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 1．一定质量理想气体的状态方程为，常量的单位用国际单位制基本单位可表示为（　　） A． B． C． D． 2．夏季正午，停放在室外的汽车，轮胎内气体温度可以高达40℃，此时胎内气压恰好处于标准值。夜间气温降至25℃，若轮胎密封良好且无漏气（轮胎容积近似不变），这个过程，关于胎内的气体，说法正确的是（　　） A．胎内气体压强低于标准值 B．所有气体分子速度都变小 C．气体分子平均动能增大 D．气体分子平均动能不变 3．（多选）截至2025年3月24日《哪吒2》暂列全球票房榜第5名。该片传递积极价值观，情节丰富有深度，视觉效果震撼。片中太乙真人使用天元鼎炼丹，已知天元鼎正常时是容积为4的密闭容器，初始时内部气体压强与外界大气压相同即，温度为。在炼丹过程中，太乙真人施展法术对炉内气体加热，当炉内气体温度达600K时，炉内的压强为。若加热过程中天元鼎缓慢漏气，当温度为600K时炉内压强，设泄漏出去的气体质量与剩余在鼎中的气体质量之比为n（炉内气体可视为理想气体）则（　　） A． B． C． D． 4．（多选）一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C，已知气体在状态C的体积为6L。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态B的温度为300K B．气体在状态B的温度为400K C．气体在状态A的体积为4L D．气体在状态A的体积为3L 5．某种肺活量测试的规则为：一次尽力吸气（气体在人体内热力学温度可视为），快速尽力呼出后，呼出气体的温度可视为不变，压强变为大气压强，体积为（未知），则为肺活量测试的结果。甲同学用如图甲所示的装置进行测试，绝热气缸的底面积为、总高度为，导热活塞可在气缸内无摩擦滑动而不漏气，活塞的质量和厚度均忽略不计。测试前，气缸顶部的小孔和底部软管均与大气连通，活塞位于气缸底部，环境大气压强为、热力学温度为；测试时，先将气缸顶部的小孔密闭，甲同学尽力吸气后，快速尽力呼出，通过软管把气体吹入气缸中活塞的下部，然后关闭软管的阀门，稳定时如图乙所示，活塞上升的高度为，软管内气体忽略不计，吸气和呼气中水蒸气的影响可忽略不计，人呼出的气体可视为理想气体。求： (1)该次测试中，甲同学的肺活量； (2)若甲同学测试后活塞上升的高度，乙同学按照相同的方法在环境温度为时进行测试，测试后活塞上升的高度，则甲乙两人的肺活量之比是多少。 6．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。 B层 7．某同学制作了一个简易气温计，如图所示，制作过程：“将一根透明吸管插入一个空的铝制的导热性良好的饮料罐中，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。”用手握住饮料罐一段时间后，发现油柱向外移动（未到达管口）。若不计大气压强的变化和油柱与吸管间的摩擦力，气体可视为理想气体，则该段时间内罐内气体（　　） A. 压强增大，分子热运动的平均动能增大 B．压强不变，分子热运动的平均动能增大 C. 压强增大，分子热运动的平均动能减小 D．压强不变，分子热运动的平均动能减小 8．（多选）有甲、乙、丙、丁四位同学在做“研究气体实验定律实验”，分别得到如下四幅图像（如图所示）。则下列有关他们的说法，正确的是（　　） A．若甲研究的是查理定律，则他作的图像可能是图（a） B．若乙研究的是玻意耳定律，则他作的图像是图（b） C．若丙研究的是查理定律，则他作的图像可能是图（c） D．若丁研究的是盖—吕萨克定律，则他作的图像是图（d） 9．热气球容积，在地面首先对其充气，温度与外界相同，充满气体后对气体加热。已知地面附近外界温度27℃，大气压强恒定。空气密度。气球无弹性，整个热气球（不含内部气体）及乘坐人员的总质量为600kg，空气可视为理想气体。求： (1)热气球恰好起飞时的温度； (2)加热后气球排出的空气质量与加热前气球内空气质量之比。 C层 10．真空室内初始压强为，体积恒定。现对其加热到300K，压强变为，则容器中释放的气体分子数的数量级为（　　） A． B． C． D． 11．(多选)有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡M内封有一定质量的气体，与M相连的N管插在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由N管上的刻度直接读出。设N管的体积与玻璃泡M的体积相比可忽略。在1标准大气压下对N管进行温度标刻（1标准大气压相当于76cmHg）。已知当温度℃时，管内外水银面的高度差为cm，此高度即为27℃的刻线。不考虑水银槽内液面的变化。下列说法正确的是（　　） A．N管上所标刻度是不均匀的 B．℃的刻线在cm处 C．若考虑到N管的体积，则测量值示数为℃时，实际温度高于7℃ D．若实际压强变为75cmHg，仍然用该测温装置读数，则当示数为℃时，实际温度为℃ 12．如图，某刚性绝热轻杆将导热U形管固定在某高度，左管与大气相通，右管用轻活塞封闭一定质量的气体，活塞通过刚性轻杆与轻活塞相连，固定在地面上的导热气缸内装有气体。已知活塞平衡时，左右两管的水银高度差为，气柱长为，活塞到缸底距离为，环境大气压，温度为，活塞可在气缸内无摩擦的移动且不漏气。活塞的面积分别为。求： (1)活塞平衡时，缸内气体的压强为多少？ (2)对气缸进行加热，U形管内水银柱相平时，气缸中气体温度为多少摄氏度？ 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 A A BD AC B ABD A BD 1．A 【详解】根据 可得常量可表示为 可得常量的单位用国际单位制基本单位可表示为 故选A。 2．A 【详解】A．轮胎密封且容积不变，整个过程可以看成等容变化，根据查理定律可得 解得夜间胎内气体的压强为 即胎内气体压强低于标准值。故A正确； B．温度降低时平均速度减小，但并非所有分子速度都变小（个别分子速度可能增大），故B错误； CD．由于夜间温度降低，分子平均动能减小，故CD错误。 故选A。 3．BD 【详解】AB．整个过程可以看成等容变化，根据查理定律可得 代入数据解得，故A错误，B正确； CD．根据理想气体状态方程 可知原有气体的质量与剩余气体质量之比为 故泄露出去的气体质量与剩余在鼎中的气体质量之比为，故C错误，D正确。 故选BD。 4．AC 【详解】AB．气体由状态B变为状态C，气体的体积不变，则有 可得气体在状态B的温度为 故A正确，B错误； CD．气体由状态A变为状态B，气体的压强不变，则有 可得气体在状态A的体积为 故C正确，D错误。 故选AC。 5．(1) (2) 【详解】（1）设完成测试后，下方气体温度为，则对下方吹入的气体① 对上方封闭气体② 由①②式可得 （2）同理由（1）得乙同学的肺活量 代入数据可得甲乙的肺活量之比为。 6．(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 7．B 【详解】罐内气体的压强等于外界大气压强，则油柱向外移动时，管内气体压强不变，体积变大，根据可知，罐内气体温度升高，罐中气体的内能增大，气体分子的平均动能增大。 故选B。 8．ABD 【详解】AC.查理定律研究的是等容变化，压强与热力学温度成正比，且图像的反向延长线过坐标原点，故A正确，C错误； B．玻意耳定律研究的是等温变化，压强与体积成反比，故B正确； D．盖—吕萨克定律，研究的是等压变化，体积与热力学温度成正比，故D正确。 故选ABD。 9．(1)400K (2) 【详解】（1）热气球恰好起飞时对气球及内部气体有 解得 根据气体等压变化有 又 所以对气体有 解得。 （2）对气球内气体 解得 则 解得； 方法二： 加热前     加热后     解得     则排出气体与原气体质量之比为。 10．A 【详解】根据理想气体状态方程 可知 容器中释放的气体分子数的数量 故选A。 11．BD 【详解】A．气体的状态参量，，；气体发生等容变化，由查理定律可得 即 解得 则 气体发生等容变化，由查理定律得 即 解得水银柱高度随温度的变化关系为 x与t是线性关系，所以刻度均匀，故A错误； B．根据气体的状态参量；气体发生等容变化，由查理定律可得 即 解得 则 故B正确； C．若考虑到N管的体积，可知M管内气体的变化不是等容变化，根据 可知气体压强减小，液面上升，根据分析可知测量值偏小，故 根据 可知 由于液体产生的压强的影响，偏小，则测得的温度偏小，实际温度低于7℃，故C错误； D．设温度计显示温度是时，对应的刻度值为，则 由 得 在大气压强变为75cmHg时设这个刻度值对应的温度为，则 ， 由 得 所以，当大气压强变为75cmHg时，用这个温度计测得某物体的温度是时，这个物体的实际温度是，故D正确。 故选BD。 12．(1) (2) 【详解】（1）对气体有 对活塞整体受力分析有： 解得： （2）当左右两侧水银柱相平时有： 对气体有状态参量如下：，，， 由理想气体状态方程可知： 解得 由几何关系： 解得活塞上升的距离为 对活塞整体受力分析 解得 对气体由状态参量如下：，，，， 由理想气体状态方程得： 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 $