2.2气体的等温变化 -2021-2022学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

2.2、气体的等温变化一、选择题（共16题）1．一定质量的理想气体温度不变，体积为V时，压强为P，当体积变成2V时，压强为（）A．2P B． C．4P D．2．一个篮球的容积是3L，用打气筒给这个篮球打气，每打一次都把体积为300mL、压强与大气压相同的气体打进球内。如果打气前篮球已经是球形，并且里面的压强与大气压相等，则打了10次后，篮球内部空气的压强是大气压的几倍（整个打气过程篮球内温度不变）（）A．1 B．1.5 C．2 D．2.53．如图所示，一根玻璃管倒扣插入水银槽中（开口向下），内部封有一定质量的理想气体，管内水银面低于管外液面h，要使内外液面差变大，下列操作一定可行的是（）A．保持温度不变，玻璃管稍向下插入一些B．保持温度不变，玻璃管稍向上拔出一些C．温度升高的同时玻璃管稍向上拔出一些D．温度降低的同时玻璃管稍向下插入一些4．如图，气缸倒挂在天花板上，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．如图所示，两端开口的U型均匀玻璃管开口向上竖直放置，由两段水银封闭了一段空气柱，稳定后，空气柱的长度L=12cm,a、b两水银面的高度差h=19cm.现从U型管左端再注入一段长为19cm的水银柱，并保持空气柱温度不变，再次稳定后，空气柱的长度为（已知外界大气压相当于76cm高水银柱产生的压强，U型管内水银不会溢出）A．8cm B．10cmC．12cm D．14.4cm6．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在玻璃管的D处钻一小孔，则（）A．封闭气体的压强增大 B．封闭气体的体积增大C．封闭气体的压强减小 D．封闭气体的体积不变7．下列定律中属于理想化实验的推论的是（

）A．牛顿第一定律B．牛顿第二定律C．法拉第电磁感应定律D．波意耳定律8．如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，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)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是（） B． C． D．9．如图所示，一定质量的空气被活塞封闭在竖直放置的导热汽缸内，活塞的质量不可忽略，下列可使被封闭气体压强变大的是（）A．环境温度升高 B．汽缸向上加速运动C．汽缸自由下落 D．将汽缸开口向下放置10．现将一定质量的某种理想气体进行等温压缩．下列图象能正确表示该气体在压缩过程中的压强P和体积的倒数的关系的是(

)A．B．C．D．11．图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷壶的切面简化图，假设喷壶中装有水但未装满，里面有一部分压强为P0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门，通过打气筒向喷壶内充入一部分压强也为P0的气体，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑水的蒸发，下列说法正确的是（）A．充入气体后壶内气体的内能增加B．将阀门打开后壶内气体的压强保持不变C．将阀门打开后壶内气体的内能不变D．从喷壶中喷出的水雾在空中飞舞，水雾的运动属于扩散现象12．图中，a，b为一定质量气体在不同温度下状态变化的图线，则（

）A．图线a，b都不是等温变化B．图线a，b都是等温变化，a的温度较大C．图线a，b都是等温变化，b的温度较大D．图线a，b都是等温变化，但无法确定温度的高低13．用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次能把体积为V0，压强为p0的空气打入容器内，若容器内原有空气的压强为p，打气过程中温度不变，则打了n次后容器内气体的压强为（）A． B．p0+np0 C． D．14．如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水根槽中，管中有一段高为的水银柱封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（）A．变长 B．不变 C．水银柱上升 D．水银柱下降15．一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下0.8m深处恰能保持静止不动，下列说法正确的是（）A．将瓶稍向下按，放手后保持静止不动B．将瓶稍向下按，放手后加速下沉C．将瓶稍向上提，放手后保持静止不动D．将瓶稍向上提，放手后加速上升16．如图所示的连通器A、B管内封有空气，C管敞口竖直向上，K为阀门。开始时A、B、C内水银面等高，B管中封闭气体长度大于A管中封闭气体长度，A、B、C管横截面积依次减小。若在C管中沿管壁注入少许水银，三管液面上升高度分别为hA、hB、hC。若不注入水银而是打开K，使水银流出少许（A、B、C管中水银面不会降到管口下方），三管液面下降高度分别为hA'、hB'、hC'。假设以上过程中气体温度不变，以下说法正确的是（）A． B． C． D．二、填空题17．如图，一个上口用橡皮膜封闭的盛水长玻璃槽内，用一小玻璃瓶A倒扣在水中形成一个浮沉子。A悬浮在水中某位置保持平衡。若环境温度不变，用力按压橡皮膜到某一位置后，玻璃瓶A内气体的体积将______（选填“变大”，“变小”，“不变”）；玻璃瓶将______。A．“下沉一点后又平衡”B．“上浮一点后又平衡”C．“一直下沉到水底”D．“一直上浮到水面”18．如图所示，粗细均匀的直角玻璃管一端封闭，另一端开口，封闭端和开口端的长度都是，管内有被汞柱封闭的空气，开口端竖直向上，汞柱长度，大气压强为，此时封闭端压强为________；若将玻璃管沿逆时针方向缓缓转过，使封闭端竖直向上时，则空气柱的长度为__________（保留一位小数）。19．如图所示，一定质量的理想气体的图像如图所示，图中ab线段的反向延长线过坐标原点，则过程中，该理想气体对外界______（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），理想气体的温度______（填“升高”“降低”或“不变”）。20．大气压强p0＝1.0×105Pa。某容器的容积为20L，装有压强为20×105Pa的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下气体的质量与原来气体的质量之比为______。综合题21．如图所示，水平放置的足够长的汽缸，内部有一定质量的理想气体被活塞A、B分成容积均为V的I、II两部分，开始活塞A、B被锁定，不能滑动，此时气体I的压强与外界大气压P0相同；气体Ⅱ的压强是气体I的2倍，室温恒定，汽缸导热性良好，活塞质量不计，现解除活塞B的锁定。（1）求稳定后气体I的体积和压强；（2）稳定后，再解除活塞A的锁定，求再次稳定后气体II的体积。22．如图所示，甲、乙两个储气罐的容积都为V，储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐中气体的压强为5p0，乙罐中气体的压强为p0。现通过连接两罐的细管把甲罐中的气体尽量多的调配到乙罐中去，两罐中气体的温度相同且在调配过程中保持不变。求调配完成后：（1）两罐中气体的压强；（2）调配到乙罐中的气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。23．如图所示，导热密闭容器竖直放置，其底部放有质量为m的空心小球，容器内部密封一定质量的理想气体，初始时气体体积为V,压强为P，静止的空心小球对容器底部的压力为FN1=0.9mg（小球体积不变且所受浮力不可忽略），重力加速度大小为g，环境温度保持不变，若用充气筒向容器中每次充入0.5V，气压为0.5P的同种理想气体，则充气多少次后小球静止时对容器底部恰好无压力？参考答案：1．B【详解】由波意耳定律可得解得故选B。2．C【详解】忽略温度的变化，视为等温变化，研究全部气体，设大气压强为p0，根据玻意耳定律有，代入数据得解得故选C。3．A【详解】设外界大气压为p0，水的密度为，则内部气体的压强要使内外液面差h变大，则内部气体的压强变大。A．保持温度不变，玻璃管稍向下插入一些，内部气体压强增大，h增大，故A正确；B．保持温度不变，玻璃管稍向上拔出一些，气体压强减小，h减小，故B错误；C．温度升高时气体压强增大，玻璃管稍向上拔出一些气体压强减小，所以无法判断内部气体实际压强的变化，无法确定h的变化，故C错误；D．温度降低时内部气体压强减小，玻璃管稍向下插入一些时内部气体压强增大，所以无法判断内部气体实际压强的变化，无法确定h的变化，故D错误。故选A。4．B【详解】设活塞和沙漏的总质量为m，则对活塞分析可知则当m减小时，p增大；根据玻意耳定律可知，体积减小。故选B。5．C【详解】由于空气柱温度不变为等温变化，又由于玻璃管两端开口，可得气体压强不变，而由知，V不变化，故空气柱的长度仍为12cm，故选C.6．A【详解】AC．设两侧水银面高度差为h，大气压为，封闭气体的压强D处钻一小孔后，D处与外界相连，则封闭气体的压强由上可知，封闭气体的压强增大，故A正确，C错误；BD．由于温度不变，根据玻意耳定律可得，压强增大，体积减小。故BD错误。故选A。7．A【详解】牛顿第一定律是牛顿在总结伽利略、笛卡尔等人实验结论的基础上，经过合理的想象总结得来的，指出物体在不受力时的运动情况，而完全不受力的物体是不存在的，无法利用实验验证；牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律、波意耳定律等均是实验定律，故A项正确，BCD错误。8．C【详解】筒内气体发生等温变化，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。故选C。9．B【详解】A．设活塞的质量为m，截面积为S，大气压为p0，封闭气体的压强为p2．对活塞：由平衡条件得p0S+mg=p1S则当环境温度升高时，封闭气体温度也升高，但p不变。故A错误。B．设加速度大小为a，对活塞：由牛顿第二定律得p2S-p0S-mg=ma得即压强增大。故B正确C．当气缸自由下落，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，则压强减小，故C错误。D．对活塞：由平衡条件得p0S=mg+p4S则压强减小。故D错误。故选B。10．B【详解】根据理想气体状态参量方程，可知等温压缩，压强和体积成反比，即压强与体积的倒数成正比，所以图象是一条过原点的倾斜直线，故B正确，ACD错误．故选B．11．A【详解】A．充气过程中，壶内气体温度不变，气体分子数目增加，所以壶内气体内能增加，A正确；B．将阀门打开后壶内气体膨胀，压强减小，B错误；C．将阀门打开后壶内气体的分子数目减少，内能减少，C错误；D．从喷壶中喷出的水雾是小水滴的运动，不属于分子运动，D错误。故选A。12．B【详解】A．玻意耳定律pV=C，变形得:，则当p与成正比时构成等温变化，有图线的延长线是经过坐标原点，即图线a，b都是等温变化；故A错误.BCD．根据理想气体状态方程，得：知的斜率表示，则斜率越大表示温度越高，故a的温度较大；B项正确，C项和D项均错误.13．C【详解】将n次打气的气体和容器中原有气体分别看成是初态，将打气后容器内气体看成是末态，由玻意耳定律，有得n次打气后容器内气体的压强ABD错误，C正确。故选C。14．BD【详解】对于管内封闭气体的压强可得也可以有则知不变则不变。当外界压强增大时，管内封闭气体压强p增大，根据玻意耳定律可以知道气体的体积减小，则水银柱下降。故选BD。15．BD【详解】瓶保持静止不动，受力平衡mg=ρgV由玻意耳定律可知，AB．将瓶下按后，该过程可视为等温过程，由玻意耳定律，p增大V减小，mg＞ρgV故放手后加速下沉，故A错误，B正确；CD．若将瓶子提起，该过程可视为等温过程，由玻意耳定律，则压强减小，空气体积增大，排水量增大ρgV＞mg瓶子会加速上升，故C错误，D正确。故选BD。16．BC【详解】AB．在C管中沿管壁注入少许水银，管内的压强不变，温度不变，所以体积不变，那么A、B、C的气体长度也不变，依旧是，选项B正确，A错误；CD．初始时刻，三管中水银保持水平，说明ABC气压相同；放掉一部分水银，但是还保持每个柱里都有水银，是保持质量、温度不变，等温膨胀，根据玻意耳定律pV=C，气压减小；假设流出水银后三管液面仍然相平，根据玻意耳定律，原先空气柱最长的气压减小的最少，故其气压最大，这个时候它会压着水银柱到其他两管中，故原来空气柱最长液面的最低，下降高度最大，原来空气柱最短的液面最高，下降高度最小，即，选项C正确，D错误。故选BC。17．

变小

C（一直下沉到底）【详解】开始时，A悬浮在水中某位置保持平衡，则A的重力等于排开水的重量；若用力按压橡皮膜到某一位置后，根据玻意耳定律，玻璃槽上方空气的体积减小，压强变大，则A内被封气体的压强也变大，则体积减小，即排开水的重力减小，浮力减小，此时重力大于浮力，玻璃瓶将下沉，下沉过程中压强不断增加，被封的气体体积不断减小，浮力不断减小，则玻璃瓶将加速沉到水底。[2]由上分析，故选C。18．

100

63.2【详解】封闭端压强为将玻璃管沿逆时针方向缓缓转过后，设xcm水银流出，则由等温变化有即解得故水银没全部流出，故空气柱长度19．

做负功

不变【详解】过程，气体的压强增大，体积减小，外界对气体做功，即气体对外界做负功；由图可知，p与成正比，根据理想