第2章 课时练4 温度和温标 气体的等温变化-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第二章 气体、固体和液体 课时练4温度和温标 气体的等温变化 (时间：40分钟满分：50分) 基础达标 长度变为（大气压强为75cmHg) 1~7题每题3分，共21分。 A.5.6 cm B.6.0 cm 1.（多选)关于温度和热平衡，下列说法中正确的是 C.6.4 cm D.7.1 cm ( 5.(多选)下列选项图中，p表示压强，V表示体积，T为 A.处于热平衡状态的系统，温度一定相同 热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生 B.摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1K 等温变化的是 () C.摄氏温度1℃，对应热力学温度是1K D.温度是分子势能的宏观标志 2.(2024·辽宁阜新育才高级中学月考)下列关于系统 是否处于平衡态的说法，正确的是 () A.将一根铁丝的一端插入温度恒为100℃的水中， 另一端插入温度恒为0℃的冰水混合物中，经过 足够长的时间，铁丝处于平衡态 B.两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组 成的系统处于非平衡态 6.如图所示，一定质量的某种气体，从状态1变化到状 C,0℃的冰水混合物放人1℃的环境中，冰水混合物 态2，其力图像为倾斜直线，气体温度变化是 处于平衡态 D.压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 3.如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上， T形活塞的质量为M,下底面积为S,上底面积为 4S,若大气压强为p。,重力加速度为g,则被封闭气 体的压强p等于 () A.逐渐升高 B.逐渐降低 C.可能不变 D.可能先升高后降低 7.(教材习题变式)（多选）如图所示是一定质量的气体 由状态A到状态B再到状态C的变化过程，A、C两 点在同一条双曲线上，则此变化过程中 () A,+普 B3p+4 C.Po+Mg D.条件不够，无法判断 0 4.如图，开口向上且足够长的玻璃 A,从A到B的过程温度升高 管竖直放置，管内长为5cm的水 B.从B到C的过程温度升高 银柱封闭了一段长为6cm的气 C.从A到B再到C的过程温度先降低再升高 柱，保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱 D.A、C两点的温度相等 拓展提升 (3)某同学在实验中得到的数据如下： 8~10题每题4分，11题6分，12题11分，共29分。 次数 1 2 3 1 5 8.实验室有一支读数不准确的温度计，在测量冰水混 压强 合物的温度时，其读数为20℃：在测量1标准大气压 116.2124.6 134.3 145.6158.8 p/kPa 下沸水的温度时，其读数为80℃。下列分别是温度 体积 计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为 14 13 12 11 10 60℃时温度计的示数，其中正确的是 ) V/cm A.41℃，60℃ B.21℃，40℃ 体积倒数 1 0.071 0.077 0.083 0.091 0.100 C.35℃，56℃ D.35℃，36℃ /cm-3 9.如图所示是一定质量的某种气体 状态变化的饣-V图像，气体由状 p、V乘积 1626.81619.81611.6160L.61588. 态A变化到状态B的过程中，气4 kPa·cm 体分子平均速率的变化情况是 2468 表中数据表明气体的p、V乘积随着气体体积的减 小而减小，若实验中很好地满足了气体温度不变， A.一直保持不变 则出现该结果的原因是 B.一直增大 C.先减小后增大 12.粗细均匀的U形玻璃管竖直 D.先增大后减小 放置，左端封闭，右端开口。初32 水银 10.(情景创新)使用胶头滴管时， 始时，管内水银柱及空气柱长 插入水中，捏尾部的橡胶头， 度如图所示，下方水银柱足够 使其体积减小，排出一定空气 水银 长且左、右两侧水银面等高。 后呈稳定状态，如图所示。然 已知大气压强p。=75cmHg,环境温度不变。现从 后松手，橡胶头体积增大V,有体积V2的水进入了 U形管右侧缓慢注入水银，使右侧空气柱的上方水 滴管。忽略温度的变化，根据图中h1和h2的高度 银柱的长度变为25cm。求： 关系，有 ( ) (1)右侧管内封闭空气柱的长度； A.V>V2 B.Vi<V2 (2)左侧管内水银面上升的高度。 C.V=V2 D.缺少数值无法判断 11.图甲为研究一定质量的气体压强与体积关系的实 验装置。 (1)图甲中①为 传感器，该实验需要保持 气体的 和 不变。 (2)某同学在实验中测出多组气体压强与体积后， 利用DIS实验绘图功能，得到如图乙所示的p-V 图像，则由图 (选填“能”或“不能”)得到压 强与体积成反比的结论。 8小后增大，B错误，分子势能是标量，若y表示分子之间的势：11.A解析：根据题意，由图可知，乙分子从P→Q做加速运动，到 能（以无穷远处为零势能点），则分子之间的距离由「：增大到 达Q点时，F=0,速度最大，动能最大，之后开始做减速运动，选 r。的过程中，分子势能一直减小，C正确：若y表示分子之间 项A正确，B、C错误：由F-x图像中图线与横轴所围面积表示 的势能，a,b间分子力表现为引力，若y表示分子之问的作用 功可知，从P→Q过程中分子力做正功的绝对值大于Q→R过 力，a、b间的分子力也表现为引力，若一个分子固定在坐标原 程中分子力做负功的绝对值，则乙分子到达R点时，速度不为 点，另一个分子由a点释放，则这个分子由a到b的过程中， 0,则乙分子到达R点时不能静止于该处，选项D错误。 分子力一定做正功，动能一直增加，D正确。 12.答案：(1)E一E0(2)见解析 4.A解析：因为温度相同，所以分子平均动能相同，故A正确： 解析：(1)当b分子速度为零时， 因为水分子的质量小于铁分子的分子质量，则水分子的平均 此时两分子间势能最大，根据能 △x 速率大，故B错误：分子势能与分子间距有关，分子间距等于 量守恒定律，有Em=E T。时分子势能最小，偏离r。越多，分子势能越大，所以体积大 一E0e 分子势能不一定大，故C错误；因为物体的分子数不同，分子 (2)由E。-x图线可知，当两分 势能的大小关系未知，所以无法比较两者的内能的大小，故D 子间势能为E时，b分子对应x1和x:两个位置坐标，b分 错误。 子的活动范图△x=x2一x1,如图所示。 5.CD解析：0℃的冰变成0℃的水，温度不变，所以分子的平 第二章气体、固体和液体 均动能不变，一定质量的0℃的冰变成0℃的水需要吸收热 量，则水的内能增大，而分子平均动能不变，所吸收的热量用 课时练4温度和温标气体的等温变化 来增大分子的势能。C、D正确。 6.A解析：温度升高，分子平均动能增大；温度降低，分子平均 :1.AB解析：处于热平衡状态的系统，温度一定相同，故A正 动能减小。体积与分子势能间的关系复杂，不能简单地说“体 确：根据热力学温度T与摄氏温度t的关系T=273.15+t可 积增大，分子势能增大”，只有选项A正确。 知，摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1K,故B正确：摄氏 7.C解析：因为图中线段AQ=QB,所以Q是平衡位置，则乙 温度1℃，对应热力学温度为274.15K,故C错误：温度是分 分子在P处所受到的分子间作用力表现为斥力，A错误，乙分 子平均动能的宏观标志，故D错误。 子从较远处靠近甲分子，则在靠近Q的过程中，分子间作用力2B解析：A项中，铁丝受到外界因素影响，不是处于平衡态， 表现为引力，引力做正功，乙分子速度增大，分子势能减小，在 只是处于一种稳定状态，选项A错误；两物体温度不同，接触 Q点分子间作用力为零，加速度为零，越过Q点靠近甲分子过 后高温物体会向低温物体传热，处于非平衡态，选项B正确： 程，分子间作用力表现为斥力，斥力做负功，分子速度减小，势 0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周国环境会向冰水混 能增大，加速度增大，所以pa>vp,ao<ap、Ep>Eo,B、D错 合物传热，冰水混合物不是处于平衡态，选项C错误；压缩密 误，C正确。 闭容器中的空气，空气的体积、压强在变化，不是处于平衡态， 8.ABD解析：当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止 选项D错误。 状态，当乙分子运动到很远时，乙分子不再受分子间作用力， 3.C解析：以活塞为研究对象，活塞受重力、大气压力和封闭气 此时速度为。，放在此过程中乙分子的动能变化量为2m, 体的支持力，根据受力平衡得Mg十pS=pS,解得p=p。十 故A正确：此过程中，分子斥力始终做正功、分子引力始终做 冬C玉角 负功，即w。=W。一W1=2m,即分子斥力比分子引力多 4.C解析：初状态气体压强为p=p。十pa=80cmHg,末状态 气体压强为p'=p。=T5cmHg,由玻意耳定律得pLS= 微的功为2m2,故B.D正确，C错误。 pL'S,解得L'=6.4cm,故A,BD错误，C正确。 5.AB解析：选项A图中可以直接看出温度不变：B图说明po℃ 9.AB解析：在平衡位置处，分子势能最小，分子间的作用力为 0,所以在x。处所受分子间的作用力不为0，在x1处所受分子 日，脚pV=常数，是等温过程；C图横坐标为温度，不是等温 间的作用力为0，选项A正确：从x1处向左移动，分子间的作 线：D图的p一V图线不是双曲线，故不是等温线。 用力一直增大，选项B正确：从x1处向右移动，分子问的作用 力先增大后减小，选项C错误：在x2处由静止释放另一分子， 6.B解析：气体p号围像上各点与原点连线的斜率与温度成 由图知，分子不能运动到x。处，选项D错误。 正比，由图像可知，1→2过程图像上各点与原点连线斜率逐渐 10.D解析：根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r。)时 减小，故气体温度逐渐降低，B正确，AC、D错误。 分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离？变：7.AD解析：作出过B点的等温线如图所 P 化的图像：根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r。)时 示，可知Tg>TA=Tc,故从A到B的 分子间的作用力为零，可知曲线Ⅱ为分子间的作用力（分子 过程温度升高，A正确；从B到C的过程 间引力和斥力的合力)随分子之间距离r变化的图像：结合 温度降低，B错误：从A到B再到C的过 曲线Ⅱ，可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的 程温度先升高后降低，C错误：A,C两点O 图像。选项D正确。 在同一等温线上，D正确。 ·3· &C解析：此温度计每一刻度表示的实际温度为0℃- :2,B解析：把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积， 体积不变，气体经过热传递，温度不新降低，气体发生等容变 号℃，当它的示数为1℃时，它上升的格数为1-20=21， 化，由查理定律可知，气体压强减小，小于大气压，火罐在内外 对应的实际温度应为21×号℃=35℃，同理，当实际温度为 气体压力差作用下，“吸”在皮肤上，故A、C错误，B正确；因为 体积不变，火罐内气体单位体积分子数不变，温度降低，压强 60℃时，此温度计应从20开始上升格数为60 5 =36,它的示数 减小，故D错误。 3 3.BC解析：根据查理定律有p=CT,C正确，D错误；将T- 为36℃十20℃=56℃，所以C正确 (273.15十t)K代入得p=C·(273.15十t)K,升高1℃时的 9.D解析：由题图可知，paVa=paV#,所以 力 A、B两状态的温度相等，在同一等温线上。 压强为p1=C·(274.15+)K,所以△p=273.15+t=0 由于离原点越远的等温线温度越高，如图所 时有△p=273.15A蜡误，B正确。 示，从状态A到状态B,气体温度应先升高 后降低，分子平均速率先增大后减小，故DD 4.C解析：假设水银滴不动，两边气体都发生等容变化，根据号 正确。 10.A解析：捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后， -C,可知对左侧气体有273二027320对右侧气体有 管内气体的压强为p1=p。十Pgh1。水进入了滴管后管内气 体的压强为p,=p十Pgh2。根据玻意耳定律得(p。十pgh1)V 20一亮鉴理可得P4<印：，居光水银清将肉左修动。 =(p。十Pgh2)V,可得后来气体体积大于初始体积，即V> 5.AD解析：气体由A→C的变化过程是等温变化，由V=C V,所以V>V2,故A正确。 (C是常量)可知，体积减小，压强增大，故A正确；由C→B的 11.答案：(1)压强质量温度(2)不能(3)实验时注射器 内的空气发生了泄漏 变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由号 解析：(1)题图甲中①为压强传感器；研究一定质量的气体压 C(C是常量)可知，温度升高，压强增大，故B错误；综上所述， 强与体积关系时，应保持气体的质量和温度不变。 (2)压强与体积成反比的图像应为双曲线的一支，题图乙的 由A→C→B的过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态 P-V图像不能确定是不是双曲线的一支，所以不能确定压 B时的压强最大，故C错误，D正确。 强与体积成反比。 6.BCD解析：因为等容图线的斜率越大，对应气体的体积越 (3)实验时注射器内的空气发生了泄漏。 小，所以a点对应状态的气体体积小于b点对应状态的气体 12.答案：(1)4.5cm(2)2cm 体积，A错误，B正确：因为气体质量一定，分子总数一定，体 解析：(1)设玻璃管的横截面积为S,、g分别为水银密度和 积小时分子密集程度大，故a点对应状态的气体分子密集程 重力加速度；初始时，右侧水银柱高度为h,=l5cm,空气柱 度大于b点对应状态的气体分子密集程度，C正确：因为温度 长度为l1=5cm,压强为p1,注入水银后，右侧水银柱高度 相同，所以a点对应状态的气体分子的平均动能等于b点对 为h1'=25cm,空气柱长度为l1',压强为p1',由力的平衡条 应状态的气体分子的平均动能，D正确。 件有p1=po十pa1=90cmHg,p:'=p。十p=100cmHg, 由玻意耳定律有p1l1S=p1'11'S, 忆B解析：由于气体的压强不变，故△V=行·△T,由于 联立以上各式并代入数据解得 V>V3,△T相同，故△V1=△V:>△V,即甲管与乙管中水银 l1'=4.5cm。 柱向上移动最多，故选项B正确，A、C、D错误。 (2)初始时，左侧空气柱长度为l2=32cm,压强为p2=p1: 8.A解析：由理想气体状态方程pV=CT, V 注入水银后，设左侧水银面上升的高度为，左侧空气柱压强 为p2',由力的平衡条件有 可得V=￡T,可知V-T图像的斜率大 p2'=p1'-2pa, 小与压强大小成反比，如图所示，a'O和 由玻意耳定律有 O分别是这个图的两条切线所对应的最大0 P:l2S=P2'(l2-h)S, 联立以上各式并代入数据得 斜率和最小斜率，从状态c到状态a,斜率先增大后减小，可知 h2-82h+160=0, 压强先减小后增大，故A正确：由图可知整个过程中，b'的斜 解得h=80cm(不合题意，舍去)，h=2cm。 率最小，则气体在状态b时压强最大，故B错误：司理可知气 课时练5气体的等压变化和等容变化 体在状态b时的压强大于在状态d时的压强，由压强的微观 意义可知状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数 1B解折：由查一昌萨克定律可特的-会代入发器可得日 比状态b时少，故C错误；状态c对应的温度高于状态a,因此 在气体分子的各速率区问的分子数占总分子数的百分比图像 =300K,解得T2=450K,所以升高的温度4=△T 中，状态c时的图像峰值比状态a时的图像峰值小，故D 150℃。故B正确。 错误。 。4●