高中物理 8-1 气体的等温变化同步练习 新人教版选修3-3

第一节 气体的等温变化
基础夯实
1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有( ) A ．分子的平均速率 B ．单位体积内的分子数 C ．气体的压强 D ．分子总数
答案：BC
2．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是( )
A ．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B ．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C ．由图可知T 1>T 2
D ．由图可知T 1<T 2 答案：ABD
解析：根据等温图线的物理意义可知A 、B 选项都对。

气体的温度越高时，等温图线的位置就越高，所以C 错，D 对。

3．一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的( )
A ．4倍
B ．2倍 C.12 D.1
4
答案：D
解析：根据玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，得V 2V 1＝p 1p 2＝14，即气体的体积变为原来的1
4
4．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，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，是因为( )
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 ．以上说法均不正确
答案：C
解析：气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到
一定程度时，气球就会胀破。

5．如图水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72cm，大气压强为76cmHg，下列说法正确的是( )
A．将管稍上提，h不变
B．将管稍上提，h变大
C．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70cm时，管内外水银面高度差也是70cm D．将管下插至C项所述位置时，管内外水银面高度差小于70cm
答案：BD
解析：由p·V＝C知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B对。

同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D对。

6．(新海高二检测)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U 型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态。

(1)实验时甲图气体的压强为________cmHg；乙图气体压强为________cmHg。

(2)实验时某同学认为管子的横截面积S 可不用测量，这一观点正确吗？ 答：________(选填“正确”或“错误”)。

(3)数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p 为纵坐标，以体积V (或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p 与V 间的关系吗？
答：________。

答案：(1)76 80 (2)正确 (3)不能
解析：(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p 0＝76cmHg ，乙图中气体压强为p 0＋4cmHg ＝80cmHg 。

(2)由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，即p 1l 1S ＝p 2l 2S ，即p 1l 1＝p 2l 2(l 1、l 2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量。

(3)以p 为纵坐标，以V 为横坐标，作出p －V 图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p －1
V
图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p 与V 是否成反比。

7．(2012·辽宁本溪一中庄河高中高三联考)今有一质量为M 的气缸，用质量为m 的活塞封有一定质量的理想气体，当气缸水平横放时，空气柱长为L 0(如图甲所示)，若气缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少。

已知大气压强为P 0，活塞的横截面积为S ，它与气缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变。

答案：P 0L 0S /(P 0S －Mg )
解析：对缸内理想气体，平放初态
P 1＝P 0，V 1＝L 0S
悬挂末态：对缸体，Mg ＋P 2S ＝P 0S 即P 2＝P 0－Mg /S
V ＝LS
由玻意耳定律：P 1V 1＝P 2V 2即P 0L 0S ＝(P 0－Mg /S )LS 得：气柱长度为L ＝P 0L 0S /(P 0S －Mg )
能力提升
1．(2012·上海市青浦区高三期末)已知两端开口的“”型管，且水平部分足够长，一开始如右图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封
闭的空气柱的长度分别会如何变化？( )
A．变大；变小
B．变大；不变
C．不变；不变
D．不变；变大
答案：D
解析：上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确。

2．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1atm)( )
A．5atm,3L B．1atm,24L
C．5atm,4.8L D．1atm,30L
答案：BC
解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确。

据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体。

C正确，故应选B、C。

3．容积为20L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。

打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5L的氧气袋中(袋都是真空的)，充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装( )
A．60袋B．56袋
C．50袋D．40袋
答案：B
解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V＝p2V＋np2V0
1．5×107Pa×20L＝1.0×106Pa×20L＋n×1.0×106Pa×5L，解得n＝56，B选项正确。

4.
如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有一定的空气。

若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将( )
A．加速上浮
B．加速下沉
C．保持静止
D．以原静止位置为平衡位置上下振动
答案：B
解析：题图中试管在水下某深度处于静止状态，浮力(等于排开水的重力)与试管重力相平衡。

当试管中空气压强稍大些，即试管稍下移或向广口瓶中加水时，试管内的空气被压缩，浮力将减小，试管将下沉，在下沉的过程中，空气所受压强越来越大，浮力越来越小，试管将加速下沉。

5.
如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接人体静脉。

(1)若气室A、B中的压强分别为p A、p B则它们与外界大气压强p0间的大小关系应为
________；
(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是________。

(填“越滴越快”、“越滴越慢”或“恒定”)
答案：(1)p B >p 0>p A (2)恒定
解析：(1)因a 管与大气相通，故可以认为a 管上端处压强即为大气压强，这样易得p A <p 0，而p B >p 0，即有p B >p 0>p A 。

(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时，由于a 管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故b 管中间气体部分的压强也不变，所以药液滴注的速度是恒定不变的。

6．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm ，一个潜水员手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管中2cm ，求潜水员潜入水中的深度。

(取水面上大气压强p 0＝1.0×105
Pa ，g 取10m/s 2
)
答案：2m
解析：设潜水员潜入水下的深度为h ，玻璃管的横截面积为S ，管内气体的初状态：p 0,12S ，末状态：p 0＋ρgh,10S 。

由玻意耳定律，得p 0·12S ＝(p 0＋ρgh )·10S ，得h ＝0.2p 0
ρg
＝2m 。

7.
如图为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h ，瓶内密封空气体积为V ，设水的密度为ρ，大气压强为p 0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV 至少为多少？(设瓶内弯曲管的体积不计，压前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)
答案：
ρghV
p 0＋ρgh
解析：压水前：p1＝p0，V1＝V
压水后水刚流出时：p2＝p0＋ρgh
V2＝V－ΔV，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)
解得ΔV＝
ρghV
p0＋ρgh。