实验：探究气体等温变化的规律、气体的等容变化和等压变化 练习-2025--2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第二章 固体、液体和气体 考查范围：实验：探究气体等温变化的规律、气体的等容变化和等压变化 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.如图所示，足够长U形管竖直放置，左右两侧分别用水银封有A、B两部分气体，气柱及液柱长度如图中标注所示.已知大气压强为，则有( ) A. B. C. D. 2.如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置。金属圆板形活塞的下表面是水平的，上表面是倾斜的，上表面与水平面的夹角为θ，活塞的质量为m。不计活塞与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为，重力加速度为g，则被活塞封闭在容器中的气体的压强p等于( ) A. B. C. D. 3.某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型如图所示.现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出）.设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体( ) A.体积变小，压强变小 B.体积变大，压强变大 C.体积变小，压强变大 D.体积变大，压强变小 4.某小组利用高为L、横截面积为S的导热气缸测量不规则物体的体积，气罐上方放置一个质量为m、润滑良好且厚度不计的密闭活塞，将缸内的理想气体（氮气）封闭.当外界大气压为时，活塞正好在气缸的顶部，如图所示.在活塞上放置质量为m的物体后，活塞缓慢下移，稳定后，测量活塞与缸底的间距为0.9L，环境温度保持不变，外界压强保持不变，则不规则物体的体积为( ) A.0.2LS B.0.5LS C.0.6LS D.0.8LS 5.一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m深处，设湖水温度不变（水的密度，g取，大气压强），则气泡的体积约变为原来体积的( ) A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 D. 6.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气缸中，两气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气缸无摩擦滑动.甲、乙两气体的体积相等，它们的压强分别用表示，温度分别用之表示.下列关系正确的是( ) A. B. C. D. 7.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-40~90 ℃的温度范围内正常工作，则在20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压需要控制在( ) A. B. C. D. 8.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中气体温度为中气体温度为，且，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体降温，使它们都降低相同的温度，测水银柱将( ) A.向右移动 B.向左移动 C.始终不动 D.以上三种情况都有可能 9.教室里温度降低6 ℃时，进入教室内的空气体积占原来教室内空气体积的2%，若此过程中室内外气体压强始终不变，则教室内原来的温度是( ) A.-6 ℃ B.6 ℃ C.27 ℃ D.24 ℃ 10.如图所示为一温度计的结构原理图，利用气缸底部高度变化反映温度变化.质量为1 kg的导热气缸内密封一定质量的理想气体，气缸内横截面积为.活塞与气缸壁间无摩擦且不漏气.环境温度为27 ℃时，活塞刚好位于气缸正中间，整个装置静止.已知大气压为，重力加速度.则( ) A.刻度表的刻度是不均匀的 B.能测量的最大温度为600 K C.环境温度升高时，弹簧的长度将变短 D.环境温度为27 ℃时，缸内气体的压强为 11.（多选）如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度的水银柱封闭了一段空气（视为理想气体）柱，空气柱的长度。外界大气压强恒为。使玻璃管向上做加速度大小的匀加速直线运动时，管内空气温度保持不变，重力加速度大小g取。和竖直静置时相比较，下列说法正确的有( ) A.管内空气的压强增加了1.6 cmHg B.管内空气柱的长度减少了1.6 cm C.管内空气的压强增加了8 cmHg D.管内空气柱的长度减少了0.8 cm 12.（多选）甲、乙两个密闭的容器中分别装有相同质量的同种气体，两容器的容积分别为，两容器中气体的压强分别为，已知，则下列说法正确的是( ) A.甲容器中气体分子的平均速率较大 B.乙容器中气体分子与器壁的平均撞击力较大 C.甲容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多 D.乙容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（20分）气压式升降椅通过汽缸上下运动来调节椅子升降，其结构如图所示.圆柱形汽缸与椅面固定在一起，其质量为与底座固定的横截面积为的柱状汽缸杆，在汽缸中封闭了长度为的理想气体.汽缸气密性、导热性良好，忽略摩擦.已知室内温度，大气压强为，重力加速度为，求： （1）初始状态下，封闭气体的压强； （2）质量的人，脚悬空坐在椅面上，室温不变，稳定后椅面下降的距离； （3）在（2）情况下，由于开空调室内气温缓慢降至，该过程外界对封闭气体所做的功. 14.（20分）用图甲中的气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置示意图如图乙所示. （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）某同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点且末端发生弯曲，如图丙所示.则 ①造成图线不过原点的原因是________________； ②图丙中代表的物理含义是________________. （3）若某同学利用所得实验数据作图线，应该是________. 1.答案：C参考答案 解析：对B气体分析可知，对A气体分析可知，C正确. 2.答案：D 解析：以活塞为研究对象，受力分析如图所示，根据平衡条件得，解得，故D正确。 3.答案：D 解析：根据题意可知杯口上升，则空气所在的液面深度减小，可知气体压强减小，根据玻意耳定律，可知气体体积变大，故D正确. 4.答案：B 解析：在活塞上放置物体前，设缸内气体的压强为，根据受力平衡可得，解得，同理，在活塞上放置物体后，设缸内气体的压强为，有，解得，根据玻意耳定律可得，解得，B正确. 5.答案：C 解析：设气泡初、末态的体积分别为，初态时气泡的压强，在10 m深处时气泡的压强，根据玻意耳定律得，解得，即气泡的体积变为原来的1.5倍，故C正确. 6.答案：A 解析：对题图中活塞受力分析，有，则，由题意知质量相等的同种理想气体甲、乙的体积相等，根据，可知，故A正确. 7.答案：B 解析：轮胎内气体体积不变，发生等容变化，为保证安全，则在90 ℃时压强不超过，在-40 ℃时压强不低于，有，解得，充气后的胎压需要控制在，B正确. 8.答案：A 解析：假设降温后水银柱不动，即A、B两容器中的气体体积不变，则两侧气体都发生等容变化，对A中气体由查理定律有，对B中气体同理有，由于初始时，由题意可知，则，联立可得。由于，即，故，即A中气体压强的减少量小于B中气体压强的减少量，可知水银柱将向B侧移动，即向右移动。故选A。 9.答案：C 解析：此过程中室内外气体压强始终不变，由盖—吕萨克定律有，可得，故C正确. 10.答案：B 解析：活塞位于气缸正中间时，以气缸为研究对象，由平衡条件可得，当活塞位于气缸的最下端时，设缸内气体温度为，压强为，则有，联立可得，可知缸内气体为等压变化，由盖—吕萨克定律可得，解得，则能测量的最大温度为600 K，又因为，且，故，则刻度表的刻度是均匀的A D错误，B正确；由以上分析可知，气缸内的气体做等压变化，分析活塞受力可知，弹簧的弹力不变，因此环境温度升高时，弹簧的长度不变，C错误. 11.答案：CD 解析：A（×）C（√）根据题意，设静止时管内空气的压强为，水银密度为ρ，则有。设玻璃管向上加速时管内空气的压强为，玻璃管的横截面积为S，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律有，解得。可知管内空气的压强增加了。 B（×）D（√）由于管内空气温度保持不变，由玻意耳定律有，解得，可知管内空气柱的长度减少了0.8 cm。 12.答案：AD 解析：相同质量的同种气体，，由盖—吕萨克定律可知，则甲容器中气体分子的平均速率较大，分子与器壁的平均撞击力较大；压强相同，乙容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多，B、C错误，A、D正确. 13.答案：（1） （2）12 cm （3）1.8 J 解析：（1）初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对象，根据受力平衡可得， 解得. （2）质量的人，脚悬空坐在椅面上，稳定后，根据受力平衡可得，解得， 设稳定后缸内气柱长度为，根据玻意耳定律可得，解得， 则椅面下降了. （3）在（2）情况下，由于开空调室内气温缓慢降至，该过程气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有，解得，外界对封闭气体所做的功为，解得. 14.答案：（1）A （2）①胶管内存在气体；②胶管内气体的体积 （3）B 解析：（1）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，故A正确；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，故B错误；实验时应缓慢推拉活塞和读取数据，故C错误；实验中气体的压强可以通过数据采集器获得，但体积不能通过数据采集器获得，故D错误. （2）根据可得是胶管内气体的体积，可知造成图线不过原点的原因是胶管内存在气体 （3）根据可得，当很小，即V很大时，则有，可知几乎是一条过原点的倾斜直线；当较大，即V较小时，根据，可知图像上的点与原点连线的斜率随着的增大而减小，故B正确. $