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    2.2 气体的等温变化 习题—2022-2023学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第三册(含解析)

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    2020-2021学年第二章 气体、固体和液体2 气体的等温变化测试题

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    这是一份2020-2021学年第二章 气体、固体和液体2 气体的等温变化测试题,共18页。试卷主要包含了单选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
    第二章气体、固体和液体第二节气体的等温变化配套练习(含解析)一、单选题1.一定质量的气体在温度保持不变时,压强增大到原来的4倍,则气体的体积变为原来的(  )A4 B2 C D2.现从一体积不变的容器中抽气,假设温度保持不变,每一次抽气后,容器内气体的压强均减小到原来的,要使容器内剩余气体的压强减为原来的,抽气次数应为(  )A2 B3 C4 D53.容积V=20L的钢瓶充满氧气后,压强为p=30atm,打开钢瓶阀门,把氧气分装到容积为V'=5L的小瓶子中去。若小瓶子已抽成真空,分装到小瓶中的氧气压强p'=2atm。若在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可能装的瓶数是(  )A4 B50 C54 D564.钢瓶中装有一定量的气体,现在用两种方法抽钢瓶中的气体,第一种方法用小抽气机,每次抽1L气体,共抽取3次;第二种方法是用大抽气机,一次抽取3L气体。以上过程中气体温度保持不变,下列说法正确的是(  )A.两种抽法抽取的气体质量一样多B.第二种抽法抽取的气体质量多C.第一种抽法中,每次抽取的气体质量逐渐减少D.第一种抽法中,每次抽取的气体质量逐渐增大5.在验证玻意耳定律的实验中,如果将实验所得数据在图中标出,可得图像。如果实验中,使一定质量的气体的体积减小的同时,温度逐渐升高,则根据实验数据应描出图中的(  )A.甲 B.乙 C.丙 D.无法判断6.如图所示,汽缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,到汽缸底部距离为L,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,汽缸导热性能良好,现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂,活塞下移达到稳定,环境温度保持不变,大气压强为,重力加速度为g,则(  )A.汽缸内分子平均动能增大B汽缸内气体分子密度减小C.细砂质量为D.若使活塞下移,所加细砂质量是活塞下移所加细砂质量的27.如图所示,一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,该过程中气体的密度(  )A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.一直变大 D.一直变小8.如图所示,气缸内装有一定质量的气体,气缸的截面积为,其活塞为梯形,它的一个面与气缸成角,活塞与器壁间的摩擦忽略不计,现用一水平力缓慢推活塞,气缸不动,此时大气压强为,则气缸内气体的压强为(  )A BC D9.如图所示,一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上,开口向下,质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S=2×10-3m2,与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离h=24cm,活塞距汽缸口10cm。汽缸所处环境的温度为300K,大气压强p0=1.0×105Pa,取g=10m/s2;现将质量为m=4kg的物块挂在活塞中央位置上,活塞挂上重物后,活塞下移,则稳定后活塞与汽缸底部之间的距离为(  )A25cm B26cm C28cm D30cm10.做托里拆利实验时,玻璃管内残留了空气,此时玻璃管竖直放置如图所示。假如把玻璃管倾斜适当角度,玻璃管下端仍浸没在水银中(视空气温度、大气压强不变,空气中的玻璃管长度不变),下列变化符合实际的是(  )A.管内水银长度变长,管内空气压强增大B.水银高度差变大,管内空气压强减小C.水银高度差不变,管内空气体积变小D.管内水银长度变短,管内空气体积变大11.某同学设计的喷水装置如图所示,内部装有2L水,上部密封1atm的空气0.5L保持阀门关闭,再充入1 atm的空气0.1L。设在所有过程中空气可看成理想气体,且温度不变,则(  )A.充气后,密封气体的压强不变 B.充气后,密封气体的分子平均动能增加C.打开阀门后,密封气体对外界做正功 D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光12.一定质量的气体在T1 T2不同温度下的等温变化图线如图所示,ABCD分别为两条等温线上的点。在下面p- -TV- -T图象中,能表示图中气体状态变化过程的是A.甲 B.乙 C.丙 D.丁二、填空题13.固定三通管的AB管竖直、CD管水平,水银在管子的A端封闭了一定量的气体。初始时封闭空气柱长度为lAB管内水银柱长2h,如图所示。打开阀门后,A端气体将经历___________过程;稳定后,空气柱的长度为___________。(已知大气压强为p0,水银的密度为ρ,重力加速度为g14.如图所示,封闭端有一段长40的空气柱,左右两边水银柱的高度差是19,大气压强为76,要使两边管中的水银面一样高,需要再注入______长的水银柱。 15.如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被绝热隔板A分为左、右两部分,左侧为理想气体,右侧为真空。突然抽去隔板A,气体充满整个汽缸,气体的温度______(选填“升高”“降低”或者“不变”);然后,用活塞B将气体压缩,回到初始位置,气体的温度________(选填“升高”“降低”或者“不变”)。16.一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎“充满”气时,每个轮胎与地面的接触面积为130cm2,胎内气体体积为20L,压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时,胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎,假设在此过程中气体温度保持不变,则充满四个轮胎约需要_________分钟。(重力加速度g10m/s21atm约为105Pa三、解答题17.如图所示,一个粗细均匀的“U”形玻璃管竖直放置,两管上端封闭且等高,管内有一段水银柱,左管上方空气柱的长度,压强,右管上方空气柱的长度。现将右管上端缓慢打开,直到水银面再次稳定,在整个过程中气体温度保持不变,大气压强为,已知,求:1)左管上方空气柱的长度将变为多少;2)左管上方空气柱的压强将变为多少。18.目前,很多高端轿车的悬挂系统采用了空气悬架,相较传统的弹簧悬架,能大幅提高轿车的舒适性。对于空气悬架,其工作原理可简化为如图所示装置,一个气缸通过阀门连接气泵,气缸内部横截面积为,上方用一个活塞封住,活塞质量,可沿气缸无摩擦地上下滑动,且不漏气,并与一劲度系数为,原长为的轻弹簧相连。活塞上方放置质量为的重物,开始时弹簧恰好处于原长状态,已知大气压强,重力加速度1)求初始状态气缸内气体压强;2)若气缸突然上升,要保持重物静止,则需在气缸上升过程中抽出部分气体,试计算所抽出气体在标准大气压下的体积,变化过程中不计温度变化。19.为防控COVID19病毒,办公室等公共场所加强了消毒措施,如图所示为喷洒消毒液的喷壶。壶内消毒液的体积为0.4L,壶内的上部密封了1.2atm的空气0.5L。反复按压压杆A,再充入1atm的空气0.2L。设在所有过程中壶内空气可看作理想气体,且温度不变。(已知外界大气压为1 atm1 atm=1.0×105 Pa)求:(1)充入1 atm的空气0.2 L后壶内气体的压强;(2)按下按柄B,消毒液从喷嘴喷出,喷洒一段时间后消毒液无法再喷出,此时壶内还有消毒液,在此过程中壶内气体质量保持不变,忽略壶内液体上方导管中液柱对壶内气体压强的影响,求壶内剩余消毒液的体积。 20.气压式升降椅内的气缸填充了氮气,气缸上下运动支配椅子升降。如图乙所示为其简易结构示意图,圆柱形气缸与椅面固定连接,总质量为。横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量氮气(视为理想气体),稳定后测得封闭气体柱长度为。设气缸气密性、导热性能良好,忽略摩擦力。已知大气压强为,环境温度不变,重力加速度为。求:(1)初始状态封闭气体的压强;(2)若把质量为的重物放在椅面上,稳定后椅面下降的高度。 
    参考答案1D【解析】根据玻意耳定律得温度一定时,气体的压强与体积成反比,所以体积变为原来的故选D2D【解析】设容器的容积是V,抽气机的容积是V0,气体发生等温变化,根据玻意耳定律可得其中由玻意耳定律可得抽一次时pV=p1V+V0抽两次时P1V=p2V+V0……n次时其中联立解得n=5故选D3D【解析】气体的初态p1=30atmV1=20L末态p2=2atmV2=V1+nV′)(n为瓶数)p1V1=p2V2解得n=56ABC错误,D正确。4C【解析】CD.第一种:温度不变,由玻意耳定律p0V=p1V+1解得同理虽然每次抽取的气体体积相同,但是由于每次抽出气体后压强减小,则抽出的气体质量逐渐减小,选项C正确,D错误;AB.第二种p0V=p′(V+3解得压强小的抽取的气体多,质量较大,即第一种抽法抽取的气体质量多,选项AB错误。故选C5A【解析】根据可得图像的斜率为k=CT当使一定质量的气体的体积减小的同时,温度逐渐升高,则当增大时斜率变大,可知该过程为图中的甲。故选A6C【解析】A.气缸导热且外界温度不变,则缸内气体的温度不变,则汽缸内分子平均动能不变,选项A错误;B.汽缸内气体体积减小,则气体分子密度增大,选项B错误;C.加沙子之前气体压强加沙子之后气体压强根据玻意耳定律 联立解得沙子的质量 选项C正确;D.若使活塞下移,则由玻意耳定律解得选项D错误。故选C7D【解析】气体由状态A变化到状态B发生等温变化,且压强减小,由公式可知,体积增大,由公式可知,气体的密度变小故选D8B【解析】以活塞为研究对象,进行受力分析如图所示水平方向合力为0,即可得B正确,ACD错误。9D【解析】该过程中气体初末状态的温度不变,根据玻意耳定律有代入数据解得h1=30cmD正确,ABC错误。故选D10A【解析】假设玻璃管内水银长度不变,则空气柱长度也不变。但是玻璃管倾斜后,管内水银柱高度减小,压强减小,所以管内空气压强与水银柱压强之和小于大气压强,则水银槽内水银会进入玻璃管,则管内水银长度变长,空气体积减小,压强增大。达到新的平衡后,因为后来的封闭气体压强变大,所以水银柱的压强较开始要小,即水银高度差变小。故选A11C【解析】A.封闭气体中再充入1atm的空气0.1L后,由于体积不变,所以气体物质的量n变大,由克拉珀龙方程:可知,当n变大,则压强p变大,A错误;B.温度是平均动能的标志,温度不变,所以分子的平均动能不变,B错误;C.由公式可知封闭气体压强变为,大于大气压强,所以打开阀门后,气体膨胀,对外界做功,C正确;D.膨胀过程温度不变属于等温变化,若都喷完容器中的水,由得喷完容器中的水后,容器的气体压强小于外界气体压强,所以水不能喷完,D错误。故选C12A【解析】ABCD分别为两条等温线上的点,故TA=TBTC=TD;由图1可知,AB和由CD均为等温膨胀过程,且压强减小;又在p-V图象中离坐标原点越远的等温线温度越高可知,TATC,由此可知,甲正确,乙丙丁错误;A.甲,该图与结论相符,选项A正确;B.乙,该图与结论不相符,选项B错误;C.丙,该图与结论不相符,选项C错误;D.丁,该图与结论不相符,选项D错误;故选A13.等温压缩        【解析】[1] [2]三通管不是绝热管,打开阀门后,A端气体进行等温变化,设管的横截面积是S,阀门打开前,封闭气体的压强是P1,打开后,压强为P2,根据玻意耳定律并且联立可得由上式可看出,气柱的长度减小了,则封闭气体经历了等温压缩。1439【解析】封闭气体等温变化,初态末态由玻意耳定律得解得需再注入的水银柱长15.不变    升高    【解析】[1]由于抽出隔板后,外界没有对气体做功,也没有热传递,因此气体的内能不变,温度不变。[2]外界对气体做功,没有热传递,根据热力学第一定律,气体内能增加,温度升高。163.5105    4.4    【解析】[1]以一个轮胎与地面的接触部分为研究对象,设胎内气体压强为,每个轮胎与地面的接触面积,汽车质量,大气压强,由平衡条件得解得[2]设每个轮胎需要打入一个大气压的气体体积为,充满气后,每个轮胎气体的体积为,压强,充气前,每个轮胎气体的体积为,压强,气体温度保持不变,由玻意耳定律得解得所以充满四个轮胎需要的时间17.(1;(2【解析】1)设“U”形玻璃管的右管上端打开之后,左管空气柱长度和压强分别为,左管水银柱下降了x,右管上端打开后,水银柱再次平衡时,由平衡条件可得对左管空气柱,由玻意耳定律可得可得左管上方空气柱的长度将变为    2)由平衡条件可得,左管上方空气柱的压强将变为解得18.(1;(2【解析】1)设开始时气缸内气体压强为,对重物和活塞,由平衡条件可知代入数据得2)气缸上升,活塞位置不变,则弹簧弹力设气缸内压强为,则代入数据得设气缸内原有气体在压强下体积为V,由所以抽出气体在标准大气压下的体积为19(1)1.6atm(2)0.1L【解析】(1)由题意知p1=1.2atmV1=0.5Lp0=1atm根据玻意耳定律可得解得(2)喷洒时,喷壶内的气体压强为1atm,由玻意耳定律解得故喷壶内剩余消毒液的体积为20(1)(2)【解析】(1)对气缸与椅面整体受力分析如图由受力平衡有                 (2)重物放上后,设气缸内气体压强为,对气缸、椅面与重物整体受力分析如图  由受力平衡有  对气缸内气体分析 ,导热性能良好,室温不变气缸内气体温度不变初状态 末状态 对气缸内气体由玻意耳定律   可知气体体积变小,长度较小即为高度下降 

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