2.2 气体的等温变化 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

2.2气体的等温变化、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 学号： 班级： 姓名： 考点一：气体的等温变化 1 (2025南通海门期中)将小试管倒扣在广口瓶内的水银中．此时试管恰好浮于水银面，如图所示．如果环境温度不变，而大气压变大，则以下哪个物理量保持不变(　　) A. 管内气体压强 B. 管内气体密度 C. 试管露出水银面的高度 D. 管内外液面高度差 2 (2025苏州阶段测试)如图所示，A、B是一定质量的理想气体在两条等温线上的两个状态点，这两点与坐标原点O和对应坐标轴上的VA、VB坐标所围成的三角形面积分别为SA、SB，对应温度分别为TA和TB，则(　　) A. SA>SB，TA>TB B. SA＝SB，TA<TB C. SA<SB，TA<TB D. SA>SB，TA<TB 3 (2025泰州阶段测试)一定质量的理想气体分别保持温度T1、T2发生等温变化，已知T1>T2，则下列能正确反映气体压强p随体积V变化关系的图像是(　　) A B C D 4 (2025南通海门阶段测试)某实验小组用如图甲所示的圆柱形针筒装置探究气体等温变化的规律． 甲 乙 (1) 实验中为了控制气体的质量和温度不变，下列操作正确的是________． A. 快速推动柱塞 B. 缓慢推动柱塞 C. 用手握住注射器 D. 在柱塞上涂抹润滑油 (2) 实验中______(选填“需要”或“不需要”)测量空气柱的横截面积． (3) 某小组利用测量得到的数据绘制的pV图像如图乙所示，提高环境温度后重复实验，所得的曲线应位于图乙中曲线a的____________(选填“左下侧”或“右上侧”).该小组同学由图乙中的曲线a________(选填“能”或“不能”)得出一定质量的气体在温度不变时，气体的压强与体积成反比．实验小组若想更直观地探究气体等温变化的规律，应绘制某温度下一定质量气体的________(选填“-”或“p-”)图像． 5 (2025泰州阶段测试)竖直放置、开口向下的汽缸内用一定质量的活塞封闭着一部分理想气体，如图甲所示，活塞横截面积S＝0.01 m2，且能无摩擦地滑动．初始时活塞处于静止状态，距离汽缸底部的高度h1＝12 cm，封闭气体压强为p1＝8.0×104 Pa.若汽缸、活塞导热性好，气体温度始终保持不变，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2. (1) 求活塞的质量； (2) 将汽缸缓慢倒置后，如图乙所示，求活塞距汽缸底部的高度h2. 甲 乙 6 (2025扬州阶段测试)理发店内的气动升降椅，其升降由气囊式汽缸实现．其原理是在一个密闭的汽缸内充入气体，使汽缸内的压强为大气压的几倍，利用气体可压缩来实现弹性作用．如图所示，汽缸横截面积S＝2×10-3 m2，汽缸的上端有一环形卡口内径比气动杆的直径略大，椅面与气动连杆及活塞组成的整体质量为m＝4 kg，大气压强p0＝1×105 Pa，椅面未承重时，空气柱长度L＝0.1 m，此时卡口对活塞的压力FN＝360 N，密闭汽缸导热性能良好．现有一位体重M＝96 kg的客人双脚悬空坐在椅面上，导致活塞(气动杆和椅面)下降．缸内气体可视为理想气体，温度保持不变，忽略摩擦阻力，g取10 m/s2.求： (1) 椅面未承重时汽缸内气体的压强p1； (2) 为了使椅面恰好恢复到原来的位置，则需要充入一个大气压下的气体体积为多少？ 考点2：气体的等压变化和等容变化 1 (2024南通如皋阶段测试)空玻璃瓶密封后放入冰箱．与放入冰箱前相比，瓶内的气体(　　) A. 所有分子的运动速率都变小 B. 分子的平均动能变小 C. 压强变大 D. 分子对玻璃瓶内壁的平均作用力变大 2 (2024南通海门阶段测试)汽车真空轮胎在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气，当夜晚胎内气体温度为－13 ℃时，传感器显示左前轮胎压为2.0个标准大气压，当车在白天路面行驶时，传感器显示该轮胎的胎压为2.2个标准大气压，不考虑轮胎内气体体积的变化，此时胎内气体温度约为(　　) A. －3 ℃ B. 3 ℃ C. 13 ℃ D. 23 ℃ 3 (2025南通海门抽测)如图所示，质量相等的同种理想气体甲和乙分别用绝热活塞封闭在两个绝热汽缸中，两汽缸固定在同一水平面上，开口分别竖直向上和水平向右，活塞质量不能忽略且可沿汽缸无摩擦滑动．甲、乙两气体的体积相等，它们的压强分别用p甲、p乙表示，温度分别用T甲、T乙表示．下列关系正确的是(　　) A. p甲 > p乙，T甲 > T乙 B. p甲 > p乙，T甲 < T乙 C. p甲 < p乙，T甲 > T乙 D. p甲 < p乙，T甲 < T乙 4 (2025南通海门抽测)一定质量的理想气体，其状态经历a→b→c的变化，p-T图线如图所示，在该过程中气体体积(　　) A. 先不变后增大 B. 先增大后不变 C. 先不变后减小 D. 先减小后不变 5 (2025南通海门抽测)一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T变化的情况如图所示．气体先后经历状态A、B和C，下列说法正确的是(　　) A. 从状态A到状态B，气体压强保持不变 B. 从状态B到状态C，气体压强变小 C. 从状态A到状态B，气体内能保持不变 D. 从状态A到状态B，单位时间内撞击汽缸单位面积的分子数变大 6 (2025南通海门抽测)玻璃瓶内封闭了一定质量的理想气体．当环境温度发生变化时，该气体由状态a变化到状态b，其压强p、热力学温度T关系可能正确的是(　　) A B C D 7 如图所示，一热气球及其吊篮的质量为M(不含气体的质量)，已知气球的体积为V且保持不变，吊篮的体积不计，空气的密度为ρ，外界温度为T，外界大气压保持不变，现加热气球内的气体，当热气球及吊篮起飞瞬间，已知物体在气体中的浮力F浮＝ρVg.求： (1) 此时气球内气体的密度ρ0； (2) 此时气球内气体的温度T0. 8 (2025南京二模)如图所示，固定的竖直汽缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内气体的初始热力学温度为T0，高度为h0.已知大气压强为p0，重力加速度为g.现对缸内气体缓慢加热，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦． (1) 当气体的温度变为1.5T0时，求活塞上升的距离Δh； (2) 若在对气体缓慢加热的同时，在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变．当汽缸内气体的温度变为1.5T0时，求所加沙子的质量M. 考点1：气体的等温变化 1. D　试管内气体压强为p＝p0＋ρgh，当外界的大气压强增大时，试管中气体的压强增大，体积减小，密度增大；根据物体的沉浮条件可得F浮＝G漂浮＝ρ液gV排，因为物体重力不变，所以V排不变，故试管内外的水银面高度差不变，因此试管将下沉一些．故D正确． 2. C　根据等温线特征可知TA<TB，由于面积SA、SB反映的就是公式pV＝C中的常数的一半，而A状态的常数比B状态的常数小，所以SA<SB.故C正确． 3. C　根据玻意耳定律，一定质量的理想气体发生等温变化，可知压强p与体积V成反比，即压强p与体积的倒数 成正比，故p- 图像为过原点的直线，图像斜率为k＝pV，可知温度越高，p- 图像的斜率越大，由于T1>T2，故C正确． 4. (1) BD　(2) 不需要　(3) 右上侧　不能　p- 解析：(1) 为了控制气体质量不变，实验中应在柱塞上涂抹润滑油，故D正确；为了控制气体的温度不变，实验中应缓慢推动柱塞，且不能用手握住注射器，故A、C错误，B正确．故选B、D. (2) 空气柱的横截面积相等，能够以空气柱的长度间接表示气体的体积，即实验中不需要测量空气柱的横截面积． (3) 根据玻意耳定律pV＝C，可知，等温变化过程的p-V图像为一条双曲线，压强p与体积V的乘积能够间接表示温度高低，可知提高环境温度后，压强p与体积V的乘积增大，则所得的曲线应位于图乙中曲线a的右上侧．根据图乙仅仅知道p-V图像为一条曲线，并不能够确定其是一条双曲线，可知由图乙中的曲线a不能得出一定质量的气体在温度不变时，气体的压强与体积成反比．结合上述有p＝C·，若温度一定，则p- 为一条过原点的倾斜直线，可知若想更直观地探究气体等温变化的规律，应绘制某温度下一定质量气体的p- 图像． 5. (1) 初始时活塞处于静止状态，活塞受平衡力作用，则p1S＋mg＝p0S， 解得活塞的质量为m＝20 kg. (2) 将汽缸缓慢倒置后，对活塞受力分析， 则p2＝p0＋， 解得p2＝1.2×105 Pa， 汽缸倒置前后，温度不变，封闭气体满足玻意耳定律，则p1V1＝p2V2， 即p1h1＝p2h2， 解得h2＝8 cm. 6. (1) 对椅面气动杆及活塞整体由平衡条件有mg＋p0S＋FN＝p1S， 解得p1＝3×105 Pa. (2) 椅面恰好恢复到原来的位置时对卡口恰好没有压力，此时汽缸内压强为p2，对椅面、气动杆、活塞及客人组成的整体由平衡条件得(m＋M)g＋p0S＝p2S， 解得p2＝6×105 Pa， 设需要充入一个大气压下的气体体积为V2， 则有p0V2＋p1SL＝p2SL， 解得V2＝6×10-4 m3. 考点2：气体的等压变化和等容变化 1. B　与放入冰箱前相比，瓶内的气体温度降低，分子的平均动能变小，则分子对玻璃瓶内壁的平均作用力变小，但不是所有分子的运动速率都变小；由于气体发生等容变化，根据 ＝C可知，瓶内的气体压强变小．B正确. 2. C　不考虑轮胎内气体体积的变化，为等容变化，则 ＝，t1＝－13 ℃，解得t2＝13 ℃，C正确． 3. A　对图甲活塞受力分析有 ＋p0＝p甲，对图乙活塞受力分析有p乙 ＝p0，由题知质量相等的同种理想气体甲、乙两气体的体积相等，则根据＝，可知p甲 > p乙，可得T甲 > T乙，故A正确． 4. D　由图像可知a→b过程气体温度不变，压强增大，根据玻意耳定律pV＝C，可知气体体积减小；由图像可知b→c过程，p-T图像为过原点的直线，则有 ＝C，可知气体体积不变．故D正确． 5. A　由图可知从状态A到状态B，图像过原点，气体做等压变化，故A正确；从状态B到状态C，气体等容变化，根据 ＝，温度升高，所以气体压强变大，B错误；从状态A到状态B，温度升高，所以气体内能变大，故C错误；从状态A到状态B，气体压强不变，由于温度升高，分子平均动能变大，所以单位时间内撞击汽缸单位面积的分子数变小，D错误． 6. C　根据题意可知，气体的体积不变，根据理想气体状态方程 ＝C，可知气体压强与温度成正比，即p-T图像是一条过原点的倾斜直线，气体由状态a变化到状态b，温度降低，则压强减小，C正确． 7. (1) 当热气球及吊篮起飞瞬间，有 ρgV＝ρ0gV＋Mg， 解得ρ0＝. (2) 加热前后气体质量不变，设加热前气体体积为V1，则ρV1＝ρ0V， 由盖-吕萨克定律有 ＝， 联立解得T0＝. 8. (1) 汽缸内的气体发生等压变化， 初态：V1＝h0S， T1＝T0， 末态：V2＝(h0＋Δh)S， T2＝1.5T0， 根据盖-吕萨克定律 ＝， 解得Δh＝0.5h0. (2) 汽缸内的气体发生等容变化 初态：p1＝p0， T1＝T0， 末态：p2＝p0＋， T2＝1.5T0， 根据查理定律有 ＝， 解得M＝. 学科网（北京）股份有限公司 $