专题强化训练二 理想气体的综合性问题 高二物理(人教版2019选择性必修第三册)

第二章 气体、固体和液体3 气体的等压变化和等容变化基础过关练题组一 气体的等压变化与盖-吕萨克定律1.(多选)一定质量的气体在等压变化中体积增大了12,若气体原来的温度是27 ℃,则温度的变化是( )A.升高到450 KB.升高了150 ℃C.升高到40.5 ℃D.升高到450 ℃2.(2019重庆一中高二下检测)(多选)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,缸内气体高度为2h 。

现在活塞上缓慢添加砂粒,直至缸内气体的高度变为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p 0,大气温度恒为T 0,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m+p 0S gB.所添加砂粒的总质量为2m+p 0S gC.活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为32T 0 D.活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为2T 03.(2020山东枣庄三中高二下检测)一个水平放置的汽缸,由两个截面积不同的圆筒连接而成。

活塞A 、B 用一长为4L 的刚性细杆连接,L=0.5 m,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。

A 、B 的截面积分别为S A =40 cm 2,S B =20 cm 2,A 、B 之间封闭着一定质量的理想气体,两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为p0=1.0×105 Pa 的大气。

当汽缸内气体温度为T1=525 K时两活塞静止于如图所示的位置。

现使汽缸内气体的温度缓慢下降,当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处?题组二气体的等容变化与查理定律4.某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室的温度。

存放食物之前,该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电。

若大气压为1.0×105 Pa,通电时显示温度为27 ℃,通电一段时间后显示温度为6 ℃,则此时冷藏室中气体的压强是( )A.2.2×104 PaB.9.3×105 PaC.1.0×105 PaD.9.3×104 Pa5.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的二倍,则气体温度的变化情况是( )A.气体的摄氏温度升高到原来的二倍B.气体的热力学温度升高到原来的二倍C.气体的摄氏温度降为原来的一半D.气体的热力学温度降为原来的一半6.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,出现这种现象的主要原因是( )A.软木塞受潮膨胀B.瓶口因温度降低而收缩变小C.白天气温升高,大气压强变大D.瓶内气体因温度降低而压强减小7.(2020湖北武汉高二下联考)如图所示,A是容积很大的玻璃容器,B是内径很小的玻璃管(忽略玻璃管体积),B的左端与A相通,右端开口,B中有一段水银柱将一定质量的理想气体封闭在A中,当把A放在冰水混合物里,开始时B的左管比右管中水银高20 cm;当B的左管比右管的水银面低20 cm时:(1)A中气体前后的气压分别是多少?(2)当B的左管比右管的水银面低20 cm时,A中气体的温度是多少?(设大气压强p0=76 cmHg)8.(2020江苏南京中华中学高二下段考)如图所示,一内壁光滑的汽缸固定于水平地面上,在距汽缸底部L=54 cm处有一固定于汽缸上的卡环,活塞与汽缸底部之间封闭着一定质量的理想气体,活塞在图示位置时封闭气体的温度t1=267 ℃,压强p1=1.5 atm,设大气压强p0恒为1 atm,汽缸导热性能良好,不计活塞的厚度,由于汽缸缓慢放热,活塞最终会左移到某一位置而平衡,求:(1)活塞刚要离开卡环处时封闭气体的温度t2;(2)封闭气体温度下降到t3=27 ℃时活塞与汽缸底部之间的距离。

2．如图所示，在倾角 37 的光滑斜面上，放置一个带有活塞 A 的导热气缸 B，当活塞 A 用轻弹簧拉 住时活塞到气缸底部的距离为 l1 ；当让气缸 B 开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距 离为 l2 ，并测得 l2 = 0.8 l1 。已知活塞的质量为 m，重力加速度为 g，大气压强 p0 与气缸横截面积 S 的乘积 p0 S = 8mg，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面，sin37°=0.6.则气缸的质量 M 为（ ）
A．照射同一金属表面最有可能发生光电效应是由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级产生的光 B．频率最小的光是由 n=5 能级跃迁到 n=4 能级产生的 C．由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级产生的光子能量等于 E，而且 E 12.75 eV D．这些光在真空中的最大波长为 hc
E 8．2020 年 12 月 4 日中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号 M”（HL-2M）在成都实现首次发 电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内核反应方程式是
试卷第 5页，总 8页
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是______； （2）实验过程中，下列说法正确的______； A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．推拉活塞时，手不可以握住整个注射器 C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压 强值 （3）某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强 p 和体积 V 的值后，以 p
（2）油膜在坐标纸上约占_________个格（不足半格舍去，多于半格的算一个）。 （3）若每一小方格的边长为 25mm，则油酸薄膜的面积约为_________m2。 （4）一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为_________m3。 （5）由以上数据，估算出油酸分子的直径约为_________m。 14．某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相 连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱 的长度。

1．在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又回到初始状态的图是()解析：选D。

根据p－V、p－T、V－T图像的物理意义可以判断，其中D反映的是理想气体经历等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符。

2．一定质量的理想气体的状态变化过程的V－T图像如图所示。

则与之相对应的变化过程p－T图像应为下列选项中的()解析：选B。

a→b过程中，V－T图像是经过坐标原点的直线，根据理想气＝C可知，压强p一定，故是等压变化，p－T图像是与T轴平行的体状态方程pVT＝C可知，p－T图像是直线；b→c过程是等容变化，根据理想气体状态方程pVT经过坐标原点的直线；c→a过程是等温变化，p－T图像是与p轴平行的直线；故A、C、D错误，B正确。

3．如图所示，相同的两支两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()A．均向下移动，A管移动较多B．均向上移动，A管移动较多C．A管向上移动，B管向下移动D．无法判断答案：A4．两端开口的玻璃管中有两段水银，封闭有一段气体L B，左边的活塞也封闭了一段气体L A，现将活塞缓慢地向下移动，两气柱长度变化是()A．L A不变，L B减小B．L A减小，L B不变C．L A增大，L B减小D．L A减小，L B增大答案：B5．如图所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用p－V或V－T图像表示这一循环，在下列选项图中表示正确的是()解析：选B。

在题图p－T图像中，气体在1→2过程发生的是等容变化，且压强、温度均增大，2→3过程发生的是等温变化，且压强减小、体积增大，3→1过程发生的是等压变化，且温度降低、体积减小，结合各过程状态参量变化特点，可知B正确。

b
V0
∆V
a
例题3:用容积为∆V的活塞式抽气机对容积为V0的容
器中的气体抽气。设容器中原来气体压强为P0，抽 气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽动n次
后，容器中剩余气体的压强Pn为 )
解 得 ：P1
V0
V0 V
P0
第二次抽气:
V0
∆V
a
P1V0
练习：用打气筒将压强为P0=1atm的空气打进自行车 轮胎内，如果每次打入空气体积V0=500cm3，轮胎的容 积为V=3L，原来压强P=1.5atm。现要使轮胎内压强变
为P/=4atm，若用这个打气筒给自行车轮胎打气，则
要打气次数为（ B ）
A.10
B.15
C.20
D.25
练习：容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强p＝30atm， 打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小瓶中 去(小瓶子已抽成真空)．分装完成后，每个小钢瓶的压 强p′＝2 atm.在分装过程中无漏气现象，且温度不变，
原来的百分之几？(大气压P0=1.0×105Pa)
解：P2 = P0 = 1.0×105 Pa 由玻意耳定律：P1V1＝P2V2 容器里剩下的气体与原来比值
P2 V2
等温膨胀
P1 V1
m剩 余 V1 V1 容器里剩下的气体是原来的5% m总 V2 V2
练习：消防员在火灾现场发现一个容积为V0的废弃氧 气罐，经检测，内部封闭气体压强为1.2P0，为消除 安全隐患，消防员拟用下面处理方案：保持罐内气体
气4次后钢瓶中氧气的压强为（ D ）
A.
8 27 P0
B.
16 27 P0
C.
8 81 P0
D.
16 81

专题强化练2理想气体的综合问题1．(多选)如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态．如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是()2．光滑绝热的轻质活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的理想气体，平衡时V A∶V B＝1∶2，现将A中气体加热到127 ℃，B中气体降温到27 ℃，待重新平衡后，这两部分气体体积之比V A′∶V B′为()A．1∶1 B．2∶3C．3∶4 D．2∶13.(2021·哈尔滨市第六中学高二月考)如图，A、B是完全相同的汽缸，B内有一导热的可在汽缸内无摩擦滑动且体积不计的活塞C，D为不导热的阀门．起初阀门关闭，A内装有压强p1＝2.0×105 Pa，温度T1＝300 K的氮气；B内装有压强p2＝1.0×105 Pa，温度T2＝600 K的氧气．打开阀门D，活塞C向右移动，最后达到平衡．以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积(假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接汽缸的管道体积可忽略)，则V1与V2之比为()A．1∶2 B．1∶4 C．1∶1 D．4∶14．(2021·邹城市第一中学月考)如图所示，均匀玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱，封闭着两段空气柱，两段空气柱长度之比L2∶L1＝2∶1，两水银柱长度之比为L A∶L B＝1∶2，如果给两段空气柱加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱后来的长度之比为()A ．L 2′∶L 1′＝2∶1B ．L 2′∶L 1′<2∶1C ．L 2′∶L 1′>2∶1D ．以上结论都有可能5.(多选)(2021·吉化第一高级中学高二期中)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图，在输液过程中( )A ．A 瓶中的药液先用完B ．B 瓶中的药液先用完C ．随着液面下降，A 瓶内C 处气体压强逐渐增大D ．随着液面下降，A 瓶内C 处气体压强保持不变6.(2021·四川高二期末)如图所示为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A 、B 两部分，初始温度相同．使A 、B 升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔV A 、ΔV B ，压强变化量为Δp A 、Δp B ，对液面压力的变化量为ΔF A 、ΔF B ，则( )A ．水银柱向下移动了一段距离B ．Δp A >Δp BC ．ΔV A <ΔV BD ．ΔF A ＝ΔF B7.一圆柱形汽缸直立在地面上，内有一具有质量而无摩擦的绝热活塞，把汽缸分成容积相同的A 、B 两部分，如图所示，两部分气体温度相同，都是27 ℃，A 部分气体压强p A 0＝1.0×105 Pa ，B 部分气体压强p B 0＝2.0×105 Pa.现对B 部分气体加热，使活塞上升，保持A 部分气体温度不变，体积减小为原来的23.求此时：(1)A 部分气体的压强p A ；(2)B部分气体的温度T B.8.如图所示，均匀薄壁U形管竖直放置，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了A、B两部分理想气体，下方水银的左右液面高度相差ΔL＝10 cm，右管上方的水银柱高h＝14 cm，初状态环境温度为27 ℃，A部分气体长度l1＝30 cm，外界大气压强p0＝76 cmHg.现保持温度不变，在右管中缓慢注入水银，使下方水银左右液面等高，然后给A部分气体缓慢升温，使A部分气体长度回到30 cm，求：(1)右管中注入的水银高度；(2)升温后的温度．9．(2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．。

T/K P/kpa
2
3
4
5
6
11.78 18.81 25.61 36.05 43.39
0 284.88 291.91 298.71 309.15 316.49 0 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3
气体的压强 气体的压强
P/kpa
120
100
80
60
40
20 错误点
0
0
10 20 30 40 50
或者
V1 V2 T1 T2
这里的C和玻意耳定律、查理定律表达式中 的C都泛指比例常数，它们并不相等。
式中V1、T1表示气体在1（初态）、V2、T2表示2（末态）
压强不太大（与大气压相比） 相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度 的温度也可以算作“温度不太低”。
一、气体的等容变化
3、等容 线
P-T图像和P-t图像描述的是一定质量
V3
的某种气体，在体积一定的情况下，压强 随温度的变化规律，称为等容线。
p0
V2 V1ห้องสมุดไป่ตู้
⑴P-t图像中的等容线
思考问题： 1、滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油
的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到什么 现象 ？
2、如若把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会 比平时费力还是省力，为什么？
1、概念： 一定质量的某种气体，在体积不变时，压 强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
二、气体的等压变化
1．等压变化: 一定质量的某种气体，在体积不变时，压强 随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
V
A
B
V
A
B
0

（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 理想气 体的综 合问题 （免费 下载）
例4 (2020·烟台市中英文学校高二月考)有一内径相同的“U”形玻璃管 ABCD，A端封闭、D端开口，AB、CD长度均为40 cm，BC长度为19 cm. 用水银封闭一定质量的理想气体在A端，竖直段水银柱长为18 cm，水平 段水银柱长为4 cm，如图4所示.已知大气压强为75 cmHg，温度为27 ℃， 现将其以BC为轴缓慢翻转直到A、D端竖直向上，求： (1)翻转后AB管中水银柱的长度； 答案 9 cm
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 理想气 体的综 合问题 （免费 下载）
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 理想气 体的综 合问题 （免费 下载）
解析 以A中被封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S，翻转前： p1＝(75＋18) cmHg＝93 cmHg，V1＝(40－18)S＝22S，T1＝(273＋27) K ＝300 K. 设翻转后AB管中水银柱的长度h，则：p2＝(75－h) cmHg， V2＝(40－h)S 根据玻意耳定律：p1V1＝p2V2 解得h＝9 cm
(2)汽缸Ⅰ内气体的温度. 答案 720 K
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 理想气 体的综 合问题 （免费 下载）
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 理想气 体的综 合问题 （免费 下载）

p＝ C T，斜率k V
＝C ，即斜率越 V
大，对应的体积 越小
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 变质量 问题理 想气体 的图像 问题（ 免费下 载）
等 压 V－T 线
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 变质量 问题理 想气体 的图像 问题（ 免费下 载）
第二章 气体、固体和液体
学习目标
1.会巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量的气体问题. 2.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决
气体状态变பைடு நூலகம்问题.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
重点探究 随堂演练 专题强化练
重点探究
一、变质量问题 分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，将变质 量转化为定质量问题，然后用气体实验定律或理想气体状态方程求解. (1)打气问题 向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球、轮胎内 原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的气体 质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题.
例3
(多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图像如图3所
示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述
变化过程改用p－T图像和V－T图像表示，则下列图像可能正确的是
（教学提 纲）202 0-2021 学年高 二下学 期物理 人教版 （2019 ）选择 性必修 第三册 获奖课 件：第 二章专 题强化 变质量 问题理 想气体 的图像 问题（ 免费下 载）

第三章热力学定律综合测试一、单选题：1．某同学利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究向自行车内胎打气、打气结束、静置一段时间,突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中气体内能的变化情况,车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示.从图中可获取的信息是 ()A.从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功,内能迅速增大B.从打气结束到拔出气门芯前,由于气体对外做功,内能缓慢减少C.拔掉气门芯后由于气体冲出对外界做功,内能急剧减少D.放气后静置一段时间,由于外界再次对气体做功,气体内能增大2.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。

第一种表述方式可以用如右图示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是( )3.飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在－50 ℃以下。

在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫作气团。

气团直径可达几千米。

由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。

高空气团温度很低的原因可能是( )A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低4.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小5.一定质量的理想气体沿p－V坐标图中曲线所示的方向发生变化，其中曲线ADB是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则( )A．气体由A经C到B，一定是放热的B．气体由B经C为A，一定是吸热的C．气体由A经C到B再经D到A，吸热多于放热D．气体由A经C到B再经D到A，放热多于吸热6.一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是( )A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能减少B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能减少C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等7.一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。

章末综合测评(二)气体、固体和液体(时间:90分钟分值:100分)1．(4分)关于理想气体,下列说法正确的是()A．气体对容器的压强是由气体的重力产生的B．气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C．一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大D．压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力B[气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误,B正确；气体的压强与分子的数密度及分子的平均动能大小有关,平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大,压强可能减小,选项C错误；压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力,选项D错误。

]2．(4分)已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。

现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何()A．大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大B．大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小C．大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小D．大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大C[若温度不变,大气压强减小时,内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大,故大气压强减小有助于气球体积增大；若压强不变,温度降低时,根据理想气体状态方程pV＝C得知,气体的体积将要减小,故温度降低有助于气球体积减小。

选项A、B、D错T误,C正确。

]3．(4分)如图是竖直放置的上细下粗的密闭细管,水银柱将气体分隔为A、B两部分,初始温度相同,使A、B升高相同温度达到稳定后,体积变化量为ΔV A、ΔV B,压强变化量为Δp A、Δp B,对液面压力的变化量为ΔF A、ΔF B,则()A ．水银柱向下移动了一段距离B ．ΔV A ＜ΔV BC ．Δp A ＞Δp BD ．ΔF A ＝ΔF BC [假定水银柱不动,升高相同的温度,对气体A :p A T 1＝p A ′T 2得p A ′－p A T 2－T 1＝p A T 1,同理知p B ′－p B T 2－T 1＝p B T 1,又因p A ＞p B ,所以p A ′－p A ＞p B ′－p B ,即Δp A ′＞Δp B ′,水银柱向上移动。

新教材高中物理新人教版选择性必修第三册：第二章 3A 组·基础达标1．在一定的温度下，—定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，下列说法正确的是( )A ．单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多B ．气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大C ．每个气体分子对器壁的平均撞击力都变大D ．气体密度增大，单位体积内分子数变小【答案】A【解析】气体压强的微观表现是气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由分子的平均动能和单位体积内的分子数共同决定的．温度不变一定说明气体分子的平均动能不变，气体体积减小时，单位体积内分子数增多，故气体的压强增大，故A 正确．2．一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1 ℃，压强的增加量等于它在27 ℃时压强的( )A ．127B ．1273C ．1300D ．1573【答案】C【解析】一定质量的气体，在压强不变时有V ＝CT ＝C (t ＋273)，设27 ℃时的体积为V 1，故有ΔV ΔT ＝C ＝V 1300，故有ΔV ＝V 1300·ΔT ，即温度每升高1 ℃，增加的体积等于它在27 ℃时体积的1300． 3．(多选)如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强计U 形管两端水银面一样高．下列情况下，为使U 形管两端水银面一样高，管A 的移动方向是( )A．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移B．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移C．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移D．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移【答案】AD【解析】使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压且不变，若把烧瓶浸在热水中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A 向下移，故A正确，B错误；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向上移，故C错误，D正确．4．(多选)如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图像，由图像可知( )A．V A＝V B B．V B＝V CC．V B＜V C D．V A＞V C【答案】AC【解析】图线AB的延长线过p－T图像的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，A正确；连接OC，直线OC也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，C正确，B、D错误．5．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，出现这种现象的主要原因是( )A．软木塞受潮膨胀B．瓶口因温度降低而收缩变小C．白天气温升高，大气压强变大D．瓶内气体压强因温度降低而减小【答案】D【解析】冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，p因T减小而减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞往下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故D正确．6．(多选)(2023年孝感联考)小明同学学习了气体的知识后，设计了一种测量教室内气温的简易装置，其结构如图所示．大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度(即环境温度)，已知教室内的气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强，当教室温度为27 ℃时，B管内水银面的高度为16 cm．B管的体积与大玻璃泡A 的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是( )A ．该测温装置利用了气体的等容变化的规律B ．教室温度为27 ℃时，封闭气体的压强相当于92 cm 高的水银柱产生的压强C ．x ＝20 cm 时，教室内温度低于27 ℃D ．环境温度不变时，若玻璃泡A 上有细孔，则玻璃泡A 内空气物质的量会减少【答案】AC【解析】B 管的体积与大玻璃泡A 的体积相比可忽略不计，该测温装置利用了气体的等容变化的规律，A 正确；教室温度为27 ℃时，封闭气体的压强p ＝76 cm －16 cm ＝60 cm(汞柱)，B 错误；x ＝20 cm 时，气体压强减小，根据p T＝C 可知，教室内温度小于27 ℃，C 正确；环境温度不变时，若玻璃泡A 上有细孔，由于玻璃泡内气压小于外界气压，则玻璃泡A 内空气物质的量会增加，D 错误．7．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A 和B ，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量且同温度的空气，气柱长度H 1＞H 2，水银柱长度h 1＞h 2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是( )A ．均向下移动，A 管移动较多B ．均向上移动，A 管移动较多C ．A 管向上移动，B 管向下移动D ．无法判断【答案】A【解析】因为在温度降低过程中，被封闭气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自身重力而产生的压强之和，故被封闭空气均做等压变化．由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变．根据盖­吕萨克定律有ΔV ＝ΔT T·V ，因A 、B 管中的封闭气柱初温T 相同，温度改变量ΔT 也相同，且ΔT ＜0，所以ΔV ＜0，即A 、B 两管中气柱的体积都减小．又因为H 1＞H 2，A 管中气柱的体积较大，|ΔV 1|＞|ΔV 2|，A 管中气柱体积减小得较多，故A 、B 两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱移动较多，A正确．8．如图所示是某气体经历的两个状态变化过程的p－T图像，对应的p－V图像应是( )A B C D【答案】C【解析】在p－T图像中AB的延长线过原点，所以A→B为等容过程，体积不变，从A 到B气体的压强增大，温度升高；B→C为等温过程，从B到C气体的压强减小，体积变大，C正确．9．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是( )A．甲是等压线，乙是等容线B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V－t线与t轴的交点对应的温度不一定是－273.15 ℃C．由乙图可知，对于一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成一次函数关系D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同，但甲图表明随温度的升高，压强不变【答案】AD【解析】由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15 K)及盖­吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15 K)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t 轴的交点对应的温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，B错误；查理定律及盖­吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大、温度很低时，这些定律就不成立了，C错误；由于图线是直线，D正确．B组·能力提升10．如图所示，汽缸呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为h．筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞处于离底部h 2的高度，外界大气压强为1×105Pa ，温度为127 ℃，现对气体加热．求：(1)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；(2)气体温度达到607 ℃时气体的压强．解：以封闭气体为研究对象，p 1＝p 2＝p 0，做等压变化．由盖­吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2，代入数据解得T 2＝800 K ．(2)T 3＝607 ℃＝880 K ＞T 2，到达汽缸口之后做等容变化．由查理定律有p 2T 2＝p 3T 3，代入数据解得p 3＝1.1×105 Pa ． 11．如图所示，一定质量的某种气体从状态A 经B 、C 、D 再回到A ，问AB 、BC 、CD 、DA 各是什么过程？已知气体在状态A 时体积为1 L ，求其在状态B 、C 、D 时的体积各为多少？并把此图改画为p －V 图．解：AB 过程是等容升温升压，BC 过程是等压升温增容即等压膨胀，CD 过程是等温减压增容即等温膨胀，DA 过程是等压降温减容即等压压缩．已知V A ＝1 L ，V B ＝1 L(等容过程)，由V C T C ＝V B T B (等压过程)得V C ＝V B T B T C ＝1450×900 L＝2 L ， 由p D V D ＝p C V C (等温过程)得V D ＝p C V C p D ＝3×21L ＝6 L ， 改画的p －V 图如图所示．12．我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗．如图所示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面积S ＝0.5 m 2，高h ＝1.0 m ，灯体的质量为m ＝0.1 kg ．现将灯体固定，加热灯内气体，使温度由7 ℃升至77 ℃．已知常压下7 ℃时空气密度ρ＝1.2 kg/m 3，重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)灯内剩余气体的质量与加热前灯内气体的质量之比；(2)灯体解除固定，孔明灯恰能升空时灯内的温度．解：(1)加热前气体温度为T 1＝280 K ，加热后的气体温度为T 2＝350 K ．设圆柱的体积为V ，逸出气体的体积为ΔV 1，对剩余气体，根据盖­吕萨克定律得V －ΔV 1T 1＝V T 2，解得ΔV 1＝V 5．同温同压下，灯内剩余气体质量与加热前灯内气体质量之比为Δm 1m 0＝V －ΔV 1V ＝45． (2)当灯体重力和内部气体重力之和等于浮力时灯会上升，所以只要排出的气体的重力等于灯体的重力，灯就能上升．设加热到t 3后排出气体的体积为ΔV 2，则ΔV 2＝m ρ，对剩余气体，根据盖­吕萨克定律得V －ΔV 2T 1＝V T 3，V ＝Sh ，解得T 3＝336 K ，t 3＝63 ℃．。

新教材高中物理新人教版选择性必修第三册：3 气体的等压变化和等容变化【基础巩固】1.下列说法正确的是 ()A.一定质量的某种理想气体被压缩时,气体压强不一定增大B.一定质量的某种理想气体温度不变,压强增大时,其体积也增大C.气体压强是由气体分子间的斥力引起的D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强=常量,显然A正确,B错误.由气体压强产生的原因知C错误.在失重的情解析:理想气体质量一定时,pVT况下,密闭容器中的分子仍做永不停息的无规则运动,气体对器壁有压强,D错误.答案:A2.(2023·广东)将烧瓶中的水加热至沸腾,将酒精灯移走,停止沸腾后用烧瓶塞将烧瓶口堵住,倒扣烧瓶,往烧瓶上浇冷水,发现水再次沸腾,下列说法正确的是 ()A.往烧瓶上浇冷水,烧瓶中的气体温度降低,内能不变B.往烧瓶上浇冷水,烧瓶中的气体内能减少,压强增大C.烧瓶冷却后,瓶塞可以更轻松地拔出D.海拔高的地方水的沸点比较低与上述现象涉及的原理相同解析:烧瓶中的水加热至沸腾后堵住瓶口,倒扣烧瓶,往烧瓶上浇冷水,瓶中气体遇冷,温度降低,内能减少,压强降低,故A、B错误;烧瓶冷却后,瓶中气体压强比外界大气压强低,所以瓶塞更难被拔出,故C错误;水再次沸腾是由于气体压强降低,沸点降低,海拔高的地方,气体压强较低,沸点较低,所以两个现象所涉及的原理相同,故D正确.答案:D图像如图所示,图中BC为过原点的直线,A、B、C为气体的三个状3.一定质量的某种理想气体的p-1V态,则下列说法正确的是()A.T A>T B=T CB.T A>T B>T CC.T A=T B>T CD.T A<T B<T C解析:由题图可知A→B为等容变化,p A>p B,根据查理定律知,T A>T B.B→C为等温变化,即T B=T C.所以T A>T B=T C,选项A正确.答案:A4.一定质量的某种理想气体保持压强不变,温度从0 ℃升到5 ℃时体积增加量为ΔV1;从10 ℃升到15 ℃时体积增加量为ΔV2,则()A.ΔV1=ΔV2B.ΔV1>ΔV2C.ΔV1<ΔV2D.无法确定解析:由盖-吕萨克定律V1T1=V2T2=ΔVΔT可知ΔV1=ΔV2.答案:A5.已知理想气体的内能与温度成正比.图中的实线为汽缸内一定质量的某种理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能()A.先增大后减小B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变解析:由题图知汽缸内的理想气体的状态参量p1、V的乘积的变化特点是先减小后增大,由pVT=C(常量)可知,温度T先减小后增大,故气体内能先减小后增大,B正确.答案:B6.0.3 mol的某种理想气体的压强和温度的关系图线如图所示.p0表示标准大气压,则在状态B时气体的体积为()A.5.6 LB.3.2 LC.1.2 LD.8.4 L解析:题中气体在0 ℃、压强为标准大气压时,体积为22.4×0.3 L=6.72 L,根据图线可知,从压强为p0的状态到A状态,气体经历等容变化,A状态的体积为6.72 L,温度为(127+273) K=400 K,从A状态到B状态为等压变化,B状态的温度为(227+273) K=500 K,根据盖-吕萨克定律得V AT A =V BT B,所以V B=V A T BT A=6.72×500400L=8.4 L.答案:D7.如图所示,内壁光滑的汽缸和活塞都是绝热的,缸内被封闭的理想气体原来体积为V,压强为p,若用力将活塞向右推,使封闭的气体体积变为V2,缸内被封闭气体的()A.压强等于2pB.压强大于2pC.压强小于2pD.分子势能增大了解析:汽缸绝热,压缩气体,气体温度必然升高,由状态方程pVT =常量可知,T增大,体积变为V2,则压强大于2p,故B正确,A、C错误.理想气体分子无分子势能,D错误.答案:B8.一定质量的某种理想气体,从状态A开始按下列顺序变化:先等压降温,再等温膨胀,最后等容升温回到状态A.选项D中曲线为双曲线的一部分.下图能正确表示这一过程的是()A B C D解析:根据气体状态变化的图像特点分析,A正确.B图中,C→A过程为非等容升温;C图中,A→B为等容降温,B→C为等温压缩,C→A为等压升温;D图中A→B为等压升温,B→C为等容降温,C→A为等温压缩.B、C、D错误.答案:A9.灯泡内充有氮、氩混合气体,如果要使灯泡内的混合气体在500 ℃时的压强不超过标准大气压p0,在20 ℃下充气,灯泡内气体的压强最大为多少?设T=t+273 K.解析:混合气体的初状态:T1=773 K,p1=p0,末状态:T2=293 K,根据查理定律p1T1=p2T2得p2=p1T1T2=0.38p0.答案:0.38p0【拓展提高】10.(多选)图甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像.关于这两个图像,正确的说法是()甲乙A.甲是等压线,乙是等容线B.乙图中p-t线的延长线与t轴的交点对应的温度是-273.15 ℃,而甲图中V-t线的延长线与t轴的交点不一定是-273.15 ℃C.由乙图可知,一定质量的气体,在任何情况下p与t均呈线性关系D.乙图表明温度每升高1 ℃,压强增加量相同,但甲图表明随温度的升高压强不变解析:由查理定律p=CT=C(t+273.15 K)及盖-吕萨克定律V=CT=C(t+273.15 K)可知,甲图是等压线,乙图是等容线,故选项A正确.两种图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度都为-273.15 ℃,即热力学温度的0 K,故选项B错误.查理定律及盖-吕萨克定律是气体的实验定律,都是在温度不太低,压强不太大的条件下得出的,当压强很大,温度很低时,这些定律就不成立了,故选项C错误.图线是直线,故选项D正确.答案:AD11.(多选)一定质量的某种理想气体的状态变化过程的p-V图线如图甲所示,其中A是初始状态,B、C 是中间状态.A→B为双曲线的一部分,B→C与纵轴平行,C→A与横轴平行.若将上述变化过程改用p-T 图线和V-T图线表示,则图乙中正确的是()甲A B C D乙解析:在p-V图像中,气体由A→B是等温过程,气体压强减小,体积增大;由B→C是等容过程,气体压强增大,温度升高;由C→A是等压过程,气体体积减小,温度降低.由此可判断A、C错误,B、D正确.答案:BD12.如图所示,两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B,竖直插入同一水银槽中,各用一段水银柱封闭着一定质量、相同温度的空气,空气柱长度l1>l2,水银柱长度h1>h2.现使封闭空气柱降低相同的温度(大气压强保持不变),则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是()A.均向下移动,A管移动较多B.均向上移动,A管移动较多C.A管向上移动,B管向下移动D.无法判断解析:在温度降低的过程中,被封闭空气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自身重力而产生的压强之和,故封闭空气柱均做等压变化,由此推知,封闭空气柱下端的水银面高度不变.根据盖-吕萨克定律的变形式VT =ΔVΔT,可得ΔV=ΔTT·V.因为A、B管中的封闭空气柱的初温T相同,温度降低量ΔT也相同,且ΔT<0,所以ΔV<0,即A、B管中空气柱的体积都减小;又因为l1>l2,A管中空气柱的体积较大,所以|ΔV1|>|ΔV2|,A管中空气柱体积减小得较多.综上,A、B两管空气柱上方的水银柱均向下移动,且A管中的水银柱下移得较多,故A正确.答案:A13.下图是一定质量的某种理想气体从状态A经状态B、C到状态D的p-T图像,已知气体在状态B时的体积是8 L,求气体在其他状态时的体积V A、V C和V D,并画出此过程的V-T图像.解析:A→B为等温变化过程p A V A=p B V B,解得V A=p B V Bp A =1.0×105×82.0×105L=4 L.B→C为等容变化过程V C=V B=8 L.C→D为等压变化过程V C T C =V DT D,解得V D=T DT C V C=400300×8 L=10.7 L.此过程的V-T图像如图所示.答案:4 L8 L10.7 L V-T图像见解析图.14.(2023·广东佛山)某个可显示温度的水杯容积为500 mL,倒入200 mL热水后,拧紧杯盖,此时显示温度为87 ℃,压强与外界相同.已知外界大气压强p0为1.0×105 Pa,温度为27 ℃.杯中气体可视为理想气体,不计水蒸气产生的压强,取T0=-273 ℃.(1)求杯内温度降到27 ℃时,杯内气体的压强.(2)杯内温度降到27 ℃时稍拧松杯盖,外界空气进入杯中,直至稳定.求此过程中外界进入水杯中的空气体积.解析:(1)杯内气体做等容变化,有p1T1=p2 T2,其中p1=p0=1.0×105 Pa,T1=(273+87) K=360 K,T2=(273+27) K=300 K,解得p2=56×104 Pa≈8.33×104 Pa.(2)设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为ΔV,以杯内原有气体为研究对象,则p2V2=p0V3,ΔV=V2-V3,其中V2=(500-200) mL=300 mL,代入数据解得ΔV=50 mL.答案:(1)8.33×104 Pa (2)50 mL【挑战创新】15.下图是一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中.测量时,被测者尽力吸足空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起,设整个过程中呼出气体的温度保持不变.(1)呼出气体的分子热运动的平均动能(选填“增大”“减小”或“不变”).(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0(标准大气压),水的密度为ρ,筒底浮出水面的高度为h,筒内外水面的高度差为Δh,重力加速度为g,则被测者的“肺活量”V0= .解析:(1)因为温度是分子热运动的平均动能的标志,气体温度不变,所以分子热运动的平均动能不变.(2)设A中气体压强为p,该部分气体在标准大气压下的体积为V0,整个过程中温度不变,由玻意耳定律.可得p0V0=pV,即p0V0=(p0+ρgΔh)·(h+Δh)S,被测者的“肺活量” V0=(p0+ρgΔℎ)(ℎ+Δℎ)Sp0答案:(1)不变(2)(p0+ρgΔℎ)(ℎ+Δℎ)Sp0。