2022人教版高中物理選擇性必修第二冊練習題-第2節(jié) 氣體的等溫變化

2022人教版高中物理選擇性必修第二冊

第二章氣體、固體和液體

2氣體的等溫變化

基礎過關練

題組一氣體狀態(tài)參量及壓強的計算

1.（2021福建莆田七中高二下期中）關于氣體的體積,下列說法正確的是（）

A.氣體的體積就是所有氣體分子體積的總和

B.氣體的體積與氣體的質(zhì)量成正比

C.氣體的體積與氣體的密度成反比

D,氣體的體積等于氣體所在容器的容積

2.（2020黑龍江哈爾濱三中高二下月考）（多選）一定質(zhì)量的氣體在等溫變化過程

中，下列物理量中將發(fā)生變化的是（）

A.分子的平均動能B.單位體積內(nèi)的分子數(shù)

C.氣體的壓強D.分子總數(shù)

3.（2021吉林長春北師大附屬學校高二下期中）（多選）如圖所示，豎直放置一根上

端開口、下端封閉的細玻璃管，內(nèi)有兩段長均為15cm的水銀柱,封閉了長度均

為15cm的4、8兩段空氣柱，已知大氣壓強p）=75cmHg,

環(huán)境溫度保持不變。則爾方兩段空氣柱的壓強為（）

A.pA=60cmHg

B.pA=90cmHg

C.ps=105cmHg

D.白尸120cmHg

4.（2020黑龍江哈爾濱三十二中高二下期末）如圖所示為內(nèi)壁光滑的導熱汽缸,一

質(zhì)量為爐2kg、橫截面積5=40cm'的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，開始時汽缸如

圖甲放置,之后將其豎直放置（如圖乙），大氣壓強A=1X105Pa,重力加速度g取

10m/s；求：

⑴如甲圖放置時,汽缸內(nèi)氣體的壓強為多少?

⑵如乙圖放置時,汽缸內(nèi)氣體的壓強為多少？

圖甲圖乙

題組二探究氣體等溫變化的規(guī)律

5.（多選）關于“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗,下列說法正確的是（）

A.實驗過程中應保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不發(fā)生變化

B.實驗中為找到體積與壓強的關系,一定要測量空氣柱的橫截面積

C.為了減小實驗誤差,可以在柱塞上涂潤滑油，不僅減小摩擦還可以防止漏氣

D.處理數(shù)據(jù)時采用圖像,是因為右號圖像比丁〃圖像更直觀

6.（2021山東青島高二下期中，節(jié)選）某實驗

空氣柱

橡膠套

小組用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過細管與注射

器內(nèi)的空氣柱相連，細管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標明。

⑴從壓力表中讀取空氣柱的,從注射器旁的中讀取空氣柱的

長度。

（2）為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,實驗中采取的主要措施

是0

（3）實驗過程中，下列操作正確的是o

A.推拉柱塞時,動作要快，以免氣體進入或漏出

B.推拉柱塞時,手不可以握住整個注射器

C.柱塞移至某位置時,應迅速記錄此時注射器內(nèi)空氣柱的長度和壓力表的壓強值

題組三玻意耳定律的理解及應用

7.（2020山東濟南外國語學校高二下測試）一定質(zhì)量的氣體,壓強為3atm,保持

溫度不變，當壓強減小2atm時,體積變化了4L,則該氣體原來的體積為

（）

A.？4LB.2LC.8；LD.3L

33

8.

（2021遼寧沈陽高二下期中）（多選）如圖所示,兩端開口的均勻玻璃管豎直插入水

銀槽中，管中有一段高為A的水銀柱封閉一定質(zhì)量的氣體，這時管下端開口處內(nèi)、

外水銀面高度差為力力若保持環(huán)境溫度不變，當外界壓強增大時,下列分析正確的

是（）

A.力變長B.力2不變

C.水銀柱上升D.水銀柱下降

9.（2021江蘇常州華羅庚中學高三月考）如圖所示是某排水管道的側面剖視圖。

井蓋上的泄水孔因故堵塞,井蓋與管口間密封良好但不粘連。暴雨期間，水位迅

速上漲，該井蓋可能會不斷跳躍。設井蓋質(zhì)量為爐20.0kg,圓柱形豎直井內(nèi)水面

面積為長0.300m2,圖示時刻水面與井蓋之間的距離為F2.00m,井內(nèi)密封有壓

強剛好等于大氣壓強A=l.01XIO,Pa、溫度為7^300K的空氣,重力加速度g取

2

10m/so密閉空氣的溫度始終不變。求（結果均保留三位有效數(shù)字）：

⑴密閉空氣的壓強為多大時井蓋剛好被頂起。

（2）從圖示位置起，水面上漲多少后井蓋會第一次被頂起。

排水管道三

區(qū)逐燃逐遨修裳熊熊逐逐逐逐逐綾冽

10.（2021湖北石首一中高二下測試）如圖所示，在一根一端封閉且粗細均勻的長

玻璃管中，用長為/F10cm的水銀柱將一部分空氣密封，當管開口向上豎直放置

時,管內(nèi)空氣柱的長度Z.=o,3m;若溫度保持不變,玻璃管開口向下放置,水銀沒

有流出玻璃管。待水銀柱穩(wěn)定后，空氣柱的長度。為多少？（大氣壓強R=76cmHg,

結果保留2位有效數(shù)字）

h

II

題組四氣體等溫變化的圖像

11.（2021河北石家莊二中高二下測試）如圖所示,空的薄金屬筒開口向下靜止于

恒溫透明液體中，筒中液面與1點齊平。現(xiàn)緩慢將其壓到更深處,筒中液面與B

點齊平,不計氣體分子間相互作用，且筒內(nèi)氣體無泄漏（液體溫度不變）。下列圖

像中能體現(xiàn)筒內(nèi)氣體狀態(tài)變化過程的是（）

12.（2020湖北黃岡高二下期末）為了直觀地描述一定質(zhì)量氣體在等溫變化時壓強

夕與體積/的關系，通常建立廠，坐標系來研究。該氣體在小E溫度下的等溫

線（為雙曲線的一支）如圖所示,則它的b"圖像應為（深度解析）

0

13.（2021吉林長春北師大附屬學校高二下期中）（多選）如圖所示,AAfB-C表

示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程,氣體處于A狀態(tài)和夕狀態(tài)時,氣體

溫度分別為著和①,則下列說法正確的是（）

A.AA是一個等溫過程

B.力一方是一個等溫過程

C./與方的各狀態(tài)參量均相同

D.SC體積增大,壓強減小,溫度不變

能力提升練

題組一氣體壓強的計算

1.（2021江西南昌高安中學高二下測試,*,）有一段12cm長水銀柱，在均勻玻璃

管中封住一定質(zhì)量的氣體。若管口向上將玻璃管放置在一個傾角為30°的光滑

斜面上（如圖所示），在下滑過程中被封閉氣體的壓強為（設大氣壓強為所76

cmHg)(

30°

A.76cmHgB.82cmHg

C.88cmHgD.70cmHg

2.（2020安徽太和中學高二下期末,*，）如圖所示,一定質(zhì)量的空氣被活塞封閉在

豎直放置的導熱汽缸內(nèi)，活塞的質(zhì)量不可忽略,下列可使被封閉氣體壓強變大的

是（）

A.環(huán)境溫度升高B.汽缸向上加速運動

C.汽缸自由下落D.將汽缸開口向下放置

題組二探究氣體等溫變化的規(guī)律

3.（2021山東新泰一中高二下期中，界）用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)

律。

（1）關于該實驗，下列說法正確的有

A.該實驗用控制變量法研究氣體的變化規(guī)律

B,應快速推拉柱塞

C.為方便推拉柱塞,應用手握注射器再推拉柱塞

D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可,可以不標注單位

⑵測得多組空氣柱的壓強P和體積廠的數(shù)據(jù)后,為直觀反映壓強與體積之間的

關系，以夕為縱坐標，以;為橫坐標在坐標系中描點作圖。小明所在的小組壓縮氣

體時漏氣,則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的(選填“①”或

“②”)。

⑶為更準確地測出氣體的壓強,小華用壓強傳感器和注射器相連,得到某次實驗

的右，圖如圖丙所示，究其原因，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)方的過程中溫度發(fā)生

了怎樣的變化:o

A.一直下降B.先上升后下降

C.先下降后上升D.一直上升

4.(2020上海青浦中學高三上期末,")在“用DIS研究溫度不變時，一定質(zhì)量的

氣體壓強與體積的關系”實驗中：

⑴圖中4是傳感器。

(2)實驗過程中，手不能接觸注射器有封閉氣體部分,這樣做的目的

是:O

(3)某同學在做實驗時,按實驗要求組裝好實驗裝置,然后緩慢推動活塞,使注射

器內(nèi)空氣從初始體積20.0mL減為12.0mL?實驗共測五次，每次體積值直接從

注射器的刻度讀出并輸入計算機，同時測得對應體積的壓強值。實驗完成后，計

算機屏幕上顯示出如下表所示的實驗結果：

序號W1Lp/(X105Pa)pf/(X105Pa?mL)

120.01.001020.020

218.01.095219.714

316.01.231319.701

414.01.403019.642

512.01.635119.621

仔細觀察發(fā)現(xiàn),勿"（XlOTa-mL）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的可能原

因是。

A.實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力增大了

B.實驗時環(huán)境溫度升高了

C.實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化

D.實驗時注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏

（4）由于在實驗時,未考慮軟管中氣體的體積,則實驗得到的右廠圖線可能為（圖

中實線是實驗所得圖線,虛線為實際曲線）o

題組三玻意耳定律的應用

5.（2021安徽淮南一中高二下期中,"）（多選）如圖所示，汽缸內(nèi)用厚度不計,、質(zhì)

量為勿的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,活塞橫截面積為S,到汽缸底部的距離為L,

活塞與汽缸壁間的摩擦不計,汽缸導熱性能良好?，F(xiàn)緩慢地在活塞上加一定質(zhì)量

的細沙,活塞下移?達到穩(wěn)定,環(huán)境溫度保持不變,大氣壓強為R,重力加速度為g,

則（）

A.細沙質(zhì)量為乂等+血）

B.汽缸內(nèi)分子的平均動能增大

C.汽缸內(nèi)氣體分子的數(shù)密度不變

D.單位時間內(nèi)撞擊到單位面積汽缸壁上的分子數(shù)增多

6.(2021山東德州高三一模，城)如圖所示，將一厚度不計的金屬筒移至水面上方,

使其開口向下輕輕釋放，金屬筒下沉過程中不歪斜，最終漂浮在水中。已知金屬

筒的質(zhì)量爐25kg,長度￡=1.512m,橫截面積90.05mz;水的密度o=L0X10：*

kg/m：大氣壓強R=1.OXIO,Pa?？諝夂退臏囟认嗤冶３植蛔?，重力加速度

器10m/s\求：

(1)金屬筒漂浮在水中時，內(nèi)外水面的高度差；

(2)金屬筒漂浮在水中時,露出水面的長度。

7.(2020江蘇南京中華中學高二下段考,")如圖所示，粗細均勻的彎曲玻璃管A.

方兩端開口，管內(nèi)有一段水銀柱,右管內(nèi)氣體柱長為39cm,中管內(nèi)水銀面與管口A

之間氣體柱長為40cm,先將管口少封閉,再將左管豎直插入水銀槽中，設整個過

程溫度不變,穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm,大氣壓強訪=76cmHg,

求：

⑴穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強夕；

⑵左管A端插入水銀槽的深度瓦

A

8.（2020山東濟南四中高三上模擬,*）如圖所示,一開口向上的汽缸固定在水平

地面上，質(zhì)量均為勿、橫截面積均為S的活塞48將缸內(nèi)氣體分成/、〃兩部分。

在活塞A的上方放置一質(zhì)量為2%的物塊,整個裝置處于平衡狀態(tài)，此時I、〃兩

部分氣體的長度均為7oo已知大氣壓強與活塞質(zhì)量的關系為R二詈，氣體質(zhì)量、

溫度始終保持不變,不計一切摩擦,汽缸足夠高。當把活塞A上面的物塊取走時，

活塞A將向上移動，求系統(tǒng)重新達到平衡狀態(tài)時,A活塞上升的高度。深如析

I"小

答案全解全析

第二章氣體、固體和液體

2氣體的等溫變化

基礎過關練

1.D氣體的體積就是所有氣體分子運動占據(jù)的空間的體積的總和,選項A錯誤；

只有當氣體的密度一定時,氣體的體積才與氣體的質(zhì)量成正比,選項B錯誤;只有

當氣體的質(zhì)量一定時,氣體的體積才與氣體的密度成反比,選項C錯誤;氣體總是

充滿整個容器,則氣體的體積等于氣體所在容器的容積,選項D正確。

2.BC氣體在等溫變化過程中，溫度不變,所以分子的平均動能不變,故A錯誤；

等溫變化過程研究的是一定質(zhì)量的氣體,壓強隨體積變化的規(guī)律,一定質(zhì)量的氣

體,其分子總數(shù)一定,單位體積內(nèi)的分子數(shù)改變,故B、C正確,D錯誤。

3.BC對上面一段水銀柱進行分析，有R=m+0g/F75cmHg+15cmHg=90cmHg,故

選項A錯誤,B正確;對下面的一段水銀柱進行分析,有p而p,\+PgF90cmHg+15

cmHg=105cmHg,故選項C正確，D錯誤。

4.答案（D1X105Pa（2）1.05X105Pa

解析（1）汽缸如甲圖放置時,根據(jù)活塞受力平衡可知,汽缸內(nèi)氣體的壓強等于外

界大氣壓強，有尸R=1X1（）5Pao

5

（2）汽缸如乙圖放置時，根據(jù)活塞受力平衡有p^S+mg,可得葉1.05X10Pao

5.ACD本實驗探究采用的方法是控制變量法,所以要保持被封閉氣體的質(zhì)量和

溫度不變,故A正確；由于注射器是圓柱形的,橫截面積不變,所以只需測出空氣

柱的長度即可，故B錯誤;涂潤滑油可以防止漏氣，使被封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變

化,也可以減小摩擦,故C正確；當,與「成反比時圖像是一條過原點的直線,

而圖像是曲線,所以“能圖像更直觀,故D正確。

6.答案（1）壓強刻度尺（2）柱塞上涂上潤滑油（保證封閉氣體質(zhì)量不變的措

施都可以）（3）B

解析（2）為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是在柱塞上涂

上潤滑油防止漏氣；

（3）若急速推拉柱塞,則有可能造成等溫條件的不滿足,所以應緩慢推拉柱塞,故A

錯誤;手握注射器會造成溫度變化,故B正確;應等狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄此時注射器

內(nèi)空氣柱的長度和壓力表的壓強值，故C錯誤。

7.B氣體初狀態(tài)的壓強0=3atm,體積右匕末狀態(tài)的壓強R=1atm,體積

5件4Lo由玻意耳定律得0匕=~七，即3atmX昨1atmX（舛4L）,解得上2L,

故B正確。

8.BD以管中高片的水銀柱為研究對象,可得管內(nèi)封閉氣體的壓強為下府Pgh\,

取管下端開口處液片為研究對象,有上斑+Pghe,則力尸色打不變,則力不變,故A

錯誤,B正確；當外界壓強增大時,管內(nèi)封閉氣體的壓強p增大,根據(jù)玻意耳定律

,上?？芍獨怏w的體積減小，則水銀柱下降，故C錯誤,D正確。

9.答案(1)1.02X105Pa(2)1.96cm

解析(1)井蓋剛好被頂起時一，有夕&RS+儂

解得尸1.02X105Pa

⑵設水面上漲x時,井蓋第一次被頂起,根據(jù)玻意耳定律有：

p{h~x)S=po/iS

解得A=1.96cm

10.答案0.39m

解析設玻璃管的橫截面積為S,以管內(nèi)封閉的氣體為研究對象，

當玻璃管開口向上時,管內(nèi)氣體的壓強pia+Pgh,氣體體積V^US

當玻璃管開口向下時,管內(nèi)氣體的壓強A=A-Pgh,氣體體積歸LS

由于溫度不變，由玻意耳定律有(R+0g力)￡19山-0g力)

解得￡2=0.39m

11.C筒內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可知氣體的壓強與體積成反比，金

屬筒從A下降到少的過程中，氣體壓強夕變大,體積/變小，故C正確。

12.B根據(jù)玻意耳定律pWC,。與溫度有關,溫度越高，。越大,可知p與M之積越

大表示溫度越高,則④刀;根據(jù)夕年?？芍~?C故,與/成正比圖線的延長

線過原點,且溫度越高圖線的斜率越大，故B正確。

導師點睛

由不同等溫線的分布情況可以判斷溫度的高低

⑴在圖像中，等溫線離坐標原點越遠，溫度越高。

⑵在片;圖像中，等溫線的斜率越大,溫度越高。

13.AD在夕：圖像中，AA是過原點直線的一部分,所以人力是一個等溫過程，

故選項A對;直線充是過原點的直線,所以直線BC是等溫線,因為直線回的斜

率大于直線AD,所以T〉T\,則A到夕溫度升高,故選項B、C錯是一個等溫

過程，由玻意耳定律可知，心曾大,則夕減小，故選項D正確。

能力提升練

1.A對玻璃管和水銀柱組成的系統(tǒng),根據(jù)牛頓第二定律可得mg.sin30。二ma,

解得整體的加速度a~g,對水銀柱，由牛頓第二定律得PoS+m,gsin300-pS=/n'a,

解得葉故選Ao

2.B設活塞的質(zhì)量為力,橫截面積為S,大氣壓強為R。開始時,對活塞，由平衡

條件有R*儂=夕6則夕尸R+詈。當環(huán)境溫度升高時,封閉氣體的溫度也升高，但

壓強不變，故A錯誤。設汽缸的加速度大小為a,對活塞，由牛頓第二定律有

小異加疾儂，得夕k，即壓強增大，故B正確。當汽缸自由下落處于完全

失重狀態(tài)時,封閉氣體的壓強等于大氣壓強,則壓強減小,故C錯誤。汽缸開口向

下時,對活塞，由平衡條件有2m即pS則R=所詈,可知壓強減小，故D錯誤。

3.答案(1)AD⑵②(3)B

解析(1)該實驗是研究質(zhì)量一定的氣體在溫度不變的情況下,壓強跟體積的關

系,采用了控制變量法,故A正確;快速推拉柱塞或用手握住注射器,會導致氣體

溫度發(fā)生變化,不符合實驗條件，故B、C錯誤;注射器旁的刻度尺只要刻度分布

均勻即可,可以不標注單位,故D正確。

⑵一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變時,圖線是一條過原點的直線的一部分;壓縮

氣體時漏氣,氣體質(zhì)量減小，當橫坐標§變大時，圖線將偏離直線,且圖線上的點與

原點連線的斜率是減小的，故選②。

⑶由題圖可知,必，所以從〃兩狀態(tài)的溫度相同，在同一等溫線上?？稍?/p>

圖上作出幾條等溫線，如圖所示。由于離原點越遠的等溫線溫度越高，可知從

狀態(tài)A到狀態(tài)6氣體溫度先升高再降低,故選Bo

4.答案（1）壓強（2）保持溫度不變（3）D（4）B

解析⑴本實驗需要測量氣體的體積和壓強,體積由注射器的刻度直接讀此實

驗器材A是壓強傳感器,可測出壓強。

⑵本實驗要求溫度不變,用手握住注射器有氣體的部分,會使氣體溫度升高,所

以手不能握住注射器。

⑶活塞與注射器筒壁間的摩擦力增大，但是由于是緩慢推動活塞,則氣體的溫度

是不變的,不影響探究氣體的壓強跟體積的關系，故A錯誤;實驗時若環(huán)境溫度升

高,則P與，乘積的值變大，而實驗數(shù)據(jù)P、，的乘積在變小，故B錯誤；由于使用

了壓強傳感器,外界大氣壓強發(fā)生變化不影響壓強測量,故C錯誤;實驗時,若注

射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏,參與實驗的只是原有氣體的一部分,所以夕與/

乘積的值變小，故D正確。

⑷若壓強測量值正確，體積測量值偏小，則實驗得到的曲線（實線）應該在實際曲

線（虛線）的下方，故A、D錯誤;實際曲線（虛線）為雙曲線的一支，由于體積變化

時,軟管中氣體的體積占總體積的百分比會變化,即注射器中氣體質(zhì)量會變化,所

以實驗得到的曲線(實線)不是雙曲線,故B正確,C錯誤。

5.AD在初狀態(tài)有p^/ng+p.5,在末狀態(tài)有pSm即m冷即決S,氣體發(fā)生等溫變化，

由玻意耳定律有,IS￡=RSX|￡,聯(lián)立解得勿沙苫呼+zn),故