2.2 气体的等温变化同步训练-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）

2.2、气体的等温变化一、选择题（共16题)1．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小2．空气压缩机的储气罐中储有的空气，现在想使罐内的空气压强变为。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则应向储气罐中打入的空气的体积为（）A． B． C． D．3．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（）A．加速上浮 B．加速下沉C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动4．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气，则（）A．若环境温度升高，则不变，增大B．若大气压强增大，则减小，减小C．若把弯管向下移少许距离，则增大，不变D．若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则不变，增大5．如图所示为一定质量的理想气体在p－V图象中的等温变化图线，A、B是双曲线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则()A．S1<S2 B．S1＝S2C．S1>S2 D．S1与S2的大小关系无法确定6．一个气泡由湖面下20m深处上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积的（温度不变，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2）（）A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．7．如图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（）A．l1变小，l2变大 B．l1变大，l2变小C．l1、l2都变小 D．l1、l2都变大8．如图所示，两端开口的玻璃管插入汞槽内，在管中有一段空气柱被汞柱封住。当管内气体温度升高时，图中所示的高度h1和h2变化情况是（）A．h1不变，h2变大 B．h1不变，h2变小C．h1变大，h2不变 D．h1变小，h2不变9．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，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（）A．2.5atm B．2.0atm C．1.5atm D．1.0atm10．如图所示，开口向上的气缸内用质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，现让气缸做自由落体运动。气缸导热良好，不计活塞与气缸间的摩擦，环境温度不变。在下落过程中当活塞再次相对气缸静止时，下列说法正确的是（）A．活塞仍在原位置B．活塞在原位置上方C．活塞在原位置下方D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，气体放热11．只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲，抽气时如图乙），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为（）A．， B．，C．， D．，12．竖直的玻璃管，封闭端在上，开口端在下，中间有一段水银，若把玻璃管稍倾斜一些，但保持温度不变，则（）A．封闭在管内的气体压强增大B．封闭在管内的气体体积增大C．封闭在管内的气体体积减小D．封闭在管内的气体体积不变13．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，关于其胀破的原因下列说法中正确的是（）A．球内氢气温度升高 B．球内氢气压强增大C．球外空气压强减小 D．球内气体体积增大14．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是A．若外界大气压增大，则弹簧压缩量保持不变B．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大15．如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°（如图乙所示），达到平衡后，与原来相比（）A．气体的压强变大 B．气体的压强变小C．气体的体积变大 D．气体的体积变小16．如图（甲）所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，在玻璃管上、水银柱下端做一标记A，轻弹图（甲）中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图（乙）状，发现稳定后水银下端仍在A处，则该过程中（）A．可能发生了漏气B．气体温度可能升高了C．乙图中玻璃管倾斜了D．可能有部分水银流出玻璃管二、综合题（共5题）17．如图为“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”实验装置图．图中，实验器材A是_______．所研究的对象是_______；18．如图所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h=19.0cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时（见图甲），管内空气柱长L1=15.0cm，当时的大气压强为p0="76cmHg"，.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时（见图乙），管内空气柱的长度该是多少？19．如图，左端封闭、右端开口且两端平齐，粗细均匀的U型管竖直放置，管中储有部分水银，图中已标出一些有用尺寸．现在右管的开口处用一不计厚度的活塞封闭；将活塞缓慢下推，当左管液面上升10cm时停止推动活塞．已知在推动活塞的过程中不漏气，大气压强为76cmHg，U形管导热良好、环境温度不变．求活塞在右管内下移的距离？20．为做好新型冠状病毒肺炎（）疫情的常态化防控工作，学校组织工作人员每天对校园进行严格的消毒，如图是某喷雾消毒桶的原理图。喷雾器的容积为，打气筒的容积为。某次使用时，装入了药液，然后关闭所有阀门及加水口，并通过打气筒打气使筒内上方气体压强达到时，停止打气并打开喷雾阀门开始喷雾，当气体压强降为时，喷雾器不能正常喷雾。要使喷雾器能再次喷雾，需要用打气筒再向里打气，提高桶内的压强。已知外界大气压为，不考虑桶内药液产生的压强，整个过程可视为温度不变。（1）喷雾器从开始喷雾，到不能正常喷雾，桶内剩余药液有多少？（2）要把桶内剩余药液全部喷完，需用打气筒至少再打多少次气？21．如图所示，两个边长为10cm的正方体密闭导热容器A、B，用一很细的玻璃管连接，玻璃管的下端刚好与B容器的底部平齐，玻璃管竖直部分长为L=30cm，初始时刻阀门K1、K2均关闭，B容器中封闭气体的压强为15cmHg．外界环境温度保持不变．I.打开阀门K1，让水银缓慢流入B容器，求最终B容器中水银的高度；II.再打开阀门K2，向B容器中充入p0=75cmHg的气体，使B容器中恰好没有水银，求充入气体的体积．参考答案：1．B【详解】设大气压为p0，试管内封闭气体压强为p1，水银重力为G，试管横截面积为S，根据平衡则有自由下落时，水银处于完全失重状态，对下表面没有压力，根据受力平衡则有对比可得，即压强增大．根据理想气体状态方程，温度不变则有所以，体积变小．A．压强增大，体积增大，与结论不相符，选项A错误；B．压强增大，体积减小，与结论相符，选项B正确；C．压强减小，体积增大，与结论不相符，选项C错误；D．压强减小，体积减小，与结论不相符，选项D错误；故选B。2．B【详解】根据玻意耳定律可知即解得故选B。3．B【详解】向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉，ACD错误，B正确。故选B。4．B【详解】设大气压为p0，水银的密度为ρ，则管中封闭气体的压强p=p0+ρgh1=p0+ρgh2解得h1=h2A．如果温度升高，封闭气体压强与体积都增大，h1、h2都增大，故A错误；B．若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C可知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使h1和h2同时减小，故B正确；C．若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，由玻意耳定律pV=C可知，气体压强增大，h1、h2都增大，故C错误；D．右管中滴入少许水银，封闭气体压强增大，封闭气体体积减小，h1、h2都增大，故D错误。故选B。5．B【详解】△OBC的面积为OC·BC=pBVB，同理△OAD的面积为pAVA，而A、B为等温线上的两点，即pAVA=pBVB，所以，两个三角形的面积相等，故B正确，ACD错误．故选B．6．C【详解】气泡在上升过程中经历了一个等温过程，大气压强为，20m深处的湖水压强为10m深处的湖水压强为根据玻意耳定律有故选C。7．D【详解】当将管慢慢地向上提起时，假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱体积增大，由玻意耳定律可知压强减小，从而导致上段气体压强减小，因此上段气体体积增大，故l1、l2都变大，故ABC错误，D正确。故选D。8．C【详解】设封闭气体上方水银柱高度为h，由图示可知，封闭气体的压强为温度升高时与h不变，则封闭气体压强不变，h2不变，气体发生等压变化，则有气体温度升高，气体的体积增大，则空气柱的高度h1增大，所以C正确；ABD错误；故选C。9．A【详解】取全部气体为研究对象，可视为将15L的气体等温压缩为6L，由玻意耳定律可得得故选A。10．B【详解】ABC．气缸导热良好，气体变化为等温变化，整体静止时对活塞受力分析得整体做自由落体时对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律得得由波义尔等温变化定律可知压强减小，体积增大，活塞向上运动，故AC错误，B正确；D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，由热力学第一定律温度不变，为零；膨胀对外做功，为负值；为正值，说明气体吸热。故D错误。故选B。11．D【详解】打气时，活塞每推动一次，把体积为V0压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0体积为V的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得所以抽气时，每拉动一次，把容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排除，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得，第一次抽气得第二次抽气得第三次抽气得第n次抽气完毕后，气体压强为故选D。12．AC【详解】设大气压为p0，水银柱高度为h，则封闭气体的压强：p=p0-h；玻璃管稍倾斜一些时，水银的有效高度减小，气体的压强增大，气体温度不变，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体压强增大时，气体体积减小；A.封闭在管内的气体压强增大，与结论相符，选项A正确；B.封闭在管内的气体体积增大，与结论不相符，选项B错误；C.封闭在管内的气体体积减小，与结论相符，选项C正确；D.封闭在管内的气体体积不变，与结论不相符，选项D错误；13．CD【详解】氢气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外空气的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破。故选CD。14．AD【详解】A.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，弹簧的压缩量不变，故A正确；B.选择气缸为研究对象，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，物体受三力平衡：G+pS=p1S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错误；C.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，所以活塞距离地面高度不变，故C错误；D.若大气温度升高，气体温度T升高，外界大气压不变，气体压强p不变，由盖吕萨克定律：可知，气体体积增大,活塞不动，所以汽缸向上运动，即汽缸的上底面距地面的高度将增大，故D正确．15．AD【详解】对活塞受力分析可知，开始时，封闭气体的压强而汽缸向右倾斜90°后故由于温度不变，由玻意耳定律知故选AD。16．ACD【详解】A．正常情况下，把之前封闭的气体分为上下两部分，上部分变化后压强温度不变，体积保持不变，下部分气体压强减小，根据玻意耳定律可知，下部分气体的体积增大，故稳定后水银下端应在A处下方。若封闭气体发生了漏气，则体积减小，则水银下端仍可在A处，选项A正确；B．当水银合在一起后，水银下端应该在A处下方，若此时再升高温度，气体的压强不变，故气体的体积要增大，水银下端一定将会在A处下方，选项B错误；C．若将乙图中玻璃管倾斜，则封闭气体的压强增大，根据玻意耳定律可知气体的体积减小，则水银下端有可能回到A处，选项C正确；D．部分水银流出玻璃管后，封闭气体压强增大，根据玻意耳定律可知封闭气体的体积减小，则水平下端有可能回到A处，选项D正确。故选ACD。17．

压强传感器

注射器中封闭的一定质量气体【详解】该实验的目的是验证玻意耳