2024-2025学年高中物理第八章气体1气体的等温变化练习含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE61气体的等温改变课后篇巩固提升基础巩固1.描述肯定质量的气体状态的参量是指()A.质量、温度、密度 B.温度、体积、压强C.质量、压强、温度 D.密度、压强、温度解析气体状态参量是指温度、压强和体积,故选项B正确。答案B2.(多选)如图所示,D→A→B→C表示肯定质量的某种气体状态改变的一个过程,则下列说法正确的是()A.D→A是一个等温过程B.A→B是一个等温过程C.TA>TBD.B→C过程中,气体体积增大、压强减小、温度不变解析D→A是一个等温过程,A正确;BC是等温线,而A到B温度上升,B、C错误;B→C是一个等温过程,V增大,p减小,D正确。答案AD3.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中,管竖直放置时,管内水银面比管外高h,上端空气柱长为l,如图所示,已知大气压强相当于h0高的水银柱产生的压强,下列说法正确的是()A.此时封闭气体的压强相当于(l+h)高水银柱产生的压强B.此时封闭气体的压强相当于(h0-h)高水银柱产生的压强C.此时封闭气体的压强相当于(h0+h)高水银柱产生的压强D.此时封闭气体的压强相当于(h0-l)高水银柱产生的压强解析取等压面法,选管外水银面为等压面,则由p气+ph=p0,得p气=p0-ph,即p气=h0-h答案B4.(多选)如图所示,封闭着志向气体的汽缸挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为F。已知汽缸的质量为m1,活塞质量为m2,横截面积为S,活塞与缸体间摩擦不计,外界大气压强为p0,则缸内的压强为()A.p0-m2gS B.pC.p0+m1g-FS D解析对活塞和汽缸整体受力分析,受重力和弹簧的拉力作用,依据平衡条件,有(m2+m1)g=F,对活塞受力分析,受内外气体压力差和重力,依据平衡条件,有m2g=(p0-p)S,联立解得p=p0-m2gS或p=p0答案AC5.(多选)如图所示,内径匀称、两端开口的V形管,B支管竖直插入水银槽中,A支管与B支管之间的夹角为θ,A支管中有一段长为h的水银柱保持静止,下列说法中正确的是()A.B管内水银面比管外水银面高hB.B管内水银面比管外水银面高hcosθC.B管内水银面比管外水银面低hcosθD.管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱产生的压强解析以A管中的水银柱为探讨对象,则有pS+hScosθ=p0S,B管内压强p=p0-hcosθ,明显p<p0,且B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ。B、D正确。答案BD6.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭肯定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而限制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位上升,则细管中被封闭的空气()A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小解析水位上升,封闭气体体积减小,由玻意耳定律pV=C可知压强变大,选项B正确。答案B7.(多选)如图是肯定质量的气体在不同温度下的两条p-1V图线。由图可知(A.肯定质量的气体在发生等温改变时,其压强与体积成正比B.肯定质量的气体在发生等温改变时,其压强与体积成反比C.T1>T2D.T1<T2解析肯定质量的气体温度不变时,pV=常量,所以其p-1V图线是过原点的直线,选项A错误,选项B正确;对同一部分气体来说,体积相同时,温度越高,压强越大,所以T1<T2答案BD8.采纳如图所示装置可以验证玻意耳定律,主要器材是针管及其附件。可测定大气压强的值,试验步骤如下:(1)将针管水平固定,拔下橡皮帽,向右将活塞从针管中抽出;(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M;(3)用游标卡尺测出活塞直径d;(4)再将活塞插入针管中,保持针管中有肯定质量的气体,并盖上橡皮帽,此时,从针管上可读出气柱体积为V1,如图所示;(5)将弹簧测力计挂钩钩在活塞支架上,向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置,此时,弹簧测力计读数为F,气柱体积为V2。试用以上的干脆测量数据,写出大气压强的最终表达式p0=,本试验中第试验步骤是多余的。

解析起先时气体的压强为p0,向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置,弹簧测力计读数为F时气体的压强p1:p1=p0-FS=p0-Fπd2该过程中温度不变,则:p0V1=p1V2整理得:p0=4由上面的式子可知,在表达式中,与活塞及固定在其上的支架的总质量无关,所以步骤(2)是多余的。答案4FV9.如图所示,U形管两臂粗细不等,开口向上。右端封闭的粗管横截面积是左端开口的细管横截面积的3倍,管中装入水银,大气压强p0相当于76cm水银柱产生的压强,即101kPa。左端开口,管中水银面到管口距离为11cm,且水银面比封闭管内高4cm,右端封闭管内空气柱长为11cm。现将开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞,使两管液面相平,推动过程中管中的气体温度始终保持不变。试求:(1)粗管中气体的最终压强;(2)活塞推动的距离。解析设左管横截面积为S,则右管横截面积为3S。(1)以右管封闭气体为探讨对象,p1=76+476p0,V1=11cm×3S,V2=10cm×3由玻意耳定律,有p1·V1=p2·V2,则p2≈117kPa(2)以左管被活塞封闭气体为探讨对象,p1=p0,V1=11cm×S,p2=8876p由玻意耳定律,有p1V1=p2V2,解得V2=9.5cm×S活塞推动的距离l=11cm+3cm-9.5cm=4.5cm。答案(1)117kPa(2)4.5cm实力提升1.(多选)肯定质量的气体,在温度不变的条件下,将其压强变为原来的2倍,则()A.气体分子的平均动能增大B.气体的密度变为原来的2倍C.气体的体积变为原来的一半D.气体的分子总数变为原来的2倍解析温度是分子平均动能的标记,由于温度T不变,故分子的平均动能不变,据玻意耳定律得p1V1=2p1V2,得V2=12Vρ1=mV1,ρ2即ρ2=2ρ1,故B、C正确。答案BC2.如图所示,空的薄金属筒开口向下静止于恒温透亮液体中,筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处,筒中液面与B点齐平,不计气体分子间相互作用,且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图象中能体现筒内气体从状态A到B改变过程的是()解析气体发生等温改变,由玻意耳定律可知,气体的压强与体积成反比,金属筒从A下降到B的过程中,气体体积V变小,压强p变大,选项C正确。答案C3.竖直例立的U形玻璃管一端封闭,另一端开口向下,如图所示,用水银柱封闭肯定质量的志向气体,在保持温度不变的状况下,假设在管子的D处钻一小孔,则管内被封闭的气体压强p和气体体积V改变的状况为()A.p,V都不变 B.V减小,p增大C.V增大,p减小 D.无法确定解析设玻璃管两侧水银面高度差是h,大气压为p0,封闭气体压强p=p0-ph,在管子的D处钻一小孔,封闭气体压强大小变为p0,气体温度不变,压强变大,由玻意耳定律可知,封闭气体体积变小,故选项B正确,A、C、D错误。答案B4.空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L,现再充入1.0atm的空气9.0L。设充气过程为等温过程,空气可看作志向气体,则充气后储气罐中气体压强为()A.2.5atm B.2.0atmC.1.5atm D.1.0atm解析依据玻意耳定律有p1V1+p2V2=p3V3,解得p3=2.5atm。答案A5.(多选)如图所示,图线1和2分别表示肯定质量的气体在不同温度下的等温线,下述说法正确的有()A.图线1对应的温度高于图线2对应的温度B.图线1对应的温度低于图线2对应的温度C.气体由状态A沿图线1改变到状态B的过程中,分子间平均距离增大D.气体由状态A沿图线1改变到状态B的过程中,分子间平均距离减小解析p-V图中,图线1在图线2外侧,其对应温度较高。图线1中,气体由状态A改变到状态B为等温膨胀过程,体积增大。气体分子间的平均距离将增大。故选A、C。答案AC6.(2024全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细匀称的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0cm和l2=12.0cm,左边气体的压强为12.0cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。解析设U形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时