柱将变为多高？（设大气压强为1.013×105Pa）
【答案】解：设
则封闭气体的压强为
k点处突然断开，断开处外界压强等于大气压，管内液体的压强小于大气压，故液体不会流出，设k点处突然断开后，左侧上方封闭气柱为，则对于封闭气体由玻意耳定律得
解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】 【分析】断开处的液体压强与大气压强相比较，若大于大气压强则会流出，否则不会流出。 对于封闭气体由玻意耳定律求解。
22．如图所示，可沿缸壁自由滑动的活塞（厚度不计）把导热性能良好的竖直圆筒形汽缸内的理想气体分成A、B两部分。活塞静止时与汽缸底部的间距为汽缸高度的，A部分气体的压强等于外界大气压强。已知B部分气体的质量为，活塞的横截面积为，质量为，其中为重力加速度大小。整个系统始终处于恒温状态，现将汽缸底部的阀门K打开，将B部分气体缓慢放出一些，当活塞下移时关闭阀门K。求关闭阀门时
（1）B部分气体的压强；
（2）B部分气体剩下的质量。
【答案】（1）A部分气体做等温变化，根据玻意耳定律有
解得
B部分气体的压强为
其中
解得
（2）打开阀门后B部分气体做等温变化，设B部分气体压强为时体积为，根据玻意耳定律有
解得
由
解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】（1）A气体做等温变化，根据玻意耳定律可求放弃后A的压强，对活塞受力分析根据平衡求解此时B的压强；
（2）以B所有气体为研究对象，打开阀门后B部分气体做等温变化，根据玻意耳定律求解放气后B的体积，然后根据同一部分气体密度相同计算剩余气体质量。
23．某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图所示，装入6 L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300 cm3，1 atm的空气，设整个过程温度保持不变．
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm，打气筒应打压几次？
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm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？
【答案】解：（1）设每打一次气，贮液筒内增加的压强为p，由玻意耳定律得
需打气次数
(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V，由玻意耳定律得
4atm×1.5L＝1atm×V
V＝6L
故还剩贮液
7.5L-6L＝1.5L
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】气体发生等温变化，应用玻意耳定律求出打气的次数；当内外气压相等时，药液不再喷出，应用玻意耳定律求出空气的体积，然后求出剩余的药液．
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 12 / 19中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修三2.2 气体的等温变化同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．一定质量的气体，在恒温下体积膨胀，下列说法中正确的是（ ）
A．气体分子的总数目将增多
B．气体分子的平均速率将减小
C．气体的压强将减小
D．容器壁受到的气体分子的平均冲力将增大
2．人们感觉到空气的干湿程度，主要决定于（ ）
A．空气里所含水蒸气的多少 B．空气的温度
C．空气的绝对湿度 D．空气的相对湿度
3． 空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会舒适。关于空气湿度，以下结论正确的是（ ）
A．绝对湿度大而相对湿度也一定大
B．相对湿度是，表明在当时的温度下，空气中的水汽已达到饱和状态
C．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小
D．在温度一定情况下，绝对湿度越大，相对湿度越小
4．如图所示，“胜哥”往矿泉水瓶内装入一定量水后，旋紧瓶盖（不漏气），在水面下方高度处开一小孔，发现瓶子里的水流出一段时间后不再流出。已知水的密度为，大气压强为，重力加速度为，忽略温度变化和瓶子形变，下列说法正确的是（ ）
A．当水不再流出时，水面下降至小孔等高处
B．当水不再流出时，瓶内空气的压强等于大气压强
C．若测得水下降的高度，则可求瓶内空气原有的体积
D．若测得水下降的高度，则可求水不再流出时瓶内空气的压强
5．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可作为理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为（ ）的空气（填选项前的字母）
A． B． C． D．
二、多项选择题
6．干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示( )
A．空气的绝对湿度越大
B．空气的相对湿度越小
C．空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近
D．空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远
7．关于热现象的描述，下列说法正确的是（ ）
A．夏天和冬天比，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．破镜不能重圆是因为分子间没有引力
C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D．对于一定质量的理想气体，如果体积增大，就会对外做功，所以内能一定减少
8．小物通过微信公众号“胜哥课程”掌握了饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是（ ）
A．温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同
B．温度升高时，饱和汽压增大
C．在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大
D．饱和汽压和相对湿度都与体积无关
三、非选择题
9．“胜哥”用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是 。
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出的图像可以直观反映出p与V的关系
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，“胜哥”进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1 T2（选填“<”“=”或“>”）。
10．如图所示，“胜哥”用气体压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，并将注射器与压强传感器相连，测出了注射器内封闭气体的多组压强和体积的值后，根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A．要尽可能保持环境温度不变
B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换
C．实验时无需测出封闭气体的质量
D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。
（2）为了能最直观地判断气体压强与气体体积的函数关系，应作出 （填“”或“”）图像。
（3）“胜哥”再次进行实验，保持温度不变的情况下，气体压强与体积的乘积越来越小，原因可能是 。
11．能源已经成为人类社会须臾不可离的基本物质，目前人类消耗的能量来自煤炭、石油、天然气、太阳能、电能、水能、植物燃料等．上述能源中属于二次能源的是 ，属于新能源的是 ．
12．电视连续剧《雪域天路》为我们呈现了青藏铁路修建的全过程．在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响，夏天气温上升，冻土层中的冰吸热就要 ，上面的路基就塌了，而冬天温度降低，冻土层的体积就要变大，上面的路基和钢轨就会被顶起来，一降一升，火车极易脱轨．为了解决这个问题，工程技术人员设计的几种方案中，有一种是在铁路的两旁插了许多叫做热棒的柱子，整个热棒是中空的，里面装有液氨．当路基温度升高时，液氨吸收热量发生 现象，气态氨上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，此时气态氨放出热量发生 现象，变成了液态氨，又沉入棒底，这样，热棒就相当于一个“制冷机”．
13．春天，“胜哥”感觉到周围环境比秋天潮湿，是因为空气的 （选填“相对”或“绝对”）湿度较大，即在相同温度下，空气中所含的水蒸气的压强 （选填“较大”或“较小”）。
14．空气的干湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水汽的绝对量却无直接关系．例如，空气中所含有的水汽的压强同样等于1606.24Pa（12.79毫米汞柱）时，在炎热的夏天中午，气温约35℃，人们并不感到潮湿，因此时水汽饱和气压 (填“大”、“小”)，物体中的水分还能够继续蒸发．而在湿冷的秋天，大约15℃左右，人们却会感到 （填“干燥”、“潮湿”），因这时的水汽压已经达到过饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成水，所以引入“相对湿度”——水汽压强与相同温度下的饱和气压的比来表示空气的干湿程度是科学的．
15．如图所示，硬质透明塑料瓶内放少许水，“胜哥”用橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气直到瓶塞跳出，此时可观察到瓶中出现白雾．在瓶塞跳出的瞬间，瓶内气体内能 ，水蒸气饱和汽压 ．（两空都选填“增大”、“减小”或“不变”）
16．在高原地区烧水需要使用高压锅．水烧开后，锅内水面上方充满了饱和汽，停止加热让高压锅在密封状态下缓慢冷却，则在冷却过程中，锅内水蒸气将 (选填“一直是饱和汽”或“变为未饱和汽”)，水蒸气压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)．
17．雪糕是大家都喜爱吃的冷饮．夏天“胜哥”吃雪糕时撕下包装纸后发现冒“白气”，实际上“白气”是雪糕周围空气中的水蒸气遇冷 （填物态变化名称）而形成的．根据“胜哥”的观察，雪糕冒出的“白气”符合实际的是如图中的 。
18．如图甲所示，“胜哥”用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为V0。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连，压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。
步骤如下：
①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门；
②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p；
③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
（1）“胜哥”正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以p为纵坐标、以 为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线（用题中字母表示），可认为在误差允许范围内气体的压强与体积成反比；
（2）若以 为纵坐标（选填“V”“”）、以为横坐标，可画出如图乙所示的图像，则注水前封闭气体的体积为 （用图中字母表示）。
19．如图甲为气压式升降电脑椅，其简化结构如图乙，圆柱形气缸A可沿圆柱形气缸杆B外壁上下滑动。气缸A与椅面固定在一起，其整体质量m=10kg；气缸杆B与底座固定在一起，气缸杆B的横截面积S=50cm2。在气缸A与气缸杆B间封闭一长L=20cm的气体（视为理想气体）。当人坐在椅面上，脚悬空稳定后椅面下降高度h=10cm。已知室内温度不变，气缸A气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）椅面未坐人时，气缸A中的气体压强p1；
（2）该人的质量M。
20．粗细均匀的U形玻璃管，左端封闭，右端开口，管内装有水银，静止时两端水银面高度相同。左端被封闭的空气柱长，外界大气压强。现从右端开口处缓慢注入水银，使左端空气柱长度变为，此时右端水银面尚未达到管口。已知整个过程温度和大气压强保持不变，管内气体可视为理想气体。求：
（1）注入水银后左端封闭气体的压强；
（2）注入水银柱的长度。
21．一个右端开口左端封闭的U形玻璃管中装有水银，左侧封有一定质量的空气，如图所示，已知，空气柱长是40cm，两侧水银面高度差56cm，若左侧距管顶66cm处的k点处突然断开，断开处上方水银能否流出？这时左侧上方封闭气柱将变为多高？（设大气压强为1.013×105Pa）
22．如图所示，可沿缸壁自由滑动的活塞（厚度不计）把导热性能良好的竖直圆筒形汽缸内的理想气体分成A、B两部分。活塞静止时与汽缸底部的间距为汽缸高度的，A部分气体的压强等于外界大气压强。已知B部分气体的质量为，活塞的横截面积为，质量为，其中为重力加速度大小。整个系统始终处于恒温状态，现将汽缸底部的阀门K打开，将B部分气体缓慢放出一些，当活塞下移时关闭阀门K。求关闭阀门时
（1）B部分气体的压强；
（2）B部分气体剩下的质量。
23．某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图所示，装入6 L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300 cm3，1 atm的空气，设整个过程温度保持不变．
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm，打气筒应打压几次？
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm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？
答案解析部分
1．C
2．D
3．B
4．D
5．C
6．B,D
7．A,C
8．B,C,D
9．D；＞
10．（1）A；C
（2）
（3）气体漏气造成的
11．电能；太阳能
12．熔化；汽化；液化
13．相对；较大
14．大；潮湿
15．减小；减小
16．一直是饱和汽；变小
17．液化；乙
18．（1）
（2）；
19．（1）解：初始状态时，以气缸A与椅面整体为研究对象，由平衡条件可得
代入数据解得
（2）解：人坐在椅面上脚悬空稳定后，设气缸A内气体柱长度为，根据玻意耳定律可得
其中
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得
20．（1）解：对U型管左端空气柱，根据
解得注入水银后左端封闭气体的压强为
（2）解：当时，根据压强关系U型管左右两端水银面的高度差为
则此过程中注入水银柱的长度为
21．解：设
则封闭气体的压强为
k点处突然断开，断开处外界压强等于大气压，管内液体的压强小于大气压，故液体不会流出，设k点处突然断开后，左侧上方封闭气柱为，则对于封闭气体由玻意耳定律得
解得
22．（1）A部分气体做等温变化，根据玻意耳定律有
解得
B部分气体的压强为
其中
解得
（2）打开阀门后B部分气体做等温变化，设B部分气体压强为时体积为，根据玻意耳定律有
解得
由
解得
23．解：（1）设每打一次气，贮液筒内增加的压强为p，由玻意耳定律得
需打气次数
(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V，由玻意耳定律得
4atm×1.5L＝1atm×V
V＝6L
故还剩贮液
7.5L-6L＝1.5L
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 12 / 12
