高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化课后作业题

课时分层作业(五)　气体的等温变化

(建议用时：25分钟)

◎考点一　玻意耳定律

1．(多选)在室内，将装有5 atm的6 L气体的容器的阀门打开后，下列各组数据与从容器中逸出的气体不相当的是(设室内大气压强p0＝1 atm)(　　)

A．5 atm，3 L　 B．1 atm，24 L

C．5 atm，4.8 L D．1 atm，30 L

AD　[当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1 atm时，得V2＝30 L，逸出气体30 L－6 L＝24 L，B正确；据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8 L，所以逸出的气体相当于5 atm下的4.8 L气体，C正确。故A、D符合题意。]

2．(多选)各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，关于其胀破的原因下列说法中正确的是(　　)

A．球内氢气温度升高

B．球内氢气压强增大

C．球外空气压强减小

D．球内气体体积增大

CD　[氢气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外空气的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破，故C、D正确。]

3．在探究气体等温变化的规律实验中，下列四个因素对实验的准确性影响最小的是(　　)

A．针筒封口处漏气

B．采用横截面积较大的针筒

C．针筒壁与柱塞之间存在摩擦

D．实验过程中用手去握针筒

B　[探究气体等温变化的规律实验前提是气体的质量和温度不变，针筒封口处漏气，则质量变小，用手握针筒，则温度升高，选项A、D错误；实验中我们只是测量空气柱的长度，不需测量针筒的横截面积，选项B正确；柱塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的前提是不考虑摩擦产生的热，但实际上由于摩擦生热，会使气体温度升高，影响实验的准确性，选项C错误。]

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，则细管中被封闭空气的下列说法正确的是(　　)

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

B　[当水位升高时，细管中的水位也升高，被封闭空气的体积减小，由玻意耳定律可知，压强增大，故B正确，A、C、D错误。]

5．(多选)如图所示，水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72 cm，大气压强为76 cmHg，下列说法正确的是(　　)

A．将管稍微上提，h不变

B．将管稍微上提，h变大

C．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70 cm时，管内外水银面高度差也是70 cm

D．将管下插至C项所述位置时，管内外水银面高度差小于70 cm

BD　[由pV＝C知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B正确；同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D正确。]

6．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为(　　)

A．p，V都不变　　　 B．V减小，p增大

C．V增大，p减小 D．无法确定

B　[设玻璃管两侧水银面高度差是h，大气压为p0，封闭气体压强p＝p0－ph，在管子的D处钻一小孔，封闭气体压强大小变为p0，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变小，故选项B正确，A、C、D错误。]

◎考点二　气体等温变化的p­V图像

7．(多选)如图所示，图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线。下列说法正确的是(　　)

A．图线1对应的温度高于图线2

B．图线1对应的温度低于图线2

C．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，分子间平均距离增大

D．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，分子间平均距离减小

AC　[p­V图像中，图线1在图线2外侧，其对应温度较高，图线1中，气体由状态A变为B为等温膨胀过程，体积增大，气体分子间的平均距离将增大，故A、C正确。]

8．如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是(　　)

A　　　B　　　C　　　D

C　[筒内气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大，选项C正确。]

9．大气压强p0＝1.0×105 Pa。某容器的容积为20 L，装有压强为20×105 Pa的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下气体的质量与原来气体的质量之比为__________。

[解析]　由p1V1＝p2V2，得p1V0＝p0V0＋p0V，因V0＝20 L，则V＝380 L，即容器中剩余20 L压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400 L，所以剩下气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比，即＝。

[答案]　1∶20

(建议用时：15分钟)

10．(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．A与B的状态参量不同

D．B→C体积减小，压强减小，温度不变

AC　[D→A是一个等温过程，A正确；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错误，C正确；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错误。]

11．活塞式抽气机汽缸容积为V，用它给容积为2V的容器抽气，抽气机抽动两次(抽气过程可视为等温变化)，容器内剩余气体压强是原来的(　　)

A．　　　　B．　　　　C．　　　　D．

C　[设容器内气体压强为p，则气体状态参量为p1＝p，V1＝2V，V2＝3V，第一次抽气过程，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即p×2V＝p2×3V，解得p2＝p；第二次抽气过程，气体状态参量p2＝p，V2′＝2V，V3＝3V，由玻意耳定律得p2V2′＝p3V3，即p×2V＝p3×3V，解得p3＝p，故C正确。]

12.如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高。现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10 cm。(环境温度不变，大气压强p0＝75 cmHg)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)。

[解析]　设U型管横截面积为S，右端与大气相通时，左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p。左管中封闭气体发生等温变化，根据

玻意耳定律得

p1V1＝p2V2 ①

p1＝p0 ②

p2＝p＋ph ③

V1＝l1S ④

V2＝l2S ⑤

由几何关系得h＝2(l2－l1) ⑥

联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p＝50 cmHg。

[答案]　50 cmHg

13．如图所示，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。

[解析]　设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2。在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得

p0＝p1V1 ①

p0＝p2V2 ②

由已知条件得

V1＝＋－＝V ③

V2＝－＝ ④

设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得

p2S＝p1S＋mg ⑤

联立以上各式得m＝。 ⑥

[答案]