2.3 气体的等压变化和等容变化 一课一练-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（解析版）

2.3、气体的等压变化和等容变化一、选择题（共16题）1．2020年12月8日，中国和尼泊尔共同宣布了珠穆朗玛峰海拔的最新测定数据：8848.86米，这展示了我国测绘技术的发展成果，对于珠峰地区的生态环境保护等具有重大意义．登山队员在禁登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27℃时气体压强为（常温下的大气压强值），当他登上峰顶时，峰顶气压为，表内温度为℃；则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为（

）A． B． C． D．2．关于理想气体的内能，下列说法正确的是（

）A．理想气体存在分子势能B．理想气体的内能是分子平均势能和平均动能的总和C．一定质量的理想气体内能仅跟体积有关D．一定质量的理想气体内能仅跟温度有关3．下列哪一组物理概念的提出采用的都是“建立物理模型”这一方法（）A．“平均速度”“质点”“电场强度”B．“质点”“点电荷”“理想气体”C．“点电荷”“总电阻”“电场强度”D．“点电荷”“平均速度”“总电阻”4．如图所示，甲、乙、丙三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，且空气柱体积关系为，水银柱高度关系为。若升高相同的温度，则管中水银柱向上移动最多的是（）A．丙管 B．甲管和乙管C．乙管和丙管 D．三管中水银柱上移一样多5．关于查理定律，下列说法中正确的是（

）．A．一定质量气体的压强与它的温度成正比B．一定质量气体的压强与它的热力学温度成正比C．气体在体积不变时，它的压强与热力学温度成正比D．一定质量气体在体积不变时，它的压强与热力学温度成正比6．如图所示为一定质量理想气体的图像，在气体由状态A变化到状态B过程中，体积变化的情况为（

）．A．一定不变 B．一定减小 C．一定增大 D．不能判断怎样变化7．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且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下述结论中正确的是（

）．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，则气缸上底面距地面的高度将减小C．若气温升高，则气缸上底面距地面的高度将减小D．若气温升高，则弹簧将变长一些8．如图所示，A、B两点代表一定质量的理想气体的两个不同状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB；由图可知A．TB＝2TAB．TB＝4TAC．TB＝6TAD．TB＝8TA9．在一端封闭的粗细均匀的玻璃管内，用水银柱封闭一部分空气，玻璃管开口向下，如图所示，当玻璃管自由下落时，空气柱的长度将（）A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定10．如图所示，导热性能良好的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg。活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为37℃，活塞位于气缸正中间，整个装置都静止。已知外界大气压恒定，重力加速度为g=10m/s2。则当活塞恰好能静止在气缸缸口AB处时（）A．弹簧长度变短B．缸内气体温度为620KC．缸内气体温度为600KD．缸内气体温度为74℃11．一定质量的理想气体，0℃时压强为p0，经一等容变化过程，温度为t℃时，气体压强为p．则它每升高1℃，压强的增量△p的值为（

）A． B． C． D．12．一定质量的理想气体，在温度保持不变的条件下，若气体体积减小，则（）A．气体的内能增大B．气体的压强可能不变C．气体压强与体积的乘积不变D．气体压强与体积的乘积变小13．一定质量的理想气体，经图所示方向发生状态变化，在此过程中，下列叙述正确的是（）A．1→2气体体积增大 B．3→1气体体积增大C．2→3气体体积不变 D．3→1→2气体体积不断减小14．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小D．盛气体的容器作减速运动时，气体的内能一定随之减小E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大15．如图是一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是（）A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数，b状态较多B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数，a状态较多C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数，两状态一样多D．单位体积的分子数，a状态比b状态多E．气体分子的平均动能b状态比a状态大16．一定质量的理想气体,处于某一初态,现要使它经过一些状态变化后回到原来初温,下列哪些过程可能实现（

）A．先等压压缩,再等容减压 B．先等容增压,再等压膨胀C．先等压膨胀,再等容减压 D．先等容减压,再等压膨胀二、填空题17．如图所示为一定质量气体的图线，它表示该气体由状态A沿直线变到状态B，又沿直线变到状态C，再沿直线回到状态A，那么气体由A到B的状态变化过程遵循气体的_________定律，若气体在状态A时的温度为300K，那么它在状态B时的温度为__________．18．装在容器中的气体，体积为4升，压强为2.0×105Pa，温度是300k，先让气体等容变化，压强增大为原来的2倍，然后让气体等温变化，压强又降低到原来数值，则气体在末状态时的体积为______，温度为___________19．如图为医院给病人输液的部分装置，在输液过程中，瓶中上方A处气体的压强将随液面的下降而_______（选填“增大”“减小”或“不变”），B处药液的下滴速度将_________（选填“变快”“变慢”或“不变”）．20．如图所示，一定质量的气体，从状态A、经状态B、到状态C，则在这三个状态的压强、、的比值为_________．综合题21．如图所示，开口向上竖直放置的横截面积为S0，高度为2h的汽缸内有a、b两个质量和厚度忽略不计的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分割为两个独立的部分A和B，A的长度为h、B的长度是A长度的一半，汽缸和活塞b都是绝热的，活塞a导热性能良好，与活塞b和汽缸底部相连的轻弹簧劲度系数为k，B部分下端有与电源相连的电热丝。初始状态A、B两部分气体的温度均为T0，弹簧处于压缩状态，活塞a到汽缸口的距离等于弹簧的压缩量合上开关S，对气体B进行缓慢加热，直到a上升与汽缸口齐平，立即断开开关S。已知外界大气压强为p0，且忽略一切摩擦。求：（1）开关断开后，B部分气体的长度；（2）此时气体B的温度.22．如图所示，粗细均匀的U形管两臂足够长且竖直，管内有水银（图示阴影部分），右管开口，左管封闭一定质量的理想气体，环境温度为时左、右两水银面等高，左管气柱长度为。已知外界大气压强恒为，不考虑温度变化对水银的影响。（i）若环境温度缓慢升高到，求此时左、右两水银面的高度差；（ii）若环境温度保持在不变，向右管中逐渐加入水银，使左管中气柱长度变回求右管中加入水银柱的长度L。23．如图，内壁光滑的两气缸高均为H，横截面积S左=2S右，左缸上端封闭，右缸上端与大气连通，两缸下部由体积不计的细管连通，除左缸顶部导热外，两气缸其余部分均绝热。M、N为两个不计厚度、不计质量的绝热活塞，M上方和两活塞下方分别封有密闭气体A和B。起初两活塞静止，两部分密闭气体的温度与外界相同，均为7C，活塞M距缸顶H，活塞N距缸顶H。外界大气压为p0，现通过电阻丝缓慢加热密闭气体B，当活塞N恰好升至顶部时，求：（1）此时M上方的密闭气体A的压强；（2）此时活塞下方密闭气体B的温度；（3）继续缓慢加热，使活塞M上升，求它上升H时活塞下方气体B的温度。24．一定质量的气体，在状态变化过程中的p­T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V­T图像和p­V图像（标注字母和箭头）。参考答案：1．C【详解】根据则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为故选C。2．D【详解】A．理想气体就是设想为分子间不存在相互的作用力．而分子势能就是因分子之间的相互作用力而具有的能．假设为没有作用力了，那么也就不存在分子势能了．A错B．理想气体没有分子势能．B错C．一定质量的理想气体内能仅跟温度有关．C错D．一定质量的理想气体内能仅跟温度有关．D对3．B【详解】“平均速度”和“电场强度”都是比值定义法；“质点”“点电荷”“理想气体”都是理想模型；“总电阻”是等效法；故选B。4．B【详解】甲、乙、丙中的气体压强分别为由于故根据理想气体状态方程，有由于气体的气压不变，故由于相同，故即甲管与乙管中水银柱上升最多，故B正确，ACD错误。故选B。5．D【详解】根据查理定理，一定质量的气体，体积保持不变时，压强与热力学温度成正比，故D正确；故选D。6．D【详解】根据理想气体状态方程可知解得由图像不能判断是否为等容线，故体积变化情况无法判断，故D正确；故选D。7．B【详解】A.选择气缸和活塞作为整体，那么整体受到的大气压力相互抵消，若外界大气压增大，则弹簧长度不发生变化，故A错误；B.选择气缸内为研究对象，竖直向下受重力和大气压力PS，向上受到缸内气体向上的压力P1S，物体受力平衡：若外界大气压P增大，P1一定增大，根据理想气体的等温变化PV=C（常数），当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，故B正确；C.气温升高气体压强不变，由盖吕萨克定律当温度升高，则体积变大，气缸顶部上升，故C错误；D.选择气缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，当气温升高时，则弹簧长度不发生变化，故D错误。故选B。8．C【详解】由图可知，A点的压强为2，体积为1；B点的压强为3，体积为4；则由；；故选C9．B【详解】设水银柱的高度为h，由图示可知，气体压强间的关系为如果玻璃管自由下落时，玻璃管中的气体压强变大等于大气压，气体温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积变小，气柱长度变短。故选B。10．C【详解】A．对活塞与气缸整体分析有所以弹簧的弹力保持不变，则弹簧长度不变，所以A错误；BCD．以气缸受力分析有则有所以缸内气体压强不变，则为等压变化，根据盖吕萨克定律可得代入数据可得解得所以C正确；BD错误；故选C。11．B【详解】气体状态参量为：，T1=273K，，T2=(273+t）K，气体发生等容变化，由查理定律得：即：气体温度每升高1℃，由查理定律得：即：联立解得气体温度每升高1℃压强的增量为：故选B。12．C【详解】A．一定质量的理想气体，当温度保持不变时，气体内能不变，A错误；BCD．在温度保持不变时，根据玻意耳定律当体积减小时，压强一定增大，故BD错误，C正确。故选C。13．D【详解】A．1→2是等温变化p1V1=p2V2压强变大，所以体积变小，故A错；B．3→1是等压变化温度变小，所以体积变小，故B正确；C．2→3压强变小温度变高，根据体积应变大，故C错；D．综上，3→1→2气体体积一直减小，故D错误。故选D。14．ACE【详解】A、若气体的压强和体积都不变，由理想气体状态方程：Pv/T=C可知，气体温度不变，其内能也一定不变，故A正确；B、如果气体内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能变化，故B错误；C、气体温度不变压降减小，由玻意耳定律pV=C可知，其体积V增大，气体质量不变而体积变大，气体的密度减小，故C正确；D、盛气体的容器做减速运动时，气体的温度可能保持不变，气体的内能将保持不变，故D错误；E、理想气体内能由温度决定，气体温度升高，则气体内能增大，故E正确；故选ACE．15．CDE【详解】ABCD．由V-T图象可以看出b状态的体积大于a状态的体积，则单位体积的分子数，a状态比b状态多；由于b状态的分子密集程度小于a状态的分子密集程度，但b状态温度比a状态高，分子平均动能大，因a状态和b状态压强相同，故在相同时间内撞在相同面积上的分子数，两状态一样多，故选项AB错误，CD正确；E．b状态比a状态温度高，其分子平均动能大，故E正确。故选CDE。16．CD【详解】先等压压缩，根据理想气体状态方程公式,可知，温度降低，后等容减压，温度降低，不可能回到初始温度，故A错误；先等容增压，根据理想气体状态方程公式可知，温度升高，后等压膨胀，温度升高，不可能回到初始温度，故B错误;由理想气体状态方程：可知，先等压膨胀，温度T升高，接着保持体积不变而减小压强，温度降低，可能回到初始温度，故C正确;先等容减压，根据理想气体状态方程公式可知，温度升高，后等压膨胀，温度升高，可能回到初始温度，故D正确．所以CD正确，AB错误．17．

查理

100K【详解】由A到B的状态变化过程体积不变，故遵循查理定律；由查理定律可得，。18．

8L

600K【详解】气体的状态参量由等容变化，有得发生等温变化，压强又降低到原来的数值，由知19．

增大

不变【详解】瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液体面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A中上方气体的压强会增大；进气管处的压强为大气压强，不变化，进气管到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，所以药液的下滴速度将不变。20．1∶3∶3【详解】从A到B体积不变，由查理定律：得：由图可知，从B到C为等压变化，，则有21．（1）h（2）【详解】（i）对于A部分气体，初态pA＝VA＝h由于活塞b绝热，活塞a导热，A部分气体温度不变，又由于是等压变化，所以A部分压强不变末态A部分气体体积不变VAˊ＝HS0即A气体高度仍然为hpA′＝p0末态，活塞a上升与汽缸口齐平，所以