第八章 第1节 气体的等温变化
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)
1．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( C )
A．球内氢气温度升高 C．球外空气压强减小
B．球内氢气压强增大 D．以上说法均不正确
解析：以球内气体为研究对象，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。
2．(威海市2016年高三模拟)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 ) A．D→A是一个等温过程 B．A→B是一个等温过程 C．A与B的状态参量相同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
1
解析：D→A是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体
V积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C错，B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错。
3.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( B )
A．体积不变，压强变小
B．体积变小，压强变大
1
C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小
解析：以细管中封闭气体为研究对象，当洗衣缸内水位升高时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意尔定律知，气体体积变小，故B项正确。
4．(陕西省黄陵中学2017年高二下学期检测)如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是
( BD )
A．B管内水银面比管外水银面高h B．B管内水银面比管外水银面高hcosθ C．B管内水银面比管外水银面低hcosθ
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱
解析：以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内压强p＝p0－
hcosθ，显然p 二、非选择题 5．采用验证玻马定律实验的主要器材针管及其附件，来测定大气压强的值，实验步骤如下： (1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出； (2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M； (3)用卡尺测出活塞直径d； (4)再将活塞插入针管中，保持针管中有一定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为V1，如图所示； (5)将弹簧秤挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，此时，弹簧称读数为F，气柱体积为V2。 4FV2试用以上的直接测量数据，写出大气压强的最终表达式p0＝2，本实验中πdV2－V1 第(2)实验步骤是多余的。 解析：开始时气体的压强为p0，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，弹簧秤读数为F时气体的压强p1： 2 Fp1＝p0－＝p0－ Sπ Fd2 ＝p0－ 2 4F2 πd该过程中温度不变，则：p0V1＝p1V2 4FV2 整理得：p0＝2 πdV2－V1 由上面的式子可知，在表达式中，与活塞及固定在其上的支架的总质量无关，所以步骤(2)是多余的。 6．(山东省枣庄市第八中学2017～2018学年高二月考)如图是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p0，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 p0＋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 能力提升 一、选择题(单选题) 1．有一段12cm长的汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0＝76cmHg)( A ) A．76cmHg C．88cmHg B．82cmHg D．70cmHg 解析：水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理。水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水根柱组成系统的加速度a＝gsinθ，所以对水银柱由牛顿第二定律得： p0S＋mgsinθ－pS＝ma， 故p＝p0。 2.用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中，取几组p、V 3 11 值后，用p作纵坐标，作横坐标，画出p－图象是一条直线，把这条直线延长后未通过坐VV标原点，而与横轴相交，如图所示，可能的原因是( D ) A．各组的取值范围太小 B．堵塞注射器小孔的橡胶套漏气 C．在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变 D．压强的测量值偏小 1 解析：因p－图象为一直线，故气体的质量一定、温度不变的条件得到V满足，B、C错误；取值范围大小对实验无太大影响，A错误；如图所示，先 1 将图线反向延长并和纵坐标交于－p，然后将轴向下平移到－p，图象过原点，可见压强总 V偏小，D正确。 3．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，则下列说法正确的是( B ) A．试管将加速上浮 B．试管将加速下沉 C．试管将保持静止 D．试管将以原静止位置为平衡位置上下振动 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。 4．(河北省邢台市第一中学2017－2018学年高二下学期月考)钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体：第一种方法是用小抽气机，每次抽出1L气体，共抽取三次；第二种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体，这两种抽法中，抽取气体质量较大的是( A ) A．第一种抽法 B．第二种抽法 C．两种抽法抽出的气体质量一样大 D．无法判断 解析：第一种：温度不变，由玻意耳定律：P0V＝P1(V＋1)，解得P1＝P0( VV＋1 )，同理， P2＝P1( )，P3＝P2()＝P0()；第二种：P0V＝P′(V＋3)，解得P′＝P0()＞V＋1V＋1V＋1V＋3 VVV3 V 4 P3；压强小的抽取的气体多，故选A。 5．(南京市燕子矶中学2017年高二下学期检测)容积为20L的钢瓶内，贮有压强为1.5×10Pa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1.0×10Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装( B ) A．60袋 C．50袋 B．56袋 D．40袋 6 7 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 1．5×10Pa×20L＝1.0×10Pa×20L＋n×1.0×10Pa×5L，解得n＝56，B选项正确。 二、非选择题 6．(重庆市永兴中学2017－2018学年高二下学期期末)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L0(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p0，活塞的横截面积为 7 6 6 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：p0L0S/(p0S－Mg) 解析：对缸内理想气体，平放初态 p1＝p0，V1＝L0S 悬挂末态：对缸体，Mg＋p2S＝p0S 即p2＝p0－Mg/S V＝LS 由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0L0S＝(p0－Mg/S)LS 得：气柱长度为L＝p0L0S/(p0S－Mg) 7．一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M＝3×10kg、体积V0＝0.5m的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气 体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。 已知大气压强p0＝1×10Pa，水的密度ρ＝1×10kg/m，重力加速度的大小g＝10m/s。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。 5 5 3 3 2 3 3 3 答案：2.5m3 10m 解析：当F＝0时，由平衡条件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入数据得 V2＝2.5m3② 设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得 p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 联立②③④⑤式，代入数据得 h2＝10m 一、选择题．下列属于相对脆弱的自然生态系统的是．绿洲荒漠交界带．水土流失严重区．地质灾害易发区．高寒带生态系统解析：选D 相对脆弱的自然生态系统常见的有海岛生态系统、干旱区生态系统和高寒带生态系统等。．下列属于非洲的荒漠化问题特别严重的自然原因是( ．气候干旱．乱垦滥伐．过度放牧．破坏植被解析：选A 非洲北部为热带沙漠气候，降水稀少，气候干旱，荒漠化问题特别严重；乱垦滥伐、过度放牧和破坏植被为人为原因。新中国成立以来，我国沙漠化土地面积不断扩大，河北怀来沙漠离北京天安门已不足70 km。我国形成的沙漠化土地有85%是滥垦、滥牧和滥伐森林的结果；10%是水资源利用不当和工矿建设破坏林草造成的；5%是沙丘入侵农田和草场所致。据此完成～题。．这些沙漠化土地主要分布在( ．华南、华东和华北地区．西北、西南和东北地区．西北、东北和华北地区．东北、华北和西南地区．这些沙漠化土地的形成( ．主要是人类对土地进行不合理的开发和利用，使植被受到破坏所致．是人类发展工农业所致．主要是由于降水减少，蒸发加剧．是由于气候干旱，沙丘不断向农牧业土地推进解析：3.C 4.A第题，沙漠化土地主要分布在干旱、半干旱和具有旱害的半湿润地区，在我国主要分布在东北、华北和西北地区。第题，由材料可知，我国形成的沙漠化土地有85%是滥垦、滥牧和滥伐森林的结果。位于长江中上游的某茶场，茶园面积600亩，每年四月、七月、十一月要锄草三次，久而久之，茶园“消瘦”了。同时，锄草需要大量劳动力，困惑之际，茶场主人想到“羊喜吃嫩草，却不吃嫩茶”，于是把羊引进茶园，既节约人力、物力，又保持了水土，肥沃了茶园，可谓一举两得。据此完成～题。．长江中上游植被破坏后，给下游地区带来的危害是( ．泥沙淤积河、湖，洪水排泄不畅，致使洪涝灾害频繁．水土流失日趋严重．气候恶化，导致全球气候变暖．河流径流的季节变化减小．根据长江流域地理特征可以推知，三次锄草中，水土流失最严重的是( ．四月、七月．四月．七月．十一月．茶园“消瘦”的主要原因是( ．缺乏分解者．缺少枯枝落叶．土壤中有机质被微生物分解．表层土壤被大量冲走解析：5.A 6.C7.D第题，长江中上游植被破坏后，导致水土流失加重，河流含沙量增大，因而造成下游淤积严重，洪水排泄不畅，致使洪涝灾害频繁。第题，长江流域降水夏季最为集中，在暴雨冲刷下，水土流失严重，因此四月、七月、十一月相比，水土流失最严重的是七月。第题，从材料中可以看出茶园“消瘦”的主要原因是水土流失造成的表层土壤被大量冲走。二、综合题 6
2019高中物理 第8章 气体 第1节 气体的等温变化课堂作业 新人教版选修3-3
