第二章 2. 气体的等温变化-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019)

甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，故 是胶管内存在气体，V。是胶管内气体的体积(3)根据 C错误，D正确.故选AD 4.D解析：AB.T=1+273.15K,因而热力学温度与援氏温度的 p以加6可得P品忌·可，当体职v减小 每一度是相等的，只是零度起点不同，故AB正确：C0K是 1 低温的极限，只能无限接近，不可能达到.更不要说负值了， 放C正确：D.由T与：的关系式T=1+273.15K可知，温度由 时，p十图像的斜率逐渐减小，故选B(4)由于存在漏气.故 1升高到21，对应的热力学温度由T升高到T,即T=21+ V在减小，可知图线的斜率在减小，图线应为② 273.15K,T≠2T,故D错误.故选D. 6.D解析：根据题意可知杯口上升，侧空气所在的液面深度 5.C解析：热力学温标和摄氏温标的函数关系为T=1+273.15K, 碱小，可知气体内压强减小，根据玻意义耳定律=C可知 由函数关系式可知，T-:图像的斜率为正值，且当T=0时， 体积变大.故选D. t为负值.故ABD错误，C正确.故选C 7.C解析：设气泵工作时间为，则p,V+p,=P2V1,解得2三 6.C解析：温度计是利用热胀冷缩原理制成的，温度升高时 (1.1-1)×0.6 烧瓶内气体膨胀，有色水柱上升：温度降低时烧瓶内气体收 m3=0.06m3.则1= 7120s=2min,故选C. 缩.有色水柱下降，已知A、D间的测量范围为20℃-80℃， 8.A解析：设h,=16cm,h2=4cm,h,=10cm,初态V,= 可得A点为80℃，D点为20℃，A.D间刻度均匀分布，每格 (h,+h,-h2-h)S,P,=Po+4cmHg,从右侧端口缓慢注人水 表示80℃-20℃=4℃，则有色水柱下端温度为20℃+3x 银，恰好使水银柱下端到达右管底部，则末态V2=h,S,P2= 15 o+(△h+4)cmHg,由等温变化P,V,=P22,该过程中注入右 4℃=32℃，故C正确，ABD错误故选C 管水银柱的高度为△h=10cm,故选A. 第2节气体的等温变化 9.D解析：竖直放置时，对活塞有mg+PoS=P,S,水平放置时， 白题基础过关 两端气体压强相等，设为P,则对左端气体有山2=p成，对 1.D解析：设平衡时缸内气体的压强为p,对活塞受力分析 右端气体有么之p少，联立以上方程解得三1+照故 有心=S+(m,+m)g,解得p=PS+(m+m)g D正确，ABC错误故选D. （m+m)g,故选D, 10.AD解析：A.作出过B点的等温线 如图所示，可知T。>T,=Tc,故从A 2.C解析：以活塞为研究对象，对活塞受力分析如图所示外 到B的过程温度升高，A正确：B.从 B到C的过程温度降低，B错误： 界对活塞的压力为F=ea -,由平衡条件有Feos a=Mg+ C.从A到B再到C的过程温度先 ，故选C 升高后降低，C错误：D.A,C两点在 pS,解得p=p-S 同一等温线上，温度相同，D正确故选AD 里题应用提优 1.B解析：以A管中的水银为研究对象，则有S+pghSe0s0= PoS,B管内压强为p=。-pgheos0,可知p<Pa,B管内封闭气 体的压强比大气压强小s0高汞柱：且B管内水银面要比 管外水银面高出heos 6.故选B. 2.C解析：设气泡在初态、末态的体积分别为V,、V,初态时 气泡的压强P,=P+Pgh,=3×10Pa,在10m深处时气泡的 压强P2=PPgh2=2×10Pa,根据玻意耳定律得P,V,=, 3.B解析：设大气压强为，左边空气的压强P左=%Pg,右 边空气的压强p=po+pgh2=P+pgh,则h=h,+h,故B正确. 解得=子，体积应变为原来的15倍故选C 4.B解析：A柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小 3.D解析：设大气压为o,对a管，a管竖直向下做自由落体 摩擦力，A错误：B.实验中为了使气体能够做等温变化，改 运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即 变气体体积时应缓慢推拉柱塞，B正确：C.用手握住注射 P=P对b管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得 器，会使气体温度变高，C错误：D.实验前应测量柱塞的横 P,S-PS-mg=mg,得P>Pa,对c管，以水银为研究对象，根据 截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错 牛顿第二定律得pPS-pS+mgsin45°=ma,对c管和水银整 误故选B 体，有Mgsin45=Ma,得a=gsin45°，解得卫.=严.可得P,> 5.(1)A(2)①胶管内存在气体②胶管内气体的体积 P=P.根据玻意耳定律有p=C,可得L<L,=L,ABC错误， (3)B(4)2 D正确.故选D 解析：(1)A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器 壁间涂上润滑油，A正确：B.手握住注射器，会使注射器内 4.B解析：设流出5L水后，液面下降△h,则△h=S 的气体温度升高，不符合实验要求，B错误：C.实验时应缓 慢推拉活塞和读取数据，C错误：D.实验中气体的压强可以 Q05m=0.1m,此时瓶内气体压强=%+pg(h+4h),体 5×103 通过数据采集器获得，体积不行，D错误故选A.(2)①②根 积2=V。+V,=15L,设瓶内气体在外界压强下的体积为V, 据p(4V,)=C可知V=C-。,故适成图线不过原点的原因 则pV2=PV,初始状态瓶中气体压强为Po,体积为V,所以 △V="-V。.联立解得△V=5.60L.故选B. 参考答案与解析黑白题05 压轴挑战 Lo-L+- :若以被封闭气体为研究对象，由等温变化可知 5AD解析：AC若m=P ,对活塞AB有p,S=PS+mg,解得 Lo P,=2印，单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室 PL,S=plS,解得p=之P,故选AD 1内气体质量不变，压强也不变.根据玻意耳定律得x,S= 5.C解析：设AB两部分气体的总体积为V,对A气体，初状 S,解得，=子，所以活塞下移 2 ,A正确，C错误 态Pn=p,Vm= ，未秋态pe,e=宁.根据玻意耳定 _PoS 若m=2g对活塞AB有p,S=pS+mg,解得n=1.5p,单 律可得pnn=pee对B气体，初状态pm=p,。=子，未 向阚未打开，所以气室2内的气体质量不变.气室1内气体 状态a=,Pe=p+肾根据玻意耳定律可得Pmn 质量不变，压强也不变.根据玻意耳定律得P2x,S=PS,解得 兰所以活落下移4=-子，B倍误D若m Paa联合解得a智故选C 6.2.5cm解析：开始时活塞A,B处于静止状态，合力为零，设 对活塞AB有P,S=oS+mg,解得p=4p,单向阀打开，如果 汽缸内气体压强为P,体积为VP,(S。-S,)=Po(Sa-S,),若 气室2的气体未完全进人气室1，则有，S+2p%S=4px3S, 往小桶中缓慢注人1kg细沙，设汽红内气体压强为2，体积 解得与一头假设不成立，所以气体完全进人气室1，则有 为V2P2(S。-S,)-Po(Sa-S)=m1g,气体发生等温变化， 户V,='2,根据题意：V,-2=L,(S。-S,),若再往小桶中缓 %S+2印%IS=P,S,解得p,=3p,D正确.故选AD. 慢注入」kg细沙，设汽缸内气体压强为P、体积为V, 专题探究一玻意耳定律的应用 P(Se-S,)-%(S-S,)=(m,+m,)g,气体发生等温变化 P,=P根据题意2-V,=L(S-S,),联立解得2= 2.5cm. 黑题专题强化 7.B解析：由玻意耳定律可知P,V=2(V+n。),代入数据 1.D解析：设大气压为Po,封闭气休压强P=P。pgh,玻璃管绕 18m×15L=2.5am×(15L,+n×1L),解得最多可以充气球 其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不变，则 的个数为n=93,故选B 水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据玻意耳 8.D解析：钢瓶的容积为2V。,抽气简容积为V。,最初钢瓶内 定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高，即H要减 气体压强为，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第 小：再假设h不变，则H会诚小，根据玻意耳定律，封闭气体 一次抽气有P%·2V%=P,。+P,·2Va,第二次抽气有严，· 压强会增加.故h也要诚小，故ABC错误，D正确. 2。=p2+p2·2。,第三次抽气有P2·2V=P,'n+p3·2o, 2.C解析：依题意，对A,B部分气体研究，将细玻璃管绕B点 第四次抽气有户·2V。=P。+p4·2V。,经过计算有P= 在竖直面内顺时针缓慢旋转90°后，设A部分的水银柱长度 1 为l,B部分的水银柱长度为2，根据玻意耳定律有P,· 8Po放选D 10S=p(20-4)S,Pm·10S=P(20-42)S,其中P1=m+Pa= 9.D解析：设充气前臂带内气体体积为V,=60cm,每次挤压 86 cmHg,P=(76-,)cmHg,Pe=(76+4)cmHg,联立以上式 气囊充人气体体积为V。=60cm3,充气后臂带内气体体积 子，求得1，=7.5cm,2=10cm,可得l1+l2<20cm,故选C 为V2=300cm3,根据玻意耳定律P,,+5V。=2V2,其中 3.B解析：设U形管的横截面积为S,根据题意可知小车静止 P1=%=750 mmHg,解得2=900mmHg,压强计示数为臂带 时，左侧封闭气体的压强P,=%=pg,小车向右做匀加速运 内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为 动时，水银柱受到向右的合外力，则左侧气体的压强较大，左 △p=pP,=150mmHg,故选D. 侧水银面的高度会上升，右侧水银面的高度下降，两端水银 10.AC解析：A.为了保证喷水效果，设打气简最少打气n次， 面的高度差为宁·则左侧水银面上升的高度为子左管中的 则有pm'。+p△V=p,V,其中%=l.0×103Pa,V。=1.4L- 1,2L,=0.2L,4V=0,02L,p1=3.0×10Pa,解得n=20, 气体由玻意耳定律得n,S=,s(L-专)，可得小车以加速 故A正确：B.为了保证喷壶安全，打气筒最多打气m次，则 有oV。+mpo△V='。,其中户=5.0×103Pa,解得m=40,故 度a2 :水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的 B错误：CD.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷 水，设可向外喷出水的体积为V,则有PV=(V。+V),解 得V,=0.8L,故C正确，D错误故选AC 压强=3PgL设水平部分的长度为x,以水平管内长为x 第3节气体的等压变化和等容变化 的水银为研究对象，由牛顿第二定律得P,S+PgS· 第1课时气体的等压变化 pmS·a,联立解得x=孔，故选R 白题 基础过关 4 4.AD解析：以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的 1.A 解析：在压强不变的情况下，由盖吕萨克定律 刀=C,得 PaS,向左的pS,由牛顿第二定律，知S-PaS=ma= A 7C,当温度的增量相同时，体积的增量相同，故4y= ,又m=pSL,则p=Po+pl,w2L2+ △V,故选A. 选择性必修第三册·RJ黑白题06第2节 气体的等温变化 白题 服时：30min 题型1气体压强 为得到气体的压强与体积关系，下列做法正 1.如图，汽缸放置在水平地面 确的是 上，用质量为m1、截面积为S A.柱塞上涂油是为了减小 的活塞封闭一定质量的气 摩擦力 压力表 体活塞上放置一个质量 B.改变气体体积时应缓慢 为m2的重物，不计摩擦，重力加速度为g,大气 推拉柱塞 柱寒 压强为Po,平衡时缸内气体的压强为( C.推拉柱塞时可用手握住 空气柱 B.Po+S 注射器 樟胶套 A.Po D.实验前应测得柱塞受到的重力 ag m g+m2g C.Po+ D.Po+ 5.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的 规律”实验，实验装置如图甲所示 2.如图所示，活塞质量为M,上 表面横截面积为S,上表面水 胶管 平，下表面与水平面成角， 压强 注射器 摩擦不计，外界大气压为Po, 传盛器 数据采集器 计算机 则被封闭气体的压强为（重力 加速度为g) 甲 乙 ( A.Po-Mgcos a PoMgcos a (1)关于该实验下列说法正确的是 B A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与 Mg C.PoS D.Po-Mgcos'a 注射器壁间涂上润滑油 B.为方便推拉活塞，应用手握住注射器 3.如图所示，两端开口的弯折玻璃 C.为节约时间，实验时应快速推拉活塞和 管竖直放置，左管有一段高为h, 读取数据 的水银柱，右管有一段高为h2的 D.实验中气体的压强和体积都可以通过 水银柱，中间一段水银柱将管内空气分为两 数据采集器获得 段，三段水银柱均静止，则中间管内水银柱的 (2)A组同学在操作规范、 高度h为 ( 不漏气的前提下，测得 多组压强p和体积V的 A.hi-h2 h-h2 h1+h2 B.h+h2 C 2 D. 2 数据并作出V-二图线。 题型2探究气体等温变化的规律 4.探究气体等温变化规律的实验装置如图所示. 发现图线不通过坐标原点，如图所示则： 空气柱的长度由刻度尺读取，气体的压强通 ①造成这一结果的原因是 过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取. ②图中V。代表的物理含义是 选择性必修第三册·RJ黑白题12 (3)若A组同学利用所得实验数据作出的 的体积和温度保持不变) ( P图线，应该是 A.0.5 min B.1.0 min C.2.0 min D.3.0 min 8.如图所示，高为16cm的 两相同玻璃管竖直放置， 16 下端连通，左管上端封 闭，右管上端开口.右管中 有高为4cm的水银柱封闭了一部分气体，水银 柱上表面离管口的距离为10cm.管底水平连接 (4)B组同学测得多组压强p 段的体积可忽略，大气压强pPo=76cmHg若从右 侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙）， 和体积V的数据，在PV 恰好使水银柱下端到达右管底部，整个过程中， 坐标平面上描点作图，因 管内气体的温度不变，则该过程中注入右管水 压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图 银柱的高度为 ( ) 线应为图中 (填“①”或“②”) A.10 cm B.8 cm C.6 cm D.4cm 题型3玻意耳定律 9.如图，上端开口的圆柱 形容器竖直放置在水平 ☑ 6.(2024·辽宁沈阳一模)如图(a),某同学将水 地面上，质量为m的活塞处于容器中部，活塞面 杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水 积为S.用密封的盖子封住容器口后，将容器在竖 流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型 直面内沿顺时针缓慢转至水平位置，这时活塞左 如图(b)所示.现缓慢将水杯向上提起一小段 边气体体积为V,右边气体体积为V,.已知大气 高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏 压强为P。,重力加速度为g,整个过程温度不变， 出).设环境温度保持不变，则此过程中杯中封 闭气体 活塞与汽缸无摩擦且不漏气则二为 A.1PoS B.1+S mg mg 图a 图 C.1-mg D.1+mg PoS PoS A.体积变小，压强变小 题型4气体等温变化的图像 B.体积变大，压强变大 10.(多选)如图所示是一定质 C.体积变小，压强变大 量的气体由状态A变到状 D.体积变大，压强变小 态B再变到状态C的过程， 7.(2024·山东泰安期末)学校举行趣味运动 A、C两点在同一条双曲线 会，某同学用气泵给气垫船充气.气垫船里原 上，则此变化过程中 有压强为1atm的空气0.6m3,气泵每秒钟能 A.从A到B的过程温度升高 把体积为5.0×104m3压强为1atm的空气打 B.从B到C的过程温度升高 入气垫船中请估算气泵工作多长时间能使气 C.从A到B再到C的过程温度先降低再升高 垫船里的压强达到1.1atm(近似认为气垫船 D.A、C两点的温度相等 第二章黑白题13 黑题 应用提优 限时：20min 1.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支 现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外 管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的 液面相平，出水口与桶内水面的高度差h= 夹角为0，A支管中有一段长为h的水银柱保 0.3m,空气可视为理想气体出水管的体积与 持静止，下列说法中正确的是 桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度p= AB管内水银面比管外 1.0x103kg/m3,外界大气压强po=1.0×10Pa, 水银面高h 重力加速度g取10m/s2.设桶内气体温度不 B.B管内水银面比管外 变，压出5L水后，出水管中的液面恰好在出水 水银面高hcos0 管顶部，则压入外界空气的体积为 C.B管内水银面比管外水银面高hsin 压水器 D.管内封闭气体的压强比大气压强大hcos0 出水管 高汞柱 2.一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面 下10m深处，设湖中温度不变（水的密度p取 1.0×103kg/m3,g取10m/s2,大气压强Po= A.5.45LB.5.60LC.5.75L D.6.00L 1.0×10Pa),则气泡的体积约变为原来体积的 压轴挑战 ( 5.(多选)如图所示，一竖直 A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 放置的汽缸被轻活塞AB 气室2 3.如图所示，a、b、c三根完全相同的玻璃管， 和固定隔板CD分成两个 单向间 端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封 气室，CD上安装一单向阀 气室1 闭了质量相等的空气，a管竖直向下做自由落 门，单向阀门只能向下开 体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速 启；气室1内气体压强为2印。，气室2内气体压 运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空 强为Po,气柱长均为L,活塞面积为S,活塞与 气温度始终相同且不变，当水银柱相对管壁 汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好现在活塞 静止时，a、b、c三管内的空气柱长度L。、Lw、L。 上方缓慢放质量为m的细砂，重力加速度 间的关系为 为g,下列说法正确的是 A.L=Le=Lo B.L=L<La A若m=P ,活塞下移 C.L。>L>L B.若m= o D.L<L.=L。 ,活塞下移2 2g 4.(2024·山东潍坊期末)图甲为桶装纯净水使 用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理 C若m=P ,气室1内气体压强为3po 图.当手按下压水器时，压水器中的活塞打开， D若m= ,气室1内气体压强为3p0 外界空气压人桶内，放手后，压水器活塞关闭 已知桶底横截面积S=0.05m2,容积为20L 进阶突破拔高练P☒ 选择性必修第三册·RJ黑白题14