第2章 3. 气体的等压变化和等容变化-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

练习册参考答案与解析么9 (2)设气球内气体质量为m4,则m4=%V。,对气球进 中，根据兴-C可知气体体积不变，而气体的总数不 行受力分析如图所示， 变，所以单位体积分子数不变，由于压强变大，温度升 高，分子热运动剧烈，器壁在单位面积上、单位时间内 所受气体分子碰撞的次数增多，C错误，D正确， 3.AC【解析】根据V=-ST可知，从A到B,气体压强 力 不变，放A正确：根据兴-C可知，从B到C,体积不 根据气球的受力分析有mg十gV=mg十mg,结合 变，温度降低，则气体压强减小，故B错误：从A到B, 题中p和V满足的关系为(p一p)(V-Vm)=C,解得 温度升高，则气体分子的平均动能增加，故C正确：从 V=5×103m3. C到A,温度不变，则气体分子的平均动能不变，故D 【强基突破练】 错误。 1.(1)活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，气 4.AC【解析】根据题意，B管的体积与大玻璃泡A的体 体做等温变化，对上部分气体，有V。=p:(V+V), 积相比可忽略不计，可知在B中液面移动时，可近似认 对下部分气体，有mV。=V。十p:V,根据题意有 为气体体积不变，即该测温装置利用了气体的等容变 微一号，解得气筒的容积为V=号V u=3 化规律，故A正确：温度为27℃时，封闭气体的压强 p=po--75cmHg-16cmHg=59cmHg,即封闭 (2)当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离， 气体的压强相当于59cm高的水银柱产生的压强，故B 气体做等温变化，对上部分气体，有：V=p2(V。十 V),对下部分气体，有Vo十uV=mV,解得p起 错误：根据查理定律有号=C,其中p=加一p,即 =品A,p加-斧A,隔板与卡槽仍未分离，则p加S十 凸一2=C,可知温度升高，管内水银面的高度x降 Mg≥pS,解得隔板的质量至少为M=?三 低，即管中刻度从上往下，表示的温度逐渐升高，若把 8g1 该温度计置于高山顶进行测温，由于高山顶的大气压 第3节气体的等压变化和等容变化 低于标准大气压，对管中气体有p=一p。,温度一定 【基础过关练】 时，管中气体压强不变，大气压强诚小，可知管内液面 1.C【解析】当活塞在位于汽缸的最下端时，缸内气体温度 的高度比山底的低一些，则温度的测量值偏高，故C正 为T2,压强为九，此时仍有S=Mg十S,可得历=p, 确：根据pV=RT可知，若该温度计因某种原因漏掉 可知红内气体为等压变化，由盖一吕萨克定律有六 一部分气体，管中气体的压强减小，可知管内液面上 会解得-兴-27+72X1SK=60K,气体 升，根据上述可知，温度的测量值偏小，故D错误， 5.(1)夜晚的温度为T=4+273=260K,夜晚内部气柱 的压强为力=，一pgh=72cmHg,中午内部气体压强 温度变化范围为T=600K一273K=327℃，则能测量 的最大温度为327℃，又有△V=S·△L,由上式可知， 为2=p=76cmHg,设横截面积为S,中午内部气体 刻度表的刻度是均匀的，故A错误，C正确：以汽缸为 的体积为V,=(L+冬)S,由理想气体状态方程可知 研究对象（不包含活塞），对汽缸受力分析，由平衡条件 可得p1S=Mg十S,代入数据解得缸内气体的压强 =,解得T≈296K=23℃. T 为p=1.1×10Pa,故B错误；由以上分析可知，汽缸 (2)设注人长x的水银，注人水银后==76mHg, 内的气体做等压变化，弹簧受到的弹力不变，因此环境 V=LS-(2)S,AV=V,联立解得≈6.8m 温度升高时，弹簧的长度仍不变，故D错误 【综合提能练】 2.D【解析】a→b过程中，温度不变，所以气体分子的平 1.D【解析】以光缸与活塞组成的系统为研究对象，系统 均动能不变，A错误；b→c过程中，气体压强不变，温度 降低，根据兴=C可知体积减小，B错误c一口过程 受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不 变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力 9 重随点手细高中物理选择性必修第三册) 不变，弹簧的压缩量不变，A错误；选择汽缸为研究对 5.(1)设甲、乙中封闭气体的压强分别为力、：，则有九S十 象，竖直向下受重力和大气压力S,向上受到缸内气 mg=S,S十mg=S,解得A=警，A=罗 体向上的压力1S,物体所受三力平衡，有G十S= S,若外界大气压p增大，力一定增大，根据理想气 气体做等温变化，由玻意耳定律有hS=phS,联立 体的等温变化V=C(常数)，当压强增大时，体积一定 解得=受九 减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，B错 (2)设活塞回到汽缸口时气体温度为T1,气体做等压 误：以汽缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力 与弹簧弹力作用，系统所受重力不变，由平衡条件可 变化，则有字气可得T=号.气体对外做的功 知，弹簧弹力不变，所以活塞距离地面高度不变，C错 为W=:S(h一h:)=2mgh,气体内能变化为U=kT 误：若大气温度升高，气体温度T升高，外界大气压不 一红=号红，根据热力学第一定律可得=Q 变，气体压强p不变，由盖一昌萨克定律号=C,可知 w,解得Q-号kT+2mgh. 气体体积增大，活塞不动，所以汽缸向上运动，即汽缸 的上底面距地面的高度将增大，D正确。 【强基突破练】 2.B【解析】根据题意可知，在平原地区时，轮胎内部压 1.(1)对汽缸，根据平衡条件有pmS+2mg+2mg=pS, 强为p=3.6,温度T=315K,设在高原地区时轮 解得初态A气体压强为pa=弓A=2, S 胎内部压强为2，温度T2=280K,轮胎内气体做等容 (2)对活塞P,根据平衡条件有pmS十mg=p1S,解得 变化，根据会=号，解得九=32，则该高原地区的 初态B气体压强为Pm=吉A,重新恢复平衡，对汽 大气压强p=3.2一2.5=0.70，B正确 缸，根据平衡条件有peS十2mg=S,解得末态A气 3.CD【解析】假设温度升高，水银柱不动，两边气体均 做等容变化，根据查理定律可得压强的增加量△p= 体压强为加一了.对活塞P,根据平衡条件有eS十 等，雨左右两边初态压强力相同，两边温度升高量 mg=eS,解得末态B气体压强为P=之，由环 △T也相同，所以△中跟一成正比，即左右两边气体初 境温度保持不变，根据玻意耳定律可得p:lS= PAIAS,pm lo S=Pm laS,解得lA=15cm,la=10cm, 态温度T高的，气体压强的增加量△p小，水银柱应向 汽缸上升的距离为h=2l。一A一lg=35cm, 气体压强增加量小的方向移动，即应向初态温度高的 第4节固体 一方移动，根据以上分析，A图中的T,<T。,水银柱应 【基础过关练】 向右移动；B图中T.=T。,水银柱不动；C图中T> T6,水银柱应向左移动：D图中T。>T6,水银柱应向左 1.C【解析】食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐 有熔点，是晶体，故A正确：烧热的针尖接触涂有蜂蜡 运动.故A、B错误，C、D正确. 4.(1)汽缸下端边缘恰好接触地面前，弹簧长度不变，汽 薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片 缸内气体压强不变，气体发生等压变化，有气- 各向异性，是晶体，故B正确：天然石英表现为各向异 性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错 (-0)s 误，石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的 T含 ，解得T2=285K. 物质微粒排列结构不相同，故D正确 (2)设初态弹簧压缩量为x,气体初态压强为，对汽 2.B【解析】光在品体中的双折射现象就是光学各向异 缸，由平衡条件有x=mg,解得x=0.04m初态气体压 性的表现，所以题图中方解石的双折射现象说明方解 强为h,根据pS-mg十S,解得p=1.2X10Pa末 石是晶体，具有固定的熔点，A错误，B正确：单晶体具 态气休压强为，由理想气体状态方程有。 有规则的几何形状、各向异性和一定的熔点等性质，而 多晶体是由许多小的晶体杂乱无章地排列在一起组成 (L-0-x 的，这使得多品体不再具有规则的几何外形，而且也看 T -,解得T=217.5K 不出各向异性的特点，故C、D错误 10第二章气体、国体和液体么 第3节 气体的等压变化和等容变化 一A基础过关练 渊试时间：15分钟 A开始，沿图示路径先后到达状态B和C后回 1.如图所示为一巨型温度计的结构原理图，利用 到状态A,其中BA的延长线通过坐标原点， 汽缸底部高度变化反应温度变化.质量为 BC和AC分别与T轴和V轴平行.下列说法 正确的是( 10kg的导热汽缸内密封一定质量的理想气 体，汽缸内横截面积为100cm,活塞与汽缸壁 间无摩擦且不漏气，环境温度为27℃时，活塞 刚好位于汽缸正中间，整个装置静止.已知大 气压为1.0×10Pa,取重力加速度g=10m/s2. 则(). A.从A到B,气体压强不变 B.从B到C,气体压强增大 C.从A到B,气体分子的平均动能增加 0.5 D.从C到A,气体分子的平均动能增加 刻度表 4.(多选)有一种测量气温的简易装置，其结构如 图所示，大玻璃泡A内封闭有一定量的空气， 与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的 A.刻度表的刻度是不均匀的 高度x可反映玻璃泡内空气的温度（即环境温 B.环境温度为27℃时，缸内气体的压强为 度)，已知该温度计是按照标准大气压p,= 2.0×103Pa 75cmHg进行温度刻度的.当温度为27℃时， C.能测量的最大温度为327℃ B管内水银面的高度为16cm.B管的体积与 D.环境温度升高时，弹簧的长度将变短 大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法 2.(2024·湖北华大新高考联盟质量测评)密闭 正确的是( 的容器中一定质量的理想气体经过一系列变化 A.该测温装置利用了气体等容变化 过程，如图所示.下列说法中正确的是( 的规律 B.当温度为27℃时，封闭气体的压 强相当于91cm高的水银柱产生 的压强 C,若把该温度计置于高山顶进行测温，已知高 A.→b过程中，气体分子的平均动能增大 山顶的大气压低于标准大气压，则温度的测 B.→c过程中，气体压强不变，体积增大 量值偏大 C.c→a过程中，单位体积分子数增大 D.若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，则 D.ca过程中，器壁在单位面积上，单位时间 温度的测量值偏大 内所受气体分子碰撞的次数增多 5.某地区昼夜温差较大，为了粗略估计温差，在 3.(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态 夜间，一同学利用随身携带的内径粗细均匀的 19 重雅点手细高中物理选择性必修第三册) U形管来测量.如图所示，U形管右侧管上端 汽车在某高原地区行驶时，压力表示数为 封闭，左侧管上端开口，管内注入水银，使右管 2.5p,轮胎内部气体温度为280K.轮胎内部 中封人L=26cm的空气柱，管外大气压强为 气体视为理想气体，轮胎内体积不变且不漏 p,=76cmHg,初始两管内水银面高度差h 气，则该高原地区的大气压强为( ）. 4cm,夜间外界环境温度为t=一13℃（可认 A.0.6pB.0.7pC.0.8pD.0.9p 为夜间温度不变)，第二天中午发现管内两侧 3.(2025·湖北黄冈中学高二阶段练习)（多选） 水银面相平，求： 如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管 (1)中午的温度是多少摄氏度？ 内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条 (2)如果夜间缓慢向左侧管内加注水银，应该 件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状 注入多长的水银柱才能让两管水银面齐平？ 态.如果管内两端的空气都升高相同的温度， 则水银柱向左移动的是( V.<VT.<T。 V>V.T=T. B b V.=VT.>T V.<VT.>T C D 4.(2025·安徽合肥一中模拟预测)如图所示，竖 、乃综合提能练 测试时间：25分钟 直放置导热良好的汽缸缸体质量m=10kg,轻 1.(2025·安徽合肥八中高二阶段练习)如图所 质活塞横截面积S=5×103m,活塞上部的 示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立汽缸的活 汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表 塞，使汽缸悬空而静止.设活塞与缸壁间无摩 面与劲度系数k=2.5×103N/m的弹簧相连， 擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使 活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦.当汽缸内气体 缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则 温度为27℃时，缸内气柱长=50cm,汽缸下 下列结论中正确的是( ). 端边缘距水平地面，已知大气压强A, A.若外界大气压增大，则弹簧 将压缩一些 1.0×105Pa,T=t十273，重力加速度g取 B.若外界大气压增大，则汽缸的 10m/s2,则： 上底面距地面的高度将增大 (1)当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，汽 C.若气温升高，则活塞距地面 77777777777 缸下端边缘刚好接触地面？ 的高度将减小 (2)当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹 D.若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度 簧恢复原长？ 将增大 2.(2025·河南高考适应性演练)汽车轮胎压力 表的示数为轮胎内部气体压强与外部大气压 强的差值.一汽车在平原地区行驶时，压力表 示数为2.6p(po是1个标准大气压)，轮胎内 部气体温度为315K,外部大气压强为p.该 20 第二章气体、固体和液体 收超 5.(2025·湖南长沙长郡中学月考)在导热良好 C强基突破练 测试时间：10分钟 的矩形汽缸内用厚度不计的活塞封闭有理想 1.(2025·湖南师大附中月考)如图所示，用两个 气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞 质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞P、 刚好位于汽缸口处，如图甲所示.当把汽缸开 Q,将开口向上的导热汽缸内的理想气体分成 口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙 A、B两部分.上面活塞通过轻绳悬挂在天花板 所示.已知活塞质量为m,横截面积为S,大气 上，汽缸和汽缸下方通过轻质绳子悬挂的物块 压强p=g,环境温度为T。,汽缸的深度为 的质量均为2，整个装置处于静止状态，此时 h,重力加速为g,不计活塞与汽缸壁间的摩擦 两部分气柱的长度均为l。=30cm.环境温度、 (1)求图乙中活塞离汽缸底部的高度h. 大气压强p,均保持不变，且满足6mg=p,S, (2)活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升 g为重力加速度，不计一切摩擦 高，直到活塞再次位于汽缸口，已知封闭气 (1)求此时A气体的压强： 体的内能随热力学温度变化的关系为U= (2)剪断连接物块的绳子，一段时间后两活塞 kT,k为常数，大气压强保持不变，求在该 重新恢复平衡，求汽缸上升的距离。 过程中封闭气体所吸收的热量Q. 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