2.3 气体的等压变化和等容变化 分层作业 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2.3 气体的等压变化和等容变化 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．用铝制易拉罐制作温度计，一粗细均匀的透明薄吸管里有一段油柱（长度不计），吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　） A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B．该装置所测温度不高于31.5℃ C．该装置所测温度不低于23.5℃ D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 2．“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（　　）   A．   B．   C．   D．   3．（多选）如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则（   ） A． B． C． D． 4．（多选）用易拉罐制作一个简易装置，用来判定环境温度是否发生变化。其做法是：向空的易拉罐插入一根粗细均匀的透明吸管，接口用石蜡密封，吸管内有一液滴封闭着可看作理想气体的空气，整个装置水平放置。在忽略大气压变化的情况下，下列说法正确的是（　　） A．易拉罐不变，吸管越细，装置越灵敏 B．当液滴向右移动时，环境温度降低 C．当液滴向左移动时，易拉罐内气体内能减少 D．液滴向右移动过程中，易拉罐内气体分子运动激烈程度增大 5．如图，竖直放置的汽缸内有一横截面积的活塞，活塞质量忽略不计，活塞与汽缸无摩擦且密封良好。若活塞保持静止，气缸内密封一定质量的理想气体，气体温度，气体体积。设大气压强，重力加速度 。 (1)若加热气体，使活塞缓慢上升，当气体体积变为，求气体温度； (2)若往活塞上轻放质量为的重物，且活塞下降过程中气体温度T0不变，求稳定后的气体体积。 6．用如图所示的水银血压计测量血压时，先用气囊向袖带内充气8次（开始袖带内无空气），每次冲入压强为（为外界大气压强）、体积为的空气，充气后袖带内的空气体积为，然后缓慢放气，当袖带内空气体积变为时，袖带内空气的压强刚好与大气压强相等。空气可视为理想气体，忽略充气和放气过程中空气温度的变化，求： (1)充气后袖带内空气的压强p； (2)袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值k。 B层 7．汽车轮胎压力表的示数为轮胎内部气体压强与外部大气压强的差值。一汽车在平原地区行驶时，压力表示数为（是1个标准大气压），轮胎内部气体温度为315K，外部大气压强为。该汽车在某高原地区行驶时，压力表示数为，轮胎内部气体温度为280K。轮胎内部气体视为理想气体，轮胎内体积不变且不漏气，则该高原地区的大气压强为（　　） A． B． C． D． 8．（多选）一定质量的理想气体的状态经历了图中的、、、四个过程，其中的延长线通过原点，垂直于且与水平轴平行，与平行，则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体内能增大 B．过程中体积不断增加 C．过程中体积保持不变 D．过程中气体分子数密度减小 9．用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 C层 10．小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．该测温装置利用了气体的等压变化的规律 B．B管上所刻的温度数值上高下低 C．B管内水银面的高度为22cm时，室内的温度为-3℃ D．若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低 11．（多选）如图所示，在两端开口的U形管中，下部有一段水银柱a，右侧直管内封闭气体上有一段水银柱b、若向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为x的水银，则平衡后（　　） A．右侧直管内封闭气体的压强减小 B．右侧直管内封闭气体的体积不变 C．水银柱a两侧水银面的高度差增加 D．水银柱b升高 12．如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相同质量的理想气体Ⅰ、Ⅱ，气体的体积均为V0，压强均为1.2p0，热力学温度与外界相同，均为T0，活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动，活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为。已知两部分气体均密封良好，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，外界的温度保持不变。现通过电加热丝对区域Ⅰ内的气体缓慢加热。 (1)求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离； (2)当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的阀门K，气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区域Ⅱ内剩余气体的质量是原来质量的，求区域Ⅰ内气体最终的热力学温度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B B AD ACD B CD C BD 1．B 【详解】A．由盖—吕萨克定律得 其中 ，， 代入解得 根据可知 故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误； BC．当时，该装置所测的温度最高，代入解得 故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得 故该装置所测温度不低于，故B正确，C错误； D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】根据 可得 从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。 故选B。 3．AD 【详解】根据理想气体的状态方程有 变形有 则V—T图线上的点与坐标原点连线的斜率代表 则由题图可知pc > pb = pa 故选AD。 4．ACD 【详解】A．由题意可知，罐内气体做等压变化，由盖—吕萨克定律 可知，当罐内气体温度升高时，气体的体积增大，吸管内的液滴向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，由 可得，当易拉罐不变，温度变化相同时，体积变化相同，吸管越细，液滴移动距离越大，所以装置越灵敏，A正确； B．当液滴向右移动时，气体的体积增大，由盖—吕萨克定律可知，环境温度升高，B错误； C．当液滴向左移动时，气体的体积减小，由盖—吕萨克定律可知，环境温度降低，则易拉罐内气体内能减少，C正确； D．液滴向右移动过程中，气体的体积增大，由盖—吕萨克定律可知，环境温度升高，则易拉罐内气体分子运动激烈程度增大，D正确。 故选ACD。 5．(1) (2) 【详解】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 代入数值解得 （2）设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律 联立解得 6．(1) (2) 【详解】（1）充气过程中空气做等温变化，末态压强为p，体积为V0，根据玻意耳定律，有     解得 （2）设放出压强为的空气体积为，根据玻意耳定律，则有 袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值     联立解得 7．B 【详解】根据题意可知：在平原地区时，轮胎内部压强为 温度 设在高原地区轮胎内部压强为，温度 轮胎做等容变化，根据 解得 该高原地区的大气压强 故选B。 8．CD 【详解】A．由图可知，过程中气体温度不变，则内能不变，故A错误； B．过程中气体压强不变，温度减小，根据可知气体体积减小，故B错误； C．根据 可得 可知图像斜率等于，过程中图像斜率不变，则气体体积保持不变，故C正确； D．同理根据图像斜率等于可知过程中气体体积变大，则气体分子数密度减小，故D正确。 故选CD。 9．(1) (2) 【详解】（1）竖直放置时里面气体的压强为 水平放置时里面气体的压强 由等温过程可得 解得 （2）由定容过程 代入数据可得 10．C 【详解】A．根据受力分析可知 又B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可知气体做等容变化，故A错误； B．温度越高,由可知压强越大，故而温度越高，刻度的数值就越小，应为上低下高，故B错误； C．由 得 又 得 故C正确； D. 若把该装置放到高山上，会减小，会减小，根据刻度上低下高，测出的温度偏高。故D错误。 故选C。 11．BD 【详解】AB．左侧直管中注入水银前后，水银柱受力平衡，则有 重力和大气压力不变，所以右侧直管内封闭气体的压强不变，缓慢注入水银的过程，气体温度不变，由理想气体状态方程可知右侧直管内封闭气体的体积不变，故A错误，B正确； C．设水银柱两侧水银面的高度差为，以水银柱左侧蓝色部分为研究对象，如下图所示 设蓝色水银柱质量为，由受力平衡可得 可得 可知蓝色部分水银柱与水银柱的高度相等，即 左管注入水银后，水银柱的高度不变，所以不变，故C错误； D．水银柱两侧水银面的高度差不变，假设原来的水银柱不动，则左侧注入水银柱的高度为，右侧水银面上升，右侧直管中封闭空气体积不变，则水银柱上升，如下图所示 根据题意可知左侧直管中注入水银等于水银柱左右两端红色部分，即 可得 所以水银柱升高，故D正确。 故选BD。 12．(1) (2) 【详解】（1）当活塞B恰好要滑动时，对其受力分析，根据平衡条件 又 解得 区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离为 联立可得 （2）打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足够长的时间，气体Ⅱ的压强为，根据玻意耳定律有 由题意可知 解得 对气体Ⅰ，根据理想气体状态方程 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $