第2章 第2节 气体的等温变化-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，故 C错误，D正确.故选AD. 4.D解析：AB.T=t+273.15K,因而热力学温度与摄氏温度的 每一度是相等的，只是零度起点不同，故AB正确；C.0K是 低温的极限，只能无限接近，不可能达到，更不要说负值了， 故C正确：D.由T与t的关系式T=t+273.15K可知，温度由 t升高到2t,对应的热力学温度由T升高到T,即T'=2t+ 273.15K,T'≠2T,故D错误.故选D. 5.C解析：热力学温标和摄氏温标的函数关系为T=t+273.15K, 由函数关系式可知，T-t图像的斜率为正值，且当T=0时， t为负值，故ABD错误，C正确.故选C 6.C解析：温度计是利用热胀冷缩原理制成的，温度升高时 烧瓶内气体膨胀，有色水柱上升：温度降低时烧瓶内气体收 缩，有色水柱下降，已知A、D间的测量范围为20℃~80℃， 可得A点为80℃，D点为20℃，A、D间刻度均匀分布，每格 表示80℃-20℃=4℃，则有色水柱下端温度为20℃+3× 15 4℃=32℃，故C正确，ABD错误故选C. 第2节气体的等温变化 白题基础过关 1.D解析：设平衡时缸内气体的压强为p,对活塞受力分析， 有pS=p,S+(m+m)g,解得D-+(m+m)8=6+ S m+m8,故选D. S 2.C解析：以活塞为研究对象，对活塞受力分析如图所示.外 S 界对活塞的压力为F=pcma,由平衡条件有Fosa=Mg+ S,解得些，故选C Mg pS 3.B解析：设大气压强为Po,左边空气的压强P左=Po-Pgh1,右 边空气的压强p右=Po+pgh2=p左pgh,则h=h+h2,故B正确. 4.B解析：A.柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小 摩擦力，A错误；B.实验中为了使气体能够做等温变化，改 变气体体积时应缓慢推拉柱塞，B正确；C.用手握住注射 器，会使气体温度变高，C错误；D.实验前应测量柱塞的横 截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错 误故选B. 5.(1)A(2)①胶管内存在气体②胶管内气体的体积 (3)B(4)② 解析：(1)A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器 壁间涂上润滑油，A正确；B.手握住注射器，会使注射器内 的气体温度升高，不符合实验要求，B错误：C.实验时应缓 慢推拉活塞和读取数据，C错误：D.实验中气体的压强可以 通过数据采集器获得，体积不行，D错误故选A.(2)①②根 据p(V4,)=C可知V=C-,故造成图线不过原点的原因 D 参考答案与解析 是胶管内存在气体，V。是胶管内气体的体积.(3)根据 p(4)上C,可得P三品=C长·可知，当体积V减小 1* 图像的斜率逐渐减小，故选B.(4)由于存在漏气，故 时，PV pV在减小，可知图线的斜率在减小，图线应为②. 6.D解析：根据题意可知杯口上升，则空气在的液面深度 减小，可知气体内压强减小，根据玻意义耳定律pV=C可知 体积变大.故选D. 7.C解析：设气泵工作时间为t,则p1V1+P1V2=P2V1,解得V2= (1.1-1)×0.6m2=0.06m2,则t= 2=120s=2min,故选C 8.A解析：设h1=16cm,h2=4cm,h3=10cm,初态V1= (h1+h1-h2-h3)S,P1=Po+4cmHg,从右侧端口缓慢注入水 银，恰好使水银柱下端到达右管底部，则末态V2=h1S,P2= Po+(△h+4)cmHg,由等温变化P1V1=p2V2,该过程中注入右 管水银柱的高度为△h=10cm,故选A. 9.D解析：竖直放置时，对活塞有mg+poS=P1S,水平放置时， 两端气体压强相等，设为p,则对左端气体有n,2=pV,对 右气体有号-p,联立以上方程解得1+放 PoS D正确，ABC错误.故选D. 1O.AD解析：A.作出过B点的等温线 1P. 如图所示，可知TB>TA=Tc,故从A 到B的过程温度升高，A正确；B.从 B到C的过程温度降低，B错误； C.从A到B再到C的过程温度先 0 升高后降低，C错误；D.A、C两点在 同一等温线上，温度相同，D正确.故选AD. 黑题应用提优 1.B解析：以A管中的水银为研究对象，则有pS+pghScos0= PoS,B管内压强为p=Po-pghcos6,可知p<Po.B管内封闭气 体的压强比大气压强小hcos0高汞柱；且B管内水银面要比 管外水银面高出hcos6.故选B. 2.C解析：设气泡在初态、末态的体积分别为V1、V2,初态时 气泡的压强p1=po+pgh1=3×10Pa,在10m深处时气泡的 压强P2=Po+pgh2=2×10Pa,根据玻意耳定律得p1V1=P2V2, 解得=2，体积应变为原来的1.5倍故选C 3.D解析：设大气压为Po.对a管，a管竖直向下做自由落体 运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即 P。=Po对b管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得 PS-PoS-mg=mg,得P>Po对c管，以水银为研究对象，根据 牛顿第二定律得poS-p.S+mgsin45°=ma,对c管和水银整 体，有Mgsin45°=Ma,得a=gsin45°，解得p.=po,可得p%> p=p.根据玻意耳定律有pV=C,可得L,<L.=La,ABC错误， D正确.故选D. 4B解析：设流出5L水后，液面下降△h,则△h=S Q.O5m=0.1m,此时瓶内气体压强P2=po+pg(h+△h),体 5×103 积V2=V。+V,=15L,设瓶内气体在外界压强下的体积为V 则P2V2=po”,初始状态瓶中气体压强为Po,体积为V。,所以 △V='-Vo,联立解得△V=5.60L,故选B. 黑白题05 压轴挑战 5.AD解析：AC若m-P ,对活塞AB有p1S=PoS+mg,解得 g P1=2p0,单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室 1内气体质量不变，压强也不变根据玻意耳定律得P1x1S= mS,解得=子，所以活塞下移上 ,A正确，C错误 B.若m= ,对活塞AB有PS=pS+mg,解得A,=1.5p,单 PoS 向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体 质量不变，压强也不变根据玻意耳定律得P2x2S=PIS,解得 名=号，所以活塞下移△=L一名子，B错误D.若m-3, 2L 对活塞AB有P3S=PoS+mg,解得P3=4po,单向阀打开，如果 气室2的气体未完全进人气室1，则有P0LS+2poLS=4pox3S, 解得马-头，服设不成立，所以气体完全选入气室1，则有 P0LS+2poLS=P,LS,解得P.=3po,D正确.故选AD. 专题探究一玻意耳定律的应用 黑题专题强化 1.D解析：设大气压为po,封闭气体压强p=Po-pgh,玻璃管绕 其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不变，则 水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据玻意耳 定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高，即H要减 小：再假设h不变，则H会减小，根据玻意耳定律，封闭气体 压强会增加，故h也要减小，故ABC错误，D正确. 2.C解析：依题意，对A、B部分气体研究，将细玻璃管绕B点 在竖直面内顺时针缓慢旋转90°后，设A部分的水银柱长度 为l1,B部分的水银柱长度为l2,根据玻意耳定律有P4· 10S=p4(20-l1)S,PB·10S=pa(20-l2)S,其中PA=Po+Pa= 86cmHg,pA=(76-l1)cmHg,pg=(76+l2)cmHg,联立以上式 子，求得l1≈7.5cm,l2=10cm,可得l1+l2<20cm,故选C. 3.B解析：设U形管的横截面积为S,根据题意可知小车静止 时，左侧封闭气体的压强P1=Po=PgL,小车向右做匀加速运 动时，水银柱受到向右的合外力，则左侧气体的压强较大，左 侧水银面的高度会上升，右侧水银面的高度下降，两端水银 面的高度差为二，则左侧水银面上升的高度为左管中的 气体由玻意耳定律得ms=P,s(么-)），可得小车以加速 2 度a=了8水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的 4 压强p=3Pg以设水平部分的长度为x,以水平管内长为x 的水银为研究对象，由牛顿第二定律得P2S+PgS·乞poS= pms·a,联立解得x-},故选B. 4.AD解析：以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的 PoS,向左的pS,由牛顿第二定律，知pS-PS=ma= m(+h5-l空)又a=,则p=%alr(6* 选择性必修第三册·RJ 。+2片若以被封闭气体为研究对象，由等温变化可知 Lo PLoS=pS,解得p=Po,故选AD. 5.C解析：设A、B两部分气体的总体积为V,对A气体，初状 态pmp,n=号y,未状态pe=p,a=,根据玻意耳定 可得PAVA=PVe对B气体，初状态P1=p,Vm=V,末 状态Va=子y,Pa=p+肾，根据玻意耳定律可得Paa P2Vm,联合解得m=,故选C☒ 6.2.5cm解析：开始时活塞A、B处于静止状态，合力为零，设 汽缸内气体压强为P1、体积为V1P1(SB-SA)=P(SB-S),若 往小桶中缓慢注入1kg细沙，设汽缸内气体压强为P2、体积 为V2P2(Sa-S4)-P(SB-S4)=m1g,气体发生等温变化， PV,=P2V2,根据题意：V1-V2=L(Sg-S4),若再往小桶中缓 慢注入1kg细沙，设汽缸内气体压强为P3、体积为V?: P(Sg-Sa)-Po(Sg-Sa)=(m1+m2)g,气体发生等温变化 P2V2=P3V,.根据题意V2-V3=L2(Sa-S4),联立解得L2= 2.5cm. 7.B解析：由玻意耳定律可知p,V=P2(V+nVo),代入数据 18atm×15L=2.5atm×(15L+n×1L),解得最多可以充气球 的个数为n=93,故选B. 8.D解析：钢瓶的容积为2V。,抽气筒容积为V。,最初钢瓶内 气体压强为P,抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第 一次抽气有Po·2V。=pV。+P1·2V,第二次抽气有p1· 2V。=P2Vo+p2·2Vo,第三次抽气有p2·2V。=P3V。+p3·2Vo, 第四次抽气有P3·2V。=P4V。+P4·2V,经过计算有P4= 16 87Po故选D. 9.D解析：设充气前臂带内气体体积为V,=60cm3,每次挤压 气囊充人气体体积为V。=60cm3,充气后臂带内气体体积 为V2=300cm3,根据玻意耳定律p1V1+5poV。=P2V2,其中 p1=Po=750mmHg,解得P2=900mmHg,压强计示数为臂带 内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为 △p=P2P1=150mmHg,故选D. 10.AC解析：A.为了保证喷水效果，设打气筒最少打气n次 则有poV。+no△V=P1Vo,其中P0=1.0×103Pa,V。=1.4L- 1.2L=0.2L,△V=0.02L,P1=3.0×105Pa,解得n=20, 故A正确；B.为了保证喷壶安全，打气筒最多打气m次，则 有PoV。+m吧o△V=P2'o,其中P2=5.0×10Pa,解得m=40,故 B错误：CD.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷 水，设可向外喷出水的体积为V.,则有P2V。=Po(V。+V),解 得V,=0.8L,故C正确，D错误.故选AC. 第3节气体的等压变化和等容变化 第1课时气体的等压变化 白题基础过关 1.A 解析：在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 刀=C,得 AV 7C,当温度的增量相同时，体积的增量相同，故△y= △V,故选A 黑白题06第2节气候 白题 基础过关 题型1气体压强 1.如图，汽缸放置在水平地面 上，用质量为m1、截面积为S 的活塞封闭一定质量的气 体.活塞上放置一个质量 为m2的重物，不计摩擦，重力加速度为g,大气 压强为P,平衡时缸内气体的压强为 ( ig A.Po B.Po+- S m28 g+m2g C.Po+ D.Po+ S 2.如图所示，活塞质量为M,上 表面横截面积为S,上表面水 平，下表面与水平面成角， 摩擦不计，外界大气压为Po, 则被封闭气体的压强为（重力 加速度为g) A.Po-Mgcos a B.PoMgcos a S S Mg C.PoS D.Po-Mgcos'a S 3.如图所示，两端开口的弯折玻璃 管竖直放置，左管有一段高为 的水银柱，右管有一段高为h2的 水银柱，中间一段水银柱将管内空气分为两 段，三段水银柱均静止，则中间管内水银柱的 高度h为 ) h1-h2 h1+h2 A.hi-h2 B.h+h C. 2 D. 2 题型2探究气体等温变化的规律 4.探究气体等温变化规律的实验装置如图所示. 空气柱的长度由刻度尺读取，气体的压强通 过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取. 选择性必修第三册·RJ 的等温变化 限时：30min 为得到气体的压强与体积关系，下列做法正 确的是 A.柱塞上涂油是为了减小 摩擦力 压力表 B.改变气体体积时应缓慢 推拉柱塞 柱寒 C.推拉柱塞时可用手握住 空气柱 注射器 一橡胶套 D.实验前应测得柱塞受到的重力 5.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的 规律”实验，实验装置如图甲所示. 胶管 「压强注射器 传感器 数据采集器 计算机 乙 (1)关于该实验下列说法正确的是 A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与 注射器壁间涂上润滑油 B.为方便推拉活塞，应用手握住注射器 C.为节约时间，实验时应快速推拉活塞和 读取数据 D.实验中气体的压强和体积都可以通过 数据采集器获得 (2)A组同学在操作规范、 不漏气的前提下，测得 多组压强p和体积V的 数据并作出V-卫图线， b 发现图线不通过坐标原点，如图所示则： ①造成这一结果的原因是 ②图中V。代表的物理含义是 黑白题12 (3)若A组同学利用所得实验数据作出的 的体积和温度保持不变) ( p图线，应该是 A.0.5 min B.1.0 min C.2.0 min D.3.0 min 8.如图所示，高为16cm的 两相同玻璃管竖直放置， 10cm 16 下端连通，左管上端封 闭，右管上端开口.右管中 有高为4cm的水银柱封闭了一部分气体，水银 柱上表面离管口的距离为10cm.管底水平连接 (4)B组同学测得多组压强p 段的体积可忽略，大气压强p,=76cmHg若从右 D 侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙）， 和体积V的数据，在P-V 恰好使水银柱下端到达右管底部，整个过程中， 坐标平面上描点作图，因 管内气体的温度不变，则该过程中注入右管水 压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图 银柱的高度为 ( ) 线应为图中 (填“①”或“②”) A.10 cm B.8 cm C.6 cm D.4 cm 题型3玻意耳定律 9.如图，上端开口的圆柱 形容器竖直放置在水平 ☑ 6.(2024·辽宁沈阳一模)如图(a),某同学将水 地面上，质量为m的活塞处于容器中部，活塞面 杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水 积为S.用密封的盖子封住容器口后，将容器在竖 流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型 直面内沿顺时针缓慢转至水平位置，这时活塞左 如图(b)所示现缓慢将水杯向上提起一小段 边气体体积为V,右边气体体积为V,.已知大气 高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏 压强为Po,重力加速度为g,整个过程温度不变， 出).设环境温度保持不变，则此过程中杯中封 闭气体 活寒与汽缸无摩擦且不漏气则片为 A.1PoS B.1+PoS mg mg 图(a) 图b) C.1-mg D.1+mg PoS PoS A.体积变小，压强变小 题型4气体等温变化的图像 B.体积变大，压强变大 10.(多选)如图所示是一定质 C.体积变小，压强变大 量的气体由状态A变到状 D.体积变大，压强变小 态B再变到状态C的过程， 7.(2024·山东泰安期末)学校举行趣味运动 A、C两点在同一条双曲线 会，某同学用气泵给气垫船充气.气垫船里原 上，则此变化过程中 有压强为1atm的空气0.6m3,气泵每秒钟能 A.从A到B的过程温度升高 把体积为5.0×104m3压强为1atm的空气打 B.从B到C的过程温度升高 入气垫船中.请估算气泵工作多长时间能使气 C.从A到B再到C的过程温度先降低再升高 垫船里的压强达到1.1atm(近似认为气垫船 D.A、C两点的温度相等 第二章黑白题13 黑题应用提优 限时：20mim 1.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支 现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外 管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的 液面相平，出水口与桶内水面的高度差h= 夹角为0，A支管中有一段长为h的水银柱保 0.3m,空气可视为理想气体出水管的体积与 持静止，下列说法中正确的是 桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度ρ三 A.B管内水银面比管外 1.0x103kg/m3,外界大气压强po=1.0×105Pa, 水银面高h 重力加速度g取10m/s2.设桶内气体温度不 B.B管内水银面比管外 变，压出5L水后，出水管中的液面恰好在出水 水银面高hcos0 管顶部，则压入外界空气的体积为 C.B管内水银面比管外水银面高hsin0 压水器 D.管内封闭气体的压强比大气压强大hcos0 出水管 高汞柱 2.一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面 下10m深处，设湖中温度不变（水的密度p取 1.0×103kg/m3,g取10m/s2,大气压强p= A.5.45LB.5.60L C.5.75L D.6.00L 1.0×10Pa),则气泡的体积约变为原来体积的 压轴挑战 ( 7 5.(多选)如图所示，一竖直 A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 D. 10 放置的汽缸被轻活塞AB 气室2 3.如图所示，a、b、c三根完全相同的玻璃管， 和固定隔板CD分成两个 单向阀K 端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封 气室，CD上安装一单向阀 气室1 闭了质量相等的空气，α管竖直向下做自由落 门，单向阀门只能向下开 体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速 启；气室1内气体压强为2印0，气室2内气体压 运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空 强为Po,气柱长均为L,活塞面积为S,活塞与 气温度始终相同且不变，当水银柱相对管壁 汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好现在活塞 静止时，a、b、c三管内的空气柱长度L。、L6、L。 上方缓慢放质量为m的细砂，重力加速度 间的关系为 为g,下列说法正确的是 A.L=L.=L。 ,活塞下移 B.L=L<La A.若m=P C.Ln>L,>L P B.若m D.L<L.=L。 2名，活塞下移2头 4.(2024·山东潍坊期末)图甲为桶装纯净水使 C若m-P ,气室1内气体压强为3p0 用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理 图.当手按下压水器时，压水器中的活塞打开， D若m=p6,气室1内气体压强为3印 外界空气压入桶内，放手后，压水器活塞关闭 已知桶底横截面积S=0.05m2,容积为20L 进阶突破拔高练PO3 选择性必修第三册·RJ黑白题14