人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业5：2 2 第2课时 气体的等温变化练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第2课时气体的等温变化(限时30分钟)1.(多选)如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p－eq\f(1,V)图线，由图可知()A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B.一定质量的气体在发生等温变化时，其p－eq\f(1,V)图线的延长线经过坐标原点C.T1＞T2D.T1＜T2〖答案〗BD〖解析〗题图为一定质量的气体在发生等温变化时的p－eq\f(1,V)图线，由图线过原点可知eq\f(p,\f(1,V))＝恒量，即斜率k＝pV为恒量，所以p与V成反比，A错误，B正确；根据p－eq\f(1,V)图线斜率的物理意义可知C错误，D正确。2.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)()A.p0－ρg(h1＋h2－h3) B.p0－ρg(h1＋h3)C.p0－ρg(h1＋h3－h2) D.p0－ρg(h1＋h2)〖答案〗B〖解析〗需要从管口依次向左分析，中间气室压强比管口低ρgh3，B端气体压强比中间气室低ρgh1，所以B端气体压强为p0－ρgh3－ρgh1，选项B正确。3.(多选)如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比()A.气体的压强变大 B.气体的压强变小C.气体的体积变大 D.气体的体积变小〖答案〗AD〖解析〗对活塞受力分析可知，开始时，封闭气体的压强p1＝p0－eq\f(mg,S)，而汽缸向右倾斜90°后，p2＝p0，故p1＜p2，由于温度不变，由玻意耳定律知V1＞V2，故A、D正确。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〖答案〗B〖解析〗由题图可知空气被封闭在细管内，洗衣缸内水位升高时，被封闭的空气体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，选项B正确。5.(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.T1＞T2D.B→C体积增大，压强减小，温度不变〖答案〗AD〖解析〗D→A是一个等温过程，A正确；BC是等温线，而A到B温度升高，T1＜T2，B、C错误；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D正确。6.(2021·莱州一中高二月考)如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，重力加速度为g，则被封闭气体的压强p等于()A.4p0＋eq\f(Mg,S) B.3p0＋eq\f(Mg,S)C.p0＋eq\f(Mg,S) D.条件不够，无法判断〖答案〗C〖解析〗以活塞为研究对象，活塞受重力、大气压力和封闭气体的支持力，根据受力平衡得Mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，C正确。7.如图所示，一端封闭、一端开口、截面积相同的U形管AB，管内灌有水银，两管内水银面高度相等，管A内封有一定质量的气体，气体压强为72cmHg。今将开口端B接到抽气机上，抽尽B管上面的空气，结果两水银柱产生18cm的高度差，则A管内原来空气柱长度为()A.18cm B.12cmC.6cm D.3cm〖答案〗D〖解析〗A管内原来空气柱长度为l，横截面积为S，压强为p1＝72cmHg①体积为V1＝l·S②抽尽B管上面的空气，则A管内空气柱压强为p2＝18cmHg③体积为V2＝(l＋9)S④由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤①②③④⑤联立得l＝3cm，所以A、B、C错误，D正确。8.粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为19cm，封闭端空气柱长度为40cm，如图所示。问向左管再注入多少水银可使两管水银面等高？(已知外界大气压强p0＝76cmHg，灌入水银过程中温度保持不变。)〖答案〗39cm〖解析〗设U形管截面积为S，以右管中被封闭空气为研究对象。空气的初状态p1＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg，V1＝L1S＝40S；末状态p2＝p0＝76cmHg，V2＝L2S。则由玻意耳定律p1V1＝p2V2得：57×40S＝76×L2S，L2＝30cm。需加入的水银柱长度应为h＋2(L1－L2)＝39cm。9.如图所示，高为H的导热汽缸竖直固定在水平地面上，汽缸的横截面积为S，重力为G的“⊥”形活塞封闭着一定质量的气体，活塞离缸底高为h，现手持“⊥”形活塞上端，缓慢竖直上提活塞，当活塞上升到汽缸上端口时，求竖直上提的力F的大小。已知大气压强为p0，不考虑活塞与汽缸之间的摩擦及温度的变化，不计活塞及汽缸壁的厚度。〖答案〗eq\f(（H－h）（p0S＋G）,H)〖解析〗以密闭气体为研究对象，初状态：压强p1＝p0＋eq\f(G,S)，体积V1＝hS，末状态：压强p2＝p0＋eq\f(G－F,S)，体积V2＝HS。由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即(p0＋eq\f(G,S))hS＝(p0＋eq\f(G－F,S))HS，解得F＝eq\f(（H－h）（p0S＋G）,H)。10.如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a长h1为10cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？〖答案〗65cmHg60cmHg〖解析〗设管的截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋ph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋ph1)S＝p0S，所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65cmHg，再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pB＋ph2)S＝pAS，所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60cmHg。11.有一传热性良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为m的活塞密封一定质量的气体，活塞面积为S，开始时汽缸开口向上(如图甲)。已知外界大气压强为p0，被封气体的体积为V0。(1)求被封气体的压强；(2)现将汽缸倒置(如图乙)，底部气体始终与大气相通，待系统重新稳定后，求活塞移动的距离。〖答案〗(1)p0＋eq\f(mg,S)(2)eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)〖解析〗(1)设封闭气体的压强为p，对活塞受力分析有mg＋p0S＝pS，得p＝p0＋eq\f(mg,S)。(2)将汽缸倒置后，对活塞受力分析有mg＋p1S＝p0S所以p1＝eq\f(p0S－mg,S)对封闭气体运用玻意耳定律有pV0＝p1V1，得V1＝eq\f(（p0S＋mg）V0,p0S－mg)所以Δh＝eq\f(V1－V0,S)＝eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)。12.如图所示，一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体；一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为eq\f(l,4)。现用活塞将汽缸封闭(图中未画出)，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变。当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为eq\f(l,2)，求此时汽缸内气体的压强(大气压强为p0，重力加速度为g)。〖答案〗eq\f(3,2)p0＋eq\f(1,4)ρgl〖解析〗取瓶内封闭气体为研究对象，末态压强为p初态：p1＝p0＋ρgh