2.2气体的等温变化-2021-2022学年高二物理课后分类练（人教版2019选择性必修第三册）

2.2 气体的等温变化 夯实基础 突破一 封闭气体压强的计算 1.(2021·河北沧州检测)若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,重力加速度为g,下列说法正确的是( ) A.(甲)图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh B.(乙)图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh C.(丙)图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh D.(丁)图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh1 解析:(甲)图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh,A错误;(乙)图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh,B错误;(丙)图中密闭气体的压强大小是p0-ρghsin 60°=p0-ρgh,C错误;(丁)图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh1,D正确。 2. (2021山东省聊城月考)如图所示,一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置,圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,且下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计一切摩擦,大气压为p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强为( ) A.p0+ B.+ C.p0+ D.p0+ 解析:以圆板A为研究对象,竖直方向受力平衡,有p气S′cos θ=p0S+ Mg,S′=,所以p气()cos θ=p0S+Mg,得p气=p0+,故选D。 3.(2020·黑龙江哈尔滨期末)如图所示为内壁光滑的导热汽缸,一质量m=2 kg、表面积S=40 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,开始时汽缸如图(甲)放置,之后将其竖直放置,如图(乙),大气压强p0=1×105 Pa。求: (1)如图(甲)中放置时,汽缸内气体的压强; (2)如图(乙)中放置时,汽缸内气体的压强。 解析:(1)汽缸如题图(甲)中放置时,根据平衡状态可知,汽缸内气体的压强等于外界大气压强,有p1=p0=1×105 Pa。 (2)汽缸如题图(乙)中放置时,根据平衡状态可得p2S=p0S+mg 代入数据可得p2=1.05×105 Pa。 答案:(1)1×105 Pa (2)1.05×105 Pa 突破二 玻意耳定律 4.(2020·上海月考)一定质量的理想气体状态发生变化,满足玻意耳定律。若气体压强增大,下列说法正确的是( ) A.分子的平均动能增大 B.分子的平均动能减小 C.气体的内能增大 D.分子之间的平均距离变小 解析:一定质量的理想气体状态发生变化,满足玻意耳定律,说明气体温度不变化,温度是分子平均动能的标志,则气体分子的平均动能不变,故A、B错误;一定质量的理想气体内能仅与温度有关,因此气体的内能不变,故C错误;一定质量的气体,分子总数一定,因压强增大,体积减小,分子之间的平均距离变小,故D正确。 5. (2020·陕西宝鸡期中)一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中,管中封闭一定质量的气体,管内水银面低于管外。在温度不变时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是( ) A.玻璃管内气体体积增大 B.管内外水银面高度差减小 C.若将玻璃管倾斜,保持管的上端高度不变,管内外水银面高度差h减小 D.若将玻璃管倾斜,保持管内水银柱长度不变,管内外水银面高度差h减小 解析:玻璃管内气体压强开始满足p=p0+h,施加外力向下压玻璃管,则h增大,管内外水银液面高度差增大,所以内部气体压强p增大,根据玻意耳定律pV=C可知,玻璃管中的气体体积减小,A、B错误;若将玻璃管倾斜,保持管的上端高度不变,管内气体体积增大,根据玻意耳定律pV=C可知玻璃管中气体压强减小,所以h减小,C正确;若将玻璃管倾斜,保持管内水银柱长度不变,但是发生倾斜,管内气体体积不变,则气体压强不变,p=p0+h,所以h不变,D错误。 6. (2021·山西临汾月考)粗细均匀、内壁光滑、横截面积S=5 cm2两端开口的足够长的U形玻璃管中有一段水柱,左端用活塞封住一定质量的理想气体,活塞可沿玻璃管无摩擦地滑动。开始时,两边水柱的高度差h=20 cm,被封闭的气柱长度为L1=25 cm,(已知大气压强为p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2)求: (1)活塞的质量; (2)用力将活塞缓慢向上拉起,使两边水柱相平时,活塞上升的高度Δh(此过程中温度不变)。 解析:(1)以活塞为研究对象,有p0S+mg=p1S 又p1=p0+ρgh 联立得m=ρhS=0.10 kg。 (2)以玻璃管内气体为研究对象,开始气柱长度为L1=25 cm,压强为p1=p0+ρgh=1.02×105 Pa 两边水柱相平后,设气柱长度为L2,此时气体压强p2=p0=1.0×105 Pa 根据玻意耳定律p1L1S=p2L2S 得L2=25.5 cm 活塞上升的高度Δh=+(L2-L1) 解得Δh=10.5 cm。 答案:(1)0.10 kg (2)10.5 cm 突破三 气