2.2 气体的等温变化（专题训练）【四大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册）

2.2 气体的等温变化（专题训练）【四大题型】 【考点1 理解玻意耳定律】 1 【考点2 气体等温变化的图象】 3 【考点3 应用波意耳定律解决实际问题】 6 【考点4 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系】 12 【考点1 理解玻意耳定律】 1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中没有发生改变的有（　　） A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数 C．气体的压强 D．气体的体积 2．有一些家庭的厨房里会使用“吸盘挂钩”，用来悬挂一些炊具。在固定“吸盘挂钩”时，先将吸盘自然的扣在平滑的墙面上，这样在吸盘和墙面之间就封闭了一定质量的气体，然后按住锁扣把吸盘紧紧挤压在墙上（如图甲），挤压过程中吸盘与墙面之间的一部分空气就会被挤出，然后把锁扣向下扳动，锁扣就以盘盖为支点把吸盘向外拉出（如图乙），拉出过程中吸盘和墙面之间的封闭气体质量不再变化，这样“吸盘挂钩”就会牢牢地被固定在墙壁上。已知封闭的气体可视为理想气体，操作过程中封闭气体温度保持不变。则下列说法正确的是（　　） A．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体压强增大 B．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体分子的密度增大 C．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体的内能减少 D．若厨房室内大气压强突然增大，则挂钩固定的会更加牢固 3．关于对气体压强的微观理解，下列说法正确的是（　　） A．如果气体的体积保持不变，当封闭气体的温度升高时，气体分子对器壁的平均冲力增大，碰撞次数增多，压强增大 B．如果气体的温度保持不变，当气体的体积增大时，分子每次与器壁碰撞时平均冲力减小，气体压强减小 C．如果气体的温度保持不变，当气体的压强增大时，气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 D．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁上的作用力 4．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气。则下列说法错误的是（　　） A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 5．（多选）如图所示，一细玻璃管管内水银柱封闭了一段气体，管内、外水银面的高度差为60cm，已知大气压强为76cmHg，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的压强为16cmHg B．封闭气体的压强为60cmHg C．若要使得管内水银高度上升，可以将管略微上提 D．若要使得管内水银高度上升，可以将管略微下移 6．（多选）如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为的水银柱，封闭了长度均为的、两段空气柱，已知大气压强，环境温度保持不变。则、两段空气柱的压强是多大（　　） A． B． C． D． 【考点2 气体等温变化的图象】 7．物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A．由图甲可知，图线①对应的温度较低 B．由乙图可知，图线②对应的温度较低 C．由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D．图丁说明分子在短时间内沿直线运动 8．一定质量的理想气体压强随体积变化关系的图像如图所示，气体经历从状态A到再到的变化过程。已知气体在状态A、、对应的温度分别为、、。下列说法中正确的是（　　） A． B． C．气体从状态A到状态变化过程中，气体的温度一直减小 D．气体从状态变化到状态过程中，气体的温度先升高再降低 9．一定质量的理想气体由状态A沿直线变到状态B的过程如图所示，A、B两点位于同一双曲线上，则此变化过程中气体（　　） A．温度一直下降 B．内能先增大后减小 C．温度先下降后上升 D．内能一直增大 10．一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。、为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。、为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 11．（多选）物理兴趣小组为更准确地测出气体的压强，用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图所示，由A到B温度说法正确的是（　　） A．先上升后下降 B．先下降后上升 C． D． 12．（多选）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C，则下面说法正确的是（　　）    A．在过程AB中，单位体积气体分子的个数在增加 B．在过程BC中，气体的温度不断变小 C．在状态A时，气体分子的平均动能最小 D．在状态A、C时，气体的温度相同 13．在“研究气体压强p与体积V的变化关系”的实验中，某实验小组的同学首先做出猜想：“压强p与体积V成反比”，根据实验数据作出“”图线，稍作思考后又作出“”图线，从而得出了实验结论。这里转换函数关系作图的原因是 。 有人将两个小组的实验数据描绘在同一“”坐标系中，得到了如图所示的两条图线a和b。你认为在同一实验室里得到实验图线不同的原因是 。 14．洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为V，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气18次后开始喷水。已知外部大气压强恒为，打气筒每次打入压强为、体积为的空气，空气可视为理想气体，不计细管内液体的体积及压强，打气及喷水过程中封闭空气的温度始终不变。    (1)求喷水壶内封闭空气的最大压强p； (2)喷水壶内洗涤剂能否全部从喷口喷出；若不能，最少还能剩余多少。 【考点3 应用波意耳定律解决实际问题】 15．如图甲为神舟十七号载人飞船成功与中国空间站天和核心舱实现对接。气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B，如图乙所示。空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体（每次抽气后抽气机内与舱内气体压强相等），当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门B，已知每次从气闸舱抽取的气体（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，抽气过程中温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。则抽气1次后和抽气2次后气闸舱内气压分别约为（　　） A．9.1×104Pa，7.8×104Pa B．9.8×104Pa，7.8×104Pa C．9.1×104Pa，8.3×104Pa D．9.8×104Pa，8.3×104Pa 16．某同学设计了如图所示装置：A为容积为V的导热气缸，通过阀门和细管（容积不计）与最大容积为0.2V的导热气缸B相连。B内有一厚度不计、可上下运动的活塞，上提活塞时阀门a关闭、阀门b打开，下压活塞时阀门b关闭、阀门a打开。外界大气压始终为，A中空气的初始压强也为，活塞每次上、下运动均到达B的最高、最低处，整个过程中环境温度保持不变，空气可视为理想气体。活塞从最低处开始先缓慢上提、再缓慢下压计为1次，则5次后A中的气体压强为（　　） A． B． C． D． 17．拔罐疗法是中医的一种传统疗法。如图所示，利用抽气装置将罐内部分气体抽出，导致罐内压强减小，从而使拔罐吸附在人体穴位上。若罐体的容积为，抽气装置的容积为，某次拔罐时，抽取了2次气体，若忽略皮肤鼓起对罐内容积的影响，设罐内气体温度不变，则抽气后罐内压强为抽气前压强的（　　） A． B． C． D． 18．活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 19．肺活量是指在标准大气压下，人所能呼出气体的最大体积。肺活量可反映肺功能和胸腔壁的扩张程度。某实验小组设计了一款肺活量测量仪器，原理如图所示，活塞质量为，横截面积为，配重物质量为，测量前需要将仪器置于环境中，调节配重物使活塞稳定在零刻度位置。零刻度位置对应封闭气体体积为，体积刻度上的刻度值表示从零刻度到显示刻度位置活塞下封闭气体体积的变化量，即肺活量，记为。测试时，受试人员深吸一口气后，从测试口呼出气体，即可通过体积刻度上的刻度读出受试者的肺活量。重力加速度为，忽略一切摩擦和气体温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．正常情况下若要完成校准，配重物质量应满足 B．校正完成后，若外界大气压变为，则转换为标准大气压，肺活量为原来的1.1倍 C．随着测试不断进行，活塞下部积累了许多小水滴，会导致测量肺活量偏小 D．肺活量越大，活塞稳定时，受试者肺部气体压强越大 20．（多选）如图所示为被缆绳绑在水底厚度忽略不计的圆柱形无底潜水罩简图，中间用一根细绳悬挂一重物，空白部分为空气。罩的横截面积S=4m2，里面空气的体积V=8m3，压强p=1.5×105Pa。现控制内部机关将罩里的重物拉出水面后，罩内空气压强增加了Δp=250Pa，缆绳仍然处于拉伸状态。已知水的密度ρ=103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，罩内的空气可视为理想气体，忽略重物拉出水面后罩中液面的升降。则（　　） A．封闭空气一定从外界吸热 B．重物的体积 C．细绳中张力的变化ΔT=133N D．缆绳中张力的变化ΔF=133N 21．（多选）如图，导热性能良好的汽缸水平放置，其内部空间的长度为，轻质活塞将汽缸内分隔为甲、乙两部分，充有同种气体，两根原长均为的相同轻质弹簧一端连接活塞，另一端分别连接在汽缸的左端和右端。开始时活塞静止，甲部分气体的体积为乙部分气体的2倍，缓慢从进气口对空间乙充入同种气体，直到乙部分气体的体积为甲部分气体的2倍，此时活塞再次静止。已知弹簧的劲度系数，活塞的横截面积为，与汽缸的摩擦忽略不计且密封良好，气体可看作理想气体，开始时乙部分气体的压强为，环境的温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A．开始时甲部分气体的压强为 B．充气后气体再次稳定时乙部分气体的压强为 C．初始时甲、乙两部分气体的质量之比为 D．充入气体跟乙部分原有气体的质量之比为 22．（多选）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），筒内体积为。现将它与另一只容积为的容器相连接，容器内的空气压强为，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后。在上述两种情况下，容器内的气体压强情况为（大气压强为）（　　） A．甲为 B．甲为 C．乙为 D．乙为 23．如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能 （填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数 （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 24．如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为S，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分，另有一只体积为的气筒分别通过单向进气阀m、n（m只能向左打开， n只能向右打开）与容器上下两部分连接，初始时两个阀门均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最右侧完成一次打气。活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，重力加速度为，气筒连接处的体积不计，抽气、打气时气体温度保持不变，活塞不漏气。 (1)求活塞刚好完成一次抽气、打气时容器上下两部分气体压强之比； (2)当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至少是多少？ 25．将密闭文物储存柜内的空气部分抽出，然后充入惰性气体，制造柜内低压、低氧的环境，可以有效抑制氧化、虫害及微生物的滋生，是一种常见的文物保护技术。如图所示，某文物储存柜的容积为，文物放入时柜内压强为。关闭柜门后，通过抽气孔抽气，抽气筒的容积为，每次均抽出整筒空气。已知第一次抽气后柜内压强变为。不考虑抽气过程中气体温度的变化，储存柜内空气可看作理想气体。求： (1)柜内文物的体积； (2)要使储存柜内的压强小于，至少需要抽气几次。 26．如图，气缸通过滑轮与装有水的水桶悬吊在空中，气缸内通过与弹簧相连的活塞封闭了一定质量的理想气体。开始时整个装置处于静止状态，弹簧处于原长状态。现通过水桶底部的遥控阀门将水缓慢放出，直至水完全放出。已知气缸质量为，活塞质量为，活塞截面积为，弹簧劲度系数为。开始时气柱长为，水完全流出时，弹簧压缩量为，大气压强为，重力加速度为，全过程气体温度保持不变，忽略各处阻力。求： (1)水桶内水的质量； (2)水完全漏出时，气柱的长度； (3)水完全漏出时，气缸下移的距离。 27．如图，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一竖直高度的均匀导热细管相通，细管的上部被一压力传感器封闭。某次使用洗衣机时测得洗衣缸内的水位高，细管中的水位高。已知细管的横截面积，水的密度，大气压强，环境温度保持不变，g取。求： (1)此时细管中封闭的空气对压力传感器的压力大小； (2)继续向洗衣缸内缓慢注水，当细管中的水位上升时，洗衣缸中水的深度。 【考点4 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系】 28．在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（    ） A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶塞处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶塞处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 29．在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示，用橡胶塞堵住注射器的下端细管部分，以注射器筒内封闭的一段空气柱为研究对象，空气柱的长度由注射器两侧的刻度尺读出，气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。实验操作后，作出的关系图像如图乙所示，关于该图像发生弯曲原因的分析正确的是（　　） A．可能是由于注射器筒内有固体异物 B．可能是漏计了细管中气体体积 C．采用了向上拉柱塞的操作，由于速度较快导致封闭气体温度降低 D．采用了向下压柱塞的操作，实验过程中有漏气现象 30．（多选）某同学用如图甲所示装置做“探究气体等温变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（　　） A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．推拉柱塞时，为了稳定，手要握住注射器筒 C．该同学分别在及温度下实验并作出图乙所示图，则 D．若某次实验压缩气体时缓慢漏气，则作出的图线应为图丙中的② 31．（多选）“探究一定质量气体等温变化的规律”的实验装置如图所示。操作正确的是（　　） A．应以较快速度推拉柱塞来改变空气柱的体积 B．实验前应先测量出柱塞及压力表的总质量 C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器 D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好 32．利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下： ①将压力表的指针校准到0Pa； ②在柱塞上均匀涂抹润滑油，然后将柱塞移至注射器适当刻度处； ③将橡胶套套在注射器下端的开口处，它和柱塞一起把一段空气柱封闭； ④缓慢推动柱塞，记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。 (1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处： （填写序号）； (2)甲同学按正确步骤进行了实验，下表为记录的部分实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，错误的是 （填对应的实验序号）； 实验序号 1 2 3 4 封闭空气柱长度L/cm 3.50 3.00 2.80 2.50 封闭空气柱压强p/（×105Pa） 1.01 1.17 1.26 1.70 (3)该同学重新按正确步骤进行实验，根据实验所采集数据绘制了图像，如图乙所示，出现这种情况的可能原因是 （写出一种原因即可）。 33．某同学用注射器和压强传感器探究在温度不变时，一定质量气体的压强和体积关系。装置如图甲所示。 (1)关于实验要点，下列说法正确的是（　　） A．活塞上要涂润滑油，以减小摩擦对压强测量的影响 B．推拉活塞时，应用手握住整个注射器，使其不要晃动 C．推拉活塞的时间越短越好 D．每次推拉活塞待稳定后，再记录压强值 (2)环境温度不变，该同学按正确操作先后做了两次实验，得到的两次的图像如图乙所示，两次图像斜率不同的原因是 ； (3)另一同学也用该装置做实验，根据实验测得的多组p和V，作出图像如图丙所示，图像向下弯曲的可能原因有（　　） A．实验过程中有进气现象 B．实验过程中有漏气现象 C．实验过程中气体温度降低 D．实验过程中气体温度升高 34．按要求填空； (1)某学生用螺旋测微器测定均匀圆柱体的直径，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径 mm。紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测圆柱体的长度，测得的结果如图乙所示，则该圆柱体的长度 cm。 (2)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，需要用秒表测出单摆振动n次所需要的时间。在某次实验中，秒表记录的时间如图丙所示，由图可读出时间为 s。 (3)某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。 ①在实验中，下列哪些操作不是必需的( ) A．用橡胶塞密封注射器的下端 B．用游标卡尺测量柱塞的直径 C．读取压力表上显示的气压值 D．读取刻度尺上显示的空气柱长度 ②实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是 。 ③下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是( ) 35．某实验小组利用如图甲所示的装置来探究一定质量的理想气体在温度保持不变的条件下气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器旁的刻度尺直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 (1)关于该实验下列说法正确的是_____。 A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．要用手握住注射器主管以保持其稳定 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组的同学分别进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为 （填“<”“=”或“>”）。 (3)某同学想利用此装置来测定一颗形状不规则的小物体的体积，主要实验步骤为：将不规则物体放入注射器内；注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；多次移动活塞，记录注射器的体积刻度以及压强传感器的读数。 ①根据实验测量数据，不考虑压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，作出的图像可能是图丙中的 （填“”“B”或“C”）； ②若正确图像的延长线与横、纵轴的交点坐标值分别是、，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为，则小物体的体积为 （用题中已知物理量的字母表示）。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2 气体的等温变化（专题训练）【四大题型】 【考点1 理解玻意耳定律】 1 【考点2 气体等温变化的图象】 5 【考点3 应用波意耳定律解决实际问题】 11 【考点4 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系】 23 【考点1 理解玻意耳定律】 1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中没有发生改变的有（　　） A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数 C．气体的压强 D．气体的体积 【答案】A 【详解】等温变化过程中，温度不变，分子的平均动能不变，所以分子的平均速率不变；压强、体积发生相应的变化，则单位体积内的分子数发生变化。 故选A。 2．有一些家庭的厨房里会使用“吸盘挂钩”，用来悬挂一些炊具。在固定“吸盘挂钩”时，先将吸盘自然的扣在平滑的墙面上，这样在吸盘和墙面之间就封闭了一定质量的气体，然后按住锁扣把吸盘紧紧挤压在墙上（如图甲），挤压过程中吸盘与墙面之间的一部分空气就会被挤出，然后把锁扣向下扳动，锁扣就以盘盖为支点把吸盘向外拉出（如图乙），拉出过程中吸盘和墙面之间的封闭气体质量不再变化，这样“吸盘挂钩”就会牢牢地被固定在墙壁上。已知封闭的气体可视为理想气体，操作过程中封闭气体温度保持不变。则下列说法正确的是（　　） A．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体压强增大 B．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体分子的密度增大 C．向下扳动锁扣的过程中吸盘和墙面之间的封闭气体的内能减少 D．若厨房室内大气压强突然增大，则挂钩固定的会更加牢固 【答案】D 【详解】A．向下扳动锁扣的过程中，把吸盘向外拉出，封闭气体体积变大，温度不变，压强变小。故A错误； B．封闭气体质量不变，体积变大，气体分子密度减少。故B错误； C．封闭气体为理想气体，温度不变，内能不变。故C错误； D．室内大气压强突然增大，吸盘内外气体压强之差变大，吸盘与墙壁间正压力增大，挂钩固定就越牢固。故D正确。 故选D。 3．关于对气体压强的微观理解，下列说法正确的是（　　） A．如果气体的体积保持不变，当封闭气体的温度升高时，气体分子对器壁的平均冲力增大，碰撞次数增多，压强增大 B．如果气体的温度保持不变，当气体的体积增大时，分子每次与器壁碰撞时平均冲力减小，气体压强减小 C．如果气体的温度保持不变，当气体的压强增大时，气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 D．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁上的作用力 【答案】A 【详解】A．体积不变时，温度升高，每个气体分子对器壁产生的平均冲力增大，同时在单位时间内的碰撞次数就增多，压强增大，故A正确； B．温度不变时，气体分子每次碰撞时的平均冲力不变，体积增大时，单位体积气体分子数目减少，单位时间、单位面积上受到碰撞的次数减少，导致压强降低，故B错误； C．理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密集程度增大，由于温度不变，气体分子碰撞器壁的平均冲力不变，故C错误； D．气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故D错误。 故选A。 4．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气。则下列说法错误的是（　　） A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 【答案】B 【详解】A．封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之和，故左管内外水银面高度差也为h，故A正确，不符合题意； BC．弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．（多选）如图所示，一细玻璃管管内水银柱封闭了一段气体，管内、外水银面的高度差为60cm，已知大气压强为76cmHg，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的压强为16cmHg B．封闭气体的压强为60cmHg C．若要使得管内水银高度上升，可以将管略微上提 D．若要使得管内水银高度上升，可以将管略微下移 【答案】AC 【详解】AB．封闭气体的压强为 76cmHg -60cmHg =16cmHg 故A正确，B错误； CD．水银柱产生的压强加上封闭气体产生的压强等于外界大气压。如果将玻璃管向上提，则管内水银柱上方气体的体积增大，因为温度保持不变，所以压强减小，而此时外界的大气压不变，则管内水银高度上升，同理，如果将玻璃管向下移，管内水银高度下降，故C正确，D错误。 故选AC。 6．（多选）如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为的水银柱，封闭了长度均为的、两段空气柱，已知大气压强，环境温度保持不变。则、两段空气柱的压强是多大（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．设水银柱长度为h，玻璃管横截面积为S,对A. 上部水银柱受力分析可得 联立解得 故A错误，B正确； CD．对B上部水银柱受力分析，根据平衡条件 故C正确，D错误。 故选BC。 【考点2 气体等温变化的图象】 7．物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A．由图甲可知，图线①对应的温度较低 B．由乙图可知，图线②对应的温度较低 C．由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D．图丁说明分子在短时间内沿直线运动 【答案】A 【详解】A．图甲中，一定质量的理想气体在不同温度下的等温线，根据理想气体状态方程，结合图像可知，A正确； B．图乙中，曲线②速率大的分子占据的比例较大，则说明曲线②对应的平均动能较大，曲线②对应的温度较高，B错误； C．图丙中，分子间的距离从增大的过程中，分子力先增大后减小，C错误； D．图丁是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，这些位置的连线并不是分子的运动轨迹，也不能说明分子在短时间内做直线运动，D错误。 故选A。 8．一定质量的理想气体压强随体积变化关系的图像如图所示，气体经历从状态A到再到的变化过程。已知气体在状态A、、对应的温度分别为、、。下列说法中正确的是（　　） A． B． C．气体从状态A到状态变化过程中，气体的温度一直减小 D．气体从状态变化到状态过程中，气体的温度先升高再降低 【答案】B 【详解】AB．根据理想气体状态方程有 解得， 故A错误，B正确； C．根据理想气体状态方程有 则有 可知，图像中的等温线为一条双曲线，该曲线上点迹对应的压强与体积的乘积能够表示温度的大小，则温度越高，等温线距离原点越远，可知，经过A点的等温线与AB连线和BC连线均能够相交，可知，气体从状态A到状态变化过程中，气体的温度先增大后减小，故C错误； D．结合上述可知，气体从状态变化到状态过程中，气体的温度一直升高，故D错误。 故选B。 9．一定质量的理想气体由状态A沿直线变到状态B的过程如图所示，A、B两点位于同一双曲线上，则此变化过程中气体（　　） A．温度一直下降 B．内能先增大后减小 C．温度先下降后上升 D．内能一直增大 【答案】B 【详解】A、B位于同一双曲线上，由图示图像可知，A、B两点在同一条等温线上，在直线AB上取一点C（可以取中点），过C点的等温曲线如图所示 由理想气体状态方程 可知，两等温线的温度关系为 则 由此可知，一定质量的气体由状态A变到状态B的过程中温度，先升高后降低。理想气体的内能正比于温度，故内能先增大后减小。 故选B。 10．一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。、为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。、为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．根据理想气体状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分可得ab为等温变化，所以有 得 故A错误； B．a到c为等压变化，所以有 得 故B错误； C．cd为等温变化，所以有 解得 所以有 故C正确； D．ab为等温变化，所以有 得 所以有 故D错误。 故选C。 11．（多选）物理兴趣小组为更准确地测出气体的压强，用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图所示，由A到B温度说法正确的是（　　） A．先上升后下降 B．先下降后上升 C． D． 【答案】AD 【详解】CD．根据图像可知 根据 ， 可知 即A、B两状态位于同一条等温线上，C错误，D正确； AB．根据 可知，气体等温变化的图像是一条双曲线，并且距离原点越远，对应的温度越高，结合上述可知由A到B温度先上升后下降，A正确，B错误。 故选AD。 12．（多选）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C，则下面说法正确的是（　　）    A．在过程AB中，单位体积气体分子的个数在增加 B．在过程BC中，气体的温度不断变小 C．在状态A时，气体分子的平均动能最小 D．在状态A、C时，气体的温度相同 【答案】BC 【详解】A．在过程AB中，气体体积变大，则单位体积气体分子的个数在减小，选项A错误； B．在过程BC中，气体体积不变，压强减小，则气体的温度不断变小，选项B正确； C．在状态A时，气体温度最低，可知气体分子的平均动能最小，选项C正确； D．在状态A、C时，气体的pV乘积不等，则温度不相同，选项D错误。 故选BC。 13．在“研究气体压强p与体积V的变化关系”的实验中，某实验小组的同学首先做出猜想：“压强p与体积V成反比”，根据实验数据作出“”图线，稍作思考后又作出“”图线，从而得出了实验结论。这里转换函数关系作图的原因是 。 有人将两个小组的实验数据描绘在同一“”坐标系中，得到了如图所示的两条图线a和b。你认为在同一实验室里得到实验图线不同的原因是 。 【答案】 压强与体积倒数的图线是一条经过原点的直线，能够直观地看出与是否成反比 两实验小组封闭气体的质量不同 【详解】[1]在“研究气体压强p与体积V的变化关系”的实验中，某实验小组的同学首先做出猜想：“压强p与体积V成反比”，根据实验数据作出“”图线，稍作思考后又作出“”图线，从而得出了实验结论。这里转换函数关系作图的原因是压强与体积倒数的图线是一条经过原点的直线，能够直观地看出与是否成反比 [2]有人将两个小组的实验数据描绘在同一“”坐标系中，得到了如图所示的两条图线a和b。根据克拉珀龙方程 推得 等温条件，相同，图线a和b斜率不同，n不同，故两实验小组封闭气体的质量不同。 14．洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为V，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气18次后开始喷水。已知外部大气压强恒为，打气筒每次打入压强为、体积为的空气，空气可视为理想气体，不计细管内液体的体积及压强，打气及喷水过程中封闭空气的温度始终不变。    (1)求喷水壶内封闭空气的最大压强p； (2)喷水壶内洗涤剂能否全部从喷口喷出；若不能，最少还能剩余多少。 【答案】(1) (2)0.3V 【详解】（1）打气过程中，相当于把空气等温压缩，根据玻意耳定律有 解得。 （2）假设壶内洗涤剂不能全部从喷口喷出，当壶内空气的压强降到时，壶内剩余气体的体积为，有 解得 所以壶内洗涤剂不能全部从喷口喷出，剩余洗涤剂的体积为 【考点3 应用波意耳定律解决实际问题】 15．如图甲为神舟十七号载人飞船成功与中国空间站天和核心舱实现对接。气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B，如图乙所示。空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体（每次抽气后抽气机内与舱内气体压强相等），当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门B，已知每次从气闸舱抽取的气体（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，抽气过程中温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。则抽气1次后和抽气2次后气闸舱内气压分别约为（　　） A．9.1×104Pa，7.8×104Pa B．9.8×104Pa，7.8×104Pa C．9.1×104Pa，8.3×104Pa D．9.8×104Pa，8.3×104Pa 【答案】C 【详解】第一次抽气相当于气体的体积由V变为，温度不变，根据气体实验定律得 解得 第二次抽气相当于气体的体积由变为，温度不变，根据气体实验定律得 解得 故选C。 16．某同学设计了如图所示装置：A为容积为V的导热气缸，通过阀门和细管（容积不计）与最大容积为0.2V的导热气缸B相连。B内有一厚度不计、可上下运动的活塞，上提活塞时阀门a关闭、阀门b打开，下压活塞时阀门b关闭、阀门a打开。外界大气压始终为，A中空气的初始压强也为，活塞每次上、下运动均到达B的最高、最低处，整个过程中环境温度保持不变，空气可视为理想气体。活塞从最低处开始先缓慢上提、再缓慢下压计为1次，则5次后A中的气体压强为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】5次过程均为充气过程，由 可得5次后A中的气体压强 故选C。 17．拔罐疗法是中医的一种传统疗法。如图所示，利用抽气装置将罐内部分气体抽出，导致罐内压强减小，从而使拔罐吸附在人体穴位上。若罐体的容积为，抽气装置的容积为，某次拔罐时，抽取了2次气体，若忽略皮肤鼓起对罐内容积的影响，设罐内气体温度不变，则抽气后罐内压强为抽气前压强的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设罐内最初压强为，第1次抽气时有 第2次抽气时有 联立解得 故选C。 18．活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】第1次抽气过程，根据玻意耳定律可得 同理，第2次抽气过程，有 第3次抽气过程，有 第4次抽气过程，有 根据 每次被抽出的气体的体积、温度都相同，则第1次抽气过程中被抽出的气体质量与第4次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为 故选C。 19．肺活量是指在标准大气压下，人所能呼出气体的最大体积。肺活量可反映肺功能和胸腔壁的扩张程度。某实验小组设计了一款肺活量测量仪器，原理如图所示，活塞质量为，横截面积为，配重物质量为，测量前需要将仪器置于环境中，调节配重物使活塞稳定在零刻度位置。零刻度位置对应封闭气体体积为，体积刻度上的刻度值表示从零刻度到显示刻度位置活塞下封闭气体体积的变化量，即肺活量，记为。测试时，受试人员深吸一口气后，从测试口呼出气体，即可通过体积刻度上的刻度读出受试者的肺活量。重力加速度为，忽略一切摩擦和气体温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．正常情况下若要完成校准，配重物质量应满足 B．校正完成后，若外界大气压变为，则转换为标准大气压，肺活量为原来的1.1倍 C．随着测试不断进行，活塞下部积累了许多小水滴，会导致测量肺活量偏小 D．肺活量越大，活塞稳定时，受试者肺部气体压强越大 【答案】C 【详解】A．校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，即封闭气体内部压强为，对活塞受力分析有 对配重物受力分析有 联立解得 故A错误； B．当外界大气压变为时，活塞稳定时，活塞下封闭气体的压强为，设转换为标准大气压后，人呼出气体的体积为，根据玻意耳定律，则有 解得 故B错误； C．活塞下部积累的许多小水滴会导致活塞受力平衡时，容器内部压强增大，测得体积变化量减小，即测量肺活量偏小，故C正确； D．当活塞稳定时，活塞下方气体压强与外界压强相同，受试者肺部与活塞下方气体相通，压强等于环境大气压，与受试者肺活量无关，故D错误。 故选C。 20．（多选）如图所示为被缆绳绑在水底厚度忽略不计的圆柱形无底潜水罩简图，中间用一根细绳悬挂一重物，空白部分为空气。罩的横截面积S=4m2，里面空气的体积V=8m3，压强p=1.5×105Pa。现控制内部机关将罩里的重物拉出水面后，罩内空气压强增加了Δp=250Pa，缆绳仍然处于拉伸状态。已知水的密度ρ=103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，罩内的空气可视为理想气体，忽略重物拉出水面后罩中液面的升降。则（　　） A．封闭空气一定从外界吸热 B．重物的体积 C．细绳中张力的变化ΔT=133N D．缆绳中张力的变化ΔF=133N 【答案】BD 【详解】A．将罩里的重物拉出水面后，空气压强增大，气体的温度不变，内能不变，则气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故A错误； B．对封闭气体，温度不变，由玻意耳定律可知 代入数据解得 故B正确； D．缆绳中的张力减小了 故D正确； C．设潜水罩的质量为m0，潜水罩上部受到的压强为p′，对潜水罩进行受力分析，刚开始有 末状态 细绳中的张力变化为 联立解得 即细绳中的张力增大了1133N，故C错误。 故选BD。 21．（多选）如图，导热性能良好的汽缸水平放置，其内部空间的长度为，轻质活塞将汽缸内分隔为甲、乙两部分，充有同种气体，两根原长均为的相同轻质弹簧一端连接活塞，另一端分别连接在汽缸的左端和右端。开始时活塞静止，甲部分气体的体积为乙部分气体的2倍，缓慢从进气口对空间乙充入同种气体，直到乙部分气体的体积为甲部分气体的2倍，此时活塞再次静止。已知弹簧的劲度系数，活塞的横截面积为，与汽缸的摩擦忽略不计且密封良好，气体可看作理想气体，开始时乙部分气体的压强为，环境的温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A．开始时甲部分气体的压强为 B．充气后气体再次稳定时乙部分气体的压强为 C．初始时甲、乙两部分气体的质量之比为 D．充入气体跟乙部分原有气体的质量之比为 【答案】BD 【详解】A．根据题意可知开始时两弹簧的形变量均为，设甲部分气体的压强为，对活塞进行受力分析有 解得 故A错误； B．设乙部分充气后，活塞再次静止时甲气体的压强为，乙气体的压强为，对甲气体根据玻意耳定律有 对活塞受力分析有 解得 故B正确； C．对甲、乙两部分气体由 可得初始时甲、乙两部分气体的质量之比为 故C错误； D．设充入气体的体积为，由玻意耳定律有 解得 则充入气体跟乙部分原有气体的质量之比为 故D正确。 故选BD。 22．（多选）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），筒内体积为。现将它与另一只容积为的容器相连接，容器内的空气压强为，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后。在上述两种情况下，容器内的气体压强情况为（大气压强为）（　　） A．甲为 B．甲为 C．乙为 D．乙为 【答案】BD 【详解】AB．打气时，活塞每推动一次，把体积为，压强为标准大气压的气体推入容器内。若活塞工作n次，就是把压强为标准大气压、体积为的气体压入容器内，容器内原来有标准大气压、体积为V的气体。根据玻意耳定律 解得甲容器内的气体压强为 故A错误，B正确； CD．抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为，而容器内的气体压强就要减小。活塞推动时，将抽气筒中的气体排出。再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体体积从V又膨胀到，容器内的压强继续减小。根据玻意耳定律，第一次抽气 解得 第二次抽气 解得 依此类推，则第n次抽气后，乙容器内的气体压强为 故C错误，D正确。 故选BD。 23．如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能 （填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数 （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 【答案】 不变 增加 【详解】（1）[1]过程中环境温度不变，则气体温度不变，故内能不变； [2]将汽缸顺时针转动90°，对上方活塞研究，设此时II中压强为，可得 设此时III中压强为，对下方活塞研究 则 则III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数增大； （2）[3]由上述解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历2过程，设此时II中压强为，对下面的活塞根据平衡关系可得 解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）[4] 经历两个过程后，I中气体质量为过程1结束后气体质量，对III中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 故I中气体体积为 故经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 24．如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为S，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分，另有一只体积为的气筒分别通过单向进气阀m、n（m只能向左打开， n只能向右打开）与容器上下两部分连接，初始时两个阀门均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最右侧完成一次打气。活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，重力加速度为，气筒连接处的体积不计，抽气、打气时气体温度保持不变，活塞不漏气。 (1)求活塞刚好完成一次抽气、打气时容器上下两部分气体压强之比； (2)当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至少是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞完成一次抽气、打气后，由玻意耳定律 对上部分气体得 对下部分气体得 根据题意 联立得上下两部分气体压强之比 （2）当完成抽气、打气各2次后，对上部分气体 对下部分气体 联立得， 因隔板与卡槽仍未分离 则由力学知识可得 解得隔板的质量至少为 25．将密闭文物储存柜内的空气部分抽出，然后充入惰性气体，制造柜内低压、低氧的环境，可以有效抑制氧化、虫害及微生物的滋生，是一种常见的文物保护技术。如图所示，某文物储存柜的容积为，文物放入时柜内压强为。关闭柜门后，通过抽气孔抽气，抽气筒的容积为，每次均抽出整筒空气。已知第一次抽气后柜内压强变为。不考虑抽气过程中气体温度的变化，储存柜内空气可看作理想气体。求： (1)柜内文物的体积； (2)要使储存柜内的压强小于，至少需要抽气几次。 【答案】(1) (2)3次 【详解】（1）第一次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 （2）第二次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 第三次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 故要使压强小于至少要抽气3次。 26．如图，气缸通过滑轮与装有水的水桶悬吊在空中，气缸内通过与弹簧相连的活塞封闭了一定质量的理想气体。开始时整个装置处于静止状态，弹簧处于原长状态。现通过水桶底部的遥控阀门将水缓慢放出，直至水完全放出。已知气缸质量为，活塞质量为，活塞截面积为，弹簧劲度系数为。开始时气柱长为，水完全流出时，弹簧压缩量为，大气压强为，重力加速度为，全过程气体温度保持不变，忽略各处阻力。求： (1)水桶内水的质量； (2)水完全漏出时，气柱的长度； (3)水完全漏出时，气缸下移的距离。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）开始时，由整体受力平衡得 水完全漏出后，由整体受力平衡得 由以上两式解得 （2）开始时，对活塞有 水完全漏出后，对活塞有 对气体有 由以上三式解得 （3）由几何关系得 解得 27．如图，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一竖直高度的均匀导热细管相通，细管的上部被一压力传感器封闭。某次使用洗衣机时测得洗衣缸内的水位高，细管中的水位高。已知细管的横截面积，水的密度，大气压强，环境温度保持不变，g取。求： (1)此时细管中封闭的空气对压力传感器的压力大小； (2)继续向洗衣缸内缓慢注水，当细管中的水位上升时，洗衣缸中水的深度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）此时细管中封闭空气的压强 封闭空气对压力传感器的压力 联立解得 （2）以封闭气体为研究对象，由玻意耳定律得 设此时洗衣缸中的水深为h，则封闭空气的压强 联立解得 【考点4 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系】 28．在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（    ） A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶塞处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶塞处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 【答案】B 【详解】AB．该实验过程中要保证气体的温度保持不变，所以实验中要缓慢的推动活塞，目的是尽可能保证气体在实验过程中温度保持不变，故A错误，B正确； CD．实验中为了方便读取封闭气体的体积，不需要再橡胶套处接另一注射器，故CD错误； 故选B。 29．在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示，用橡胶塞堵住注射器的下端细管部分，以注射器筒内封闭的一段空气柱为研究对象，空气柱的长度由注射器两侧的刻度尺读出，气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。实验操作后，作出的关系图像如图乙所示，关于该图像发生弯曲原因的分析正确的是（　　） A．可能是由于注射器筒内有固体异物 B．可能是漏计了细管中气体体积 C．采用了向上拉柱塞的操作，由于速度较快导致封闭气体温度降低 D．采用了向下压柱塞的操作，实验过程中有漏气现象 【答案】C 【详解】AB．由理想气体状态方程 可得 如注射器筒内有固体异物占据了一定的体积，设为，可得 即 不会影响图像的斜率；同理可知漏计了细管中气体体积也不会影响图像的斜率，AB错误； C．如采用了向上拉柱塞的操作，由于速度较快导致封闭气体温度T降低，可知随着V增大图像斜率减小，C正确； D．如果采用了向下压柱塞的操作，实验过程中有漏气，则C减小，可知随着V减小图像斜率减小，D错误。 故选C。 30．（多选）某同学用如图甲所示装置做“探究气体等温变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（　　） A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．推拉柱塞时，为了稳定，手要握住注射器筒 C．该同学分别在及温度下实验并作出图乙所示图，则 D．若某次实验压缩气体时缓慢漏气，则作出的图线应为图丙中的② 【答案】AD 【详解】A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，堵住微小缝隙，故A正确； B．为避免气体温度变化，手不能握住注射器筒，故B错误； C．如图乙，相同体积时，温度越大则气体压强越大，则，故C错误； D．由于缓慢漏气，压缩到体积越小时，气体压强增大会变缓，则图线应为图丙中的②，故D正确。 故选AD。 31．（多选）“探究一定质量气体等温变化的规律”的实验装置如图所示。操作正确的是（　　） A．应以较快速度推拉柱塞来改变空气柱的体积 B．实验前应先测量出柱塞及压力表的总质量 C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器 D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好 【答案】CD 【详解】A．应该以较慢的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积，以避免操作动作过快使空气柱的温度发生改变，故A错误； B．因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出，所以实验前不需要利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量，故B错误； C．实验过程中手不能握住注射器前端，以免改变空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，故C正确； D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定，故D正确。 故选CD。 32．利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下： ①将压力表的指针校准到0Pa； ②在柱塞上均匀涂抹润滑油，然后将柱塞移至注射器适当刻度处； ③将橡胶套套在注射器下端的开口处，它和柱塞一起把一段空气柱封闭； ④缓慢推动柱塞，记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。 (1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处： （填写序号）； (2)甲同学按正确步骤进行了实验，下表为记录的部分实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，错误的是 （填对应的实验序号）； 实验序号 1 2 3 4 封闭空气柱长度L/cm 3.50 3.00 2.80 2.50 封闭空气柱压强p/（×105Pa） 1.01 1.17 1.26 1.70 (3)该同学重新按正确步骤进行实验，根据实验所采集数据绘制了图像，如图乙所示，出现这种情况的可能原因是 （写出一种原因即可）。 【答案】(1)① (2)4 (3)实验过程中有漏气现象或者环境温度降低 【详解】（1）第①步应将压力表的指针校准到1.0×105Pa； （2）若实验数据无误，则每组数据的pL乘积应该近似相等，由表中数据可知，前3组数据pL乘积约为3.5×105 cm Pa，但第4组数据4.3×105 cm Pa，可知第4组数据有误； （3）根据（C与气体的质量有关） 可知因图像末端斜率减小，可知其原因可能是气体质量减小，由漏气现象，或者环境温度降低。 33．某同学用注射器和压强传感器探究在温度不变时，一定质量气体的压强和体积关系。装置如图甲所示。 (1)关于实验要点，下列说法正确的是（　　） A．活塞上要涂润滑油，以减小摩擦对压强测量的影响 B．推拉活塞时，应用手握住整个注射器，使其不要晃动 C．推拉活塞的时间越短越好 D．每次推拉活塞待稳定后，再记录压强值 (2)环境温度不变，该同学按正确操作先后做了两次实验，得到的两次的图像如图乙所示，两次图像斜率不同的原因是 ； (3)另一同学也用该装置做实验，根据实验测得的多组p和V，作出图像如图丙所示，图像向下弯曲的可能原因有（　　） A．实验过程中有进气现象 B．实验过程中有漏气现象 C．实验过程中气体温度降低 D．实验过程中气体温度升高 【答案】(1)D (2)气体质量不同 (3)BC 【详解】（1）A．活塞上要涂润滑油，是为了防止漏气，气体压强由压强传感器测量，活塞与筒壁的摩擦对压强无影响，故A错误； BC．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，要缓慢推拉活塞，以防止气体温度发生改变，故BC错误； D．每次推拉活塞待稳定后，再记录压强值，故D正确。 故选D。 （2）由于温度不变，由可知，图像的斜率不同是因为气体的质量不同。 （3）由可知，图像向下弯曲斜率变小，则有可能是温度降低或发生了漏气现象。 故选BC。 34．按要求填空； (1)某学生用螺旋测微器测定均匀圆柱体的直径，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径 mm。紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测圆柱体的长度，测得的结果如图乙所示，则该圆柱体的长度 cm。 (2)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，需要用秒表测出单摆振动n次所需要的时间。在某次实验中，秒表记录的时间如图丙所示，由图可读出时间为 s。 (3)某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。 ①在实验中，下列哪些操作不是必需的( ) A．用橡胶塞密封注射器的下端 B．用游标卡尺测量柱塞的直径 C．读取压力表上显示的气压值 D．读取刻度尺上显示的空气柱长度 ②实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是 。 ③下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是( ) 【答案】(1) 3.705 5.015 (2)101.3 (3) B 防止玻璃管内的空气温度升高或保持玻璃管内的空气温度不变 C 【详解】（1）[1]该金属丝的直径3.5mm+0.01mm×20.5=3.705mm。 [2]圆柱体的长度5cm+0.05mm×3=5.015cm。 （2）秒表读出时间为90s+11.3s=101.3s （3）①[1]A．为防止漏气，则用橡胶塞密封注射器的下端，选项A不符合题意； BD．因注射器截面积处处相等，则读取刻度尺上显示的空气柱长度即可，没必要用游标卡尺测量柱塞的直径，选项B符合题意，D不符合题意； C．读取压力表上显示的气压值为气体压强，选项C不符合题意； 故选B。 ②[2]实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是防止玻璃管内的空气温度升高或保持玻璃管内的空气温度不变。 ③[3]根据可得 或者 则p-V图像是双曲线，是过原点的直线。则最能直观反映气体做等温变化的规律的是C。 35．某实验小组利用如图甲所示的装置来探究一定质量的理想气体在温度保持不变的条件下气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器旁的刻度尺直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 (1)关于该实验下列说法正确的是_____。 A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．要用手握住注射器主管以保持其稳定 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组的同学分别进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为 （填“<”“=”或“>”）。 (3)某同学想利用此装置来测定一颗形状不规则的小物体的体积，主要实验步骤为：将不规则物体放入注射器内；注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；多次移动活塞，记录注射器的体积刻度以及压强传感器的读数。 ①根据实验测量数据，不考虑压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，作出的图像可能是图丙中的 （填“”“B”或“C”）； ②若正确图像的延长线与横、纵轴的交点坐标值分别是、，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为，则小物体的体积为 （用题中已知物理量的字母表示）。 【答案】(1)D (2)> (3) A 【详解】（1）A．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉活塞，如果快速推拉活塞，将会导致注射器内气体的温度发生变化，故A错误； B．推拉活塞时不可用手握住注射器，否则会使气体温度发生变化，故B错误； C．活塞上涂油是为了防止漏气，确保气体的质量不变，并不是为了减小摩擦，故C错误； D．由于气体的体积，注射器的横截面积不变，注射器旁的刻度尺如果刻度分布均匀，可以用气柱的长度来间接表示体积，可以不标注单位，故D正确。 故选D。 （2）由理想气体状态方程 变形得 结合图乙可知，当体积一定时，温度高则压强大 ，则。 （3）[1]设小物体的体积为，由理想气体方程得 化简得 因为温度不变，图像应该是倾斜的直线，且纵截距为正，所以A图线正确，故填A。 [2]考虑传感器和注射器连接处的塑料管里的部分气体体积为V0，则根据玻意耳定律 变形得 结合图丙A图线可知，图像的纵截距 因此，小物件的体积 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$