周测卷3 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）

周测卷3气体的等温变化 (时间：75分钟满分：100分) 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出 的四个选项中，第1一7题只有一项符合题目要求，每小 题4分：第8一10题有多项符合题目要求，全部选对的 得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。) 1.(2024·山东濉坊第一中学月考)如图所示，两端开 口、粗细均匀的足够长U形玻璃管插在大水银槽中， A.L变大，h不变 B.L变大，h变大 管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭 C.L变小，h不变 D.L变小，h变大 在左右两侧的竖直管中，平衡时水银柱的位置如图， 4.如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内、外 求 水银面高度差为1，右侧管有一段水银柱，两端液面 其中h1=5cm,h:=7cm,L1=50cm,大气压强为 高度差为h2,管中间封有一段空气，则 ()） 75cmHg,则右管内气柱的长度L:等于 要 副 A.若环境温度升高，则h,不变，h:增大 A.44 cm B.46 cm B.若大气压强增大，则h,不变，h,减小 C.48 cm D.50 cm C.若把弯管向下移少许距离，则h,增大，h,不变 2.(2024·河北邯郸月考)如图所示，有一内径均匀、两 D.若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则h1,h 相 端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管 均增大 与B支管之间的夹角为0，A支管中有一段长为h的 5.(2024·山东临沂第一中学月考)如图所示，劲度系 水银柱保持静止，下列说法中正确的是 ( 数k=500N/m的竖直弹簧下端固定在水平地面上， 上端与一活塞相连，导热良好的汽缸内被活塞密封 了一定质量的气体，整个装置处于静止状态。已知 汽缸质量m1=5kg,活塞横截面积S=10cm,大气 压强p。=1.0×10Pa,此时活塞离汽缸顶部的距离 h,=40cm。现在汽缸顶部加一质量m2=5kg的重 A.B管内水银面比管外水银面高h 物。忽略汽缸壁厚度以及活塞与汽缸之间的摩擦 B.B管内水银面比管外水银面高hcos0 力，汽缸下端离地足够高，环境温度保持不变，重力 C.B管内水银面比管外水银面低hcos0 加速度g取10ms。则汽缸稳定后，与未加重物时 D.管内封闭气体的压强比大气压强大hcOs0高水银 相比，下降的距离为 () 柱的压强 3.(2024·山东青岛第十九中学月考)如图所示，有一 只小试管竖直倒插在盛有足量水的容器中，试管恰 好漂浮于水面上，试管内、外水面的高度差为h,试管 露出水面的高度为L。若环境温度不变，大气压强缓 慢减小，不考虑容器中水面升降及试管壁厚度，则 A.10 cm B.20 cm ( C.30 cm D.40 cm 45 6.(2024·河北邯郸六校联考)如图所示，自动洗衣机 洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭， 并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空 气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空 气被压缩，当细管中的空气压强达到一定数值时，压 力传感器使进水阀门关闭，从而自动控制进水量。 9.如图所示，D→A→B→C表示一 已知刚进水时细管中被封闭空气柱的长度为42cm, 定质量的某种气体状态变化的过 洗衣缸上方盖板有细缝与外界相通，大气压强p。= 程，则下列说法正确的是( 1.0×103Pa,水的密度o=1.0×103kg/m,取重力 A.D→A是一个等温过程 加速度大小g=10m/s。洗衣时选择某挡位，当细管中 B.A→B是一个等温过程 空气压强达到1.05×10Pa时，压力传感器就会关闭洗 C.A与B的状态参量不同 衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高为 D.BC体积增大，压强减小，温度不变 压力传盛器 10.(2024·辽宁沈阳第四中学月考)如图所 示，开口向上竖直放置的静止的玻璃管中， 两段水银柱封闭着两段空气柱，两空气柱 细骨 的体积分别为V1、V2,两段水银柱的高度 分别为h1、h:,且V>V,h,<h2。如果此 A.42 cm B.50 cm 管保持竖直状态自由下落，两空气柱体积 C.52 em D.62 cm 分别变为V'、V',则下列说法中正确的是( 7.(2024·江苏南通中学阶段测试)如图所示，同一房 A.两部分气体的体积都增大 间中有4、b、c三根完全相同的玻璃管，管内各用一 B.一定有V,'>V: 段相同长度的水银柱封闭了相等质量的空气。现使 a管由静止沿光滑斜面下滑：b管轻放在粗糙斜面 C.可能有V'<V D.可能有V'=V' 上，之后下滑：c管以初速度沿粗糙斜面上滑。过 程中，当水银柱与玻璃管位置相对稳定时，三管内的 二、非选择题（本题共5小题，共54分。） 气柱长度L1、L2L3之间的大小关系为 11.(10分)某同学用如图所示装 置探究气体等温变化的规 律，该同学按如下操作步骤 压力表 人459 45 545 进行实验： A.L>L:>L B.L>L:>L a.将柱塞移动到使空气柱体 C.L:>L>L D.L:>L>L 积适中的位置，用橡胶塞密 柱搭 8.(2024·重庆第八中学期中)如图所示，某种自动洗 封注射器的下端，记录此时 压力表上显示的气压值和刻 空气柱 衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质 度尺上显示的空气柱长度： 橡胶塞 量的空气，设温度不变，洗衣缸内水位升高，则下列 各个描述细管中被封闭的空气状态变化的图像中可 b.用手握住注射器以使其更加稳固，然后缓慢向下 能与上述过程相符合的是 ( 压或向上拉柱塞改变气体体积： 。.读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示 气 的空气柱长度： 细管 d.重复b、c两步操作，记录6组数据，作p-V 图像。 (1)关于该同学在实验操作中存在的不当，下列叙 述中正确的是 A,实验过程中手不能握注射器，否则会改变空气柱 的温度 46 B.应该以较快的速度向下压或向上拉柱塞来改变 13.(10分)(2024·辽宁大连第一中学月考)一U形玻 气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生 璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一 改变 光滑的轻活塞。初始时，管内水银柱及空气柱长度 (2)实验室中有容积为5mL和20mL的两种注射 如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边水 器供选择，为能用较小的力作用在柱塞上使气体体 银柱高度相等时为止，已知玻璃管的横截面积处处 积发生明显变化，选用容积为 mL的注射 相同，在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄 器更合适：实验中为了找到气体体积与压强的关系 漏。大气压强p。=75cmHg,环境温度不变。求： (选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的 活塞 横截面积。 (3)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V 20m 的函数关系，应作出 (选填“p-V”或“p 20m 水 十)图像。对图线进行分析，如果在误差允许范周围 5cm 内该图线是一条 线，就说明一定质量的气 (1)此时右侧管内气体的压强： 体在温度不变时，其压强与体积成反比。 (2)活塞向下移动的距离（结果保留3位有效数字）。 12.(10分)如图所示，带有气嘴，导热性能良好的汽缸 固定在水平地面上，厚度不计的轻质活塞在汽缸内 可以自由移动，初始时活塞处于静止状态且活塞两 侧气体的体积均为V,现打开气嘴，稳定后右侧气体 的体积为1.2V,已知环境温度不变，大气压强恒 为pos (1)求初始时缸内气体的压强： (2)若通过气嘴向缸内充人压强为p。的空气，求充 入多少体积的空气可以使活塞回到初始位置。 47 14.(12分)(2024·江西稳派联考)如图甲所示装置，导 :15.(12分)一定质量的气体被活塞封闭在圆筒形的金 热良好的两个薄壁汽缸A,B通过活塞C、D分别 属汽缸内（汽缸足够长），活塞的质量为m,横截面 封闭了两部分同种气体a、b,活塞通过不计质量的 积为S,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。开 细杆相连，竖直静置在水平面上。两个汽缸的质量 始时汽缸水平放置（如图中甲所示），活塞静止不动 均为M=2kg,活塞C的质量m=1kg,活塞D的 时，活塞到汽缸底部的距离为L,将汽缸从水平放置 质量mD=0.5kg,两个活塞的横截面积均为S= 缓慢竖直立起（如图中乙所示），稳定后活塞相对汽 10cm,气体a和b对应的体积恰好相等。已知外 缸移动了上。气体温度保持不变，重力加速度为g 界大气压强为p,=1.0×103Pa,环境温度不变，重 力加速度g取10m/s,不计所有摩擦。 亚▣ 丙 甲 (1)求大气压强是多少： (1)求气体a、b的压强p。和p6: (2)若汽缸质量为2m,用一根细绳与活塞相连，把 (2)如图乙，将装置放置于光滑水平地面上，两活塞 活塞、汽缸整体悬吊起来（如图中丙所示），求稳定 均不脱离汽缸，求稳定后气体a、b的体积之比。 后气柱的长度。 48分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能 为22，选项C错误；由能量守恒可知，当两分子速度最大即 15.答案：1)4Rp 2R3P2 Mgh Mg' 动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Em=四22 解析：(1)月球的表面积为S=4xR 2Xm,2=m,2-m3,选项D正确。 月球表面大气的重力与大气压力大小相等，即有 mg'=PoS 11.答案：增大增大增大 解析：温度升高，碳酸分解会加快，二氧化碳气体遍出液面， 所以大气的总质量m= 4πR2po g 故瓶内汽水上方空间单位体积内二氧化碳分子数增大：因温 (2)月球表面大气层的气体分子数为 度升高，所以瓶内二氧化碳气体分子的平均动能增大。由以 上分析知瓶内气体压强增大。 4v,-2 12.答案：(1)2568X10-0(2)D (3)可以认为每一个气体分子占据的空间为一个立方体，小 解析：(1)由题图可知，油膜轮廓中共有64格，则油膜的面积 立方体紧密排列，其棱长即为分子间的距离，设分子间距离 为S=6X2X26m=256em,油晚分子岗直径为d-背 为a,大气层中气体的体积为V,h远小于R,则有V=4πRh 可得a=√n 84R'五_/Mg五 需×品×10×6X0*8X10”m 1 NAPo 周测卷3气体的等温变化 (2)根据=S,甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒 1.D解析：左侧管内气体压强为p1=p。十p,=82cmHg,则 精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小 了，则1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算值偏大，使得分 右侧管内气体压强为p2=p1十p,=87cmHg,则右侧管中 子直径测量值偏大，选项A错误；乙同学用注射器和量筒测 下端水银液面比外界低(87一75)cm=12cm,则右侧管中气 得58滴油酸酒清溶液为1mL,不小心错记录为57滴，则1 柱长L2=[(50-5-7)十12]cm=50cm,选项D正确。 滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算值偏大，使得分子直径测 2.B解析：以A管中的水银为研究对象，则pS十oghS cos0= 量值偏大，选项B错误：丙同学在计算完注射器滴出的每一 pS,B管内气体压强为p=。一pghcos0,可知p<po,B 管内封闭气体的压强比大气压强小hcos0高水银柱的压强， 滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴 且B管内水银面要比槽内水银面高出hc0sO,选项B正确。 在水面上，这个拿错的注射器的针头比原来的细，则实际滴 在水面上的纯油酸体积比计算值小，可知分子直径测量值偏 3.A解析：对试管与封闭气体整体，此变化过程中仍有PgV =mg,所以V"不变，即h不变。假设大气压强为p。,则试管 大，选项C错误：丁同学计算油膜面积时，把所有不足半格的 内气体压强为p=p。十Pgh,若环境温度不变，大气压强缓慢 油膜都算成了一格，则油膜面积计算值偏大，使得分子直径 减小，试管内气体压强减小。由玻意耳定律可知，气体做等温 测量值偏小，选项D正确。 变化，压强减小，体积变大，因此试管将上浮一些，即L变大， 13.答案：(1)1.8×10-m3/mol(2)1.0×10min 选项A正确。 解析：D水的摩尔体积V。= p 4.D解析：管中封闭气体的压强为p=po十pgh:=pa十Pgh2, 解得1=h2,无论大气压强如何变，也不管环境温度如何变 解得V18ǒ90m/mol1.8×10m/mol。 化，h1始终等于h2,A、B错误：若把弯管下移少许距离，封闭 ②)清驱联中合有的水分子是数为用效 气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h,和h2同时增 大，C错误：若右管中加入少许水银，封闭气体的体积减小，压 解得n=6.0×109 强增大，水银柱将移动，h1和h?同时增大，D正确。 则这一滴露珠蒸发完所用时间为 5.B解析：设未加重物时内部气体压强为1，对汽缸，由平衡 77 1=6.0X10min=1.0X102min, 条件可得p1S=m1g十p,S,解得p1=1.5×103Pa,加重物 后，设汽缸内气体压强为p2,由平衡条件可得p:S=m1g十 1答案，0党.e p,S十m2g,解得p2=2.0X10Pa,由玻意耳定律有p1h1S= 解析：(1)足球内空气质量m=V phS,解得h2=0.3m,活塞下降距离为△x=m23-0.1m, 物质的量一得 所以汽缸稳定时下降的距离△h=h1一h2十△x=O.2m= 20cm,选项B正确。 球内空气分子数目N=NA 6C解析：以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为p。 解得N=YN。 1.0×10Pa,体积V。=LS=42S,压缩后，气体压强p1= 、 (2)平均每个分子占有的体积V,= 1.05X105Pa,体积为V1=L1S,由玻意耳定律得poLS= p1L1S,解得L1=40cm,即细管内液面离缸底h1=L。一L1 建立立方体模型，有V。=L3 =2cm,由平衡条件得p。十pghg=p1,其中h2为缸中液面和 M 管内液面高度差，解得h2=50cm,综上，洗衣缸内水位高度为 解得L一√pN h=h1十hg=52cm,选项C正确。 ·17 7.D解析：设大气压强为pa,玻璃管的横截面积为S。对a 解析：(1)设初始时，右管中空气柱的压强为p1,长度为11； 管：a管由静止沿光滑斜面下滑，以水银为研究对象，根据牛 左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l,。设活塞被下推h 顿第二定律可得mgsin45°+paS一p.S=ma。,对管和水银整 后两边水银柱高度相等，此时右管中空气柱的压强为p,',长 体有Mgsin45°=Ma。,联立可得p。=po:对b管：以水银为 度为l1':左管中空气柱的压强为p2',长度为l2',以cmHg 研究对象，根据牛顿第二定律得mgsin45°十poS一pS= 为压强单位，由题给条件可得 ma6,对管和水银整体有Mg sin45°-f=Ma6,可得p。>pa: p1=p。十Pg(h2-h1)=90cmHg, 对c管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得mng sin45 l1=20cm. 十poS-pS=mae,对管和水银整体，有Mg sin45°十f= Mae,可解得p.<po,所以可得p6>p。>p.,根据玻意耳定 4-(0-202）m-12.5m 律pV=C和V=LS得L2<L1<La。 由玻意耳定律得p1lS=p1'1'S, 解得p1'=144cmHg。 8.BD解析：温度不变，细管中的空气做等温变化，由玻意耳定 (2)依题意p2'=p1', 律pW=C,可得p=C·,选项BD正确，A,C错误。 4=4m+202cm-A=1.5cm6 9.ACD解析：D→A是一个等温过程，A正确；A、B两状态温： 由玻意耳定律得p2l2S=p2'12'S, 度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气 解得活塞向下移动的距离为h≈9.42cm。 体的压强、温度会发生变化，B错误，C正确；B→C是一个等 14.答案：(1)1.2×103Pa1.35×10Pa(2)89 温过程，V增大，p减小，D正确。 解析：(1)对汽缸A受力分析有Mg十pS=p.S, 10.AB解析：玻璃管静止时两段封闭气体的压强均大于大气 解得p.=1.2X10Pa, 对汽缸A和活塞C、D整体受力分析有 压，当此管保持竖直状态自由下落时，处于完全失重状态，两 段封闭气体的压强均等于大气压，根据玻意耳定律，两部分 (M+me十mo)g+paS=pS 气体的体积都增大，选项A正确；根据玻意耳定律，对下段气 解得pw=1.35×103Pao 体p:V,=pV,',对上段气体pV=pV,',p1>p,V> (2)设图甲中气体α和b对应的体积为V,图乙中稳定后，气 体a、b的压强均等于大气压强，设此时气体a和b对应的体 V2,得V>V2',选项B正确，C、D错误。 积分别为V。和V,则有p.V=poV。,pV=poV, 1,答案：(1)A(2)5不需要(3)p立过原点的倾斜直 可得V。:V。=8:9。 解析：(1)实验过程中手不能握注射器，以免改变空气柱的温 15.答案：0g (2)3L 度，使气体发生的不是等温变化，选项A正确；应该以较慢的 解析：(1)设汽缸竖直立起稳定后，缸内气体压强为p,则 速度向下压或向上拉柱塞来政变气体体积，以免操作动作快 使空气柱的温度发生改变，选项B错误。(2)由于注射器长 p=p+餐， 度几乎相同，容积为5mL的注射器，横截面积小，用相同的 力，会产生较大的压强，使气体体积变化明显。由于空气柱 由玻亮耳定律得p,LS-pX号S, 横截面积不变，只要知道空气柱长度与压强之问的关系，就 能找到体积与压强之间的关系，因此不需要测出空气柱的横 解得p罗。 (2)设把活塞、汽缸整体悬吊起来稳定后缸内气体 1 裁面积。(3)根据V=C,由于p-V图像为曲线，而p- 压强为p',气柱的长度为L',对汽缸受力分析如图 图像为直线，为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的 所示，则 函数关系，应作出p文图像：对图线进行分析，如果在误差 Po 允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质 则p-紧， 2mg 量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 由玻意耳定律得p。LS=p'L'S, 12.答案：(1)1.2p。(2)0.4V 解得L‘=3L。 解析：(1)设右侧气体初始时的压强为p1,根据题意可知打开 气嘴后右侧气体的压强p2=P0, 周测卷4气体的等压和等容变化 根据玻意耳定律p1V-p2×1.2V, 1.D解析：由于水的密度和温度关系的曲线是不规则曲线，如 解得p1=1.2p0。 果选水为测温物质，则温度计刻度不均匀：汞的密度与温度成 (2)打开气嘴后，左侧气体的压强为0，体积为0.8V,充气后 规则的线性关系，选汞为测温物质，温度计刻度均匀，故D项 压强为1.2po,体积为V,根据玻意耳定律有0.8pV+po△V 正确。 =1.2p。V, 2.A解析：气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而户 解得△V=0.4V。 生的，故A正确：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子 13.答案：(1)144cmHg(2)9.42cm 的平均动能增大，分子的平均速率增大，但并不是每个分子的 18·