2020-2021学年2 气体的等温变化精品ppt课件

2.2气体的等温变化(第二课时)

1.竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如下图所示，大气压强为，重力加速度为g，水银密度为。下列说法正确的是      

A. 空气柱a的压强为

B. 空气柱a的压强为

C. 空气柱b的压强为

D. 空气柱b的压强为

【答案】AC

【解答】从开口端开始计算，右端大气压强为，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为，而a气柱的压强为，故AC正确，BD错误。

故选AC。

2．（2021·重庆南开中学高二期中）如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直玻璃管内有A、B两段长度均为l的理想气体气柱和一段长为h的水银柱，且气柱A的压强等于2ρgh（ρ为水银的密度）。当玻璃管以某一加速度a做竖直方向的匀加速运动，稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，已知运动过程中整个管内各处的温度不变，则（　　）

A．此时B段气体压强为0.6ρgh

B．玻璃管加速度a的方向向下

C．玻璃管加速度a的大小为g

D．玻璃管加速度a的大小为g

【答案】C

【解析】AB．由题意可知，初状态时B的压强

加速稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，所以B的压强增大，A的压强减小，所以玻璃管的加速度向上，且可知

则

根据玻意耳定律可得

可得A变化后的压强为

根据玻意耳定律可得

可得A变化后的压强为

故AB错误；

CD．对水银柱，根据牛顿第二定律

可得

故C正确，D错误。

故选C。

3.如图所示，竖直放置的导热气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，缸内气体高度为现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为然后再对气缸缓慢加热，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，大气温度恒为，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦．下列说法正确的是     

A. 所添加砂粒的总质量

B. 所添加砂粒的总质量

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

【解析】

AB、设添加砂粒的总质量为，最初气体压强为为：
添加砂粒后气体压强为：

该过程为等温变化，根据玻意耳定律得：

解得：，故A正确，B错误；

CD、设活塞回到原来位置时气体温度为，该过程为等圧変化，根据盖吕萨克定律得：

解得：，故C错误，D正确；

4．(多选)如图所示，水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72 cm，大气压强为76 cmHg，下列说法正确的是(　　)

A．将管稍微上提，h不变

B．将管稍微上提，h变大

C．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70 cm时，管内外水银面高度差也是70 cm

D．将管下插至C项所述位置时，管内外水银面高度差小于70 cm

BD　[由pV＝C知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B正确；同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D正确。]

5．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为(　　)

A．p，V都不变　　　 B．V减小，p增大

C．V增大，p减小 D．无法确定

B　[设玻璃管两侧水银面高度差是h，大气压为p0，封闭气体压强p＝p0－ph，在管子的D处钻一小孔，封闭气体压强大小变为p0，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变小，故选项B正确，A、C、D错误。]

◎考点二　气体等温变化的p­V图像

6．如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是(　　)

A　　　   B　　　   C　　　   D

C　[筒内气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大，选项C正确。]

7．(多选)如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　)

A．D→A是一个等温过程

B．A→B是一个等温过程

C．A与B的状态参量不同

D．B→C体积减小，压强减小，温度不变

AC　[D→A是一个等温过程，A正确；A、B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B错误，C正确；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错误。]

8.如图所示，A，B两个气缸分别与粗细均匀的U形管的一臂相连。管内盛有水银。用轻杆相连的两轻质活塞在A，B两气缸内分别密封质量不等的理想气体，A气缸的横截面积为B的一半，开始时A气缸内气体的体积为，B气缸内气体的体积为，压强均为，且水银的液面处在同一高度。现缓缓向右推进B的活塞，直到水银在U形管中的高度差，两侧竖直细管内均有水银且未进入气缸。则此时A气缸内气体的压强和体积为假定两气室的温度保持不变，气缸不漏气。计算时不计U形管和连接管道中气体的体积

A.   50cmHg 30L  B.   60cmHg 30L 

C.   80cmHg 30L D.   50cmHg 50L

【答案】A

【解答】

假设U形管中的高度差为h时，A气缸体积增加了，由横截面积的关系可知，B气缸体积剑侠了，

对左气缸气体：

对右气缸气体：

代入数据可得，，故A正确，BCD错误。

故选A。

9．（2021·山东淄博市·高三三模）某民航客机在高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为。机舱内有一导热气缸，活塞质量、横截面积，活塞与气缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，气缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距；客机在高度h处匀速飞行时，气缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距。气缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强，地面重力加速度。下列说法正确的是（　　）

A．气缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程中放热

B．气缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程中吸热

C．高度h处的大气压强为

D．根据图（c）估测出此时客机的飞行高度为

【答案】BD

【解析】AB．图（a）所示平衡时活塞与缸底相距，图（b）所示平衡时活塞与缸底相距，气缸内气体由图（a）到图（b）状态的过程气体体积变大，对外做功，,气体的温度不变，由热力学第一定律

可知,气体需要从外界吸热，故B正确，A错误；

CD．设气体初状态压强为,对活塞，由平衡条件得

带入数据解得

气体温度不变，由玻意耳定律得

带入解得

机舱内外气体压强之比是，因此舱外气体

由图（c）出此时客机的飞行高度为，故D正确，C错误。

故选BD。

10．（2021·山东泰安市·高三三模）有一段12cm长水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若将玻璃管管口向上放置在一个倾角为30°的斜面上（如图所示），先用外力使玻璃管静止在斜面上，后由静止释放，玻璃管沿斜面下滑。已知玻璃管与斜面间的动摩擦因数为，大气压强p0相当于76cm汞柱，气体温度不变。则下列说法正确的是（　　）

A．释放后气体体积变大

B．释放后气体体积变小

C．下滑稳定时密闭气体的压强为80cm汞柱

D．下滑稳定时密闭气体的压强为79cm汞柱

【答案】AD

【解析】CD．整体分析，由牛顿第二定律有

解得

对水银汞柱分析，由牛顿第二定律有

代入数据解得

根据液体的压强公式有

则

所以C错误；D正确；

AB．静止时，气体的压强为

根据玻意耳定律有

则温度不变时，气体的压强与体积成反比，加速下滑时，气体的压强减小，所以释放后气体体积变大，则A正确；B错误；

故选AD。

11.2020年5月11日，某中学高二年级迎来了复学日，为控制病毒的传播，该校特制定了校园消毒工作方案，要求在校园内人员密集的公共场所，如教室、图书馆、饭堂等场所，定期进行物表与空气消毒．如图为该校物理老师设计制作的便携式消毒器原理图，A桶内消毒液上方用塞子密封了一定质量的理想气体，已知气体初态压强与外界大气压相等，均为，为使消毒液从喷头处雾化喷出，内部气体压强至少为，现用最大容积为的打气筒B向桶内打气，打了5次后刚好有消毒水喷出忽略桶内消毒液柱所产生的压强及打气过程中温度的变化求：

未打气前瓶内消毒液上方气体的体积．

设瓶内消毒液总体积为，则至少需要打几次气才能把消毒液全部喷洒完．

解：设原来上方空气体积为V，

已知，，，，

根据玻意耳定律得：

即，

解得：

设至少需要打n次才能把消毒液全部喷洒完，

已知，，，，

根据玻意耳定律得

代入数据有

解得次

12．（2021·湖北武汉市·高三三模）如图所示，B和C分别是打气筒和抽气筒（两者内部最大容积均为），各自通过带阀门的细管与容积为V= 10 dm3的容器A连通，开始时，阀门K1和K2关闭，A内气体压强等于外界大气压。每次打气时，打气筒可将体积、压强等于外界大气压p0的空气打入容器A内；每次抽气时，相当于将容器A内的气体等温膨胀到体积为（）后，再将抽气筒内的气体排出到大气里。忽略打气和抽气时气体的温度变化和连接管的容积，空气可认为是理想气体。问∶

（1）打气时，打开阀门K1、关闭阀门K2，若要容器A中气体压强增大到，应打气多少次？

（2）关闭阀门K1、打开阀门K2，对容器A （压强为）抽气，要使A内的压强低于，至少抽气多少次？ （如有需要， 取lg2=0.301、 lg10=1、 lg 10.5=1.0211）

【答案】（1）60；（2）15

【解析】（1）设打了n次，根据等温变化规律有

代入数据解得

（2）抽气1次后，有

解得

第2次抽气有

解得

第n次后有

则时，有

解得

次