第2.2课 气体的等温变化（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第2.2课 气体的等温变化 ID： ID： 一、单选题 1．如图所示，血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为。每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为。已知大气压强为750mmHg，气体温度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则压强计的示数为（　　） A．60mmHg B．90mmHg C．120mmHg D．150mmHg 2．如图所示，一粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差h1，水银柱cd的长度为h2=h1，a面与c面恰处于同一高度。现向右管开口端注入少量水银达到重新平衡，则不正确的说法是（　　） A．水银面c下降的高度大于水银面a上升的高度 B．水银面a、b间新的高度差等于右管上段新水银柱的长度 C．气体A的压强一定大于外界大气压强 D．气体A的压强变化量比气体B的压强变化量小 3．挤气球是小朋友课间很受欢迎的一种游戏，如图所示的是某次两位小朋友在挤气球的图片，在挤气球过程中（未挤破）。假设球内气体的温度不变，可以看成理想气体，下列说法正确的是（    ）    A．气体对外界做功，气体内能减少 B．气体对外界不做功，气体内能不变 C．气体的压强不变，气体内能增大 D．气体的压强增大，气体内能不变 4．如图所示，粗细均匀U形管中装有水银，左端封闭有一段空气柱，原来两管水银面相平，将开关K打开后，放掉些水银，再关闭K，重新平衡后若右端水银下降h，则左管水银面　　 A．不下降 B．下降h C．下降高度小于h D．下降高度大于h 5．如图，汽缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的（　　） A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小 C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小 二、多选题 6．关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是（　　） A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，不仅减小摩擦还可以防止漏气 D．处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观 7．竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱、，各段水银柱高度如图所示，大气压强为，，，，下列说法正确的是（　　） A．空气柱的压强为 B．空气柱的压强为 C．空气柱的压强为 D．空气柱的压强为 三、实验题 8．(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列器材需要用到的有___（多选）。 A． B． C． D． (2)在上述实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸，用注射器测得80滴这样的溶液为。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，测得油膜面积约为，可估算油酸分子的直径大小约为 m。（结果保留一位有效数字） (3)如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验时某同学缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的刻度读出气体的体积，由压强传感器测得的压强值在计算机屏幕上实时显示，实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像可能是 。 A． B． C． D． 四、解答题 9．一水平放置的汽缸可绕如图所示的竖直轴做匀速圆周运动，一活塞面积为，质量为，把一定质量的理想气体封闭在汽缸内，汽缸壁和活塞的厚度可忽略不计，一开始汽缸静止，缸内气体达到了平衡状态，活塞与汽缸底相距为，现让汽缸以一较小的角速度在水平面内做匀速圆周运动，缸内气体再次稳定时质量和温度都没发生变化，活塞相对于汽缸移动了距离。已知大气压强为，不计各种摩擦；且汽缸运动时，大气对活塞的压强仍为。求活塞的向心加速度的大小。    10．如图所示，横截面积分别为2S与S的导热性能良好的汽缸衔接在一起，用厚度不计的工字形活塞将一定质量的理想气体封闭，两活塞之间的杆长为l，且质量忽略不计，静止时活塞乙刚好位于两汽缸的衔接处，此时外界大气压为，外界环境的温度恒定，已知活塞甲与活塞乙的质量分别为2m、m，假设两活塞与汽缸壁之间的摩擦力可忽略不计，求： (1)活塞乙位于汽缸衔接处时，封闭的气体的压强； (2)在活塞甲上施加一竖直向下的恒力，工字形活塞向下沿汽缸壁移动后再次平衡，此时封闭气体的压强和施加的恒力分别是多大？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2.2课 气体的等温变化 ID： ID： 一、单选题 1．如图所示，血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为。每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为。已知大气压强为750mmHg，气体温度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则压强计的示数为（　　） A．60mmHg B．90mmHg C．120mmHg D．150mmHg 【答案】D 【详解】设充气前臂带内气体体积为，每次挤压气囊充入气体体积为，充气后臂带内气体体积为，根据玻意耳定律 其中 解得 压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为 故选D。 2．如图所示，一粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差h1，水银柱cd的长度为h2=h1，a面与c面恰处于同一高度。现向右管开口端注入少量水银达到重新平衡，则不正确的说法是（　　） A．水银面c下降的高度大于水银面a上升的高度 B．水银面a、b间新的高度差等于右管上段新水银柱的长度 C．气体A的压强一定大于外界大气压强 D．气体A的压强变化量比气体B的压强变化量小 【答案】B 【详解】A．加水银前，A气体压强 当向右管开口端注入少量水银时，A、B气体压强均变大，要被压缩，假设B气体体积不变，则水银面c下降的高度等于水银面a上升的高度，由于B气体体积同时要减小，故水银面c下降的高度大于水银面a上升的高度，故A正确； B．假设右管中增加的水银高度比A气体的原长大，则水银面a、b间新的高度差不可能等于右管上段新水银柱的长度，故B错误； C．A气体压强 加水银后，由于h2＞h1，故 故C正确； D．假设加入△h高度的水银，则B气体的压强增加量一定为ρg△h；假设A、B气体的体积均不变，则A气体的压强增加量也为ρg△h；压强增加后，根据玻意耳定律，体积要压缩，故A气压增加量小于ρg△h；故气体A的压强增加量比气体B的压强增加量小，故D正确。 本题选不正确的，故选B。 3．挤气球是小朋友课间很受欢迎的一种游戏，如图所示的是某次两位小朋友在挤气球的图片，在挤气球过程中（未挤破）。假设球内气体的温度不变，可以看成理想气体，下列说法正确的是（    ）    A．气体对外界做功，气体内能减少 B．气体对外界不做功，气体内能不变 C．气体的压强不变，气体内能增大 D．气体的压强增大，气体内能不变 【答案】D 【详解】AB．挤气球的过程，气球的体积减小，因此外界对气球做功；球内气体的温度不变，则气体内能不变，故AB错误； CD．该过程温度不变，根据玻意耳定律p1V1=p2V2可知：V减小，则p增大，一定量的理想气体内能只由温度决定，温度不变，内能不变，故C错误，D正确。 故选D。 4．如图所示，粗细均匀U形管中装有水银，左端封闭有一段空气柱，原来两管水银面相平，将开关K打开后，放掉些水银，再关闭K，重新平衡后若右端水银下降h，则左管水银面　　 A．不下降 B．下降h C．下降高度小于h D．下降高度大于h 【答案】C 【详解】原来左右两边的水银等高，说明左边的气体的压强和大气压相等，当放掉一部分水银之后，左边气体的体积变大，压强减小，右边压强为大气压强，右边的水银下降h，左边的必定要小于h，所以C正确．故选C． 5．如图，汽缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的（　　） A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小 C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小 【答案】B 【详解】设活塞和沙漏的总质量为m，则对活塞分析可知 则当m减小时，p增大；根据玻意耳定律 可知，体积减小。 故选B。 二、多选题 6．关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是（　　） A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，不仅减小摩擦还可以防止漏气 D．处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观 【答案】ACD 【详解】A．本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，故A正确； B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误； C．涂润滑油可以防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，也可以减小摩擦，故C正确； D．当p与V成反比时，p-图像是一条过原点的直线，而p-V图像是曲线，所以p-图像更直观，故D正确。 故选ACD。 7．竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱、，各段水银柱高度如图所示，大气压强为，，，，下列说法正确的是（　　） A．空气柱的压强为 B．空气柱的压强为 C．空气柱的压强为 D．空气柱的压强为 【答案】BC 【详解】因同种液体等高处压强相等，而理想气体压强处处相等，以水银柱h2下边（h2- h1）部分为研究对象，依题意空气柱b的压强为 以水银柱h3为研究对象，可知空气柱a的压强为 故AD错误，BC正确。 故选BC。 三、实验题 8．(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列器材需要用到的有___（多选）。 A． B． C． D． (2)在上述实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸，用注射器测得80滴这样的溶液为。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，测得油膜面积约为，可估算油酸分子的直径大小约为 m。（结果保留一位有效数字） (3)如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验时某同学缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的刻度读出气体的体积，由压强传感器测得的压强值在计算机屏幕上实时显示，实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像可能是 。 A． B． C． D． 【答案】(1)AC (2) (3)B 【详解】（1）A．实验中需用注射器测油酸酒精溶液一定体积的滴数，A正确； B．该装置测量气体的压强与体积的关系，本实验不需要，B错误； C．实验中用坐标纸测量油膜的面积，C正确； D．该装置演示液体的表面张力，D错误。 故选AC。 （2）1滴油酸酒精溶液中有纯油酸的体积 故油酸分子的直径为 （3）根据理想气体状态方程 整理可得 由此可知，随着环境温度的升高，图像的斜率会逐渐变大，B正确，ACD错误。 故选B。 四、解答题 9．一水平放置的汽缸可绕如图所示的竖直轴做匀速圆周运动，一活塞面积为，质量为，把一定质量的理想气体封闭在汽缸内，汽缸壁和活塞的厚度可忽略不计，一开始汽缸静止，缸内气体达到了平衡状态，活塞与汽缸底相距为，现让汽缸以一较小的角速度在水平面内做匀速圆周运动，缸内气体再次稳定时质量和温度都没发生变化，活塞相对于汽缸移动了距离。已知大气压强为，不计各种摩擦；且汽缸运动时，大气对活塞的压强仍为。求活塞的向心加速度的大小。    【答案】 【详解】以气体为对象，根据玻意耳定律可得 其中 联立解得汽缸在水平面内做匀速圆周运动时，气体的压强为 以活塞为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 可知活塞的向心加速度的大小为。 10．如图所示，横截面积分别为2S与S的导热性能良好的汽缸衔接在一起，用厚度不计的工字形活塞将一定质量的理想气体封闭，两活塞之间的杆长为l，且质量忽略不计，静止时活塞乙刚好位于两汽缸的衔接处，此时外界大气压为，外界环境的温度恒定，已知活塞甲与活塞乙的质量分别为2m、m，假设两活塞与汽缸壁之间的摩擦力可忽略不计，求： (1)活塞乙位于汽缸衔接处时，封闭的气体的压强； (2)在活塞甲上施加一竖直向下的恒力，工字形活塞向下沿汽缸壁移动后再次平衡，此时封闭气体的压强和施加的恒力分别是多大？ 【答案】(1)；(2)， 【详解】(1)以两活塞整体为研究对象，设此时汽缸内气体压强为，根据平衡条件有 解得 (2)初态 末态 由于外界环境温度恒定，因此封闭的气体的温度不变，根据玻意耳定律有 解得 以两活塞整体为研究对象，根据平衡条件有 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$