第二章 第二节 气体的等温变化-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

[基础达标练] 1．(多选)一定质量的气体在发生等温变化时，下列物理量发生变化的是(　　) A．气体的压强 B．单位体积内的分子数 C．分子的平均速率 D．分子的总数 解析：AB　[一定质量的气体在发生等温变化时，p和V都要发生变化，体积V发生变化，单位体积内的分子数就改变，A、B正确；温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率不发生变化，C错误；质量一定，分子的总数不变，D错误．] 2．(多选)对于一定质量的气体，下列过程可能发生的是(　　) A．气体的温度变化，但压强、体积保持不变 B．气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化 C．气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化 D．气体的温度、压强、体积都发生变化 解析：CD　[对于一定质量的气体，压强、温度、体积这三个状态参量中只有一个参量发生变化而其他参量不变是不可能的，可能发生的是有两个参量发生变化，或者三个参量都发生变化，故选项C、D正确．] 3.如图所示，一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银柱封闭一定质量的气体，保持温度不变，把管子以封闭端为圆心，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，可用来说明气体状态变化的p­V图像是(　　) 解析：C　[玻璃管处于水平方向，有：p1＝p0，玻璃管处于竖直方向，有：p2＝p0＋ρgh，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，气体的压强减小，体积增大，又因为温度不变，所以p­V图线应为双曲线的一支，故C正确．] 4．在“探究气体等温变化的规律”实验中，下列四个因素对实验的准确性影响最小的是(　　) A．针筒封口处漏气 B．采用横截面积较大的针筒 C．针筒壁与活塞之间存在摩擦 D．实验过程中用手去握针筒 解析：B　[“探究气体等温变化的规律”实验前提是气体的质量和温度不变，针筒封口处漏气，则气体质量变小，用手握针筒，则气体温度升高；针筒的横截面积大，会使封闭气体的体积大，结果更精确；活塞与筒壁的摩擦影响活塞对气体的压强，影响实验的准确性，综上所述，选B.] 5.如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在地面上，活塞的质量为M，底面积为S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于(　　) A．p0　　　　　 B．p0－ C．p0＋ D．条件不够，无法判断 解析：C　[活塞受重力、大气压力和封闭气体的支持力，根据力的平衡条件得Mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋，故A、B、D错误，C正确．] 6．(多选)一定质量的某种气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则(　　) A．气体分子的平均动能增大 B．气体的密度变为原来的2倍 C．气体的体积变为原来的一半 D．气体的分子总数变为原来的2倍 解析：BC　[温度是分子平均动能的标志，由于温度T不变，故分子的平均动能不变，故A错误；根据玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，得V2＝V1，又ρ1＝，ρ2＝，所以ρ2＝2ρ1，故B、C正确；气体的质量不变，所以分子总数不变，故D错误．] 7．(多选)一定质量的气体在不同温度下的两条等温线如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C．由图可知T1＞T2 D．由图可知T1＜T2 解析：ABD　[根据等温线的物理意义可知A、B选项正确；气体的温度越高时，等温线的位置就越高，所以C选项错误，D选项正确．] 8．给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L．请通过计算判断该包装袋是否漏气． 解析：若不漏气，设加压后气体的体积为V2，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，代入数据得V2＝0.5 L， 因为0.45 L<0.5 L，故包装袋漏气． 答案：见解析 [能力提升练] 9.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 解析：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．] 10．在均匀玻璃管中有一段12 cm长的水银柱封住了一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角θ＝30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0＝76 cmHg)(　　) A．76 cmHg B．82 cmHg C．88 cmHg D．70 cmHg 解析：A　[水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水银柱组成的系统的加速度a＝gsin θ，所以对水银柱，由牛顿第二定律得p0S＋mgsin θ－pS＝ma，故p＝p0，选项A正确．] 11．用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为1 atm的空气125 cm3，自行车内胎的容积为2.0 L，假设胎内原来没有空气，且打气过程温度不变，那么打了40次后胎内空气压强为(　　) A．5 atm B．25 atm C．2.5 atm D．40 atm 解析：C　[每打一次把一个大气压强的空气打进的体积为125 cm3，打了40次，把总体积V1＝40×125 cm3＝5 000 cm3＝5 L，气体压强为p1＝1 atm的空气压入内胎，体积减小为V2＝2.0 L，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，代入数据解得p2＝2.5 atm，故C正确．] 12．热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。 (1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； (2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。 解析：(1)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1。由玻意耳定律 p0V0＝p1V1① 被压入到炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 V1′＝V1－V0② 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2. 由玻意耳定律 p2V2＝10p1V1′③ 联立①②③式并代入题给数据得 p2＝3.2×107 Pa.④ (2)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3。由查理定律 ＝⑤ 联立④⑤式并代入题给数据得 p3＝1.6×108 Pa.⑥ 答案：(1)3.2×107 Pa　(2)1.6×108 Pa [创新应用练] 13．如图甲为研究一定质量的气体压强与体积关系的实验装置． (1)图中①为　________　传感器，该实验需要保持气体的　________　和　________　不变． (2)某同学在实验中测出多组气体压强与体积值后，利用DIS实验绘图功能，得到如图所示的p－V图像，则由图　________　(选填“能”或“不能”)得到压强与体积成反比的结论． (3)某同学在实验中得到的数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 压强p/kPa 116.2 124.6 134.3 145.6 158.8 173.2 体积V/cm3 14 13 12 11 10 9 体积倒数 /cm－3 0.071 0.077 0.083 0.091 0.100 0.111 pV乘积 1 626.8 1 619.8 1 611.6 1 601.6 1 588.0 1 558.8 表中数据表明气体的pV乘积随着气体体积的减小而减小，若实验中很好地满足了实验需要满足的条件，则出现该结果的原因是_____________________________________． 解析：(1)题图甲中①为压强传感器；研究一定质量的气体压强与体积关系时，应保持气体的质量和温度不变； (2)压强与体积成反比的图像应为双曲线的一支，题图乙的p－V图像不能确定是不是双曲线的一支，所以不能确定压强与体积成反比； (3)实验时注射器内的空气向外发生了泄漏． 答案：(1)压强　质量　温度　(2)不能　(3)实验时注射器内的空气向外发生了泄漏 14．如图所示，马桶吸由皮吸和汽缸两部分组成，下方半球形皮吸空间的容积为1 000 cm3，上方汽缸的长度为40 cm，横截面积为50 cm2.小明在试用时，用手柄将皮吸压在水平地面上，皮吸中气体的压强等于大气压．皮吸与地面及活塞与汽缸间密封完好不漏气，不考虑皮吸与汽缸的形状变化，环境温度保持不变，汽缸内薄活塞、连杆及手柄的质量忽略不计，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2. (1)若初始状态下活塞位于汽缸顶部，当活塞缓慢下压到汽缸底部时，求皮吸中气体的压强； (2)若初始状态下活塞位于汽缸底部，小明用竖直向上的力将活塞缓慢向上提起20 cm高度保持静止，求此时小明作用力的大小． 解析：(1)以汽缸和皮吸内的气体为研究对象，初始状态下封闭气体的压强为p0， 体积：V1＝1 000 cm3＋40×50 cm3＝3 000 cm3 当活塞下压到汽缸底部时，设封闭气体的压强为p2，体积为V2＝1 000 cm3， 由玻意耳定律：p0V1＝p2V2 解得：p2＝3p0＝3.0×105 Pa (2)以皮吸内的气体为研究对象，初始状态下封闭气体的压强为p0，体积为V2＝1 000 cm3，活塞缓慢向上提起20 cm高度保持静止时，设小明作用力的大小为F，封闭气体的压强为p3，体积为： V3＝1 000 cm3＋20×50 cm3＝2 000 cm3 由玻意耳定律有：p0V2＝p3V3 又有：F＋p3S＝p0S 解得：F＝250 N. 答案：(1)3.0×105 Pa　(2)250 N 学科网（北京）股份有限公司 $