周测卷4 气体的等压和等容变化-【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4气体的等压和等容变化 (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8~10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.根据图判断，人们选择的温度计中的测温物质及其 A.m B.26m 依据是 ( C.4m D.5m 1.0000 4.如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明 0.9997 13.620 0.9982 液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更 13.596 0.9922 深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作 13.571 13.546 用，且筒内气体无泄漏（液体温度不变）。下列图像 13.522 13.497 中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是 0.9825 -1041020 4050℃ 我 水和汞的密度随温度的变化 变 A.水，水的密度小 B.水，水的密度出现反常现象 空气 C.汞，汞的密度大 D.汞，汞的密度与温度成规则的线性关系 居 2.对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( A.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞而 B D 产生的 5.如图所示，导热性能良好的汽缸内封有一定质量的 B.温度升高时每个气体分子的速率都将增大 理想气体，缸体质量M=200kg,活塞质量m= C.当分子间平均距离变大时，压强必定变小 10kg。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内 D.等温膨张时气体体积变大，压强增大 气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中间，整个装 3.(2024·辽宁沈阳第四中学月考)如图所示，在倾角0 置都静止。已知外界大气压恒定，重力加速度取g一 =30°的光滑斜面上，放置一个带有活塞A的导热汽 10ms2。则当活塞恰好能静止在汽缸缸口AB处时 缸B,当活塞A用轻弹簧拉住时活塞到汽缸底部的 距离为11：当让汽缸B开口向下、汽缸底部被轻弹簧 拉住时，活塞到汽缸底部的距离为2，并测得2 0.811。已知活塞的质量为m,重力加速度为g,大气 压强p。与汽缸横截面积S的乘积p.S=8ng,操作 过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面。忽略汽 A弹簧长度变短 缸壁厚度，则汽缸的质量M为 ( B.缸内气体温度为620K 49 C.缸内气体温度为600K p/atm D.缸内气体温度为74℃ 6.启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎压过 -273.15 0 低，显示为1.5p。,车轮内胎体积约为V。为使汽车 /元 A.从状态A到状态B气体的体积不变 正常行驶，用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充人 B.从状态A到状态B气体的体积增大 △V-动，压强为p,的气体，充气结束后压强达 C.状态B到状态C气体体积增大 到2.5p。,体积约膨胀了20%，则充气几分钟可以达 D.状态C气体的体积是21 到要求（汽车轮胎内气体可以视为理想气体，充气过 10.如图所示的装置，汽缸分上、下两部 程轮胎内气体温度无明显变化) 分，下部分的横截面积大于上部分 A.3 B.4 的横截面积，大小活塞分别在上，下 C.5 D.6 汽缸内用一根硬杆相连，两活塞可 7.(2024·江苏泰州中学期中)如图所示，a,b两容器中 在汽缸内一起上下移动。缸内封有一定质量的气 密封有一定量的理想气体，α中活塞的横截面积小于 体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气。初始时，活塞处 b中活塞的横截面积，开始处于静止状态，两容器温 于静止状态，小活塞上的杯子里放有大量钢球。在 度相同，当两边升高相同温度后，活塞将 下列哪些情况下，两活塞将相对汽缸向下移动 A.给汽缸内气体缓慢加热 B大气压变小 A.向左移动 B.向右移动 C,减少几个钢球 C.仍静止不动 D.无法确定 D.让整个装置做自由落体运动 8.如图所示，左端封闭、右侧开口的U形管内分别用水 二、非选择题（本题共5小题，共54分。） 银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为1， 11.(8分)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭 水银面高度差为h。当左侧部分气体温度升高较小 的空气如图甲、乙所示，U形管粗细均匀，右端开 的△1，重新达到平衡后，h和p1的变化是() 口，已知外界大气压强为76cm高的水银柱产生的 压强，图中给出了封闭空气的两个不同的状态。 A.h变小 B.h不变 C.p1变小 D.p1不变 9.某同学利用DIS实验系统研究一定质量气体的状态 (1)实验时图甲封闭空气的压强为 cmHg: 变化，实验后计算机屏幕显示的p一1图像如图所示。 图乙封闭空气的压强为 cmHg。 已知在状态B时气体的体积为V:=3L,则下列说 (2)实验时某同学认为U形管的横截面积S不用测 法正确的是 量，这一观点 (选填“正确"或“错误”)。 50 (3)数据测量完后，在用图像法处理数据时，某同学 据在图乙中同出了V方图线，则在图乙中大致画 以压强p为纵坐标，以体积V(或空气柱长度)为横 出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部 坐标来作图，他这样做 (选填“能”或“不 能”)方便地看出p与V间的关系 分V1图线。 12.(10分)某小组在做“用DIS探究温度不变时一定质 13.(10分)在绝热汽缸a内封闭一定 量的气体压强与体积的关系”实验，该实验小组想 质量的气体，汽缸顶端有一绝热阀 利用实验所测得的数据测出连接压强传感器与注 门K,底部接有电热丝E,右壁接 射器的连接管的容积，所测得的压强和注射器的容 一右端开口的细U形管（管内气体 积（不包括连接管的容积）数据如下表所示。 体积可忽略)，管内装有水银，如图所示，开始时U 实验次数压强/kPa 体积/cm 形管右侧液面比左侧高2cm,气体温度27℃。电 1 101.5 18 热丝通电一段时间，缸内温度达到57℃，该过程 2 112.8 16 U形管右管液面上升多高（大气压强1.0×10Pa 3 126.9 14 为76cmHg)? 4 145.0 12 169.2 10 压强 传感器 数据 计算机 采集器 (1)为了更精确地测量也可以利用图像的方法，若 要求出连接管的容积，应使用 图 A.p-V B.V-p C.P-V D.v I p (2)利用上述图线求连接管的容积时是利用图线 A.自身的斜率 B.在纵坐标轴上的截距 C.在横坐标轴上的截距 D.与坐标轴围成的面积 (3)某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测 量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压 强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余 操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数 51 14.(12分)如图所示为内径均匀的U形管，其内部盛 15.(14分)如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热汽 有水银，右端封闭的空气柱长为12cm,左端被一重 缸，上端开口，有一质量m=10kg、横截面积S 力不计的轻质活塞封闭一段长为10cm的空气柱， 10cm的绝热活塞将一定质量 当环境温度t1=27℃时，两侧水银面的高度差为 的理想气体封闭在汽缸内，在汽 2cm。当环境温度变为1：时，两侧水银面的高度相 缸内距缸底h=0.2m处有体积 等。已知大气压强po=75cmHg,求： 可忽略的卡环a、b,使话塞只能 [000000 在a、b上方滑动。开始时活塞搁 在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为 T。=100K,现通过内部电热丝缓慢加热汽缸内气 体。已知大气压强p。=1.0×10Pa(g取10m s)。 (1)温度t2的数值： (1)活塞恰要离开a、b时，求缸内气体的压强p,和 (2)左端活塞移动的距离。 温度T: (2)当活塞缓慢上升△h=0.15m时（活塞未滑出汽 缸)缸内气体的温度T为多少？ 碳 527.D 解析:设大气压强为力。,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力,长度为1.; 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力。一力。,长度为l。。设活塞被下推/ 顿第二定律可得mgsin45{十p.S一p.S-ma。,对管和水银整 后两边水银柱高度相等,此时右管中空气杜的压强为力,长 体有Mgsin45^{}一Ma。,联立可得p。一p。;对b管:以水银为 度为1';左管中空气柱的压强为p',长度为1',以cmHg 研究对象,根据牛顿第二定律得mgsin45{十pS一pS 为压强单位,由题给条件可得 na.,对管和水银整体有Mgsin45*-f-Ma。,可得p>。; P=。+pg(h-h)-90cmHg, 对c管:以水银为研究对象,根据牛频第二定律得ngsin45 1.-20cm。 1.'-(2020-5).m-12.5 cm. 十?。S一p.S-na。,对管和水银整体,有Mgsin45{十f Ma。,可解得.p,所以可得p>p.p,根据玻意耳定 律 V-C和V-LS得L<L.<L。 由玻意耳定律得/S-7'S. 解得p.'-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)'一, 律 V=C,可得p-C·,选项B、D正确,A、C错误。 &'=4 cm20-5 2 cm-h-11.5cm-h. 9.ACD解析:D→A是一个等温过程,A正确;A、B两状态温 由玻意耳定律得力l.S-。7'S. 度不同,A→B的过程中一不变,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。 14.答案:(1)1.2×10*Pa 1.35×10*Pa (2)8:9 体的压强、温度会发生变化,B错误,C正确;B→C是一个等 解析:(1)对汽缸A受力分析有Mg十.S-p.S 温过程,V增大,减小,D正确 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.-1.2×10Pa. 压,当此管保持坚直状态自由下落时,处于完全失重状态,两 对汽缸A和活塞C、D整体受力分析有 (M+me+m)g+S=pS 段封闭气体的压强均等于大气压,根据玻意耳定律,两部分 解得-1.35×10{Pa。 气体的体积都增大,选项A正确;根据玻意耳定律,对下段气 (2)设图甲中气体a和对应的体积为V,图乙中稳定后,气 体 V.=V,对上段气体V=V',pp,V V..得V'V',选项B正确,C、D错误。 体a、b的压强均等于大气压强,设此时气体a和对应的体 积分别为V.和V,则有V=V,V=V. 11.答案:(1)A(2)5不需要(3)) 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,以免改变空气杜的温 (2)31. 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,缸内气体压强为力,则 速度向下压或向上拉柱塞来改变气体体积,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 度几乎相同,容积为5mL.的注射器,横截面积小,用相同的 由玻意耳定律得p。LS-pX 力,会产生较大的压强,使气体体积变化明显。由于空气柱 横截面积不变,只要知道空气柱长度与压强之间的关系,就 能找到体积与压强之间的关系,因此不需要测出空气杜的棍 (2)设把活塞、汽缸整体悬吊起来稳定后缸内气体 截面积。(3)根据pV-C,由于-V图像为曲线,而 压强为力',气柱的长度为L',对汽缸受力分析如图 1 图像为直线,为了能直观地判断气体压强力与气体体积V的 所示,则 函数关系,应作出图像;对图线进行分析,如果在误差 #=2ng. 则_ 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 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。LS-pL'S. 12.答案:(1)1.2。(2)0.4V 解得L'一3L。 解析:(1)设右倒气体初始时的压强为,根据题意可知打开 气嘴后右侧气体的压强)。一力。 周测卷4 气体的等压和等容变化 根据破意耳定律y.V-。×1.2V 1.D 解析:由于木的密度和温度关系的曲线是不规则曲线,如 解得).-1.2p。。 果选水为测温物质,则温度计刻度不均匀;永的密度与温度成 (2)打开气嘴后,左侧气体的压强为,体积为0.8V,充气后 规则的线性关系,选秉为测温物质,温度计刻度均匀,故D项 压强为1.2。,体积为V,根据玻意耳定律有0.8。V十力.AV 正确。 =1.2。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产 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· 速率都增大,故B错误;根据压强的微观解释可知,压强取决 9.AD 解析:因BA的延长线过绝对零点,则状态A到状态B 于体积和温度,所以分子间距变大,即体积增大,气体压强不 是等容变化,故气体的体积不变,A正确,B错误;状态B到状 一定减小,还与温度有关,故C错误;等温膨胀时体积增大,压 态C的过程中,气体温度不变,压强增大,体积减小,C错误; 强减小,故D错误。 从题图中可知,=1.0atm,V.-3L.e=1.5atm,根据 3.C 解析:当活塞被轻弹拉住时,设汽缸内气体的压强为 意耳定律,有p:V一cVc,解得Ve-2L.D正确。 P..对汽缸根据平衡条件有pS十Mgsin0-p.S,当汽缸被 10.AB 解析:开始时两活塞处于静止状态,设上、下活塞的面积 轻弹箭拉住时,设汽缸内气体的压强为力。,对活塞根据平衡 为S.、S,气体压强为力,整体由平衡条件可得ng十力S十 条件可得pS十ngsin0一力。S,缸内气体做等温变化,根据玻 pS:=)oS:+S,解得缸内气体压强为D=p-_ ng 意耳定律有pI.S-pL.S,解得M-4m,选项C正确 4.C 解析:简内气体发生等温变化,由玻意耳定律可知,气体的 给汽缸内气体缓慢加热,假设活塞不移动,气体发生等容变 压强与体积成反比,金属简从A下降到B的过程中,气体体 化,则温度升高,缸内气体压强增大,由于pS。pS.故活塞 积V变小,压强,变大,选项C正确。 相对汽缸向下移动,A正确;大气压变小时,气体压强减小 5.C 解析;对活塞与汽缸整体分析有kAr一(M十m)g,所以弹 由玻意耳定律可知气体体积要增大,故活塞要向下移动,B 黄的弹力保持不变,则弹长度不变,所以A错误;对汽缸受 正确;减少几个钢球,整体重力减小,气体压强增大,由玻意 耳定律可知气体体积要减小,故活塞要向上移动,C错误;让 5 整个装置做自由落体运动,缸内气体压强等于大气压,原来 压强不变,则为等压变化,根据盖一吕萨克定律可得}。 V. V: 压强小于大气压,故体积要减小,活塞要向上移动,D错误。 11.答案:(1)76 80(2)正确 (3)不能 解析:(1)实验时题图甲封闭空气的压强为76cmHg;题图乙 封闭空气的压强为(76+4)cmHg-80cmHg。 273)C-327C,所以C正确,B.D错误。 (2)要验证玻意耳定律,则需验证p.L.S一b。L。S,两边可消 6.C 解析;设使轮胎内气体压强达到2.5。的充气时间为 掉S,则U形管的横截面积S不用测量,这一观点正确。 1 min,此时内胎体积为V。,压强为p;原胎内气体与充入的 (3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出力一V图像是一条曲 气体在压强为力.时总体积为V,由玻意耳定律得V. 线,但曲线未必表示反比关系,所以应再作出图像,看 $V,其中p.=1.5,-2.5,V=V+0.2V。 1.2V.,联立解得V.-2V。,则充入胎内气体在压强为1.5 是否为过原点的直线,才能最终确定,与V是否成反比,故 时的体积为V一2V。一V。一V。,对充入胎内气体,由玻意耳定 他这样做不能方便地看出力与V之间的关系。 12.答案:(1)D(2)B(3)见解析图 解析:(1)设连接管的容积为V。,注射器的容积为V,根据玻 5min,故C正确。 意耳定律, 7.A 解析:先对两活塞用整体法分析水平方向的受力情况,如 有:(V+V。)-C 图所示,平衡时四个力的关系为S.十p。S。一:S。十p$. 因为S<S。.所以S<S。温度变化后,假设活塞不移 。 47 动,根据查理定律可分别列出△.- #7.△: 47 。两 边气体对两活塞的压力的变化量分别为△,S,= △S一 载距的绝对值表示连接管的容积V。.故选B. 足 S.S。,所以升高相同温度后,两边气体对两活塞的 压力的增加量也不相等,△p,S.<A。S,活塞将向左移动. 当质量发生改变后(质量变小),V与-依然成正比,软管脱 选项A正确 落瞬间,气体体积不变,气压瞬间减小,故应从脱落前图线的 正右方开始画线,由千连接管容积V。不变,故新图线在纵轨 上的截距不变,故画出软管脱落后测得的实验数据的那部分 V-图线,如图所示。 8.AD解析;设大气压强为力。,右侧水银柱的高度为h,则右 V 侧部分封闭气体的压强p一p。十pgh;,由于p。和h,均不 变,所以):不变,故C错误,D正确;设左侧部分气体压强为 P。,当左侧部分气体温度升高时,假设气体体积不变,根据理 h变小,故A正确,B错误。 13.答案:3.9cm ·19· 解析:开始时,汽缸内温度T.-(27十273)K一300K,压强 增大,选项A正确;温度不变时,气体分子每次与器壁碰撞时 b.-78cmHg. 的平均冲力不变,体积增大时,单位体积内气体分子数目油 加热后T-(57+273)K-330K 少,单位时间内、单位面积器壁上受到碰撞的次数减少,导致 压强减小,选项B错误;气体经等温压缩,压强增大,体积减 小,分子密集程度增大,由于温度不变,气体分子每次碰撞器 解得.-85.8cmHg. 壁的平均冲力不变,选项C错误;气体对器壁的压强为气体分 右管液面上升高度为h85.8-76-2 cm-3.9cm. # 子对器壁单位面积的作用力,选项D错误。 14.答案:(1)-5C (2)2.1cm 解析:(1)设U形管的横裁面积为S 为过原点的倾斜直线,斜率越大压强越小,故p.p。一p.,选 对右端封闭空气柱有 =77cmHg,V.=12S,T.=300K. 项B正确。 -75cmHg,V.-11S. 5.A 解析:随着温度降低,气体先做等压变化,由于温度降低, 气体的体积减小。当活塞A运动至最右端时,气体体积达到 最小。之后气体做等容变化,随着温度降低,气体的压强逐渐 解得T。~268K, 减小,故A正确,B、C、D错误。 即t-T-273K--5C. 6.B 解析:由题意可知,两气柱在最初状态的压强关系为力 (2)对左端封闭空气柱有V'-10S,T'-300K,T'-268 P,温度升高,假设左、右两气柱的长度不变,由查理定律有 K.V'-L:'s. △T T 、 解得L。'~8.9cm. 故左端活塞移动的距离;-(10+1-8.9)cm-2.1cm >,则△,所以L。变大,L,变小,故B正确。 15.答案:(1)2.0×10Pa 200K (2)350K 7.C 解析:设稳定后汽缸内空气的压强为力,左侧气体体积为 解析:(1)活塞恰要离开a、b时,活塞受力平衡有p。S十mg V..则右侧气体体积为2V一V.,由玻意耳定律,对左侧气体有 /S. 可得缸内气体的压强为p-p。+-1.0x10^Pa+ #2s 10×10 Pa-2.0x10{Pa. 10X10 8.AC 解析:热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本 由理定知## 单位之一,故A正确;热力学温度与摄氏温度关系为T一1十 273.15K,某物体的摄氏温度为1C,则其热力学温度为 代入数据得T,-200K。 274.15K,0C可用热力学温度粗略地表示为273K,用热力 (2)由(1)知在活塞上升一0.15m的过程中缸内气体的压 学温标和摄氏温标表示的温度可以在换算单位之后进行比 强仍为力,从开始加热到活塞缓慢上升△一0.15m时,由理 较,故C正确,B、D错误。 想气体状态方程有Sp.) 9.ACD解析:对活塞、汽缸以及封闭气体整体进行分析,弹黄 T 的拉力大小等于整体的重力,根据胡克定律可知弹黄伸长量 代入数据可得T-350K。 始终不变,弹长度1.始终不变,活塞的位置不变,则活塞高 度h也不变,故A、D符合题意;对活塞进行受力分析,可知活 周测卷5 固体和液体 塞受力情况不变,则气体压强,不变,故C符合题意;因为气 1.B 解析:玻璃是非晶体,没有确定的熔化温度,A错误;由题 体压强力不变,根据盖一吕萨克定律可知,当T增大时,气体 意知,在吹制工艺品时,吹制工用一条空心铁管从熔炉中蘸取 体积V增大,又由于活塞的位置不变,所以汽缸将向下运动 熔化的玻璃液,可以判断,玻璃液能浸润铁管,B正确;玻璃是 则汽缸高度H减小,故B不符合题意。 非晶体,具有各向同性,所以玻璃潜不同方向的导热性能相 同,C错误;料泡表面张力的方向沿着表面的切线方向,D p。+0.5P。,解得V-3V;从加热到活塞碰到玻璃管顶部的 错误。 0.5 2.D 解析;新材料由多层石墨炀叠加而成,可知结构规则的新 材料为晶体,晶体有固定的熔点,选项A、B错误;由分子动理 3V. 论可知,分子永不停息地做无规则运动,选项C错误;层与层 _1.8T_ 间距约为六边形边长的两倍,间距较大,由分子间作用力的特 点可知,层间相邻碳原子间作用力表现为引力,选项D正确。 3.A 解析:气体体积不变时,温度升高,每个气体分子对器壁产 0.5。 生的平均冲力增大,同时在单位时间内的碰撞次数增多,压强 11.答案:(1)。(3)见解析图(4)线性 .20·