第2章 2. 气体的等温变化-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习（人教版2019）

第二章 气体、 固体和液体 练 知识点 1 实验 探究气体等温变化的 规律 1. 在 “探究气体等温变化的规律” 的实验 中， 探究气体的压强随体积的变化规律 时， 体现的物理思想方法是 （ ） A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 累积法 2. 在 “探究气体等温变化的规律” 的实验 中， 为保持气体温度不变， 下列采取的措 施可行的是 （ ） A. 推拉活塞时尽可能动作要快， 以免温 度升高 B. 柱塞涂上润滑油是为了隔热 C. 实验过程中不能用手去握针筒， 以免 针筒吸热， 温度升高 D. 实验过程中用手去握针筒， 以免注射 器不稳定 3. 在 “探究气体等温变化的规律” 的实验 中， 关于注射器内气体的压强和体积， 下 列说法正确的是 （ ） A. 注射器内气体压强等于气压计的读数 加上实验当时的大气压强 B. 注射器内气体压强等于气压计的读数 减去因柱塞重力产生的压强 C. 由于气体体积是空气柱的长度乘上空 气柱的横截面积， 所以还需要测量空 气柱的横截面积 D. 测量体积， 读数时视线一定要与柱塞 底面相平 4. 在用注射器做 “探究气体等温变化的规 律” 的实验中， 一次次改变气体体积， 测 出一组组压强和体积的数值后， 发现压强 和体积的乘积 pV 值在逐渐变大， 产生这 种结果的原因可能是 （ ） A. 环境温度减低， 使得气体的温度也降低 B. 用手握住了注射器， 气体温度升高 C. 操作过快， 温度降低 D. 注射器漏气 知识点 2 玻意耳定律的理解 5. （多选） 一定质量的气体， 在做等温变化 过程中， 下列物理量发生变化的有 （ ） A. 分子的平均动能 B. 单位体积内的分子数 C. 气体的压强 D. 分子总数 6. 一定质量的气体， 压强为 3 atm ， 保持温 度不变， 当压强减小 2 atm 时， 体积变化 4 L ， 则该气体原来的体积为 （ ） A. 4 3 L B. 2 L C. 8 3 L D. 8 L 7. 如图所示， 某种自动洗衣机进水时， 与洗 2.气体的等温变化 基 础 练 习 19 练 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 9. 如图所示， A 、 B 是一定质 量的理想气体在两条等温 线上的两个状态点， 这两 点与坐标原点 O 和对应坐 标轴上的 V A 、 V B 坐标所围成的三角形面 积分别为 S A 、 S B ， 对应温度分别为 T A 和 T B ， 则 （ ） A. S A ＞S B T A ＞T B B. S A ＝S B T A ＜T B C. S A ＜S B T A ＜T B D. S A ＞S B T A ＜T B * 10. 如图所示是医院用于静脉滴 注的示意图， 倒置的输液瓶 上方有一气室 A ， 密封的瓶 口处的软木塞上插有两根细 管， 其中 a 管与大气相通， b 管为输液软管， 中间又有一气室 B ， 而 其 c 端则通过针头接入人体静脉。 （ 1 ） 若气室 A 、 B 中的压强分别为 p A 、 p B ， 则它们与外界大气压强 p 0 的大 小顺序应为 。 （ 2 ） 在输液瓶悬挂高度与输液软管内径 确定的情况下， 药液滴注的速度是 （填 “越滴越慢” “越滴 越快” 或 “恒定”）。 11. 粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为 12 cm 的空气柱。 一个人手持玻璃管开口向下 潜入水中， 当潜到水下某深度时看到水 进入玻璃管口 2 cm ， 求人潜入水中的深 度。 （玻璃管内气体温度视为不变， 取 水面上大气压强为 p 0 ＝1.0×10 5 Pa ， 水的 密度 ρ=1×10 3 kg/m 3 ， g 取 10 m/s 2 ） 衣缸相连的细管中会封 闭一定质量的空气 ， 通 过压力传感器感知管中 的空气压力 ， 从而控制 进水量。 设温度不变， 洗衣缸内水位升高。 则细管中被封闭的空气 （ ） A. 体积不变， 压强变小 B. 体积变小， 压强变大 C. 体积不变， 压强变大 D. 体积变小， 压强变小 8. （多选） 如图所示为一定质量的气体在不 同温度下的两条 p- 1 V 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- 1 V 图线的延长线是经过坐标原点的 C. T 1 ＞T 2 D. T 1 ＜T 2 提 升 练 习 压力传感器 空气 细 管 洗 衣 缸 第 7 题图 第 8 题图 1 V p O T 2 T 1 V p O B A V A V B 第 9 题图 B b c a A 第 10 题图 20 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 从高空客舱到机场地面 ， 瓶内气体的分子平均动能 不变。 第二章 气体、 固体和液体 1.温度和温标 基础练习 1. A 【解析】 如果一个系统达到了平衡态， 系统内 各部分的状态参量， 如温度、 压强和体积等不再随时间 发生变化， A 正确， B 、 D 错误； 温度达到稳定值， 分 子仍然是运动的， 不可能达到所谓的 “凝固” 状态， C 错误。 2. ACD 【解析】 两系统达到热平衡时的标志是它们 的温度相同， 或冷热程度相同， A 、 C 、 D 正确， 标准状 态下冰水混合物与 0 ℃ 的水温度相同， 达到了热平衡， B 错误。 3. BC 【解析】 由于两个系统原来处于热平衡状态， 故温度相同， 升高相同的温度后， 温度仍相同， 故 A 错 误， B 正确； 由于温度发生了变化， 系统的状态也发生 了变化， 故 C 正确， D 错误。 4. ACD 【解析】 当温度计的液泡与被测物体紧密接 触时， 如果两者的温度有差异， 它们之间就会发生热交 换， 高温物体将向低温物体传热， 最终使二者的温度达 到相等， 即达到热平衡， A 、 D 正确； 温度相同， 不会 进行热传递， B 错误； 若 a 与 b 、 c 分别达到热平衡， 三 者温度就相等了， 所以 b 、 c 之间也达到了热平衡 ， C 正确。 5. A 【解析】 温标不同， 测量同一系统的温度数值 一般不同， A 正确， B 错误； 每一种温标的规定都有一 定意义， 如摄氏温标的 0 ℃ 表示一个标准大气压下冰的 熔点， 100 ℃ 为一个标准大气压下水的沸点， C 错误 ； 热力学温标和摄氏温标的数值关系是 T＝t＋273 K ， D 错误。 6. A 【解析】 由热力学温标与摄氏温标的关系式 T＝ t＋273 K 和 t＝－271 ℃ 得 T＝2 K ， 故 A 正确。 7. AB 【解析】 中学常用的两种表示温度的方法就 是摄氏温标和热力学温标， A 正确； 两者关系是 T＝t＋ 273.15 K ， 所以用两者表示温度的变化时， 两者变化的 数值相等， B 正确； 当温度变化 1 ℃ 时， 也可说成温度 变化 1 K ， 不能说 1 K 就是 1 ℃ ， 只能是 1 K 的温差等于 1 ℃ 的温差， C 、 D 错误。 8. CD 【解析】 因不考虑外界大气压的变化， 所以 细长颈的球形瓶内的气体的压强不变， 当温度发生变化 时， 瓶内气体将发生热胀冷缩， 体积发生变化， 细管中 的液面将发生变化， 从而可反映出温度的变化， 制成了 温度计。 所以测温物质是瓶内的空气， 该温度计的原理 是利用测温物质热胀冷缩的性质 ， A 、 B 错误 ， C 、 D 正确。 提升练习 9. C 【解析】 小明自定的新温标把冰点和沸点等分 200 格， 则每一格对应的摄氏温度为 0.5 ℃ ， 冰点的温 度定为 50p ， 测量一杯水的温度为 150p ， 则水的温度比 冰点温度大 100p ， 对应的升高的摄氏温度为 0.5 ℃× 100=50 ℃ ， 则这杯水的摄氏温度为 50 ℃ 。 故选 C 。 * 10. t C ＝ 5 9 （ t F －32 ） ℃ 【解析】 设 y 为华氏温度 t F ， x 为摄氏温度 t C 。 根据表格数据可知， y 与 x 是一次函数 关系， 设 y＝kx＋b ， 把 x＝0 、 y＝32 和 x＝10 、 y＝50 代入函 数关系式， 得 b＝32 ， 10k＋b＝50 ， 解得 k＝1.8 ， 所以函数 关系式为 y＝1.8x＋32 ， 即 t F ＝1.8t C ＋32 ， 摄氏温度 t C 和华氏 温度 t F 的关系式为 t C ＝ 5 9 （ t F －32 ） ℃ 。 2.气体的等温变化 基础练习 1. B 【解析】 质量一定的气体， 在探究气体的压强 随体积的变化规律时， 控制气体温度不变， 所以这个实 验体现的物理思想方法是控制变量法， B 正确。 2. C 【解析】 改变气体体积时 ， 动作要缓慢进行 ， 等稳定后再读出气体压强， 防止气体体积变化太快， 气 体的温度发生变化， A 错误； 柱塞上涂好润滑油， 是为 保证质量不变， 以免漏气， B 错误； 实验过程中， 不要 8 参考答案与解析 用手接触注射器的圆筒， 以防止圆筒从手吸收热量， 引 起内部气体温度变化， C 正确， D 错误。 3. D 【解析】 气压计上的读数值就是注射器内气体 压强， A 、 B 错误； 由于气体体积与长度成正比， 因此 不用测量空气柱的横截面积， C 错误； 测量体积， 读数 时视线一定要与柱塞底面相平， 才能准确读取长度值， D 正确。 4. B 【解析 】 pV 值在逐渐变大 ， 说明温度越来越 高， B 正确， A 错误； 操作过快， 温度升高， 不是降低， C 错误； 离原点越远的等温线温度越高， pV＝C ， C 是与 气体的种类、 质量、 温度有关的常量， 质量越大， C 越 大， 注射器漏气质量在减小， D 错误。 5. BC 【解析】 温度是分子平均动能的标志， 温度 不变， 分子的平均动能不变， A 错误； 等温变化过程中 气体体积变化， 气体压强变化， 所以单位体积内的分子 数变化， B 、 C 正确； 气体质量不变， 分子总数不变， D 错误。 6. B 【解析】 由题意知 p 1 ＝3 atm ， p 2 ＝1 atm ， 当温度 不变时， 一定质量气体的压强减小则体积变大 ， 所以 V 2 ＝ （ V 1 ＋4 ） L ， 根据玻意耳定律得 p 1 V 1 ＝p 2 V 2 ， 解得 V 1 ＝ 2 L ， 故 B 正确。 7. B 【解析】 由题图可知空气被封闭在细管内， 缸 内水位升高时， 气体压强变大； 根据玻意耳定律， 气体 体积减小， B 正确。 8. BD 【解析】 由玻意耳定律 pV＝C 知， 压强与体积 成反比， 故 A 错误； p∝ 1 V ， 所以 p- 1 V 图线的延长线 经过坐标原点， 故 B 正确； p- 1 V 图线的斜率越大， 对 应的温度越高， 所以 T 1 ＜T 2 ， 故 C 错误， D 正确。 提升练习 9. C 【解析】 由题图可知， 三角形的面积等于 p 与 V 乘积的 1 2 ， 所以 S A ＝ 1 2 p A V A ， S B ＝ 1 2 p B V B 。 在 A 点所在 的等温线中， 其上各点的 pV 乘积相同， 因为 p 与 V 成 反比， 所以 p A V A ＝p A ′V B ＜p B V B ， 所以 S A ＜S B 。 又因为离原 点越远， 温度越高， 所以 T A ＜T B ， C 正确。 * 10. （ 1 ） p B ＞p 0 ＞p A （ 2 ） 恒定 【解析】 （ 1 ） 因为 a 管与大气相通， 故可以认为 a 管上端处压强即为大气压强 p 0 ， 这样易得 p A <p 0 ， 而 p B > p 0 ， 即有 p B >p 0 >p A 。 （ 2 ） 当输液瓶的悬挂高度与输液软 管的内径确定时， 由于 a 管上端处的压强与人体血管中 的压强都保持不变， 故 b 管中的气体的压强也不变， 所 以药液滴注的速度是恒定不变的。 11. 2 m 【解析】 被封闭的一部分气体为研究对象： 玻璃管下潜的过程是等温过程。 设潜入水下的深度为 h ， 玻璃管的横截面积为 S ， 则 初状态： p 1 ＝p 0 ， V 1 ＝12S ， 末状态： p 2 ＝p 0 ＋ρgh ， V 2 ＝10S ， 由玻意耳定律 p 1 V 1 ＝p 2 V 2 ， 得 p 0 p 0 +ρgh ＝ 10S 12S ， 解得 h＝2 m 。 专题训练一 封闭气体压强的计算 1. p=p 0 ； p=p 0 +ρgh ； p=p 0 -ρgh 。 【解析】 ① 以水银柱作为研究对象， 由平衡条件得 pS=p 0 S ， p=p 0 。 ② 以水银柱作为研究对象， 由平衡条件得 pS＝p 0 S+ mg ， p=p 0 + mg S =p 0 +ρgh 。 ③ 以水银柱作为研究对象， 由平衡条件得 p 0 S＝pS+ mg ， p=p 0 - mg S =p 0 -ρgh 。 2. p A =p 0 ＋ρghsin α ； p A =p 0 -ρghsin α 。 【解析】 甲图： 把水银柱作为研究对象， 由平衡条 件得 p A S=p 0 S＋ρghSsin α ； p A =p 0 ＋ρghsin α 。 乙图： 把水银柱作为研究对象， 由平衡条件得 p 0 S= p A S＋ρghSsin α ； p A =p 0 -ρghsin α 。 3. 甲图： p A =p 0 －ρgh ； 乙图： p A =p 0 ＋ρgh 。 4. 甲： p a ＝p 0 ＋ρg （ h 1 －h 2 ）， p b ＝p 0 ＋ρgh 1 ； 乙： p a ＝p 0 ＋ρg （ h 2 － h 1 －h 3 ）， p b ＝p 0 ＋ρg （ h 2 －h 1 ）； 丙： p a ＝p 0 －ρg （ h 1 ＋h 2 ）， p b ＝p 0 － ρgh 2 。 【解析】 甲： 取液柱 h 1 为研究对象， 得 p b ＝p 0 ＋ρgh 1 ① ； 取液柱 h 2 为研究对象， p a ＋ρgh 2 ＝p b ② ； 由 ①② 得 p a ＝p 0 ＋ρg （ h 1 －h 2 ）。 乙 ： 取 b 空气柱右侧液面为研究对象 ， p b ＝p 0 ＋ ρg （ h 2 －h 1 ） ① ； 取 b 空气柱左侧液面为研究对象， p b ＝ 9