（浙江專版）新教材高中物理第2章氣體固體和液體2氣體的等溫變化訓(xùn)練提升

2氣體的等溫變化課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.如圖所示,豎直放置、開口向上的試管內(nèi)用水銀封閉一段氣體,若試管自由下落,管內(nèi)的封閉氣體()A.壓強(qiáng)增大,體積增大B.壓強(qiáng)增大,體積減小C.壓強(qiáng)減小,體積增大D.壓強(qiáng)減小,體積減小答案:C解析:設(shè)豎直放置、開口向上的試管保持靜止時(shí),試管內(nèi)封閉氣體壓強(qiáng)為p,大氣壓強(qiáng)為p0,水銀對(duì)試管內(nèi)氣體產(chǎn)生壓強(qiáng)為p',則有p=p0+p',當(dāng)試管自由下落時(shí),水銀完全失重,p=p0,所以試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,試管自由下落可看作是等溫過程,由pV=C可知?dú)怏w的體積增大,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確。2.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0下,把粗細(xì)均勻的玻璃管開口向下豎直地壓入水中,管中共有12部分充滿水,假設(shè)溫度不變,則此時(shí)管內(nèi)空氣壓強(qiáng)為(A.3p0 B.2p0 C.23p0 D.13答案:B解析:設(shè)管中的氣體的初始?jí)簭?qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0,體積為Sl,壓縮后的壓強(qiáng)為p,體積為12Sl,根據(jù)玻意耳定律有p0Sl=p·12Sl,解得p=2p0,故選項(xiàng)B正確,A、C、3.研學(xué)小組對(duì)自行車打氣過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。首先設(shè)法測(cè)得拔下氣門芯狀態(tài)下內(nèi)胎的容積是打足氣狀態(tài)的容積的一半(考慮到外胎的束縛,設(shè)打足氣狀態(tài)的容積不變,大小為V0)。安好氣門芯后給自行車胎緩慢地打氣(保證打氣筒溫度不變)。打氣筒的總?cè)莘e是V0的十分之一,每次將打氣筒活塞拉到最頂端緩慢壓到最底端,保證氣筒內(nèi)氣體全部進(jìn)入車胎。假設(shè)打氣過程中各個(gè)銜接處不漏氣,也不考慮打氣筒與輪胎連接管內(nèi)的微量氣體影響。這樣連續(xù)打氣20次后胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)為(設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為p0)()A.2p0 B.2.5p0 C.0.4p0 D.0.5p0答案:B解析:設(shè)車胎容積為V0,開始時(shí)體積為12V0,打入車胎內(nèi)的體積為20×110V0=2打氣20次后胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1,根據(jù)玻意耳定律可得p012V0+20解得打氣20次后胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1=2.5p0,故選項(xiàng)B正確。二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)4.在做托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí),玻璃管內(nèi)有些殘存的空氣,此時(shí)玻璃管豎直放置,如圖所示。假如把玻璃管豎直向上提起一段距離,玻璃管下端仍浸在水銀中,則管內(nèi)()A.空氣體積不變B.空氣體積變大C.水銀柱長(zhǎng)度變大D.空氣壓強(qiáng)變大答案:BC解析:在實(shí)驗(yàn)中,水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)加上封閉空氣柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于外界大氣壓。如果將玻璃管向上提,則管內(nèi)水銀柱上方空氣的體積增大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;因?yàn)楣軆?nèi)空氣的體積增大且溫度保持不變,由玻意耳定律可知,壓強(qiáng)減小,管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p=p0-ρ水銀gh,因?yàn)閴簭?qiáng)p變小且大氣壓強(qiáng)p0不變,所以h變大,即管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)度變大,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。5.如圖所示,在一端封閉的玻璃管中,用一段水銀將管內(nèi)氣體與外界隔絕,管口向下放置,若將管傾斜,待穩(wěn)定后則呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象是()A.封閉端內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大B.封閉端內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小C.封閉端內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變D.封閉端內(nèi)氣體的體積減小答案:AD解析:設(shè)水銀柱的高度為h,由圖示可知,氣體壓強(qiáng)間的關(guān)系為p2=p0-ρ水銀gh,如果玻璃管傾斜,h變小,玻璃管中的氣體壓強(qiáng)變大;由于氣體溫度不變,壓強(qiáng)增大,由玻意耳定律pV=C可知,氣體體積變小,故選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。6.某同學(xué)用帶有刻度的注射器做驗(yàn)證玻意耳定律的實(shí)驗(yàn),溫度不變,由圖中的圖線可以得出()A.如果實(shí)驗(yàn)是從E狀態(tài)→F狀態(tài),則表示外界有空氣進(jìn)入注射器內(nèi)B.如果實(shí)驗(yàn)是從E狀態(tài)→F狀態(tài),則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來C.如果實(shí)驗(yàn)是從F狀態(tài)→E狀態(tài),則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來D.如果實(shí)驗(yàn)是從F狀態(tài)→E狀態(tài),則表示外界有空氣進(jìn)入注射器內(nèi)答案:AC解析:連接OE、OF,因?yàn)镺F的斜率大于OE的斜率,表示pEVE>pFVF,說明如果實(shí)驗(yàn)是從E狀態(tài)→F狀態(tài),則表示外界有空氣進(jìn)入注射器內(nèi);如果實(shí)驗(yàn)是從F狀態(tài)→E狀態(tài),則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來,故選項(xiàng)A、C正確,B、D錯(cuò)誤。三、非選擇題7.某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。(1)在實(shí)驗(yàn)中,下列哪些操作不是必需的。

A.用橡膠塞密封注射器的下端B.用游標(biāo)卡尺測(cè)量柱塞的直徑C.讀取壓力表上顯示的氣壓值D.讀取刻度尺上顯示的空氣柱長(zhǎng)度(2)實(shí)驗(yàn)裝置用鐵架臺(tái)固定,而不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在實(shí)驗(yàn)中要緩慢推動(dòng)活塞,這些要求的目的是

。

(3)下列圖像中,最能直觀反映氣體做等溫變化的規(guī)律的是。

(4)一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程如圖所示,A、B位于同一雙曲線上,則此變化過程中,溫度。

A.一直下降 B.先上升后下降C.先下降后上升 D.一直上升答案:(1)B(2)保證氣體狀態(tài)變化過程中溫度盡可能保持不變(3)C(4)B解析:(1)用橡膠塞密封注射器的下端,是為了封住一定量的氣體,故選項(xiàng)A是必需的;沒有必要測(cè)量柱塞的直徑,由于整個(gè)過程中,截面不變,知道長(zhǎng)度就可以,列方程時(shí),可以把兩邊截面消掉,故選項(xiàng)B不是必需的;讀取壓力表上顯示的氣壓值,知道初末狀態(tài)的氣壓值,故選項(xiàng)C是必需的;讀取刻度尺上顯示的空氣柱長(zhǎng)度來表示空氣的體積,故選項(xiàng)D是必需的。(2)不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在實(shí)驗(yàn)中要緩慢推動(dòng)活塞,這些要求的目的是盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變。(3)圖像中直線比曲線直觀,在等溫變化中,p與1V成正比,因此作p-1V圖像,應(yīng)是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,故選項(xiàng)C正確,A、B、(4)A、B位于同一雙曲線上,由圖示p-V圖像可知,A、B兩點(diǎn)在同一條等溫線上,在直線AB上取一點(diǎn)C(可以取中點(diǎn)),過C點(diǎn)的等溫曲線如圖所示,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知,兩等溫線的溫度關(guān)系為T1<T2,則TA=TB<TC,由此可知,一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程中溫度先升高后降低,故選項(xiàng)B正確,A、C、D能力提升一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.如圖所示,活塞質(zhì)量為m,汽缸質(zhì)量為m0,通過彈簧吊在空中,汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的空氣,汽缸內(nèi)壁與活塞無摩擦,活塞截面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0,則()A.汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0+mgB.汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0-mC.內(nèi)外空氣對(duì)汽缸的作用力大小為(m0+m)gD.內(nèi)外空氣對(duì)活塞的作用力大小為mg答案:B解析:以汽缸為研究對(duì)象受力分析,由平衡條件得pS+m0g=p0S,解得p=p0-m0gS,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;以汽缸為研究對(duì)象,由平衡條件得內(nèi)外空氣對(duì)缸套的作用力F=m0g,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;以汽缸與活塞組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由平衡條件得繩子拉力F'=(m0+m)g,以活塞為研究對(duì)象,由平衡條件得內(nèi)外空氣對(duì)活塞的作用力F″=m0g,2.如圖所示,在水平放置的剛性汽缸內(nèi)用活塞封閉兩部分氣體A和B,質(zhì)量一定的兩活塞用桿連接。汽缸內(nèi)兩活塞之間保持真空,活塞與汽缸壁之間無摩擦,左側(cè)活塞面積較大,A、B的初始溫度相同。略抬高汽缸左端使之傾斜,再使A、B升高相同溫度,氣體最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。若始末狀態(tài)A、B的壓強(qiáng)變化量ΔpA、ΔpB均大于零,對(duì)活塞壓力的變化量為ΔFA、ΔFB,則()A.B體積增大 B.A體積減小C.ΔFA>ΔFB D.ΔpA<ΔpB答案:D解析:氣溫不變,略抬高汽缸左端使之傾斜,由于活塞重力的作用,A部分氣體壓強(qiáng)減小,B部分氣體壓強(qiáng)增大,對(duì)這兩部分氣體由玻意耳定律可知,A體積增大,B體積減小,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;設(shè)初始汽缸內(nèi)A、B氣體對(duì)活塞的壓力分別為FA、FB,則有FA=FB,傾斜并升高相同的溫度后,設(shè)活塞及桿整體所受重力垂直活塞平面斜向下的分力為G1,根據(jù)平衡條件有FA'+G1=FB',所以ΔFA<ΔFB,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;壓強(qiáng)的變化量ΔpA=ΔFASA,ΔpB=ΔFBSB,由ΔFA<ΔFB,SA>SB可知ΔpA二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)3.某同學(xué)用同一個(gè)注射器做了兩次研究等溫變化中氣體與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn),操作完全正確。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻畫出了兩條不同的p-V雙曲線,如圖所示。造成這種情況的原因可能是()A.兩次實(shí)驗(yàn)中空氣質(zhì)量不同B.兩次實(shí)驗(yàn)中溫度不同C.兩次實(shí)驗(yàn)中保持空氣質(zhì)量、溫度相同,但所取氣體壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)不同D.兩次實(shí)驗(yàn)中保持空氣質(zhì)量、溫度相同,但所取氣體體積的數(shù)據(jù)不同答案:AB解析:由玻意耳定律可以知道pV為定值。若pV乘積一定,則p-V圖是雙曲線,且乘積不同,雙曲線不同,所以題中可能是溫度T不同,也可能是氣體質(zhì)量不同。故選項(xiàng)A、B正確,C、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,兩端開口的均勻玻璃管豎直插入水銀槽中,管中有一段長(zhǎng)為h1的水銀柱封閉一定質(zhì)量的氣體,這時(shí)管下端開口處內(nèi)外水銀面高度差為h2,若保持環(huán)境溫度不變,當(dāng)外界壓強(qiáng)增大時(shí),下列分析正確的是()A.h2變長(zhǎng) B.h2不變C.水銀柱上升 D.水銀柱下降答案:BD解析:對(duì)于管內(nèi)封閉的氣體有p=p0+ρgh1,也可以有p=p0+ρgh2,可知h1=h2,h1不變,則h2不變,當(dāng)外界壓強(qiáng)增大時(shí),管內(nèi)封閉氣體壓強(qiáng)p增大,根據(jù)玻意耳定律pV=C可知?dú)怏w的體積減小,則水銀柱下降,故選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤。三、非選擇題5.某小組利用如圖所示裝置研究一定質(zhì)量氣體溫度不變時(shí),壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。如圖所示,帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體,推動(dòng)活塞可以改變氣體體積V。實(shí)驗(yàn)時(shí)所用測(cè)量壓強(qiáng)的裝置較特殊,測(cè)量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強(qiáng)為p0)的壓強(qiáng)差Δp,在內(nèi)部氣體和外部大氣壓強(qiáng)相等時(shí)注射器內(nèi)部氣體的體積為V0,在多次改變體積后,得到如下數(shù)據(jù)。Δp/(105Pa)0.110.250.430.67V/mL9876(1)圖中裝置1為壓強(qiáng)傳感器,裝置2為數(shù)據(jù)采集器。每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后,都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù),這是為了

。

(2)研究小組基于數(shù)據(jù),以Δp為y軸,作出的函數(shù)圖線為直線,則x軸是。

(3)該直線的函數(shù)表達(dá)式是(用題中所給字母符號(hào)表示),圖像縱軸截距的絕對(duì)值的物理含義是。

答案:(1)使封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換,保持封閉氣體的溫度不變(2)1(3)Δp=p0V0V解析:(1)由于推動(dòng)活塞的時(shí)候?qū)怏w做功,改變氣體的內(nèi)能,氣體的溫度會(huì)發(fā)生變化。因而需要等一會(huì)兒,使封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換,保持封閉氣體的溫度不變。(2)根據(jù)pV=C,p=p0+Δp聯(lián)立可得Δp=C·1V-p故x軸為1V(3)由于pV=p0V0故Δp=p0V由一次函數(shù)的知識(shí)可知,圖像縱軸截距的絕對(duì)值的物理含義是p0,即表示大氣壓強(qiáng)。6.如圖所示,一豎直放置、缸壁光滑且導(dǎo)熱良好的柱形汽缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體,活塞將氣體分隔成體積相同的A、B兩部分;已知活塞的面積為S,此時(shí)A中氣體的壓強(qiáng)為p0。現(xiàn)將汽缸緩慢平放在水平桌面上,穩(wěn)定后A、B兩部分氣體的體積之比為1∶2。在整個(gè)過程中,沒有氣體從一部分通過活