人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化同步练习题

课时跟踪训练（六）  气体的等温变化

A级—双基达标

1.

如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为(　　)

A．p0＋h2

B．p0－h1

C．p0－(h1＋h2)

D．p0＋(h2－h1)

解析：选B　选右边最低液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：p＋h1＝p0，所以，p＝p0－h1，B正确。

2.

[多选]如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p­图线，由图可知(　　)

A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比

B．一定质量的气体在发生等温变化时，其p­图线的延长线是经过坐标原点的

C．T1>T2

D．T1<T2

解析：选BD　由玻意耳定律pV＝C知，压强与体积成反比，故A错误；p∝，所以p­图线的延长线经过坐标原点，故B确；p­图线的斜率越大，对应的温度越高，所以由题图知T1<T2，故C错误，D正确。

3.

如图所示，一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银柱封闭一定质量的气体，保持温度不变，把管子以封闭端为圆心，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，可用来说明气体状态变化的p­V图像是(　　)

解析：选C　玻璃管处于水平方向，有：p1＝p0，玻璃管处于竖直方向，有：p2＝p0＋ρgh，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，气体的压强减小，体积增大，又因为温度不变，所以p­V图线应为双曲线的一支，故C正确。

4.

[多选]如图所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C，其中A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中(　　)

A．从A到B的过程温度升高

B．从B到C的过程温度升高

C．从A到C的过程温度先降低再升高

D．A、C两点的温度相等

解析：

选AD　作出过B点的等温线如图所示，可知TB>TA＝TC，故从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高再降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，D项正确。

5.

如图所示，开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银柱高于水银槽长度为h。若将玻璃管向右旋转一定的角度(管下端未离开槽内水银面)，则H和h的变化情况为(　　)

A．H减小，h增大   B．H增大，h减小

C．H和h都增大   D．H和h都减小

解析：选A　设将玻璃管向右旋转一定的角度时水银柱高度不变，有p＋hsin θ＝p0，则封闭气体压强增大；由题意可知变化过程为等温变化，封闭气体由于压强增大，体积减小，水银柱上升，即H减小，h增大，故A正确，B、C、D错误。

6．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变)(　　)

A．3倍   B．2倍

C．1.5倍   D．0.7倍 

解析：选C　外界大气压相当于10 m水柱产生的压强，对气泡p1＝3p0，p2＝2p0，由p1V1＝p2V2知V2＝1.5V1，故C项正确。

7．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，空气可看作理想气体，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的空气的体积为(　　)

A.V   B.V

C.V  D.V

解析：选C　设将要充入的气体的体积为V′，据玻意耳定律有p0(V＋V′)＝pV，解得V′＝V，故C正确。

8．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：

①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。

②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。

③用V­图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。

(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________。

(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是____________和____________。

解析：(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂在活塞上以达到封闭效果。

(2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好。

答案：(1)用润滑油涂在活塞上　(2)慢慢地移动活塞　活塞导热性能好

9．今有一质量为M的汽缸，用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体，当汽缸水平横放时，空气柱长为L0(如图甲所示)，若汽缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变。

解析：对缸内理想气体，平放初态时：p1＝p0，V1＝L0S

竖直悬挂末态时：对缸体，Mg＋p2S＝p0S

即p2＝p0－，V2＝LS

由玻意耳定律：p1V1＝p2V2

即p0L0S＝LS

解得气柱长度为L＝

答案：

B级—选考提能

10.

如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，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．A与B的状态参量相同

D．B→C体积减小，压强减小，温度不变

解析：选A　D→A是一个等温过程，A正确；A、B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C错误；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错误。

11.

如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1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h2，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．h2变长   B．h2变短

C．h1上升   D．h1下降

解析：选D　因为密封气体的压强p＝p0＋h2＝p0＋h1，所以h2不变，A、B错误；由于外界压强增大，密封气体的压强p增大，据玻意耳定律知气体体积减小，故h1下降，C错误，D正确。

12．(2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：

(1)抽气前氢气的压强；

(2)抽气后氢气的压强和体积。

解析：(1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S①

得p10＝(p0＋p)。②

(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有

p2·S＝p1·2S③

由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④

p2V2＝p0V0⑤

由于两活塞用刚性杆连接，故

V1－2V0＝2(V0－V2)⑥

联立②③④⑤⑥式解得p1＝p0＋p⑦

V1＝。⑧

答案：(1)(p0＋p)　(2)p0＋p