2.4 实验：探究气体等温变化的规律 课时检测 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第4节 实验：探究气体等温变化的规律 课时检测 基础对点练 1、 选择题: 题组一　气体压强的计算 1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)(　　) A.p0－ρg(h1＋h2－h3) B.p0－ρg(h1＋h3) C.p0－ρg(h1＋h3－h2) D.p0－ρg(h1＋h2) 2.如图所示，一圆筒形汽缸静置于地面上，汽缸的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为p0。现用手握住活塞手柄缓慢向上提，不计汽缸内气体的质量及活塞与汽缸壁间的摩擦，重力加速度为g，若汽缸刚提离地面时汽缸内气体的压强为p，则(　　) A.p＝p0＋ B.p＝p0－ C.p＝p0＋ D.p＝p0－ 题组二　等温变化规律 3.如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。假设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(　　) A.体积不变，压强变小 B.体积变小，压强变大 C.体积不变，压强变大 D.体积变小，压强变小 4.如图所示，上端封闭的玻璃管插在水银槽中，管内封闭着一段气柱。现使玻璃管缓慢地绕其最下端偏离竖直方向一定角度，能描述管内气体状态变化的图像是(箭头表示状态的变化方向)(　　) 5.(多选)如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比(　　) A.气体的压强变大 B.气体的压强变小 C.气体的体积变大 D.气体的体积变小 题组三　气体等温变化的图像 6.(多选)如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p－ 图线，由图可知(　　) A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比 B.一定质量的气体在发生等温变化时，其p－ 图线的延长线经过坐标原点 C.T1＞T2 D.T1＜T2 7.(多选)如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　) A.D→A是一个等温过程 B.A→B是一个等温过程 C.T1＞T2 D.B→C体积增大，压强减小，温度不变 能力综合练 一、选择题: 8.如图所示，一端封闭、一端开口、截面积相同的U形管AB，管内灌有水银，两管内水银面高度相等，管A内封有一定质量的气体，气体压强为72 cmHg。今将开口端B接到抽气机上，抽尽B管上面的空气，结果两水银柱产生18 cm的高度差，则A管内原来空气柱长度为(　　) A.18 cm B.12 cm C.6 cm D.3 cm 9.(多选)如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　) A.B管内水银面比管外水银面高h B.B管内水银面比管外水银面高hcos θ C.B管内水银面比管外水银面低hcos θ D.管内封闭气体的压强比大气压强小hcos θ高的水银柱产生的压强 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 10.如图所示为按压式手动饮水机示意图，通过按压上面的按钮，可把空气压入水桶中，把水桶中的水排出桶外，整个装置气密性良好。小明同学为了测量按压一次压入水桶内的气体体积，先按压几次，确保出水管有水流出后做了如下操作： 让水桶中的水面下降h＝10 cm需要按压N次，称出水桶中水减少的质量m＝5.72 kg；要让水桶中的水面接着再下降h＝10 cm，则需要再按压(N＋1)次。已知水桶的内径处处相同，每次按压进入桶内的气体体积相同，大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，g取10 m/s2。 根据以上测量数据，请你帮助小明计算出一次压入的空气体积V0。 11.有一传热性良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为m的活塞密封一定质量的气体，活塞面积为S，开始时汽缸开口向上(如图甲)。已知外界大气压强为p0，被封气体的体积为V0。 (1)求被封气体的压强； (2)现将汽缸倒置(如图乙)，底部气体始终与大气相通，待系统重新稳定后，求活塞移动的距离。 12.如图所示，一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体；一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为。现用活塞将汽缸封闭(图中未画出)，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变。当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为，求此时汽缸内气体的压强(大气压强为p0，重力加速度为g)。 参考答案： 1.答案　B解析　需要从管口依次向左分析，中间气室压强比管口低ρgh3，B端气体压强比中间气室低ρgh1，所以B端气体压强为p0－ρgh3－ρgh1，选项B正确。 2.答案　D解析　对汽缸受力分析有Mg＋pS＝p0S，则p＝p0－，选项D正确。 3.答案　B解析　由题图可知空气被封闭在细管内，洗衣缸内水位升高时，被封闭的空气体积减小，根据等温变化规律可知，压强增大，选项B正确。 4.答案　A解析　设大气压为p0，封闭气体压强p＝p0－ρgh，玻璃管绕其最下端偏离竖直方向一定角度，水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大；气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律pV＝C可知，气体体积将变小；pV为常数，由数学知识知p－V图线为双曲线，故A正确，B、C、D错误。 5.答案　AD解析　对活塞受力分析可知，开始时，封闭气体的压强p1＝p0－，而汽缸向右倾斜90°后，p2＝p0，故p1＜p2，由于温度不变，由等温变化规律知V1＞V2，故A、D正确。 6.答案　BD解析　题图为一定质量的气体在发生等温变化时的p－图线，由图线过原点可知＝恒量，即斜率k＝pV为恒量，所以p与V成反比，A错误，B正确；根据 p－ 图线斜率的物理意义可知C错误，D正确。7.答案　AD解析　D→A是一个等温过程，A正确；BC是等温线，而A到B温度升高，T1＜T2，B、C错误；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D正确。 8.答案　D解析　设A管内原来空气柱长度为l，横截面积为S， 压强为p1＝72 cmHg ① 体积为V1＝lS ② 抽尽B管上面的空气，则A管内空气柱压强为p2＝18 cmHg ③ 体积为V2＝(l＋9)S ④ 由p1V1＝p2V2 ⑤ ①②③④⑤联立得l＝3 cm 所以A、B、C错误，D正确。 9.答案　BD解析　以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋ρ水银hsgcos θ＝p0S，管内封闭气体压强p＝p0－ρ水银ghcos θ，显然p＜p0，则B管内水银面要比管外水银面高hcos θ，故B、D正确。 10.答案　1.14×10－4 m3 解析　设水桶的横截面积为S，第一次取水前桶内气体的压强为p，体积为V，取水后压强为p＋ρgh，体积为V＋Sh，由等温变化规律Np0V0＝pΔV1，p(V＋ΔV1)＝(p＋ρgh)(V＋Sh)，第二次取水前桶内气体的压强为p＋ρgh，体积为V＋Sh，取水后压强为p＋2ρgh，体积为V＋2Sh，由等温变化规律得(N＋1)p0V0＝(p＋2ρgh)ΔV2，(p＋ρgh)(V＋Sh＋ΔV2)＝(p＋2ρgh)(V＋2Sh)，联立解得p0V0＝2ρSh2g，代入数据得V0＝1.14×10－4 m3。 11.答案　(1)p0＋　(2) 解析　(1)设封闭气体的压强为p，对活塞受力分析有mg＋p0S＝pS， 得p＝p0＋。 (2)将汽缸倒置后，对活塞受力分析有mg＋p1S＝p0S 所以p1＝p0－ 对封闭气体运用等温变化规律pV0＝p1V1 得V1＝ 所以Δh＝＝。 12.答案　p0＋ρgl 解析　取瓶内封闭气体为研究对象，设末态压强为p 初态：p1＝p0＋ρgh＝p0＋ρg·l V1＝lS 末态：p2＝p＋ρg·l V2＝lS 由p1V1＝p2V2得(p0＋ρgl)·lS＝(p＋ρgl)·lS 解得p＝p0＋ρgl。 学科网（北京）股份有限公司 $