2.3 气体的等压变化和等容变化 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** 本练习卷聚焦气体等压与等容变化，通过基础公式应用、图像分析到综合情境的分层设计，强化物理观念与科学思维，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|查理定律、盖-吕萨克定律直接应用|单选1-6题考查温度与压强/体积关系，强化物质与运动相互作用观念| |图像分析|p-V、p-T、V-T图像识别与实验探究|单选7-10题分析图像斜率与温度变化，实验题16-17题培养科学探究能力| |综合应用|多过程分析与实际情境问题|多选题11-15题综合状态变化规律，解答题18-20题结合汽车悬架等情境，体现科学态度与责任|

气体的等压变化和等容变化基础练习卷 一、单选题 1．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是（　　） A．1∶1 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶10 【答案】A 【详解】根据查理定律，等容过程中，压强与温度(热力学温标)之比为固定值，所以 压强变化量 摄氏温标与热力学温标之间的转换关系为 两次温度变化均为10 K，故 故选A。 2．在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（　　） A．气体的压强变为原来的2倍 B．气体的压强比原来增加了 C．气体的压强变为原来的 D．气体的压强比原来增加了 【答案】B 【详解】根据查理定律，体积不变时，气体压强与热力学温度成正比，即 其中初始温度，末态温度 解得，即气体的压强比原来增加了，B正确，ACD错误。 故选B。 3．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，则气体在状态a和状态b的温度之比是（　　） A．3∶5 B．1∶1 C．6∶5 D．5∶3 【答案】A 【详解】据理想气体方程 可有一定质量的理想气体，由状态a（1，3）沿直线变化到b（5，1）的过程中，遵循理想气体状态方程，所以将数据代入方程体在状态a和状态b的温度之比是3:5。 故选A。 4．一定质量的理想气体，状态变化过程如图中ABC图线所示，其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上，下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．分析图像可知，为等压膨胀， 是等温压缩（反比例函数图像为双曲线），是等容降温，根据理想气体状态方程，可知p-T图像中为平行横轴的直线， 是平行纵轴的直线，是过原点的直线，选项A正确，B错误；。 CD ．V-T图像中为过原点的直线， 是平行纵轴的直线，是平行横轴的直线，图像C的变化方向错误，故选项CD错误。 故选A。 5．水杯接完热水后再拧紧杯盖，待杯内的水降温后就较难拧开。若接入大半杯水后，杯内气体温度为，压强为，拧紧杯盖，杯内气体（视为一定质量的理想气体）被密闭，经过一段时间后，杯内温度降到，此时杯内气体的压强约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】杯内气体做等容变化，根据查理定律有 其中，， 解得 故选B。 6．如图所示，接开水后拧紧保温杯杯盖，待水冷却后就很难拧开。现向保温杯中倒入半杯热水后，拧紧杯盖，此时杯内气体温度为77℃，压强与外界相同。测得环境温度为7℃，外界大气压强为，经过一段较长的时间后，杯内温度降到7℃。不计杯中气体质量的变化，且杯中气体可视为理想气体，则最后杯内气体的压强为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】杯内气体发生等容变化，根据查理定律有 其中 解得 故选B。 7．如图所示为一定质量理想气体状态变化时的图像，变化过程按箭头进行，根据图像可判断出气体的温度（　　） A．先不变后升高 B．先不变后降低 C．先降低后不变 D．先升高后不变 【答案】D 【详解】根据图像可知在第一阶段为等容变化过程，压强变大，根据理想气体状态方程可知，气体温度升高。图像斜率表示与温度有关的常数，则在第二阶段过程中斜率不变，说明此阶段为等温过程。即气体的温度先升高后不变。 故选D。 8．热学中有很多图像，对下列一定质量的理想气体图像的分析，以下判断错误的是（　　） A．甲图中理想气体的体积一定不变 B．乙图中理想气体的温度一定不变 C．丙图中理想气体的压强一定不变 D．丁图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度 【答案】B 【详解】A．由理想气体状态方程 可知，甲图中理想气体的体积一定不变，A正确，不符合题意； B．若温度不变，则图像应该是双曲线的一支，但图乙不一定是双曲线的一支，B错误，符合题意； C．由理想气体状态方程 可知，丙图中理想气体的压强一定不变，C正确，不符合题意； D．温度升高，分子平均动能增大，分子平均速率增大，所以图丁中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度，D正确，不符合题意； 故选B。 9．一定质量的理想气体，从一个状态变化到另一个状态，在如图所示的四个图中两个图的描述的变化过程可能相同的是（　　） A．（a）与（b） B．（a）与（c） C．（b）与（c） D．（b）与（d） 【答案】B 【详解】根据理想气体状态方程，可知图（a）描述的等容变化过程，图（b）描述的等温变化过程，图 （c）描述的等容变化过程，图（d）描述的等压变化过程，故B正确，ACD错误。 故选B。 10．一定质量的理想气体，由状态开始经历过程的图像如图所示，ab的反向延长线过坐标原点，ac与横轴平行，bc与纵轴平行，下列图像与之对应正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据公式知 变形得 可知为等容变化；由题图像知，为等温变化，为等压变化，结合选项，A符合题意。 故选A。 二、多选题 11．如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 【答案】AD 【详解】AB．状态A经等容过程到达状态B，温度升高，根据查理定律可知，压强增大，状态B经等温过程到达状态C，温度一定，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，则有，故A正确，B错误； C．A到B过程体积一定，则单位体积内的气体分子个数不变，故C错误； D．B到C过程体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故D正确。 故选AD。 12．回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27℃，状态C、D的温度均为，下列说法正确的是（　　） A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低 B．气体由状态B到状态C的过程，分子平均动能保持不变 C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距变大 D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成反比 【答案】AC 【详解】A．状态、的温度相等，根据 经过、的等温线应是过、的双曲线，而图中是沿直线由到，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，A正确； B．气体由状态到状态的过程，温度降低，分子平均动能减小，B错误； C．气体由状态到状态的过程，体积增大，分子间的平均间距变大，C正确； D．气体由状态到状态的过程，体积不变，根据 其热力学温度与压强成正比，D错误。 故选AC。 13．处于竖直面内两端开口粗细均匀的U形管内用两段水银柱封闭一定质量的空气。稳定后空气柱的长为l，各液面P、Q、M、N的位置如图。当气体温度升高时，下列说法中正确的是（　　）    A．空气柱的长度l增大 B．空气柱的长度l不变 C．液面MN间高度差减小 D．液面MN间高度差不变 【答案】AD 【详解】AB.封闭气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，当气体温度升高时，封闭气体的体积增大，空气柱的长度增大，故A正确，B错误； CD．封闭气体做等压变化，故液面MN间高度差不变，故C错误，D正确。 故选AD。 14．如图所示，竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气柱高度为2h．现在活塞上缓慢添加砂粒加砂过程中气体温度保持不变，直至缸内气柱的高度变为h，然后再对汽缸缓慢加热，以使缸内气体温度逐渐升高，让活塞恰好回到原来位置．已知大气压强为，环境温度恒为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间摩擦．下列说法正确的是(    ) A．所添加砂粒的总质量为 B．所添加砂粒的总质量为 C．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为 D．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为 【答案】AD 【详解】AB.初态气体压强：，添加沙粒后气体压强：对气体用波意尔定律得：，解得，A正确B错误 CD.设活塞回到原来位置时气体温度为，该过程为等压变化，有，解得，C错误D正确 15．如图，一定质量的理想气体从状态a（p0，V0，T0）经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是（  ） A．ab过程中，气体分子的平均动能增大 B．ca过程中，气体分子的密集程度减小 C．bc过程中，气体的温度先降低后升高 D．bc过程中，气体的温度先升高后降低 【答案】AD 【详解】A．由理想气体的p-V图可知，理想气体经历ab过程，压强增大，体积不变，由理想气体状态方程 可知理想气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，故A正确； B．理想气体经历ca过程为等压压缩，即体积减小，所以气体分子的密集程度增大，故B错误； CD．由理想气体状态方程 可知，图像的坐标值的乘积反映温度，b状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故D正确，C错误。 故选AD。 三、实验题 16．某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与温度的关系，选用了如图所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变。 (1)将下列实验步骤补充完整； ①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记录下冰水混合物的温度、气柱的体积和压强； ②改变烧杯内的水温，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数为______，记下气柱的体积和水的温度； ③多次改变水温，重复步骤②，记录多组气体温度和体积的数据； (2)下列4幅图中，符合理论预期的图线是________ A． B． C． D． (3)下列实验操作正确的是（　　） A．实验前测量并记录环境温度 B．实验中记录的压强必须为标准大气压 C．读取气柱体积时，视线应与活塞下端平齐 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 【答案】(1) (2)A (3)CD 【详解】（1）因本实验要探究在压强不变的情况下气体的体积与温度的关系，所以改变烧杯内的水温读取气柱的体积和水的温度时，必须使压强计的示数为。 （2）对于一定质量的气体，若保持压强不变，其体积与热力学温度应成正比，所以其图像应为过原点的倾斜直线，图像是一条倾斜直线但不过原点。 故选A。 （3）A．本实验读取的温度应为封闭气体的温度，即水的温度，与环境温度无关，故A错误； B．实验中读数前只需保证封闭气体的压强相等即可，记录的压强不必为标准大气压，故B错误； C．读取气柱体积时，为了读数尽量准确，视线应与活塞下端平齐，故C正确； D．为了保持活塞下的气体的温度相同，应在测量过程中保持水面高于活塞下端，故D正确。 故选CD。 17．如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化关系”的实验装置示意图。在烧瓶A中封有一定质量的气体，并与气压计相连，初始时气压计两侧液面平齐。 （1）若气体温度升高后，为使瓶内气体的体积不变，应将气压计右侧管_______（填“向上”或“向下”）移动。 （2）实验中多次改变气体温度，用△t表示气体升高的温度，用△h表示气压计两侧管内液面高度差的变化量。则根据测量数据作出的如图线应是：_______。 A．B． C．D． 【答案】 向上 A 【详解】（1）[1]若气体温度升高后，为使瓶内气体的体积不变，则由于气体的压强变大，则两侧管中液面的高度差变大，即应将气压计右侧管向上移动。 （2）[2]根据 则 则 则图像A正确。 四、解答题 18．某汽车的空气悬架可简化为竖直放置的气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上方连接车身，如图所示。已知活塞的横截面积为，不计活塞重力和厚度及与气缸间的阻力。初始状态下，车身及负载对活塞产生的总压力为，外部大气压强，气缸内气体的温度，此时活塞距离缸底的高度。 (1)求初始状态下气缸内气体的压强。 (2)若环境温度缓慢升高，气缸内气体的温度从升至，求稳定后活塞距离缸底的高度。 【答案】(1) (2)10.5cm 【详解】（1）活塞处于平衡状态，由平衡条件可得 解得 （2）缸内气体的压强始终保持不变，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有 联立解得活塞距缸底高度为 19．如图，海底科学考察员背上的可通过调节器调整体积大小的氧气瓶中气体压强，体积；在水面下深度处进行考察。如果科考员要吸入氧气，需要用调节器将瓶中氧气的压强降低到与该处海水的压强相等。已知水面的大气压强，海水密度取，重力加速度取，调节器调节过程气体的温度保持不变，忽略瓶中氧气质量的改变。求： (1)该深处的压强为多少； (2)求氧气瓶中气体经过调节器调节后的体积（用做单位）； (3)若已知70米深处的海水温度为17℃，现科考员为了获取更多数据，潜到了190米深处，此处水温为12℃，此时科考员要吸入氧气，需要用调节器将瓶中氧气体积调到多大？（用做单位，此结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）该处的压强 代入数据解得 （2）由题知，调节器调节过程气体的温度保持不变，根据等温变化有 代入数据解得 （3）190米深处压强 根据理想气体状态方程有 其中， 代入数据解得 20．一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口向上，倾角倾斜放置，稳定时被封闭的空气柱长，大气压强始终为，环境的热力学温度，取重力加速度大小，不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。 (1)缓慢转动玻璃管，当玻璃管竖直且开口向上时，求管内空气柱的长度； (2)缓慢转动玻璃管，并缓慢改变管内气体的温度，当玻璃管竖直且开口向下时，管内空气柱的长度仍为，求管内气体的热力学温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知，初始时封闭气体的压强为 当玻璃管竖直且开口向上时，封闭气体的压强为 设玻璃管的横截面积为，根据玻意耳定律可得 解得 （2）当玻璃管竖直且开口向下时，封闭气体的压强为 由题意可知，封闭气体的体积不变，根据查理定律可得 代入数据，解得 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 气体的等压变化和等容变化基础练习卷 一、单选题 1．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是（　　） A．1∶1 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶10 2．在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（　　） A．气体的压强变为原来的2倍 B．气体的压强比原来增加了 C．气体的压强变为原来的 D．气体的压强比原来增加了 3．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，则气体在状态a和状态b的温度之比是（　　） A．3∶5 B．1∶1 C．6∶5 D．5∶3 4．一定质量的理想气体，状态变化过程如图中ABC图线所示，其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上，下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 5．水杯接完热水后再拧紧杯盖，待杯内的水降温后就较难拧开。若接入大半杯水后，杯内气体温度为，压强为，拧紧杯盖，杯内气体（视为一定质量的理想气体）被密闭，经过一段时间后，杯内温度降到，此时杯内气体的压强约为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，接开水后拧紧保温杯杯盖，待水冷却后就很难拧开。现向保温杯中倒入半杯热水后，拧紧杯盖，此时杯内气体温度为77℃，压强与外界相同。测得环境温度为7℃，外界大气压强为，经过一段较长的时间后，杯内温度降到7℃。不计杯中气体质量的变化，且杯中气体可视为理想气体，则最后杯内气体的压强为（    ） A． B． C． D． 7．如图所示为一定质量理想气体状态变化时的图像，变化过程按箭头进行，根据图像可判断出气体的温度（　　） A．先不变后升高 B．先不变后降低 C．先降低后不变 D．先升高后不变 8．热学中有很多图像，对下列一定质量的理想气体图像的分析，以下判断错误的是（　　） A．甲图中理想气体的体积一定不变 B．乙图中理想气体的温度一定不变 C．丙图中理想气体的压强一定不变 D．丁图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度 9．一定质量的理想气体，从一个状态变化到另一个状态，在如图所示的四个图中两个图的描述的变化过程可能相同的是（　　） A．（a）与（b） B．（a）与（c） C．（b）与（c） D．（b）与（d） 10．一定质量的理想气体，由状态开始经历过程的图像如图所示，ab的反向延长线过坐标原点，ac与横轴平行，bc与纵轴平行，下列图像与之对应正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 11．如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 12．回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27℃，状态C、D的温度均为，下列说法正确的是（　　） A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低 B．气体由状态B到状态C的过程，分子平均动能保持不变 C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距变大 D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成反比 13．处于竖直面内两端开口粗细均匀的U形管内用两段水银柱封闭一定质量的空气。稳定后空气柱的长为l，各液面P、Q、M、N的位置如图。当气体温度升高时，下列说法中正确的是（　　）    A．空气柱的长度l增大 B．空气柱的长度l不变 C．液面MN间高度差减小 D．液面MN间高度差不变 14．如图所示，竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气柱高度为2h．现在活塞上缓慢添加砂粒加砂过程中气体温度保持不变，直至缸内气柱的高度变为h，然后再对汽缸缓慢加热，以使缸内气体温度逐渐升高，让活塞恰好回到原来位置．已知大气压强为，环境温度恒为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间摩擦．下列说法正确的是(    ) A．所添加砂粒的总质量为 B．所添加砂粒的总质量为 C．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为 D．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为 15．如图，一定质量的理想气体从状态a（p0，V0，T0）经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是（  ） A．ab过程中，气体分子的平均动能增大 B．ca过程中，气体分子的密集程度减小 C．bc过程中，气体的温度先降低后升高 D．bc过程中，气体的温度先升高后降低 三、实验题 16．某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与温度的关系，选用了如图所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变。 (1)将下列实验步骤补充完整； ①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记录下冰水混合物的温度、气柱的体积和压强； ②改变烧杯内的水温，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数为______，记下气柱的体积和水的温度； ③多次改变水温，重复步骤②，记录多组气体温度和体积的数据； (2)下列4幅图中，符合理论预期的图线是________ A． B． C． D． (3)下列实验操作正确的是（　　） A．实验前测量并记录环境温度 B．实验中记录的压强必须为标准大气压 C．读取气柱体积时，视线应与活塞下端平齐 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 17．如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化关系”的实验装置示意图。在烧瓶A中封有一定质量的气体，并与气压计相连，初始时气压计两侧液面平齐。 （1）若气体温度升高后，为使瓶内气体的体积不变，应将气压计右侧管_______（填“向上”或“向下”）移动。 （2）实验中多次改变气体温度，用△t表示气体升高的温度，用△h表示气压计两侧管内液面高度差的变化量。则根据测量数据作出的如图线应是：_______。 A．B． C．D． 四、解答题 18．某汽车的空气悬架可简化为竖直放置的气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上方连接车身，如图所示。已知活塞的横截面积为，不计活塞重力和厚度及与气缸间的阻力。初始状态下，车身及负载对活塞产生的总压力为，外部大气压强，气缸内气体的温度，此时活塞距离缸底的高度。 (1)求初始状态下气缸内气体的压强。 (2)若环境温度缓慢升高，气缸内气体的温度从升至，求稳定后活塞距离缸底的高度。 19．如图，海底科学考察员背上的可通过调节器调整体积大小的氧气瓶中气体压强，体积；在水面下深度处进行考察。如果科考员要吸入氧气，需要用调节器将瓶中氧气的压强降低到与该处海水的压强相等。已知水面的大气压强，海水密度取，重力加速度取，调节器调节过程气体的温度保持不变，忽略瓶中氧气质量的改变。求： (1)该深处的压强为多少； (2)求氧气瓶中气体经过调节器调节后的体积（用做单位）； (3)若已知70米深处的海水温度为17℃，现科考员为了获取更多数据，潜到了190米深处，此处水温为12℃，此时科考员要吸入氧气，需要用调节器将瓶中氧气体积调到多大？（用做单位，此结果保留2位有效数字）。 20．一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口向上，倾角倾斜放置，稳定时被封闭的空气柱长，大气压强始终为，环境的热力学温度，取重力加速度大小，不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。 (1)缓慢转动玻璃管，当玻璃管竖直且开口向上时，求管内空气柱的长度； (2)缓慢转动玻璃管，并缓慢改变管内气体的温度，当玻璃管竖直且开口向下时，管内空气柱的长度仍为，求管内气体的热力学温度。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $