2024年新教材高中物理2.2氣體的等溫變化基礎(chǔ)練新人教版選擇性必修第三冊

PAGE2.2氣體的等溫變更一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1．如圖所示，汽缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的氣體，不計活塞與缸壁間的摩擦，當(dāng)外界大氣壓變更時，以下物理量中發(fā)生變更的有：①彈簧彈力的大小，②密封氣體的體積，③密封氣體的壓強(qiáng)(D)A．① B．①②C．①③ D．②③解析：以汽缸和活塞組成的系統(tǒng)為探討對象，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，因此彈簧彈力等于系統(tǒng)重力，由于重力不變，因此彈簧彈力不變，故①錯誤；以汽缸為探討對象，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，則有p0S＝mg＋pS，當(dāng)大氣壓強(qiáng)變更時，氣體壓強(qiáng)發(fā)生變更，氣體體積發(fā)生變更，故②③正確。故選D。2．一個氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處，它的體積約變?yōu)樵瓉眢w積的(C)A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍解析：設(shè)大氣壓強(qiáng)為：p0＝1.0×105Pa，氣體變更過程為等溫變更，又氣泡內(nèi)壓強(qiáng)p＝ρ水gH＋p0，則湖面下20m深處：p1＝ρ水g×20＋p0＝3.0×105Pa，湖面下10m深處：p2＝ρ水g×10＋p0＝2.0×105Pa，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2V2＝eq\f(p1V1,p2)＝1.5V1，C正確。3．如圖所示，D→A→B→C表示肯定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變更的一個過程，則下列說法正確的是(A)A．D→A是一個等溫過程 B．A→B是一個等溫過程C．A與B的狀態(tài)參量相同 D．B→C體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變解析：D→A是一個等溫過程，A對；A、B兩狀態(tài)溫度不同，A→B的過程中eq\f(1,V)不變，則體積V不變，此過程中氣體的壓強(qiáng)、溫度會發(fā)生變更，B、C錯，B→C是一個等溫過程，V增大，p減小，D錯。4．如圖所示，某種自動洗衣機(jī)進(jìn)水時，與洗衣缸相連的細(xì)管中會封閉肯定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而限制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位上升，則細(xì)管中被封閉的空氣(B)A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小解析：以細(xì)管中封閉氣體為探討對象，當(dāng)洗衣缸內(nèi)水位上升時，細(xì)管中封閉氣體壓強(qiáng)變大，而氣體溫度不變，則由玻意耳定律知，氣體體積變小，故B項正確。5．(多選)下列圖中，p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T為熱力學(xué)溫度，各圖中正確描述肯定質(zhì)量的氣體是等溫變更的是(ABC)解析：氣體的等溫變更指的是肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變的狀況下，氣體壓強(qiáng)與體積成反比，BC正確，D錯誤；溫度不變，A正確。6．(多選)如圖所示，內(nèi)徑勻稱、兩端開口的V形管，B支管豎直插入水銀槽中，A支管與B支管之間的夾角為θ，A支管中有一段長為h的水銀柱保持靜止，下列說法中正確的是(BD)A．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)B．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)cosθC．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθD．管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcosθ高水銀柱解析：以A管中的水銀柱為探討對象，則有pS＋hcosθS＝p0S，B管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0－h(huán)cosθ，明顯p<p0，且B管內(nèi)水銀面要比槽內(nèi)水銀面高出hcosθ。B、D正確。二、非選擇題(共24分)7．(8分)采納驗證玻馬定律試驗的主要器材針管及其附件，來測定大氣壓強(qiáng)的值，試驗步驟如下：(1)將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；(3)用卡尺測出活塞直徑d；(4)再將活塞插入針管中，保持針管中有肯定質(zhì)量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示；(5)將彈簧秤掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，此時，彈簧秤讀數(shù)為F，氣柱體積為V2。試用以上的干脆測量數(shù)據(jù)，寫出大氣壓強(qiáng)的最終表達(dá)式p0＝__eq\f(4FV2,πd2V2－V1)__，本試驗中第__(2)__試驗步驟是多余的。解析：起先時氣體的壓強(qiáng)為p0，向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，彈簧秤讀數(shù)為F時氣體的壓強(qiáng)p1：p1＝p0－eq\f(F,S)＝p0－eq\f(F,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝p0－eq\f(4F,πd2)該過程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2整理得：p0＝eq\f(4FV2,πd2V2－V1)由上面的式子可知，在表達(dá)式中，與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無關(guān)，所以步驟(2)是多余的。8．(16分)如圖所示，連通器中盛有密度為ρ的部分液體，兩活塞與液面的距離均為l，其中密封了壓強(qiáng)為p0的空氣，現(xiàn)將右活塞固定，要使容器內(nèi)的液面之差為l，求左活塞須要上升的距離x。答案：eq\f(4p0l＋3ρgl2,4p0－6ρgl)解析：右側(cè)發(fā)生等溫變更，初態(tài)：壓強(qiáng)p1＝p0，體積：V1＝lS，末態(tài)：壓強(qiáng)p2，體積：V2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋\f(l,2)))S依據(jù)玻意耳定律可得：p1V1＝p2V2即：p0lS＝p2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋\f(l,2)))S左側(cè)發(fā)生等溫變更，初態(tài)：壓強(qiáng)p3＝p0，體積：V3＝lS。末態(tài)：壓強(qiáng)p4，體積：V3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l＋x－\f(l,2)))S依據(jù)玻意耳定律可得：p3V3＝p4V4。即：p0l