2.3 气体的等压变化和等容变化 同步练习 -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** 高中物理“气体的等压变化和等容变化”同步练，通过A/B/C三层设计，实现从基础概念到综合应用的进阶，强化科学思维与模型建构能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|等压/等容变化规律、p-1/V图像、查理定律|基础辨析题为主，如第2题直接考查查理定律，第5题分步应用气体实验定律，巩固物理观念| |B层|气体状态方程综合、实际情境应用|结合生活情境，如第7题喷水瓶原理、第9题汽车轮胎问题，培养科学推理能力| |C层|多气体系统、力学与热学综合|复杂过程分析，如第10题绝热汽缸两活塞问题、第12题双注射器气体迁移，提升模型建构与质疑创新能力|

2.3 气体的等压变化和等容变化 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．对两部分质量相等的同种理想气体，压强与体积倒数的关系图像分别为如图所示的、两条倾斜直线，则第一部分气体从状态A到状态B，以及第二部分气体从状态C到状态D，下列说法正确的是（　　） A．两部分气体分子的数密度均减小 B．两部分气体分子对容器壁单位面积上的作用力均减小 C．两部分气体均做等温变化 D．第二部分气体从状态C到状态D，气体分子的平均动能增大 2．一定质量的气体，如果保持气体的体积不变，则（　　） A．气体的温度降低，压强一定变小 B．气体的温度升高，压强可能变小 C．气体的温度降低，压强一定变大 D．气体的温度变化时，压强可能不变 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）某登山运动员在攀登珠峰的过程中,他裸露在外的手表表盘玻璃没有受到任何撞击却突然爆裂，此时气温为，爆裂前表内气体体积的变化可忽略不计。该手表出厂参数为∶时表内气体压强为，当内外压强差达到时表盘玻璃将爆裂。已知海平面大气压为，高度每上升，大气压强降低。热力学温度与摄氏温度的关系为，下列说法正确的是（　　） A．手表的表盘玻璃是向内爆裂 B．爆裂前瞬间表盘内的气体压强为 C．此时外界大气压强为 D．此时登山运动员所在的海拔高度为 5．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）。 6．如图所示，水下减压帐篷是一种潜水装置，可为深潜运动员提供干燥的减压恢复空间。下潜前气体充满整个帐篷，封闭气体的体积为、压强等于大气压强，温度为。现将帐篷快速下潜至作业深度，帐篷内气体体积被压缩至。已知帐篷内的封闭气体可视为理想气体，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度，重力加速度大小。 (1)求帐篷作业深度H； (2)若保持作业深度不变，足够长时间后帐篷内气体体积被压缩至，求此时作业深度处的水温。 B层 7．某同学利用喷水茶宠的原理，用容积为的封闭水瓶自制了一个喷水瓶，其装置简化为如下图所示：瓶身靠近底部开一个小孔，小孔与外界大气相通。先用热水淋在喷水瓶上，使喷水瓶内气体温度升高到，再将其迅速放入装有冷水的盆中，使喷水瓶内气体温度降低到，此时喷水瓶从盆中吸入的水，且水面超过小孔，瓶内压强为。然后取出喷水瓶，立刻再将热水淋在喷水瓶上就会出现神奇的喷水现象。已知喷水瓶初始内部压强与外界大气压均为1 atm，瓶内气体可视为理想气体，则约为（　　） A．0.201 atm B．0.997 atm C．0.725 atm D．1.025 atm 8．（多选）如图是一定质量的理想气体的图，气体状态从完成一次循环，（图中实线）和为等温过程，温度分别为和。下列判断不正确的是（　　） A． B．过程中，气体的内能不变 C．若气体状态沿图中虚线由，则气体的平均分子动能先变大后变小 D．过程中，气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加 9．汽车轮胎正常的胎压范围为，为标准大气压。某人开车外出旅游，出发前给轮胎充气，使胎压达到，此时胎内气温和外界气温均为。在高速公路上行驶一段时间后，轮胎变热，他从仪表盘上观察到胎压升高，为了安全，他进入服务区将轮胎放气，使胎压由变回。胎内气体可视为理想气体，忽略轮胎容积变化和放气过程中轮胎内气温变化。求： (1)到服务区时胎内气温； (2)放气过程中从胎内放出的气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值。 C层 10．如图所示，高度为h、内部横截面积为S的绝热汽缸竖直放置，厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭两部分理想气体。初始时活塞A与汽缸底面之间的距离为，两活塞之间的距离为，两部分气体和外界温度均为T0，大气压强为。现通过电热丝对区域甲内的气体缓慢加热，当活塞B到达汽缸口时停止加热并立即锁定活塞B，然后打开阀门K，气体缓慢漏出，经过足够长的时间，区域乙内剩余气体的质量是原来质量的。已知活塞A的质量不计，活塞B的质量为（g为当地重力加速度），两活塞与汽缸之间接触良好且无摩擦，不计电热丝的体积，外界温度保持不变。最终稳定后（　　） A．活塞A到汽缸底部的距离为 B．活塞A到汽缸底部的距离为 C．区域甲内气体的温度为 D．区域甲内气体的温度为 11．（多选）一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强为 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 12．如图所示，竖直固定的注射器1用连接管与水平注射器2相连，注射器1和2的气缸口处各固定一卡环，初始时横截面积为S的活塞1静靠在卡环下方且与卡环无作用力，到气缸底部的距离为L，横截面积为2S的活塞2到气缸底部的距离为2L。已知两注射器内壁均光滑，外界大气压强恒为，活塞1的质量，温度保持不变，装置导热良好，封闭气体可视为理想气体，不计两活塞的厚度以及连接管内气体的体积。现缓慢水平向左推动活塞2，使注射器内气体的压强增大到，重力加速度大小为g，求该过程中： (1)活塞2向左运动的距离； (2)从注射器2进入注射器1的气体占注射器2原有气体的质量比。 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D A AD BD B ABD A BC 1．D 【详解】A．两部分气体的体积倒数均增大，说明体积均减小，则气体分子数密度均增大，故A错误； B．两部分气体的压强均增大，则气体分子对容器壁单位面积上的作用力均增大，故B错误； C．根据理想气体状态方程 变形得 图像的斜率为 由图可知第一部分气体图像的反向延长线经过坐标原点，说明做等温变化；第二部分气体图像的反向延长线不经过坐标原点，不做等温变化，故 C错误； D．气体从C到D，在图像上某点与坐标原点连线的斜率越来越大，即 斜率越来越大，根据理想气体状态方程 可知温度越来越高，分子的平均动能增大，故D正确。 故选D。 2．A 【详解】根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时，压强与热力学温度成正比，即 可知温度降低时，压强应减小；温度升高时，压强应增大。 故选A。 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．BD 【详解】A．某登山运动员在攀登珠峰的过程中，气体的压强降低，所以表内气体压强大于表外压强，所以玻璃向外爆裂，故A错误； B．根据查理定律，初始温度 爆裂时温度 由 解得，故B正确； C．海拔升高导致大气压降低，外界大气压不可能高于海平面值，故C错误； D．外界大气压为，降低量为 每上升降低，对应高度，故D正确。 故选BD。 5．(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 6．(1) (2) 【详解】（1）深度处压强为 由等温变化可得 联立解得 （2）保持深度不变，气体做等压变化，有 解得 7．B 【详解】研究对象为瓶内一定质量的理想气体： 初始状态（升温后，小孔通大气）：压强，体积，热力学温度 吸入水后气体体积 热力学温度 根据理想气体状态方程有 解得 故选B。 8．ABD 【详解】A．等温线离坐标原点越远温度越高，故，A错误； B．过程中，体积不变，压强减小，由不变可知温度降低，气体的内能减小，B错误； C．若气体状态沿图中虚线由，因为等温线离坐标原点越远温度越高，则温度先升高后降低，故气体的平均分子动能先变大后变小，C正确； D．的过程中，温度升高，气体分子平均动能变大，单个气体分子对容器的平均冲击力变大，又因为压强不变，故气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数减小，D错误。 故选ABD。 9．(1) (2) 【详解】（1）胎内气体发生等容变化，根据查理定律有 其中 解得到服务区时胎内气温 （2）以放出的气体与胎内剩余气体整体为研究对象，放气过程中，气体发生等温变化，设轮胎容积为，根据玻意耳定律有 解得 因汽车刚充好气时与到服务区时（放气前）胎内气体质量相等，则放出气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值为 10．A 【详解】AB．因为活塞A不计质量，所以甲乙两部分气体压强相等。打开阀门之前 打开阀门之后有 对于乙部分气体，由玻意耳定律得 则乙部分气体在压强是时的体积为 所以甲部分气体在压强是时的体积为，故活塞A到汽缸底部的距离为，故A正确，B错误； CD．则对于甲部分气体由理想气体状态方程得 解得，故CD错误。 故选A。 11．BC 【详解】A．玻璃管在光滑斜面上运动时加速度为，对整体，由牛顿第二定律 解得 对水银柱，根据牛顿第二定律得 其中 联立解得封闭气体的压强 故A错误； B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，根据玻意耳定律有 解得 故B正确； C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，封闭气体的长度，由查理定律有 联立解得 故C正确； D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，对水银柱，根据牛顿第二定律得 其中 联立解得稳定时封闭气体压强 封闭气体做等温变化，则有 联立解得 故D错误。 故选BC。 12．(1) (2) 【详解】（1）对初始时的活塞1，由平衡条件得 解得初始时封闭气体的压强 对两注射器内的封闭气体，由玻意耳定律可得 可得 解得 故 （2）对注射器2中气体，由玻意耳定律： 解得 故 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 $