高中人教版 (2019)2 气体的等温变化课后测评

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第二章　2

A组·基础达标
1．如图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩．若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S，则此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力为(　　)

A．p0S B．
C． D．
【答案】A　【解析】设压力为F，压缩后气体压强为p，由p0V0＝pV和F＝pS，得F＝p0S.
2．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】由于气体温度不变，属于等温变化，水位升高，封闭气体的体积减小，根据玻意耳定律pV＝C(C为定值)，压强增大，故B正确．
3．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变，ρ水＝103 kg/m3，大气压强p0＝105 Pa)(　　)
A．3倍 B．2倍
C．1.5倍 D．0.7
【答案】C　【解析】水下深20 m处，压强为3p0(p0为大气压强)，10 m深处，压强为2p0，由玻意耳定律得3p0V1＝2p0V2，V2＝1.5V1，故C正确．
4．如图是一定质量的某种气体在p－V图中的等温线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则(　　)

A．S1＞S2 B．S1＝S2
C．S1＜S2 D．无法比较
【答案】B　【解析】△OBC的面积S2＝BC·OC＝pBVB，同理，△OAD的面积S1＝pAVA，根据玻意耳定律pAVA＝pBVB，可知两个三角形面积相等．
5．(多选)如图所示为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有(　　)

A．tA＝tB B．tB＝tC
C．tC>tA D．tD>tA
【答案】ACD　【解析】两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，故A正确；两条等温线比较，tD>tA，tC>tA，故B错误，C、D正确．
6．(多选)如图，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(　　)

【答案】AB　【解析】A图中可以直接看出温度不变；B图说明p∝，即p·V＝常数，是等温过程；C图是双曲线，但横坐标不是体积V，不是等温线，D图的p－V图线不是双曲线，故也不是等温线．
7．(多选)一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则(　　)
A．气体分子的平均动能增大
B．气体的密度变为原来的2倍
C．气体的体积变为原来的一半
D．气体的分子总数变为原来的2倍
【答案】BC　【解析】温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，故分子的平均动能不变，据玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，解得V2＝V1，ρ1＝，ρ2＝，可得ρ1＝ρ2，即ρ2＝2ρ1，故B、C正确．
8．(多选)某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是(　　)
实验次序
1
2
3
4
5
p/(×105 Pa)
1.21
1.06
0.93
0.80
0.66
V/mL
33.2
37.8
43.8
50.4
69.2
pV/(×105 Pa·mL)
40.2
40.1
40.7
40.3
45.7
A．温度升高 B．温度降低
C．漏入气体 D．漏出气体
【答案】AC　【解析】若pV值变大，可能是温度升高使p增大；当温度一定时，也可能是气体变多使p变大，即气体质量变大．温度升高，与结论相符，A正确；温度降低，与结论不相符，B错误；漏入气体，与结论相符，C正确；D漏出气体，与结论不相符，D错误．
9．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律．关于该实验的操作，下列说法正确的是(　　)

A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞
B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
【答案】B　【解析】在柱塞上涂油的目的是为了避免漏气，不是为了减小摩擦，A错误；柱塞与注射器之间的摩擦对气体压强的测量无影响，B正确；手握紧注射器会改变气体的温度，不符合实验条件，C错误；实验中要验证p1V1＝p2V2，由于柱塞前后柱塞横截面积不变，因此只需验证p1L1＝p2L2，无需测量柱塞的横截面积，D错误．
10．(多选)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．当A瓶中液面下降时，B瓶内液面高度保持不变
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
【答案】ABC　【解析】在药液从B瓶中流下时，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，所以B中流出多少液体，A瓶就会有多少液体流入B瓶，所以B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A、B正确；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C正确，D错误．
B组·能力提升
11．请回答下列有关“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”实验的问题．
(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积关系．实验中气体的质量保持不变，气体的体积V直接读出，气体的压强p是由图中________传感器测量得到．

(2)完成本实验的基本要求是________．
A．在等温条件下操作
B．封闭气体的容器密封良好
C．必须弄清所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
(3)甲同学在做本实验时，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱体积减小，且pV数值越来越小，造成这一现象的原因可能是__________；
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大
B．实验时环境温度增大了
C．实验时外界大气压强发生了变化
D．实验时注射器内的空气向外发生了泄漏
(4)乙同学实验数据用图像处理，但如图所示的V－图线不过原点，则造成这一现象的原因可能是____________．

【答案】(1)压强　(2)AB　(3)D　(4)见解析
【解析】(1)气体的压强p是由图中压强传感器测量得到；
(2)玻意耳定律成立的前提条件是等温且质量一定，气体质量的具体值不需要测量，故A、B正确，C错误；单位可以不用国际单位，故D错误．
(3)实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，A错误；若实验时环境温度升高，根据理想气体状态方程＝C，可知pV会变大，B错误；封闭气体的压强与外界大气压无关，C错误；实验时注射器的空气向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程＝C，常数C与质量有关，若质量变小，则pV乘积减小，D正确．
(4)图线与横坐标的交点表示体积为0时压强不为0，这种情况是不存在的．说明试管内的体积小于实际封闭气体的体积．结合实验器材可知，图线不过原点是由于注射器与压强传感器连接部位的气体体积导致的．
12．气站的氢气储气钢瓶体积为5 L，在27 ℃的恒温环境下，储气钢瓶上的气压计的示数为5 atm.由于阀门老化稍微有些漏气，一段时间后气压计的示数为4 atm.求在此时间段内，储气钢瓶漏出的氢气在压强为1 atm、27 ℃的恒温环境下的体积是多少？
解：设漏去的氢气在降压到4 atm后的体积为ΔV.以钢瓶内全部氢气为研究对象，设想漏出的氢气盛于一个无形的容器内，其压强和钢瓶中剩余部分相同．初状态压强为p＝5 atm、体积为V＝5 L；降压后状态压强为p1＝4 atm、体积为V1．由等温关系有
pV＝p1V1，ΔV＝V1－V
解得ΔV＝1.25 L.
取漏去的氢气为研究对象，初状态压强为p2＝p1＝4 atm、体积为V2＝ΔV；末状态压强为p3＝1 atm、体积为V3，由等温关系有p2V2＝p3V3，
解得V3＝5 L，
所以储气钢瓶漏去的氢气在压强为1 atm下的体积是5 L.