2.3 气体的等压变化和等容变化 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

2.3 气体的等压变化和等容变化 同步练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p、V、T的变化情况不可能是（　　） A．p、V、T都增大 B．p减小，V和T都增大 C．p和V减小，T增大 D．p和T增大，V减小 2．水杯接完热水后再拧紧杯盖，待杯内的水降温后就较难拧开。若接入大半杯水后，杯内气体温度为，压强为，拧紧杯盖，杯内气体（视为一定质量的理想气体）被密闭，经过一段时间后，杯内温度降到，此时杯内气体的压强约为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示的四个图像中，有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a等压膨胀到状态b的过程。这个图像是（　　） A． B． C． D． 4．一定质量的理想气体经过一系列过程，压强P随热力学温度T变化的图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．a→b过程中，气体压强增大，体积变小 B．a→b过程中，气体温度升高，内能变大 C．b→c过程中，气体压强减小，体积变小 D．b→c过程中，气体温度不变，分子数密度变大 5．某轮胎正常工作的胎压范围是（轮胎的体积不变），.欲使该轮胎能在的温度范围内正常工作，则在时给该轮胎充气，充气后的胎压可以控制在（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA>tB，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（　　） A．水银柱将向上移动 B．水银柱一定保持不动 C．水银柱将向下移动 D．水银柱的移动情况无法判断 7．一定质量的理想气体，从图中所示的A状态开始，经历了状态，最后到D状态，（与横轴平行，与纵轴平行）下列判断中不正确的是（　　） A．温度升高，压强不变 B．体积不变，压强变大 C．体积变小，压强变大 D．D点的压强比A点的压强小 8．容积相同的a、b两个密闭容器，装有质量相等的氧气，其中a容器内的温度是0℃，b容器内的温度是100℃。两个容器中氧气分子的速率分布图像如图所示，则下列判断正确的是（　　） A．曲线①是b容器中氧气分子的速率分布图像 B．曲线②中分子速率大的分子数占总分子数的百分比较大 C．a容器中的氧分子数大于b容器中的氧分子数 D．a容器中氧气的压强大于b容器中氧气的压强 9．如图所示，A、B是两个容积相同的密闭容器，由细玻璃管连通，管内有一段汞柱。当A容器气体温度为、B容器内气体温度为时，汞柱在管中央静止。若分别给A、B容器加热，使它们温度都升高，管内汞柱将（　　） A．向左移动 B．保持不动 C．向右移动 D．无法确定 10．如图所示粗细均匀的弯管，左侧a、b两处液面上方分别封闭一段气体，右侧开口处与大气相通。ab、cd两处液面高度差分别为、。现用一轻质活塞封住开口处一段气体。活塞不计重量且可在弯管内无摩擦滑动，大气压强为，装置气密性良好，右侧开口端与活塞足够远。下列说法正确的是（　　）    A．b、c液面之间气体压强为 B．若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，d处液面位置会移动 C．若缓慢向上推动活塞，a处液面上升，a处上方气体压强增大 D．若加热a处上方的气体，b、c液面之间气体的体积不变 二、多选题 11．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是(    ) A．气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为气体分子之间存在势能的缘故 B．一定量100°C的水变成100°C的水蒸气，其分子之间的势能增加 C．气体温度越高，气体分子的热运动越剧烈 D．如果气体分子总数不变，当气体分子的平均动能增大时，气体压强必然增大 12．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积是所有气体分子的体积之和 B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈 C．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的 D．当气体膨胀时，气体压强一定减小 13．一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度（　　） A．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 B．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 C．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 D．先保持压强不变而使它的体积缩小，接着保持体积不变而减小压强 14．如图所示，质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体缓慢地加热，汽缸处在大气中，大气压强恒定，活塞始终在汽缸内。经过一段较长时间后，下列说法正确的是（　　） A．汽缸中气体的压强比加热前要大 B．汽缸中气体的压强保持不变 C．汽缸中气体的体积比加热前要大 D．活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要多 15．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，AB、BC、CD、DA这四段过程在图上都是直线段，其中AB的延长线通过坐标原点O，BC垂直于AB，而CD平行于AB，由图可以判断（　　） A．AB过程中气体体积不断减小 B．AB过程中气体体积不变 C．BC过程中气体体积不断增大 D．CD过程中气体体积不断增大 E．DA过程中气体体积不断增大 三、填空题 16．氧气在标准状况下的密度是，在同样的压强下，30℃时氧气的密度为 ． 17．如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U型管，左管上端封闭，石管上端开口。右管中有高的水银柱，水银柱上表面离管口的距离。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。大气压强。现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时封闭气体的压强为 ；要使封闭气体在回到原来的体积，应将气体温度升高到 。 四、解答题 18．如图所示，导热良好的薄壁汽缸放在光滑水平面上，用横截面积为S=1.0×10-2m2的光滑薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞杆的另一端固定在墙上．外界大气压强p0=1.0×105Pa．当环境温度为27℃时，密闭气体的体积为2.0×10-3m3。 （1）当环境温度缓慢升高到87℃时，汽缸移动了多少距离？ （2）如果环境温度保持在87℃，对汽缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时汽缸受到的水平作用力多大？ 19．如图所示，一定质量的理想气体被光滑的活塞封闭在导热良好的汽缸内．活塞质量为m＝20kg，横截面积为S＝0.01m2．汽缸与水平面成＝30°角靠在墙上，活塞静止时，活塞下表面与汽缸底部的距离L＝48cm，此时气体的温度为27℃．已知外界大气压强p0＝1.0×105Pa，并始终保持不变，重力加速度g＝10m／s2．求： (1)若将汽缸缓慢地沿逆时针方向转到竖直位置，此时活塞下表面与汽缸底部的距离； (2)若将缸内气体的温度升高，为使活塞仍处于第（1）问的位置不变，可在活塞上表面均匀添放铁沙，当缸内温度为47℃时，添加在活塞上表面的铁沙质量是多少？ 20．如图所示，一粗细均匀的导热直角细玻璃管，AB段竖直且A端封闭，BC段水平且C端开口，一段长为的水银柱将一定质量的理想气体封闭于管AB段中，此时水银柱左端恰好位于管的B端，已知环境温度为285K，大气压强。若将玻璃管缓慢逆时针旋转90°至AB段水平、BC段竖直，观察到4cm长的水银柱进入AB段中。 （1）求玻璃管AB段的长度； （2）现缓慢加热气体使水银柱恰好全部回到BC段，求此时气体的温度。 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 《2.3 气体的等压变化和等容变化 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C B B D B B C C 题号 11 12 13 14 15 答案 BC BC BC BC BDE 1．C 【详解】根据理想气体状态方程，有 因此不可能出现压强和体积减小而温度升高的情形。 故选C。 2．B 【详解】杯内气体做等容变化，根据查理定律有 其中，， 解得 故选B。 3．C 【详解】AD．由图可知气体压强发生了变化，而题干要求气体做等压变化，故A错误，D错误； BC．根据气体方程： （C是常数） 有： 由于是等压变化，故可知V-T图为过原点的直线，由于从状态a等压膨胀到状态b的过程中体积增大，故B错误，C正确。 故选C。 4．B 【详解】AB．a→b过程中，气体发生等容变化，温度升高，内能增大，故A错误，B正确； CD．b→c过程中，气体发生等温变化，根据玻意耳定律 pV=C 可知压强减小，体积增大，分子密度减少。故CD错误。 故选B。 5．B 【详解】轮胎内气体体积不变，则为保证安全，则在时压强不超过;在时压强不低于，则根据查理定律有 解得 充气后的胎压应在到范围内比较合适，B正确，A、C、D错误。 故选B。 6．D 【详解】假设水银柱不动，对气体A，有 解得 对气体B，有 解得 因pA=pB+ρgh，即 pA＞pB 已知：tA＞tB，即TA＞TB 故无法比较与的大小关系，即无法比较ΔpA与ΔpB的大小关系，则水银柱的移动情况无法判断。 故选D。 7．B 【详解】A．A到B的图象是过原点的直线，发生的是等压变化，温度升高，压强不变压强不变，A正确； B． B到C体积不变，气体发生的是等容变化，根据查理定律，温度降低，压强变小，B错误； C．C到D气体发生的是等温变化，压强与体积成反比，体积变小，压强变大，C正确； D．直线的斜率比连线的斜率大，斜率越大，压强越小，所以D点的压强比A点的压强小，D正确 本题选错误的，故选B。 8．B 【详解】A．由图可知，分子总数目是一定的，故图线与横轴所围的面积是100%，100℃氧气和0℃氧气相比，速率大的分子数比例多，故曲线②对应b容器中氧气分子的速率分布图像，故A错误； B．曲线②中分子速率大的分子数占总分子数的百分比较大，故B正确； C．图中曲线反映任意速率区间的氧气分子数占总分子数的百分比，并不是任意速率区间的氧气分子数，两容器中氧气的分子数应该相同，故C错误； D．由于a容器中氧气的温度小于b容器中氧气的温度，而两容器中氧气的体积相等，根据查理定律可知，a容器中气体压强小于b容器中气体压强，故D错误。 故选B。 9．C 【详解】两部分气体体积不变，对A进行状态分析，根据查理定律可知 解得 对B进行状态分析，根据查理定律可知 解得 根据初始状态 可知 所以管内汞柱将向右移动。 故选C。 10．C 【详解】A．由于活塞是轻质的，对活塞分析可知。d处气体的压强为，对cd两处液面分析有 A错误； B．若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，对轻质活塞分析可知，d处气体的压强始终为，气体发生的是等压变化，根据上述可知，d处液面位置不会移动，而活塞将下移，B错误； C．若缓慢向上推动活塞，d处气体的压强增大，则a处上方气体压强增大，a处液面上升，C正确； D．若加热a处上方的气体，该处体积增大，a处液面下降，b处液面上升，若b、c液面之间气体的体积不变，则c处液面上升，d处液面下降，可知，增大，由于 可知，b、c液面之间气体的压强减小，而其温度不变，则b、c液面之间气体的体积一定发生变化，D错误。 故选C。 11．BC 【详解】气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为分子间距较大，相互的作用力很微弱，而且分子永不停息地做无规则运动，所以气体分子可以自由扩散．不是由于气体分子存在势能，故A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，温度没有变化，分子的平均动能不变，分子总动能不变．在这个过程中水要吸热，内能增大，所以分子之间的势能必定增加，故B正确；温度是分子热运动平均动能的标志，故气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高，故C正确；温度是分子的平均动能的标志，当气体分子的平均动能增大，气体温度升高，根据理想气体的状态方程，可知气体温度升高时，若同时体积增大，掌握气体压强不一定增大，故D错误． 12．BC 【详解】A．气体的体积是所有气体分子运动占据的空间的体积之和，A错误； B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈，B正确； C．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的，C正确； D．在等温状态下，当气体膨胀时，气体压强一定减小，D错误。 故选BC。 13．BC 【详解】根据理想气体状态方程，分析各选项： A．等容过程（体积不变），压强增大，温度升高。等压过程（压强保持增大后的值），体积膨胀，温度继续升高。两次温度升高，无法回到初始温度，故A错误； B．等容过程（体积不变），压强减小，温度降低，等压过程（压强保持减小后的值），体积膨胀，若体积膨胀至（为初始压强，为第一步后的压强），则最终温度，温度恢复，故B正确； C．等压过程（压强不变），体积膨胀，温度升高，等容过程（体积保持膨胀后的值），压强减小。若压强减小至（为第一步后的体积），则最终温度，温度恢复，故C正确； D．等压过程（压强不变），体积缩小，温度降低，等容过程（体积保持缩小后的值），压强减小，温度进一步降低，两次温度降低，无法回到初始温度，故D错误。 故选BC。 14．BC 【详解】AB．汽缸内封闭气体的压强 则知加热时封闭气体的压强保持不变，故A错误，B正确； C．封闭气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律知，温度上升时，气体的体积增大，故C正确； D．温度升高，分子的平均动能增大，体积增大，单位体积气体分子数减少，由于气体的压强不变，根据压强的微观意义知活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少，故D错误。 故选BC。 15．BDE 【详解】根据 可得 可知图象斜率越大，体积越小 AB．AB的延长线通过坐标原点O，即AB位于同一等容线，所以 A错误，B正确； CDE．连线CO与DO，则C和O、D和O分别位于同一等容线，比较斜率可知 DE正确，C错误。 故选BDE。 16．1.29 【详解】[1]当气体质量一定时，体积比即为密度的反比。由盖吕萨克定律 可得 则有 17． 88.9 320 【详解】[1]对于左端密封气体，状体1的体积为 状态1的压强为 状态2的体积为 根据气体实验定律得 解得 [2]升温过程是等压变化，根据气体实验定律得 将带入得 18．（1）△l =4×10-2m ；（2）200N 【详解】（1） 气体等压变化过程有 解得V2=2.4×10-3m3 汽缸移动的距离为 =4×10-2m （2）气体是等温变化 解得p3=1.2×105Pa 则有 p3S= p0S+F (p3- p0)S=200N 19．（1）44cm ；（2）8kg 【详解】（1）设竖直位置时活塞到汽缸底部的距离为，对封闭气体，由等温过程有： …① 对活塞有，初态 …② 末态 …③ 得 …④ （2）对气体在升温过程满足等容过程 …⑤ …⑥ 设铁沙质量为M，有 …⑦ 得 【点睛】处理理想气体状态方程这类题目，关键是写出气体初末状态的状态参量，未知的先设出来，然后应用理想气体状态方程列式求解即可． 20．（1）80cm；（2）315K 【详解】（1）设玻璃管AB段的长度为l1，横街面积为S，旋转前玻璃管AB内的压强为p1，旋转后玻璃管AB内的压强为p2，管内水银对管AB的压强为pl，由题意可得，初始时有 旋转后，温度不发生变化，旋转后AB段内的压强为 由于AB段内是理想气体，气体温度不变，由理想气体状态方程可知 由题意可知 解得 l1=80cm （2）当水银柱全部回到BC段后，AB段的气体压强为 由题意及理想气体状态方程可得 即 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 $