2020高中物理 第二章 气体 气体的等温变化习题 教科版选修3-3 5页

气体的等温变化 一、选择题 ‎1．关于温度有如下说法：‎ ‎ ①物体的温度不可能达到绝对零度；②随着低温技术的发展，绝对零度是可能达到的；③人的正常体温约310 K；④一个物体的温度由‎10℃‎升高到‎20℃‎，与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的．其中正确的是（ ）．‎ ‎ A．①④ B．②④ C．①③④ D．②③④‎ ‎2．封闭在容器中的气体的压强（ ）．‎ ‎ A．是由气体重力产生的 ‎ B．是由气体分子间相互作用（引力和斥力）产生的 ‎ C．是由大量分子频繁碰撞器壁产生的 ‎ D．当充满气体的容器自由下落时，由于失重，气体压强将减小为零 ‎3．著名的马德堡半球实验可简化成如图所示的示意图．设两个半球壳拼成的球形容器的半径为R，大气压强为p，则要使这两个半球壳分离，施加的拉力，至少为（ ）．‎ ‎ A．4πR2p B．2πR2p C．πR2p D．πR2p ‎ ‎ ‎4．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的（ ）倍．‎ A．2 B．‎1 C． D．‎ ‎5．一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（ ）倍．‎ A．4 B．‎2 C． D．‎ ‎6．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的状态参量相同 D．B→C体积减小，压强减小，温度不变 5‎ ‎7．如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化至状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是（ ）．‎ A．一直保持不变 B．一直增大 C．一直减小 D．先增大后减小 ‎8．如图所示，一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，内封一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ A．玻璃管内气体体积减小 B．玻璃管内气体体积增大 ‎ C．管内外水银面高度差减小 D．管内外水银面高度差增大 ‎9．如图所示，上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平，三管横截面积的关系是SA＞SB＞SC．管内水银上方的空气柱长度为LA＜LB＜LC．若从下方通过阀门K流出少量水银（保持三管中均有水银），则三管中水银面的高度关系是（ ）．‎ ‎ A．A管中水银面最高 B．C管中水银面最高 ‎ C．一样高 D．条件不足，无法确定 ‎10．如图所示，有一段‎12 cm长的汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封气体的压强为（大气压强p0=76 cmHg）（ ）．‎ ‎ A．76 cmHg B．82 cmHg C．88 cmHg D．70 cmHg ‎11．一定质量的气体在等温变化的过程中，它的下列哪些物理量将发生变化？（ ）‎ ‎ A．气体的平均速率 B．单位体积内的分子数 ‎ C．气体的压强 D．分子总数 ‎12．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量，设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（ ）．‎ ‎ A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 ‎ C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小 二、填空题 5‎ ‎13．如图所示，在左端封闭的U形管中，用水银封住了A、B两段空气柱，外界大气压强为76 cmHg，则pA=________，pB=________。‎ ‎14．如图所示，固定在水平地面上的汽缸内封闭着一定质量的气体，活塞与汽缸内壁接触光滑且不漏气，活塞的横截面积S=‎100 cm2，受到F1=200 N水平向左的推力而平衡，此时，缸内气体对活塞的平均压力为F2=1200 N，则缸内气体的压强p=________Pa，缸外大气压强p0=________Pa．‎ ‎ ‎ 三、解答题 ‎15．一圆柱形汽缸，内部截面积为S，其活塞可在汽缸内无摩擦地滑动，汽缸内密封有理想气体，外部大气压强为p0，当汽缸卧放在水平面上时，活塞距缸底为L0，如图所示．当汽缸竖直放置且开口向上时，活塞距缸底为；当用细绳系住活塞上的钩子，把汽缸提离地面时，活塞距缸底为‎2L0（忽略气体质量，保持温度不变）．求提离地面时，绳中张力多大？‎ ‎16．如图所示，导热气缸平放在水平地面上，用横截面积为S=0.1×10‎-2 m2‎的光滑活塞A和B封闭两部分理想气体I和Ⅱ，活塞A、B的质量分别为mA=‎2 kg，mB=‎4 kg，活塞A、B到气缸底部的距离分别为‎20 cm和‎8 cm。现将气缸转至开口向上，环境温度不变，外界大气压强p0=1.0×105Pa。待状态稳定时，求活塞A移动的距离。‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．【答案】C ‎ ‎2．【答案】C ‎ ‎3．【答案】C ‎4．【答案】C ‎ ‎【解析】由p1V1=p2V2可得，故选项C正确．‎ ‎5．【答案】D ‎ ‎【解析】根据p1V1=p2V2，可得，故选项D正确．‎ ‎6．【答案】A ‎ 5‎ ‎【解析】D→A是一个等温过程，A对；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、C错，B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错。‎ ‎7．【答案】D ‎【解析】由图像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p－V图上作出几条等温线，如图所示。‎ 由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小。‎ ‎8．【答案】A、D ‎ ‎【解析】极限分析法：设想把管压得很深，则易知V减小，p增大，∵p=p0+ph，∴h增大，即选项A、D正确．‎ ‎ 假设法：将玻璃管向下插入的过程中，假设管内气体体积不变，则h增大，p=p0+ph也增大，由玻意耳定律判断得V减小．故管内气体体积V不可能不变而是减小，由V减小得p=p0+ph增大，所以h也增大．‎ ‎9．【答案】A ‎ ‎【解析】未打开阀门前，A、B、C三管中水银面相平，根据连通器原理知三管中封闭气体的压强相同，记作p．假设打开阀门K流出少量水银后，三管中水银面都降低了相同的高度h，三管中水银面仍然相平，气体末压强也相同，但是对管中封闭气体应用玻意耳定律有pL=p＇(L+h)．‎ ‎ 解得末压强 ．‎ ‎ 此式表明p＇’与空气柱原长L有关．因为，LA＜LB＜LC，所以有pA＇＜pB＇＜pC＇，与假设矛盾。说明后来三管内液面不相平．‎ ‎ 以K为参考点，由连通器原理知 pA＇+hA＇=pB＇+hB＇=pC＇+hC＇．‎ ‎ ∵pA＇＜pB＇＜pC＇，∴hA＇＞hB＇＞hC＇．‎ ‎ 可见，哪个管内原来空气柱较短，后来该管水银面就较高，与管的横截面积无关．‎ ‎10．【答案】A ‎ ‎【解析】水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件处理．对水银柱进行受力分析，则有玻璃管和水银柱组成系统的加速度a=gsin，所以对水银柱由牛顿第二定律得：p0S+Mgsin－pS=Ma，故p=p0．‎ ‎11．【答案】B、C ‎ ‎【解析】由玻意耳定律可知p1V1=p2V2，即气体的压强和体积将变化．因温度不变，气体的平均速率，质量不变。分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减少．‎ ‎12．【答案】B 5‎ ‎【解析】由于洗衣缸内水位上升，细管中水位也上升相应的高度，管内气体体积减小，由pV=C可知，细管中气体压强增大。故正确选项为B．‎ ‎ ‎ 二、填空题 ‎13．【答案】75 cmHg 81 cmHg ‎14．【答案】1.2×105 1.0×105‎ ‎ 【解析】缸内气体压强为，由活塞受力平衡F2=p0S+F1得大气压强：。‎ 三、解答题 ‎15．【答案】p0S．‎ ‎【解析】汽缸由卧放到竖直放置，对缸中气体应用玻意耳定律，有，可得；汽缸由卧放到吊起，对缸中气体应用玻意耳定律有：p‎0L0S=p＇·‎2L0S，可得．汽缸吊起时，以活塞为研究对象，根据力的平衡条件，有T+p＇S=Mg+p0S．所以张力T=Mg+p0S－p＇S=p0S．‎ ‎16．【答案】‎‎0.05m ‎【解析】对理想气体Ⅰ，由玻意尔定律 ‎ ‎ ‎ ‎ 代入数据得 ‎ 对理想气体Ⅱ，由玻意尔定律 ‎ ‎ 代入数据得 ‎ 故活塞A移动的距离 答：活塞A移动的距离为‎0.05m。‎ 5‎