2024年新教材高中物理2.2气体的等温变化基础练新人教版选择性必修第三册

PAGE2.2气体的等温变更一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1．如图所示，汽缸内封闭肯定质量的气体，不计活塞与缸壁间的摩擦，当外界大气压变更时，以下物理量中发生变更的有：①弹簧弹力的大小，②密封气体的体积，③密封气体的压强(D)A．① B．①②C．①③ D．②③解析：以汽缸和活塞组成的系统为探讨对象，系统处于平衡状态，因此弹簧弹力等于系统重力，由于重力不变，因此弹簧弹力不变，故①错误；以汽缸为探讨对象，设大气压强为p0，则有p0S＝mg＋pS，当大气压强变更时，气体压强发生变更，气体体积发生变更，故②③正确。故选D。2．一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积的(C)A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍解析：设大气压强为：p0＝1.0×105Pa，气体变更过程为等温变更，又气泡内压强p＝ρ水gH＋p0，则湖面下20m深处：p1＝ρ水g×20＋p0＝3.0×105Pa，湖面下10m深处：p2＝ρ水g×10＋p0＝2.0×105Pa，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2V2＝eq\f(p1V1,p2)＝1.5V1，C正确。3．如图所示，D→A→B→C表示肯定质量的某种气体状态变更的一个过程，则下列说法正确的是(A)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eq\f(1,V)不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变更，B、C错，B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错。4．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肯定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而限制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位上升，则细管中被封闭的空气(B)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，压强变小解析：以细管中封闭气体为探讨对象，当洗衣缸内水位上升时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意耳定律知，气体体积变小，故B项正确。5．(多选)下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述肯定质量的气体是等温变更的是(ABC)解析：气体的等温变更指的是肯定质量的气体在温度不变的状况下，气体压强与体积成反比，BC正确，D错误；温度不变，A正确。6．(多选)如图所示，内径匀称、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(BD)A．B管内水银面比管外水银面高hB．B管内水银面比管外水银面高hcosθC．B管内水银面比管外水银面低hcosθD．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱解析：以A管中的水银柱为探讨对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内气体的压强p＝p0－hcosθ，明显p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ。B、D正确。二、非选择题(共24分)7．(8分)采纳验证玻马定律试验的主要器材针管及其附件，来测定大气压强的值，试验步骤如下：(1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M；(3)用卡尺测出活塞直径d；(4)再将活塞插入针管中，保持针管中有肯定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为V1，如图所示；(5)将弹簧秤挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置，此时，弹簧秤读数为F，气柱体积为V2。试用以上的干脆测量数据，写出大气压强的最终表达式p0＝__eq\f(4FV2,πd2V2－V1)__，本试验中第__(2)__试验步骤是多余的。解析：起先时气体的压强为p0，向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置，弹簧秤读数为F时气体的压强p1：p1＝p0－eq\f(F,S)＝p0－eq\f(F,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝p0－eq\f(4F,πd2)该过程中温度不变，则：p0V1＝p1V2整理得：p0＝eq\f(4FV2,πd2V2－V1)由上面的式子可知，在表达式中，与活塞及固定在其上的支架的总质量无关，所以步骤(2)是多余的。8．(16分)如图所示，连通器中盛有密度为ρ的部分液体，两活塞与液面的距离均为l，其中密封了压强为p0的空气，现将右活塞固定，要使容器内的液面之差为l，求左活塞须要上升的距离x。答案：eq\f(4p0l＋3ρgl2,4p0－6ρgl)解析：右侧发生等温变更，初态：压强p1＝p0，体积：V1＝lS，末态：压强p2，体积：V2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋\f(l,2)))S依据玻意耳定律可得：p1V1＝p2V2即：p0lS＝p2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋\f(l,2)))S左侧发生等温变更，初态：压强p3＝p0，体积：V3＝lS。末态：压强p4，体积：V3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋x－\f(l,2)))S依据玻意耳定律可得：p3V3＝p4V4。即：p0l