1、1 1 气体的等温变化气体的等温变化 一、选择题 考点一 气体压强的计算 1(2019 长庆高级中学月考)如图 1 所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，三段竖直管内 各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为 h1、 h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为( ) 图 1 Ah1h2 Bh1h2 C.h1h2 2 D.h1h2 2 答案 B 解析 设大气压强为 p0，左边封闭空气的压强 p左p0ph1， 右边封闭空气的压强 p右p0ph2p左ph，则 hh1h2，故 B 正确 2.如图 2 所示，活塞的质量为 m，缸套的质量为 M，通过弹簧静止吊在天花
2、板上，汽缸内封 住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为 S，大气压强为 p0，重力加速度为 g， 则封闭气体的压强为( ) 图 2 App0Mg S Bpp0Mmg S Cpp0Mg S Dpmg S 答案 C 解析 以缸套为研究对象，有 pSMgp0S，所以封闭气体的压强 pp0Mg S ，故应选 C. 考点二 玻意耳定律的理解及应用 3.如图 3 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( ) 图 3 A体积不变，压强变小 B体积变小，压强变大 C体
3、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，气体体积减小，根据玻意耳 定律，气体压强增大，B 选项正确 4(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 p1V12p1V2，得 V21 2V1 1m V1，2 m V2 则 221，故 B、C 正确 5(多选)如图 4 甲所示，一汽缸
4、竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞将一定质量的 理想气体封闭在汽缸内，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( ) 图 4 A气体的压强增大 B气体的压强减小 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 p1p0mg S ， 而汽缸向右倾斜 90 后， p2p0，故 p1V2，故 A、D 正确 6 一定质量的气体， 压强为 3 atm， 保持温度不变， 当压强减小了 2 atm 时， 体积变化了 4 L， 则该气体原来的体积为( ) A.4 3 L B2 L C
5、. 8 3 L D3 L 答案 B 解析 设该气体原来的体积为 V1，由玻意耳定律知压强减小时，气体体积增大，即 3V1(3 2) (V14 L)，解得 V12 L. 7 (2019 上海市青浦区期末)如图 5 所示， 下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放 置，右管开口，左管内被封闭一段气体，水银面比右管低，现保持左管不动，为了使两管内 水银面一样高，下面采取的措施可行的是( ) 图 5 A减小外界气压 B从 U 形管的右管向内加水银 C把 U 形管的右管向上移动 D把 U 形管的右管向下移动 答案 D 解析 为使两管内水银面一样高，左管中空气的压强减小，由玻意耳定律知，气体的体积要
6、增大，右管必须向下移动，D 正确 8 (2019 黄冈市高二下期末)一横截面积为 S 的汽缸水平放置， 固定不动， 汽缸壁是导热的 两 个活塞 A 和 B 将汽缸分隔为 1、2 两气室，达到平衡时 1、2 两气室体积之比为 54，如图 6 所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞 A，使之向右移动一段距离 d，不计活塞与汽缸 壁之间的摩擦，则活塞 B 向右移动的距离为( ) 图 6 A.5 4d B. 4 5d C. 9 4d D. 4 9d 答案 D 解析 以活塞 B 为研究对象： 初状态 p1Sp2S， 气室 1、 2 的体积分别为 V1、 V2， 末状态 p1S p2S，气室 1、2 的体
7、积分别为 V1、V2，在活塞 A 向右移动 d 的过程中活塞 B 向右移 动的距离为 x，因温度不变，分别对气室 1 和气室 2 的气体运用玻意耳定律，得： p1V1p1(V1xSdS) p2V2p2(V2xS) 代入数据可解得：x4 9d，故 A、B、C 错误，D 正确 考点三 pV 图象和 p1 V图象 9(多选)如图 7 所示是一定质量的气体由状态 A 变到状态 B 再变到状态 C 的过程，A、C 两 点在同一条双曲线上，则此变化过程中( ) 图 7 A从 A 到 B 的过程温度升高 B从 B 到 C 的过程温度升高 C从 A 到 C 的过程温度先降低再升高 DA、C 两点的温度相等 答
8、案 AD 解析 作出过 B 点的等温线如图所示，可知 TBTATC，故从 A 到 B 的过程温度升高，A 项 正确； 从 B 到 C 的过程温度降低， B 项错误； 从 A 到 C 的过程温度先升高后降低， C 项错误； A、C 两点在同一等温线上，D 项正确 10.(多选)如图 8 所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条 p1 V图线，由图可知( ) 图 8 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，其压强与体积成反比 CT1T2 DT1T2 答案 BD 解析 这是一定质量的气体在发生等温变化时的 p1 V图线，由图线过原点可知 p 1 V 恒
9、量，即 斜率 kpV 为恒量，所以 p 与 V 成反比，A 错误，B 正确；根据 p1 V图线斜率的物理意义可 知 C 错误，D 正确 二、非选择题 11 (1)如图 9， “探究气体压强与体积的关系”实验中， 研究对象是_， 实验中应保持不变的参量是_，它的体积由_直接读出， 它的压强由_传感器等计算机辅助系统得到 图 9 (2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如 下表所示， 仔细观察“p V”一栏中的数值， 发现越来越小， 造成这一现象的可能原因是_. 序号 V(mL) p(105 Pa) p V(105 Pa mL) 1 20.0 1.001
10、0 20.020 2 18.0 1.095 2 19.714 3 16.0 1.231 3 19.701 4 14.0 1.403 0 19.642 5 12.0 1.635 1 19.621 A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 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实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 (3)某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图 10 所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则 横坐标表示的物理量是封闭气体的_ 图 10 A热力学温度 T B摄氏温度 t C体积 V D体积的倒数1 V (4)实验过程中，下列哪些操作是错误的_ A推拉活塞时，动作要慢
11、B推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验 D活塞与针筒之间要保持气密性 答案 (1)封闭在注射器内的气体 温度和质量 注射器 压强 (2)D (3)D (4)C 12.一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞初始时，管 内水银柱及空气柱长度如图 11 所示 用力向下缓慢推活塞， 直至管内两边水银高度相等时为 止求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离已知玻璃管的横截面积处处相同； 在活塞向下移动的过程中， 没有发生气体泄漏； 大气压强 p075.0 cmHg， 环境温度不变 (结 果保留三位有效
12、数字) 图 11 答案 144 cmHg 9.42 cm 解析 设初始时，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2p0，长 度为 l2.活塞被下推 h 后，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2，长度为 l2.以 cmHg 为压强单位由题给条件得 右管中空气柱： p1p0(20.05.00) cmHg90 cmHg，l120.0 cm l1(20.020.05.00 2 ) cm12.5 cm 由玻意耳定律得 p1l1Sp1l1S 代入数据解得 p1144 cmHg 依题意 左管中空气柱： p2p1，l24.00 cm l24.00 c
13、m20.05.00 2 cmh11.5 cmh p2p075 cmHg 由玻意耳定律得 p2l2Sp2l2S 代入数据解得 h9.42 cm. 13(2019 重庆市第一中学上月考)如图 12，圆柱形容器由粗细两部分组成，它们的横截面积 之比为 31，细的部分长 L125 cm，下端封闭，上端与粗的部分连通，内有 h15 cm 的水 银柱封闭一定质量的气体 A，水银上表面位于粗、细分界处粗的部分上部有一可自由滑动 的轻质活塞，活塞到分界面处的距离为 L210 cm，其内封闭有一定质量的气体 B.现将活塞 竖直向上缓慢提起，直到水银全部进入粗圆柱形容器内已知初始时气体 A 的压强等于大气 压强
14、p075 cmHg，整个过程温度不变求： 图 12 (1)水银全部进入粗圆柱形容器中时气体 A 的压强； (2)活塞移动的距离 答案 (1)30 cmHg (2)19 cm 解析 (1)A 气体发生等温变化 初态：压强 pAp0，体积 VA(L1h)S1 末态：压强 pA，体积 VAL1S1 对 A 气体根据玻意耳定律可得：pAVApAVA解得：pA30 cmHg (2)B 气体发生等温变化， 根据几何关系可得末状态粗圆柱形容器中水银的高度：hh 35 cm 初态：压强 pBp0ph60 cmHg，体积 VBL2S2 末态：压强 pBpAph25 cmHg，体积 VBL2S2 根据玻意耳定律可得：pBL2SpBL2S 解得：L224 cm 则 hL2hL219 cm.