2.2 气体的等温变化 基础练习卷 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 本练习围绕气体等温变化，以单选（基础）、多选（中档）、解答（提升）分层，覆盖从玻意耳定律直接应用到实验操作再到综合情境分析，梯度衔接合理，适配新授课知识巩固与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|单一公式应用|如玻璃管压入水中（第1题），直接考查pV=C的简单计算，强化物理观念| |中档|综合情境分析|如两玻璃管连通（第11题），结合压强平衡与体积变化，培养科学推理能力| |提升|复杂问题解决|如汽缸加速（第17题），融合牛顿定律与气体定律，提升模型建构与科学论证能力|

气体的等温变化基础练习卷 一、单选题 1．在1个标准大气压下，把粗细均匀玻璃管开口向下竖直地压入水中，管中共有部分充满水，假设温度不变，则此时管内空气压强相当于（　　） A．3个大气压 B．2个大气压 C．大气压 D．个大气压 【答案】B 【详解】设管中的气体的初始压强为1个标准大气压P0，体积为SL，压缩后的压强为P，体积为，根据玻意耳定律有 解得 P=2P0 故B正确，ACD错误； 故选B。 2．如图所示，开口向下的竖直玻璃管的下端有一段汞柱，当玻璃管从竖直位置转过45°时（　　） A．空气柱的体积将增大，汞从管的一端漏出一部分 B．空气柱的体积不发生变化 C．空气柱的体积将减小，汞沿着管子向上移动一段距离 D．无法确定空气柱的变化 【答案】C 【详解】开始管内气体压强为 当玻璃管从竖直位置转过45°时，温度不变，假设气体体积不变，末态气体压强为 根据玻意耳定律，有 可知，因为压强增大，则空气柱体积将减小。 故选C。 3．将一定质量的空气装入气瓶内，并对它进行等温压缩。如果这些空气可以看成理想气体，那么图中能正确表示压缩过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】等温变化中，根据 pV=C 可知 可知图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确。 故选B。 4．如图所示，某人用托里拆利管做测定大气压强的实验时。由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，当时的实际大气压强为一个标准大气压（相当于76厘米高的汞柱产生的压强）。今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm（　　） A．把托里拆利管逐渐倾斜（管子露出部分长度不变） B．把托里拆利管慢慢向下压少许 C．保持装置不动，往汞槽内加汞，以增大压强 D．整个装置竖直向下做加速运动 【答案】D 【详解】A．压强只与高度差有关，把托里拆利管逐渐倾斜，气体体积减小，因温度不变,压强增加，液面高度差会变小。故A错误； B．把托里拆利管慢慢向下压少许，则气体体积减小，因温度不变，则气体压强会增加，使水银柱下移，液面差会变小。故B错误； C．保持装置不动，往汞槽内加汞，水银柱上移，温度不变，气体压强增大，故液面差变小。故C错误； D．整个装置竖直向下做加速运动，水银柱失重，液面差变大。故D正确。 故选D。 5．如图，密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同，则桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况是（　　） A．p增大、Ek增大 B．p增大、Ek不变 C．p减小、Ek增大 D．p减小、Ek不变 【答案】D 【详解】两地温度相同，则分子平均动能不变；由波义耳定律可知桶内气体体积增大压强减小，故选D。 6．一定质量的气体保持温度不变，在将其压缩的过程中，气体（　　） A．压强增大，分子平均动能不变 B．压强增大，分子平均动能增大 C．压强减小，分子平均动能不变 D．压强减小，分子平均动能减小 【答案】A 【详解】根据玻意耳定律可知，温度不变情况下，体积减小时压强增大。分子的平均动能只与温度有关，温度不变，分子平均动能不变。 故选A。 7．一导热汽缸如图所示放置，活塞静止时离底部的距离为L，封闭一定质量的理想气体，活塞质量为m、面积为S，活塞可无摩擦自由移动。现在把汽缸逆时针转动至开口向上，已知气体温度始终不变，大气压恒为，当地重力加速度为g，则转动后活塞静止时离汽缸底部的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】转动之前，封闭气体的压强为，体积。转动之后由平衡条件知，压强为 体积为，气体温度不变，由玻意耳定律得 解得 故选C。 8．某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油 B．实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器 C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器 D．柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 【答案】A 【详解】A．实验中为避免漏气，导致所研究气体的质量发生变化，可在柱塞上涂抹适量润滑油，故A正确； B．为了确保气体的温度不发生变化，实验时，应缓慢推拉柱塞，故B错误； C．为了避免气体的温度发生变化，实验中，不能够手握紧注射器，故C错误； D．柱塞移至某位置时，应在压力表的指针所指刻度稳定时，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，不能够在柱塞移至某位置时就快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误。 故选A。 9．进行“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现，环境温度逐渐降低，则实验得到的图像应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据理想气体状态方程 变形可得 因此，在中，其斜率 当环境温度降低时，值减小，即图像的斜率变小。 故选A。 10．一个气泡从水面下30m深处缓缓上升到水面，假定水的温度均匀，水面上方的压强为1atm，水面下方深度每增加10m，压强增加1atm，则气泡到达水面时的体积为原来的（   ） A．3倍 B．5倍 C．2倍 D．4倍 【答案】D 【详解】设气泡在水面下30m处的压强为，体积为，到达水面时的压强为，体积为，由题意可知， 整个过程为等温变化，根据玻意耳定律可得 代入数据解得 即气泡到达水面时的体积为原来的4倍。 故选D。 二、多选题 11．如图中玻璃管A和B下端用橡皮管连通，管内装有汞，A管上端封闭，内有部分气体，B管上端开口。如果将B管提起，则（　　） A．A管内气体体积增大 B．A管内气体体积减小 C．A管和B管内水银面的高度差减小 D．A管和B管内汞面的高度差增大 【答案】BD 【详解】AB．假设封闭气体的体积不变，将B管提起，B管上方液面上升，压强差增大，封闭气体A的压强变大，温度不变，根据玻意耳定律可知，A管内气体体积减小，故A错误；B正确； CD．提B管之前，左右两管的高度差为0，A中气体的压强为 压强增大，向上提B管引起两管内汞面的高度差增大。故C错误；D正确。 故选BD。 12．如图所示是一定质量的某气体状态变化的p­V图像，则下列说法正确的是（　　） A．气体做的是等温变化 B．气体的压强从A到B一直减小 C．气体的体积从A到B一直增大 D．气体的三个状态参量一直都在变 【答案】BCD 【详解】A．一定质量的气体的等温过程的p­-V图像即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，选项A错误； BC．从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，选项B、C正确； D．又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项D正确。 故选BCD。 13．2024年6月25日，中国嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样返回地球。如图所示，玻璃管开口向上竖直静止放置，长度为30cm的水银柱密闭了1cm长的气柱。如果将这个玻璃管带到月球表面，发现水银柱缓慢向上移动且未溢出玻璃管。已知地球表面大气压强为75cmHg、重力加速度为g，月球表面为真空状态、重力加速度为，整个过程温度保持不变。则（　　） A．在地球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强为105cmHg B．在地球表面将玻璃管开口向上缓慢倾斜至与水平面成角时，密闭气柱所受压强为52.5cmHg C．在月球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强为17.5cmHg D．将玻璃管带到月球表面开口向上竖直静止放置，发现水银柱向上移动了20cm 【答案】AD 【详解】A．在地球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强，故A正确； B．在地球表面将玻璃管开口向上缓慢倾斜至与水平面成角时，密闭气柱所受压强为，故B错误； C．在月球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强为，故C错误； D．设玻璃管的横截面积为长度为，密闭气体发生等温变化，有 代入数据解得 水银柱向上移动了，故D正确。 故选AD 。 14．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律。关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是（　　） A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 【答案】AB 【详解】AB．为了保证气体的温度不变，实验中移动活塞时应缓慢一些；为了保证气体的质量不变，实验中注射器应密封良好，故AB正确； C．本实验无须测量气体的质量，故C错误； D．实验想要证明在等温条件下，气体体积和压强成反比，单位前后一致即可，不必用国际单位，故D错误。 故选AB。 15．图为“探究气体等温变化的规律”实验的装置，下列说法正确的有（　　） A．在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，从而减小气体压强测量的误差 B．实验中缓慢移动柱塞是为了保证温度不变 C．内部被封气体的压强应为压力表的示数减去大气压强 D．数据处理时，以压强P为纵轴，以为横轴，能更直观地反映压强与体积的关系 【答案】BD 【详解】A．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，而不是为了减小摩擦，故A错误； B．移动柱塞会对气体做功改变气体内能，温度会发生变化，缓慢移动，能让气体与外界及时发生热交换，温度保持不变，故B正确； C．内部被封气体的压强就是压力表的示数，故C错误； D．一定质量的气体等温变化时，压强p与体积V成反比，p-V图像是双曲线的一支，而图像是一条过原点的直线，所以以压强p为纵轴，以为横轴，能更直观地反映压强与体积的关系，故D正确。 故选BD 。 三、解答题 16．如图甲所示，导热良好的汽缸水平放置时，活塞离汽缸底部的距离为L；如图乙所 示，汽缸竖直放置时，活塞离汽缸底部的距离为H。已知大气压强为p0，活塞的质量为m， 重力加速度大小为g，求： (1)汽缸竖直放置时封闭气体的压强p； (2)活塞横截面积S。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽缸导热良好，故气体做等温变化，初始时气体压强为大气压强为p0，根据玻意耳定律，解得 （2）汽缸竖直放置，活塞处于平衡状态时，有 解得 17．在一个电梯的轿厢中，一质量，内部横截面积的汽缸由一个质量的活塞封闭了一定质量的理想气体。初始时，汽缸静置在轿厢底部，气柱高度，如图甲所示。若用绳子连接活塞将汽缸悬挂在电梯的顶部，电梯以加速度a匀加速上升达到稳定时气柱高度，如图乙所示。已知大气压强，轿厢内温度不变，汽缸导热性能良好且不计活塞与汽缸壁间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)图甲静止状态下，汽缸内气体的压强； (2)图乙电梯加速运动时的加速度a的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）初态静置时，由活塞平衡，有           解得 （2）由玻意耳定律，有           解得           对汽缸由牛顿第二定律，有           解得 18．如图所示，竖直放置的汽缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，距汽缸底部的距离为h。现用竖直向上的力F缓慢拉动活塞，活塞在汽缸内无摩擦滑动且活塞滑动过程中无气体泄漏。已知汽缸导热性良好，环境温度不变，重力加速度为g，大气压强为p0。求： (1)初始时，汽缸内气体的压强； (2)F=2mg时，活塞距汽缸底部的距离。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）初始时，设汽缸内气体的压强为p1，则有 解得 （2）汽缸离开地面瞬间，设汽缸内气体的压强为p2，则有 对被封闭气体，由玻意耳定律得 联立解得 19．如图所示，A、B是两个容积为V的容器，C是用活塞密封的气筒，它的工作容积为0.5V，C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连，当气筒抽气时a打开、b关闭，当气筒打气时b打开、a关闭。最初A、B两容器内气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧。（气筒与容器间连接处的容积不计，气体温度保持不变）求： (1)活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C内气体的压强p1； (2)活塞以工作容积完成抽气、打气各2次后，A、B容器内的气体压强之比。 【答案】(1) (2)2∶7 【详解】（1）由题意可知，工作过程是等温变化，则完成第一次抽气结束后，由玻意耳定律有 解得 （2）第二次抽气结束后，有 第一次打气结束后，有p0V＋0.5p1V=p2V 第二次打气结束后，有p2V＋0.5pAV=pBV 联立解得pA∶pB=2∶7 20．如图甲所示，导热性能良好的汽缸静置于水平面上，汽缸内用一质量为、横截面积为S、厚度不计的光滑活塞密封一部分理想气体，稳定时，活塞位于汽缸中央位置。已知重力加速度为，大气压强，环境温度恒定不变。 (1)稳定时，求汽缸中气体压强。 (2)若将汽缸开口沿斜面向下静置于斜面上，如图乙所示，稳定后，活塞恰好位于汽缸开口处，求斜面倾角的正弦值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对图甲中的活塞进行分析，根据平衡条件有 解得 （2）对图乙中的活塞进行分析，根据平衡条件有 设汽缸的长为，根据玻意耳定律有 联立解得 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 气体的等温变化基础练习卷 一、单选题 1．在1个标准大气压下，把粗细均匀玻璃管开口向下竖直地压入水中，管中共有部分充满水，假设温度不变，则此时管内空气压强相当于（　　） A．3个大气压 B．2个大气压 C．大气压 D．个大气压 2．如图所示，开口向下的竖直玻璃管的下端有一段汞柱，当玻璃管从竖直位置转过45°时（　　） A．空气柱的体积将增大，汞从管的一端漏出一部分 B．空气柱的体积不发生变化 C．空气柱的体积将减小，汞沿着管子向上移动一段距离 D．无法确定空气柱的变化 3．将一定质量的空气装入气瓶内，并对它进行等温压缩。如果这些空气可以看成理想气体，那么图中能正确表示压缩过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）。 A． B． C． D． 4．如图所示，某人用托里拆利管做测定大气压强的实验时。由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，当时的实际大气压强为一个标准大气压（相当于76厘米高的汞柱产生的压强）。今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm（　　） A．把托里拆利管逐渐倾斜（管子露出部分长度不变） B．把托里拆利管慢慢向下压少许 C．保持装置不动，往汞槽内加汞，以增大压强 D．整个装置竖直向下做加速运动 5．如图，密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同，则桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况是（　　） A．p增大、Ek增大 B．p增大、Ek不变 C．p减小、Ek增大 D．p减小、Ek不变 6．一定质量的气体保持温度不变，在将其压缩的过程中，气体（　　） A．压强增大，分子平均动能不变 B．压强增大，分子平均动能增大 C．压强减小，分子平均动能不变 D．压强减小，分子平均动能减小 7．一导热汽缸如图所示放置，活塞静止时离底部的距离为L，封闭一定质量的理想气体，活塞质量为m、面积为S，活塞可无摩擦自由移动。现在把汽缸逆时针转动至开口向上，已知气体温度始终不变，大气压恒为，当地重力加速度为g，则转动后活塞静止时离汽缸底部的距离为（　　） A． B． C． D． 8．某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油 B．实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器 C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器 D．柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 9．进行“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现，环境温度逐渐降低，则实验得到的图像应是（　　） A． B． C． D． 10．一个气泡从水面下30m深处缓缓上升到水面，假定水的温度均匀，水面上方的压强为1atm，水面下方深度每增加10m，压强增加1atm，则气泡到达水面时的体积为原来的（   ） A．3倍 B．5倍 C．2倍 D．4倍 二、多选题 11．如图中玻璃管A和B下端用橡皮管连通，管内装有汞，A管上端封闭，内有部分气体，B管上端开口。如果将B管提起，则（　　） A．A管内气体体积增大 B．A管内气体体积减小 C．A管和B管内水银面的高度差减小 D．A管和B管内汞面的高度差增大 12．如图所示是一定质量的某气体状态变化的p­V图像，则下列说法正确的是（　　） A．气体做的是等温变化 B．气体的压强从A到B一直减小 C．气体的体积从A到B一直增大 D．气体的三个状态参量一直都在变 13．2024年6月25日，中国嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样返回地球。如图所示，玻璃管开口向上竖直静止放置，长度为30cm的水银柱密闭了1cm长的气柱。如果将这个玻璃管带到月球表面，发现水银柱缓慢向上移动且未溢出玻璃管。已知地球表面大气压强为75cmHg、重力加速度为g，月球表面为真空状态、重力加速度为，整个过程温度保持不变。则（　　） A．在地球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强为105cmHg B．在地球表面将玻璃管开口向上缓慢倾斜至与水平面成角时，密闭气柱所受压强为52.5cmHg C．在月球表面将玻璃管开口向上竖直静止放置时，密闭气柱所受压强为17.5cmHg D．将玻璃管带到月球表面开口向上竖直静止放置，发现水银柱向上移动了20cm 14．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律。关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是（　　） A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 15．图为“探究气体等温变化的规律”实验的装置，下列说法正确的有（　　） A．在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，从而减小气体压强测量的误差 B．实验中缓慢移动柱塞是为了保证温度不变 C．内部被封气体的压强应为压力表的示数减去大气压强 D．数据处理时，以压强P为纵轴，以为横轴，能更直观地反映压强与体积的关系 三、解答题 16．如图甲所示，导热良好的汽缸水平放置时，活塞离汽缸底部的距离为L；如图乙所 示，汽缸竖直放置时，活塞离汽缸底部的距离为H。已知大气压强为p0，活塞的质量为m， 重力加速度大小为g，求： (1)汽缸竖直放置时封闭气体的压强p； (2)活塞横截面积S。 17．在一个电梯的轿厢中，一质量，内部横截面积的汽缸由一个质量的活塞封闭了一定质量的理想气体。初始时，汽缸静置在轿厢底部，气柱高度，如图甲所示。若用绳子连接活塞将汽缸悬挂在电梯的顶部，电梯以加速度a匀加速上升达到稳定时气柱高度，如图乙所示。已知大气压强，轿厢内温度不变，汽缸导热性能良好且不计活塞与汽缸壁间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)图甲静止状态下，汽缸内气体的压强； (2)图乙电梯加速运动时的加速度a的大小。 18．如图所示，竖直放置的汽缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，距汽缸底部的距离为h。现用竖直向上的力F缓慢拉动活塞，活塞在汽缸内无摩擦滑动且活塞滑动过程中无气体泄漏。已知汽缸导热性良好，环境温度不变，重力加速度为g，大气压强为p0。求： (1)初始时，汽缸内气体的压强； (2)F=2mg时，活塞距汽缸底部的距离。 19．如图所示，A、B是两个容积为V的容器，C是用活塞密封的气筒，它的工作容积为0.5V，C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连，当气筒抽气时a打开、b关闭，当气筒打气时b打开、a关闭。最初A、B两容器内气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧。（气筒与容器间连接处的容积不计，气体温度保持不变）求： (1)活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C内气体的压强p1； (2)活塞以工作容积完成抽气、打气各2次后，A、B容器内的气体压强之比。 20．如图甲所示，导热性能良好的汽缸静置于水平面上，汽缸内用一质量为、横截面积为S、厚度不计的光滑活塞密封一部分理想气体，稳定时，活塞位于汽缸中央位置。已知重力加速度为，大气压强，环境温度恒定不变。 (1)稳定时，求汽缸中气体压强。 (2)若将汽缸开口沿斜面向下静置于斜面上，如图乙所示，稳定后，活塞恰好位于汽缸开口处，求斜面倾角的正弦值。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $