第二章 3.2. 气体的等容变化-【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)

第2课时 气体的等容变化 白题基础过送 限时：10min 题型1气体等容变化的规律 已知两部分气体A和B的体积关系是Va= 1.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是 3V,温度相同，将玻璃管温度均升高相同温 将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧 度的过程中，水银将 ( 完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐 A.向A端移动 就会紧紧地被“吸”在皮肤上（设罐内空气体 B.向B端移动 积不变)其原因是，当火罐内的气体( C.始终不动 A.温度不变时，体积减小，压强增大 D.以上三种情况都有可能 B.体积不变时，温度降低，压强减小 5.一汽车启动前四个轮胎的胎压如图甲所示.发 C.压强不变时，温度降低，体积减小 现行驶一段时间后胎压如图乙所示，设轮胎容 D.质量不变时，压强增大，体积减小 积不变，则图乙所示时刻相比于图甲所示时 2.(2024·云南昆明一模)如图所示，质量相等的 刻，轮胎内气体的温度变化最小的是 同种理想气体甲和乙分别用绝热活塞封闭在两 胎压：kP 胎压：kP 个绝热汽缸中，两汽缸固定在同一水平面上，开 44 244 260 口分别竖直向上和水平向右，活塞质量不能忽 略且可沿汽缸无摩擦滑动.甲、乙两气体的体积 74 相等，它们的压强分别用P甲、Pz表示，温度分 252 别用T甲、T之表示下列关系正确的是( A.左前轮胎内的气体B.右前轮胎内的气体 C.左后轮胎内的气体D.右后轮胎内的气体 易错聚焦 A.P甲>Pz,T甲>Tz B.P甲>Pz,T甲<Tz 题型气体等压变化与等容变化图像 C.P甲pz,T甲>Tz D.P甲<pz,T甲<Tz 6.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a 题型2查理定律的应用 经状态b变化到状态c,则选项中与这一变 3.登山队员在攀登高蜂的时候必须带上专业的 化过程相符合的是 登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗 玛峰，手表是密封的，表内温度为27℃时气体 压强为1.0×10Pa(常温下的大气压强值)，当 他登上峰顶时，峰顶气压为4.0×10Pa,表内 温度为-23℃，则此登山手表表面玻璃可以承 受的内外压强差至少为 ( A.8.3×10Pa B.8.3×103Pa C.4.3×10Pa D.1.23×10Pa 4.(2024·福建宁德一中一模)竖直放置的粗细 均匀、两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银 柱将管中气体分为A和B两部分，如图所示 第二章黑白题19 黑题 应用提优 限时：l5min 1.某轮胎正常工作的胎压范围是1.7atm~ 4.(多选)如图，U形玻璃管两端封闭竖直静置， 3.5atm(轮胎的容积不变).欲使该轮胎能在 管内水银柱把管内气体分成两部分，此时两 -40℃~90℃的温度范围内正常工作，则在 边气体温度相同，管内水银面高度差为h.若 20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压应控 要使左右水银面高度差变小，则可行的方法是 制在 A.2.0 atm~2.3 atm B.2.3 atm~2.6 atm A.同时升高相同的温度 C.2.6 atm~2.9 atm D.2.9 atm~3.2 atm B.玻璃管竖直匀速下落 2.如图所示，一开口向右的汽缸固定在水平地面 C.同时降低相同的温度 上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位 D.玻璃管竖直加速下落 置有一挡板，外界大气压强为P初始时，活塞 压轴挑战 紧压挡板处.现缓慢升高缸内气体温度，则图 5.(2024·河北三模)如图，密闭性能良好的杯 中能正确反映缸内气体压强变化情况的P-T 盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖的质量 图像是 为m,杯身与热水的总质量为M,杯子的横截 面积为S.初始时杯内气体的温度为T。,压强 与大气压强P,相等因杯子不保温，杯内气体 温度将逐步降低，不计摩擦，不考虑杯内水 的汽化和液化： (1)求温度降为T,时杯内气体的压强P1; (2)杯身保持静止，温度为T时提起杯盖所 需的力至少多大？ (3)温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能 3.(2024·山东青岛二中月考)水 真空 将整个杯子提起？ 银气压计在超、失重情况下不能 显示准确的气压若某次火箭发 射中携带了一支水银气压计.发 射的火箭舱密封，起飞前舱内温 度T。=300K,水银气压计显示舱 内气体压强为1个大气压Po当火箭以加速度 a=g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数 稳定在p1=0.6po,已知水银气压计的示数与 液柱高度成正比，如图所示可视为起飞时重 力加速度恒为g,则起飞时舱内气体的温度是 A.420KB.360KC.300K D.240K 进阶突破拔高练P05 选择性必修第三册·RJ黑白题202.AD解析：AB.使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气： 内)，根据质量相等则有p。=P,V,原来的气体温度升高后 体的压强始终等于外界大气压而不变，若把烧瓶浸在热水 中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银而等高， 压强不变.体积从变为山由等压变化得，根据题 应把A下移，故A正确，B错误：CD.若把烧瓶浸在冷水中， 气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应 意7≤157联立解1子长，故选C T。 p。 =1- 把A管上移，故C错误，D正确.故选AD 3.B解析：AB.活塞位于汽缸正中间时，以汽缸为研究对象 3.C解析：A.上午8点时，温度小，分子的平均动能小，平均 由平衡条件得pPS=Mg+S,当活塞在汽缸的最下端时，缸 速率小，某个分子的速率可能变大，也可能变小，也可能不 内气体温度为T,压强为p2,此时仍有PS=g+S,可得 变，故A错误；B.当温度升高时，气体体积将增大，因此房间 P=户，可知缸内气体为等压变化，由盖昌萨克定律可得 内的空气质量将减少，空气分子的个数减少，空气的分子数 V V2 密度减少.故B错误：CD.上午8点的热力学温度T=(273+ 可得T2 T,V2(27+273)×S K=600K,则能测量 TT, 10)K=283K,下午1点的热力学温度T2=(273+25)K= 34 298K,上午8点时教室内空气的质量为m,体积为V,选上 的最大温度为600K:又有△V=S·△L,由上式可知，刻度表 午8点时教室内空气为研究对象，由盖-昌萨克定律元 的刻度是均匀的，A错误，B正确：C.由以上分析可知，汽缸 内的气体做等压变化，弹簧受到的弹力不变，因此环境温度 云与=宁一器上午8点教室内的气体质量叫与下 T, 升高时，弹簧的长度仍不变，C错误：D.以汽缸为研究对象 (不包含活塞)，对汽缸受力分析，由平衡条件可得P,S=Mg+ 午1点气体质量%比值肥器因上年8友和下车 P,S,代人数据解得缸内气体的压强为P,=1.1×10Pa,D错 误故选B. 压轴挑战 1点教室内的体积相同，故密度之比等于质量之比2_m p:m 4(1)贤 4 (2)30 8,故C正确，D错误故选G 解析：(1)对右侧汽缸中的活塞，由受力平衡有P,S=2mg,对 4.B解析：ABC,令外界环境压强与密封气体压强分别为P%, 左侧汽缸中的活塞，由受力平衡有P,S=mg+P,S,解得P,= P,对活塞与硬杆整体分析有PmS,+P,Sn=P,S,+oSn,解得 照(2)在缓慢升温过程中，两部分气体的压强均不变，均为 =,可知，气体发生的是等压变化，根据盖-吕萨克定律有 等压变化，设右侧活塞刚好上升至汽缸顶部时，左侧活塞下 行可知，当缸内气体温度缓慢下降到乃时，密封气你 降，对1气体，初态有一公1=，末态有=（行 体积将随之减小，由于活塞用硬杆相连，两活塞移动的距离 相等，当体积减小时，活塞应向横截面积较小的活塞一侧移 小水由盖昌萨克定律相安=对Ⅱ气体，初态有8 动，即活塞将向右移动，故AC错误，B正确：D.根据上述可 知，活塞再次静止时，红内气体的体积、温度与降温前相比都 乃=7，未态有=5+（分x小点由盖-昌萨克定律得之 发生了变化，而压强没有发生变化，故D错误故选B. 5.(1)均匀(2)1=(24.5+0.25h)℃(3)偏大，原因见解析 ,联立解得7= 37 解桥：()根据=G,油柱体积随温度均匀变化，则刻度是 第2课时气体的等容变化 均匀的.(2)初状态：V,=(357+0.3×10)cm3=360cm3,T,= 白题基础过送 (273+27)K=300K,任意态：2=(357+0.3×h)em3.T2= 1.B解析：把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积不变，气体经过 热传递，温度不断降低.气体发生等容变化，由查理定律可 73+)K,由=号，得：=(24.5+0.25h)℃.（3)田 知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压国 就将罐紧紧地压在皮肤上 云可得：=卡7由于油柱重力产生压强的影响没有 2.A 了，偏大，则测得的T,偏大 解折：对甲图活赛受力分析有学，=，对乙图活塞受 力分析有Pz=,由题知质量相等的同种理想气体甲，乙的 黑题应用提优 1.D解析：在0℃和273℃两个状态时，由盖-昌萨克定律可 体积相等，则根据气-光可知pmP2T>2故选人 0.3m3 知，对气体a有(273+273承=273K,对气体6有 3.C解析：取表内封闭气体为研究对象，初状态的压强为P,= 1.0×10Pa,温度为T,=(273+27)K=300K,末状态的温度 V 273+273k3K,解得=06，北=02m,4写 为7[273+(-23)]K=250K,根据查理定律有宁-片解 。-。=0.4m3,选项D正确. 2.C解析：设刚好从地面浮起时气袋内的气体密度为P,则 得= ×10Pa,所以此登山手表表面玻璃可以承受的内 6 升起时浮力等于孔明灯和内部气体的总重力，有g。=Mg+ P,gV,气袋内的气体温度升高时，将气体视为等压变化，气 外压强差至少为4=A-p=名x10-40x10Pa43x 体原来的体积为'。，温度升高后体积为V,(有。留在气袋 10Pa,故选C 参考答案与解析黑白题07 4.B解析：假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，根据： 误，A正确：BD.玻璃管竖直加速下落，左边空气柱对水银柱 在理定律有号岩所以4p=宁47，两部分气体初状态温 的压强变小，体积增大，使左右水银面高度差变小，匀速下落 时，压强不变，高度差不变，故B错误，D正确.故选AD 度T相同，升高的温度△T相同，初状态气体A的p大，则 压轴桃战 4p,>4p,水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，即向B 端移动.故选B 52 T MgTo (2)poS+mg-TPoS (3)T- PoS 5C解析：轮胎容积不变，由查理定律可知号=7解得 解析：(1)降温过程中，气体体积不变，根据查理定律 47=左前轮胎内的气体温度变化47，品，右前轮 16 PoTt ,得温度降为了，时杯内气体的压强P,=。 胎内的气休温度变化了，=沿，左后轮胎内的气休温度变 (2)对杯盖受力分析如图甲所示，当杯盖与杯身间的弹力恰 好为零时，拉力最小，根据平衡条件P,S+F=P。S+mg,最小拉 16 16 化△7，=527，右后轮胎内的气体温度变化△7，=2 T,则 力为F=pmS+mg-T PoS: △T,<△T:<△T,<△T:,所以轮胎内气体的温度变化最小的是 左后轮胎内的气体故选C 6B解析：由题图知，a→b过程为等压过程，由 =C可知， 气体温度升高，体积增大：6一心过程为等容过程，由号=C可 知，气体温度升高，压强增大，故B正确 (3)设提起杯子时气体压强为P2,温度为T,杯身的受力分 黑题应用提优 析如图乙所示， 1.B解析：轮胎内气体体积不变，则为保证安全，则在90℃时 压强不超过3.5atm:在-40℃时压强不低于1.7m,则根据 平衡时p,S=p,S+Mg,得到pP%S· Mg 查理定律列式，35 MgT。 P 1.7 P 、273+90273+20*273-40273+20,解得n= 根据查理定律=户，此时温度为，=。 T。T PoS 2.83am,P2=2.14alm充气后的胎压应在2.14atm-2.83atm 第3课时理想气体的状态方程 范围内比较合适，故B选项适合. 白题 基础过关 2.C解析：在p-T图像中，开始一段时间内，随着温度的升 1.A解析：ACD.气体分子大小和相互作用力可以忽略不计， 也可以不计气体分子与器壁磁撞的动能损失，这样的气体称 高，气体发生的是等容变化，根据号=C可知图像为一条过 为理想气体.它是理论上假想的一种把实际气体的性质加以 坐标原点的直线：当气体压强增加到与外界大气压强相等 简化的气体理想气体在任何情况下都严格遵守气体实验定 时，温度再升高，活塞将向右移动，气体发生等压变化，即气 律，也就是说，实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度 体压强等于大气压强，保持不变，故C正确。 不太低，压强不太大时，才可做近似处理.一般可认为温度不 3.B解析：设当火箭以加速度a=g的加速度竖直向上起飞 低于零下几十摄氏度，压强不超过大气压的几倍时的气体为 时，此时舱内气体压强为，此时水银柱的质量为m,水银管 理想气体，故A正确，CD错误：B.对于理想气体，分子间不 的横截面积为S,对气压计内的水银柱，根据牛顿第二定律 存在相互作用力，也就没有分子势能的变化，其内能的变化 有p,S-mg=m=mg,解得A,=2g设此时水银气压计内液 即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，B错误故 S 选A 柱高度为h,有mg=Pghs,又0.po=Pgh,解得m=phS= 2.C 解折：根据理想气体状态方程学G可知，使气体的温度 0.6pe s0.6poS p -,所以p1=1.2p:又因为T。=300K,以舱内 保持不变，而压强和体积同时增大显然是不可能的，故C符 g 合题意 气体为研究对象，根据气体等容变化有=，解得刀= 3.D解析：气体的质量一定.则分子数一定，当体积减小 T。T 时，分子总数不变，单位体积的分子数增加，因温度不变， 360K.故选B 则分子的平均速率不变，则气体分子每次碰撞器壁的平均作 4.AD解桥：AC假设两部分气体做等容变化。则根据宁 用力不变，气体的压强变大，则单位时间内单位面积器壁上 受到气体分子碰撞的次数增多.故选D. +dT可得压强变化4p=lP,p,1= △T o,则4p左= 4.D解析：A.轮胎内气体体积不变，气体质量不变，则单位体 积内分子的个数不变，故A错误：B.由于胎内气体体积不 AT △T 了p发4p6=7P,其中P%=P6pgh若同时升高 变，单位体积分子数不变，温度降低，分子平均速度降低，则 单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少，故B错误： 相同的温度，则左侧气体压强增加得多，所以左侧水银面上 C.由于胎内压强变低.体积不变，单位体积分子数不变 升，右侧水银面下降，左右水银面高度差变小同理，若同时 则分子对胎内壁单位面积的平均作用力更小，故C错误： 降低相同的温度，则左侧气体压强减少得多，所以左侧水银 D.由于温度降低，则分子内能减小.分子平均速率变小，速 面下降，右侧水银面上升，左右水银面高度差变大，故C错： 率大的分子占比变少，故D正确故选D. 选择性必修第三册·RJ黑白题08