2.2 气体的等温变化 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2.2 气体的等温变化 同步练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．将一定质量的空气装入气瓶内，并对它进行等温压缩。如果这些空气可以看成理想气体，那么图中能正确表示压缩过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）。 A． B． C． D． 2．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的几倍（　　） A．2 B．1 C． D． 3．如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，水银面到管口距离较长，左管内被封闭一段气体，水银面比右管稍低，现保持左管不动，为了使两管内水银面最终一样高，下面采取的措施可行的是(    )(以下各种措施中，右管始终没有水银溢出) A．仅减小外界气压 B．仅把U形管的右管向下移动 C．仅把U形管的右管向上移动 D．仅从U形管的右管向内加水银 4．如图所示，开口向下的竖直玻璃管的末端有一段水银柱，当玻璃管从竖直位置转过时，开口端的水银柱将（   ） A．沿着管向上移动一段距离 B．从管的开口端流出一部分 C．不移动 D．无法确定其变化情况 5．如图所示，汽缸内装有一定质量的气体，汽缸的截面积为，其活塞为梯形，它的一个面与汽缸成角，活塞与器壁间的摩擦忽略不计，现用一水平力缓慢推活塞，汽缸不动，此时大气压强为，则汽缸内气体的压强为（　　） A． B． C． D． 6．如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于1.1atm，每次打入的气体的压强为1.0atm、体积为篮球容积的0.05倍，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，球内气体可视为理想气体（　　） A．打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大 B．打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力减小 C．打气6次后，球内气体的压强为1.4atm D．打气6次后，球内气体的压强为1.7atm 7．一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． 8．如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变化到状态2，其p－图象为倾斜直线，气体温度变化是（　　） A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．可能不变 D．可能先升高后降低 9．如图所示，一根粗细均匀的U形玻璃管在竖直平面内放置，左端封闭，右端通大气，大气压强p=76cmHg。管内左右水平面的高度差h=16cm，左管内空气柱的长度L=19cm。如果让该管在原来的竖直平面内自由下落，稳定时两边水银面的高度差为（　　） A．12cm B．16cm C．20cm D．24cm 10．在一端封闭的粗细均匀的玻璃管内，用水银柱封闭一部分空气，玻璃管开口向上，如图所示，当玻璃管自由下落时相对于静止时，空气柱长度将（环境温度不变）（　　） A．变短 B．变长 C．不变 D．无法确定 二、多选题 11．如图，上表面水平光洁的物块静止于水平地面上，其上轻放有一导热良好的薄半球形皮碗；初始时，碗内理想气体与物块的接触面积为S，体积为V0，压强为大气压强p0。先用力从碗顶缓慢竖直向下挤压皮碗，松手后当皮碗与物块间再次恢复气密性时，碗内气体体积变为，压强变为，再用力从碗顶缓慢竖直向上提皮碗。设向上提过程中无外界气体进入碗中，碗与物块即将分离时已恢复原状，环境温度不变。则（　　） A．挤出的气体与最初皮碗中气体质量之比为1∶18 B．挤出的气体与最初皮碗中气体质量之比为17∶18 C．皮碗能提起物块的最大重力为 D．皮碗能提起物块的最大重力为 12．注射器中封闭着一定质量的气体，现在缓慢压下活塞，下列物理量发生变化的是（　　） A．气体的压强 B．气体分子的平均速率 C．单位体积内的分子数 D．气体的密度 13．一定质量的某种理想气体状态变化的p-V图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．状态A时气体分子的内能比状态B时小 B．气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数状态A时比状态B时多 C．气体由状态A变化到状态B的过程中温度一直保持不变 D．气体由状态A变化到状态B的过程中分子平均速率先增大后减小 14．在光滑水平面上有一个内外壁光滑的汽缸，汽缸质量为M，汽缸内有一质量为m的活塞，已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对汽缸施一水平向左的拉力F时，如图甲所示，汽缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的力F水平向左推活塞，如图乙所示，汽缸的加速度为a2，封闭气体的压强为p2，体积为V2。设密封气体的质量和温度均不变，则（　　） A．a1=a2 B．a1<a2 C．p1>p2 D． 15．实验课上，某同学用气体压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系，实验装置如图1所示。在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，并将注射器与压强传感器相连，测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图2所示。本次实验中，以下说法正确的是（　　） A．在活塞上涂润滑油只是为了减小摩擦力，便于气体压强的测量 B．移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器 C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值 D．出现图2末端弯曲的原因可能是实验过程中气体的温度升高了 三、填空题 16．如图P—V图像中,一定质量的理想气体从状态a经等温变化到状态b,再经等容变化到状态c．从a→b的过程中,单位体积内的气体分子数目 (选填“增大”、“减小”或“不变”)．状态b和状态c的气体分子热运动速率的统计分布图像如图(b),则状态c对应的是 (选填“①”或“②”). 17．现有一个容积为400L的医用氧气罐，内部气体可视为理想气体，压强为15MPa，为了使用方便，用一批相同规格的小型氧气瓶（瓶内视为真空）进行分装，发现恰好能装满40个小氧气瓶，分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3MPa，不考虑分装过程中温度的变化，则每个小氧气瓶的容积为 L。 四、解答题 18．当薄膜两侧存在压强差时，空气会从高压一侧透向低压一侧。研究某种薄膜材料透气性能的装置示意图如图所示，固定的薄膜把密闭性非常好的渗透室分成体积相等的左、右两部分，左侧室有充气口，右侧室与一竖直放置的 U形玻璃管的左管上端相连通，U形玻璃管的右管上端开口，初始时左管和右管内水银面平齐，左侧室、右侧室和大气压强均为。现将右管上端口封闭，此时右管内封闭气柱的长度，然后通过充气口快速给左侧室充气，充气完成后经过较长时间，稳定时发现左管中水银面下降的高度，不考虑整个过程中温度的变化以及薄膜的形变，U形玻璃管的容积远远小于右侧室的容积。 （1）求稳定时右管中封闭空气的压强； （2）求稳定时右侧室中封闭空气的压强； （3）若稳定时左侧室内的压强与右侧室内的压强相等，求左侧室内未充气时的空气质量与稳定时空气质量的比值 k。 19．如图所示，某小朋友用打气筒给篮球打气。已知圆柱形打气筒内部空间的高度为H，内部横截面积为S，厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入，活塞下压时不漏气，当筒内气体压强大于篮球内气体压强时，篮球气门（单向阀门K）便打开，即可将打气筒内气体推入篮球中，若篮球的容积V0=10HS，打气前打气筒中气体的初始压强均为p0，篮球内初始气体的压强为1.6p0，该小朋友能够给活塞施加的最大作用力F=3p0S，打气过程中气体温度不变，忽略活塞与筒壁间的摩擦力，每次活塞均提到最高处。求： （1）该小朋友可给篮球内充气时的最大压强； （2）若某大人能够给活塞施加的最大作用力F=6p0S，求该大人最多能给篮球充气的次数。 20．如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，右侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连，初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往左侧活塞上表面缓慢添加质量为m的沙子，直至左侧活塞下降。已知大气压强为，重力加速度大小为g，沙子的质量，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内，求 （1）最终右侧活塞上升的距离h； （2）弹簧的劲度系数k。    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2.2 气体的等温变化 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B A B C C B D B 题号 11 12 13 14 15 答案 BC ACD BD AD BD 1．B 【详解】等温变化中，根据 pV=C 可知 可知图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确。 故选B。 2．C 【详解】气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知其压强和体积的乘积不变，所以若气体体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的，故C正确。 故选C。 3．B 【详解】两管内水银面一样高，左管中空气的压强减少，由玻意耳定律可知，气体的体积增大，右管必须向下移动，才可以保持左右平衡，故B项正确． 4．A 【详解】封闭气体的压强在玻璃管转过30°后，水银柱的长度不变，但从竖直变为倾斜，故水银柱的高度减小，水银柱产生的压强减小，封闭气体的压强增大，体积减小，故水银柱沿着管子上移，故A正确，BCD错误。 5．B 【详解】以活塞为研究对象，进行受力分析如图所示 水平方向合力为0，即 可得 故B正确，ACD错误。 6．C 【详解】A．打气后，由于气体的温度不变，分子平均动能不变，球内气体分子对球壁的平均作用力不变，但是球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大，故A错误； B．打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大，故B错误； CD．打气6次后，由玻意耳定律知 解得，即球内气体的压强为1.4atm，故C正确，D错误。 故选C。 7．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。 8．B 【详解】根据理想气体状态方程 可知 所以图像上各点与原点连线的斜率与温度成正比，由图像可知，过程图像上各点与原点连线斜率逐渐减小，故气体温度逐渐降低，B正确，ACD错误。 故选B。 9．D 【详解】设未下落时闭管内空气压强为，则有 当管和其中水银都以重力加速度g自由下落时，水银处于失重状态，此时水银内任何处的压强都为，从而可知闭管内空气压强也变为。若此时闭管内空气柱长度为，则在温度不变时由玻意耳定律可得 可得 可知封闭管内水银面下降了4cm，所以两管内液面差变为 故选D。 10．B 【详解】此题中，水银柱原来是平衡的，设空气柱长度为，后来因为自由下落有重力加速度而失去平衡，发生移动，开始时气体压强 气体体积 自由下落后，设空气柱长度为，水银柱受管内气体向上的压力、重力G和大气向下的压力，根据牛顿第二定律可得 因为 所以 即 再由玻意耳定律得 因为，所以 所以空气柱长度将变长。 故选B。 11．BC 【详解】AB．对初始时碗内理想气体，由 有 得 则挤出气体的体积为 解得挤出的气体与最初皮碗中气体质量之比为，故A错误，B正确； CD．对向上提的过程，由 有 设碗与物块即将分离时，物块恰好离开地面，分析物块受力 可得 解得 即皮碗能提起物块的最大重力为，故C正确，D错误。 故选BC。 12．ACD 【详解】B．由于是缓慢压下活塞，则气体与环境温度保持相同，气体分子的平均速率一定，B错误； CD．缓慢压下活塞，气体体积减小，气体密度增大，单位体积内的分子数最增多，CD正确； A．由于气体发生等温变化，由玻意耳定律 气体体积减小，压强增大，A正确。 故选ACD。 13．BD 【详解】A．由图像可知 所以A、B两个状态的温度相等，处于同一条等温线上，分子平均速率相等，分子平均动能相等，又由于气体为理想气体，气体的分子势能可忽略不计，所以状态A时气体分子的内能等于状态B时的分子内能，故A错误； B．从状态A变化到状态B的过程中，气体的压强减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减小，故B正确； CD．在p-V图像上作出几条等温线，如图所示 由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度先升高后降低，所以分子平均速率先增大后减小，故C错误，D正确。 故选BD。 14．AD 【详解】AB．对汽缸与活塞组成的整体，据牛顿第二定律可得 可知 选项A正确，B错误； CD．对图甲，以活塞为研究对象，有 对图乙，以汽缸为研究对象，有 由以上两式可得 根据玻意耳定律可得 则 C错误，D正确。 故选AD。 15．BD 【详解】A．在活塞上涂润滑油不仅仅为了减小摩擦力，还封闭了气体，A错误； B．移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器，避免热传递，B正确； C．活塞移至某位置时，待稳定时记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值，C错误 D．根据理想气体状态方程 可得 可知图像斜率大的图线对应温度升高了，D正确。 故选BD。 16． 减小 ② 【详解】由图可知，从a→b的过程中温度不变，气体的压强减小，体积增大，所以单位体积内的分子数目减小；由b到c过程中为等容变化，压强增大，则由理想气体状态方程可知，c点的温度较高，根据气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，则图象的峰值将向速度较大的方向移动；故；因此状态c对应的是②； 17．40 【详解】由玻意耳定律，可得 解得 18．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）以右管上端的空气为研究对象，设U形玻璃管截面积为S，稳定时右管内封闭气柱的长度 根据玻意耳定律有 解得 （2）稳定时右侧室中封闭空气的压强 解得 （3）设左侧室的容积为，充入的气体在题述温度下的压强时的体积为V， 根据玻意耳定律有 左侧室内未充气时的空气质量与稳定时空气质量的比值 解得 19．（1）；（2） 【详解】（1）当在活塞上施加最大压力时，篮球内气体的压强最大，根据平衡条件得 解得小朋友可给篮球内充气时的最大压强为 （2）若某大人能够给活塞施加的最大作用力，则大人可给篮球内充气时的最大压强为 设该大人最多能给篮球充气的次数为，根据玻意耳定律可得 联立解得 20．（1）；（2） 【详解】（1）对左右汽缸中密封的气体，初态压强为 初态的体积为 末态压强为p2，对左侧活塞受力分析得 解得 末态体积为V2，左侧气体高度为，右侧气体的高度为，总体积为 根据玻意耳定律可得 解得 最终右侧活塞上升的距离 （2）对右侧活塞进行受力分析 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $