第2.3课 气体的等压变化和等容变化（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2.3课 气体的等压变化和等容变化 ID： ID： 一、单选题 1．对于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是（　　） A．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大 B．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大 C．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小 D．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大 【答案】B 【详解】AB．分子热运动变剧烈说明温度T升高，分子平均距离变大，则气体体积V变大，但并不知道V与T的具体大小关系，根据理想气体状态方程 可知，气体的压强变化并不确定，但是当T升高、V变小时，压强p一定变大，故A错误，B正确； CD．根据理想气体状态方程 可知，当分子间平均距离变大时，即气体体积V变大，但不确定温度T的变化，所以气体压强p变化不能判断，同理，分子热运动变剧烈时，即温度T升高，但不知道体积V的变化，气体压强p的变化也不确定，故CD错误。 故选B。 2．关于物体中的分子数目，下列说法中正确的是（　　） A．质量相等的物体含有相同的分子数 B．体积相同的物体含有相同的分子数 C．物质的量相同的物体含有相同的分子数 D．体积相同的气体含有相同的分子数 【答案】C 【详解】A．质量相等的物体，如果它们的摩尔质量不相等，则它们物质的量不相等，所以它们的分子数不相等，故A错误； B．体积相同的物体，如果它们的摩尔体积不同，则它们物质的量不相等，所以它们的分子数不相等，故B错误； C．1摩尔任何物质所含有的分子数相同，所以物质的量相同的物体含有相同的分子数，故C正确； D．体积相同的气体，如果它们的压强、温度不同，根据克拉珀龙方程，则它们物质的量不一定相同，所以体积相同的气体不一定含有相同的分子数，故D错误。 故选C。 3．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序由，图中线段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　） A．，压强减小、温度不变、体积减小 B．，压强增大、温度升高、体积增大 C．，压强不变、温度升高、体积减小 D．，压强减小、温度升高、体积不变 【答案】B 【详解】A．由图像可知，过程，气体压强减小而体积增大，故A错误； B．由图示可知，过程，压强变大、体积增大，由理想气体状态方程知，温度一定升高，故B正确； C．由图像可知，过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故C错误； D．由图像可知，过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故D错误。 故选B。 4．封闭在贮气瓶中的某种理想气体，当温度升高时，下列说法中正确的是（容器的热膨胀忽略不计）（　　） A．密度不变，压强增大 B．密度不变，压强减小 C．压强不变，密度增大 D．压强不变，密度减小 【答案】A 【详解】气体质量不变，体积也不变，故分子数密度一定不变；当温度升高时，气体分子的无规则热运动的平均动能增加，故气体压强增加，故A正确，BCD错误。 故选A． 【点睛】大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强；气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定． 5．如图所示，1、2、3三个点代表密闭容器中一定质量气体的三个不同状态，对应的温度分别为T1、T2、T3，则（　　） A．T1=T3=2T2 B．T1=T2=2T3 C．T2=T3=2T1 D．T2=2T3=2T1 【答案】A 【详解】根据理想气体状态方程可得 解得 T1=T3=2T2 故选A。 二、多选题 6．如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压强为Pa，温度为27℃，现对气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．气体加热到127℃的过程，气体吸收的热量大于内能增加量 B．气体加热到227℃的过程，单位时间内气体分子对容器壁单位面积撞击的次数减少 C．气体加热到327℃时，封闭气体的压强为Pa D．气体加热到427℃时，封闭气体的压强为Pa 【答案】ABD 【详解】ABC．设汽缸横截面积为S，活塞恰上升到汽缸上部挡板处时，气体温度为，气体做等压变化，则对于封闭气体，初状态 末状态 由 解得 即 故A、B正确，C错误。 D．设当加热到427℃时气体的压强变为，在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处，气体做等容变化，则对于封闭气体，初状态 末状态 由 代入数据得 故D正确。故选ABD。 7．如图所示，一根粗细相同、两端开口的直玻璃管竖直插入一水银槽中，用一段长为的水银柱封闭着一定质量的空气，空气柱长度H，空气柱的下底面距水银槽液面的距离为，下列说法正确的（　　） A．增加环境温度，稳定后增加，空气柱长度H增加 B．增加环境温度，稳定后不变，空气柱长度H增加 C．缓慢竖直向下压玻璃管一小段距离，稳定后H变小，增加 D．缓慢竖直向下压玻璃管一小段距离，稳定后H、均不变 【答案】BD 【详解】AB．根据题意可知，温度增加前后空气柱压强p不变，根据空气柱下表面的平衡条件 故稳定后不变，空气柱发生等压变化，有 增加环境温度，则空气柱长度H增加，故A错误，B正确； CD．缓慢竖直向下压玻璃管一小段距离，由水银柱h1平衡可知空气柱压强p不变，根据空气柱下表面的平衡条件可知不变，空气柱发生等压变化，有 环境温度不变，则空气柱长度H不变，故C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题 8．实验 1：在“用 DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”实验中 （1）在对螺线管通电 （选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。 （2）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为( ) A．5mT             B．-5mT             C．3mT             D．-3mT 实验 2：简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）此温度计的特点是 ( ) A．刻度均匀，刻度值上小下大             B．刻度均匀，刻度值上大下小 C．刻度不均匀，刻度值上小下大            D．刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）影响这个温度计灵敏度的因素有 ( ) A．液体密度                             B．玻璃泡大小 C．左管内径粗细                         D．右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为 75cmHg 时，用该温度计测得的温度值 （选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需 。 【答案】 前 D A BC 偏大 移动右管使其液面比左管内液面高出 1cm 【详解】实验 1： （1）[1]在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零。 （2）[2]减小通电螺线管的电流后，螺线管轴线中点的磁感应强度减小；将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器接受的磁场的方向相反，则读数可能为-3mT，故选D。 实验 2： （1）[3]根据盖吕萨克定律可知 即气泡的体积随温度均匀变化，可知刻度是均匀的，温度越高，则气体体积越大，则左侧液面越低，可知刻度值上小下大 ，故选A。 （2）[4]气体发生等压变化，气体体积的变化反映了气体温度的变化，温度计的灵敏度取决于气体体积变化，影响温度计灵敏度的因素有：玻璃泡大小、左管内径粗细，故选BC； （3）[5][6]温度计标度时大气压为标准大气压：76cmHg，封闭气体的压强为76cmHg，若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，封闭气体压强为75cmHg，气体体积要变大，水银液面要下降，用该温度计测得的温度值偏大；为测得准确的温度，在测量时需调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm，然后读数。 四、解答题 9．如图所示为“⊥”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分的截面积为S1＝2S2＝2 cm2、h1=h2=12cm．封闭气体初始温度为t1=57℃，气体长度为L＝22 cm，外界大气压强．求： ①若缓慢升高封闭气体温度，当所有水银全部压入细管内时封闭气体的压强； ②封闭气体温度至少升高到多少方可将所有水银全部压入细管内． 【答案】(1)112cmHg(2)571.2K 【详解】解：①设所有水银全部压入细管内时水银柱的长度为H，封闭气体的压强为P，则有： ②气体初状态： ， 所有水银刚好全部压入细管内时： ， 由理想气体状态方程知： 代入数据解得： 10．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口，卡口距缸底的高度h=20cm．汽缸活塞的面积S=100cm2，重量G=100N，其下方密封有一定质量的理想气体，活塞只能在卡口下方上下移动．活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，竖直轻弹簧下端与缸底固定连接，上端与活塞固定连接，原长l0=15cm，劲度系数k=2000N/m．开始时活塞处于静止状态，汽缸内气体温度T1=200K，弹簧的长度l1=10cm，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体（大气压P0=1.0×105Pa）．求 （i）当弹簧恢复原长时时汽缸内气体的温度T2； （ⅱ）当汽缸中的气体温度T3=500K时汽缸内气体的压强P3． 【答案】（i）330K；（ⅱ）1.25×105Pa． 【详解】（i）对活塞受力分析，开始时气体的压强为： 温度为：T1=200K 体积为：V1=lS=10S 弹簧恢复原长时，对活塞受力分析，根据平衡得封闭气体压强为： Pa 体积为：V2=l0S=15S 由理想气体状态方程得： 代入数据解得：T2=330K （ii）设温度为T时，活塞恰好上移至卡口，此时有： ==1.2×105Pa V=hS=20S 由理想气体状态方程得： 代入数据解得：T=480K 由于T3=500K＞480K，活塞以上移至卡口，有： V3=hS=20S 由理想气体状态方程得： 代入数据解得： / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2.3课 气体的等压变化和等容变化 ID： ID： 一、单选题 1．对于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是（　　） A．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大 B．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大 C．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小 D．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大 2．关于物体中的分子数目，下列说法中正确的是（　　） A．质量相等的物体含有相同的分子数 B．体积相同的物体含有相同的分子数 C．物质的量相同的物体含有相同的分子数 D．体积相同的气体含有相同的分子数 3．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序由，图中线段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　） A．，压强减小、温度不变、体积减小 B．，压强增大、温度升高、体积增大 C．，压强不变、温度升高、体积减小 D．，压强减小、温度升高、体积不变 4．封闭在贮气瓶中的某种理想气体，当温度升高时，下列说法中正确的是（容器的热膨胀忽略不计）（　　） A．密度不变，压强增大 B．密度不变，压强减小 C．压强不变，密度增大 D．压强不变，密度减小 5．如图所示，1、2、3三个点代表密闭容器中一定质量气体的三个不同状态，对应的温度分别为T1、T2、T3，则（　　） A．T1=T3=2T2 B．T1=T2=2T3 C．T2=T3=2T1 D．T2=2T3=2T1 二、多选题 6．如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压强为Pa，温度为27℃，现对气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．气体加热到127℃的过程，气体吸收的热量大于内能增加量 B．气体加热到227℃的过程，单位时间内气体分子对容器壁单位面积撞击的次数减少 C．气体加热到327℃时，封闭气体的压强为Pa D．气体加热到427℃时，封闭气体的压强为Pa 7．如图所示，一根粗细相同、两端开口的直玻璃管竖直插入一水银槽中，用一段长为的水银柱封闭着一定质量的空气，空气柱长度H，空气柱的下底面距水银槽液面的距离为，下列说法正确的（　　） A．增加环境温度，稳定后增加，空气柱长度H增加 B．增加环境温度，稳定后不变，空气柱长度H增加 C．缓慢竖直向下压玻璃管一小段距离，稳定后H变小，增加 D．缓慢竖直向下压玻璃管一小段距离，稳定后H、均不变 三、实验题 8．实验 1：在“用 DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”实验中 （1）在对螺线管通电 （选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。 （2）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为( ) A．5mT             B．-5mT             C．3mT             D．-3mT 实验 2：简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）此温度计的特点是 ( ) A．刻度均匀，刻度值上小下大             B．刻度均匀，刻度值上大下小 C．刻度不均匀，刻度值上小下大            D．刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）影响这个温度计灵敏度的因素有 ( ) A．液体密度                             B．玻璃泡大小 C．左管内径粗细                         D．右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为 75cmHg 时，用该温度计测得的温度值 （选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需 。 四、解答题 9．如图所示为“⊥”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分的截面积为S1＝2S2＝2 cm2、h1=h2=12cm．封闭气体初始温度为t1=57℃，气体长度为L＝22 cm，外界大气压强．求： ①若缓慢升高封闭气体温度，当所有水银全部压入细管内时封闭气体的压强； ②封闭气体温度至少升高到多少方可将所有水银全部压入细管内． 10．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口，卡口距缸底的高度h=20cm．汽缸活塞的面积S=100cm2，重量G=100N，其下方密封有一定质量的理想气体，活塞只能在卡口下方上下移动．活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，竖直轻弹簧下端与缸底固定连接，上端与活塞固定连接，原长l0=15cm，劲度系数k=2000N/m．开始时活塞处于静止状态，汽缸内气体温度T1=200K，弹簧的长度l1=10cm，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体（大气压P0=1.0×105Pa）．求 （i）当弹簧恢复原长时时汽缸内气体的温度T2； （ⅱ）当汽缸中的气体温度T3=500K时汽缸内气体的压强P3． / 学科网（北京）股份有限公司 $$