高中物理第八章气体第1节气体的等温变化综合训练新人教版选修3 - 3

第1节 气体的等温变化

1．(多选)如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置，若将管倾斜，待稳定后呈现的物理现象是

A．封闭端内气体的压强增大 图8－1－11 B．封闭端内气体的压强减小 C．封闭端内气体的压强不变 D．封闭端内气体的体积减小

解析 玻璃管由竖直到倾斜，水银柱压强ph减小，由p＋ph＝p0知气体压强增大，再由玻意耳定律知其体积减小，故A、D正确。

答案 AD

2．一个气泡由湖面下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)

A．3倍 C．1.5倍

B．2倍 D．0.7倍

解析 外界大气压相当于10 m水柱产生的压强，对气泡p1＝3p0，p2＝2p0，由p1V1＝p2V2

知V2＝1.5V1，故C项正确。

答案 C

3．(2018·全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形 图8－1－12

管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

1

解析 设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′。由力的平衡条件有

p1＝p2＋ρg(l1－l2)①

式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小。 由玻意耳定律有

p1l1＝pl1′② p2l2＝pl2′③

两边气柱长度的变化量大小相等

l1′－l1＝l2－l2′④

由①②③④式和题给条件得

l1′＝22.5 cm⑤ l2′＝7.5 cm。⑥

答案 22.5 cm 7.5 cm

[限时45分钟，满分60分]

一、选择题(每小题4分，共40分)

1．如图8－1－13所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体压强p等于 图8－1－13

A．pMgcos θ

0

0＋S B.

pcos θ

＋MgScos θ

2

Mgcos 2θ

C．p0＋

S D．p0＋

MgS解析 设圆板下表面的面积为S′，取圆板为研究对象，圆板受四力：重力

Mg，容器的支持力FN，大气压力为p0S和封闭气体压力pS′。其受力分析如图所

示。由平衡条件，沿竖直方向有

pS′cos θ＝p0S＋Mg

解得p＝

p0S＋Mgp0S＋MgMg＝＝p0＋ S′cosθSS正确选项为D。 答案 D

2．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h，上端空气柱长为l，如图8－1－14所示，已知大气压强为ρgH，下列说法正确的是

图8－1－14

A．此时封闭气体的压强是ρg(l＋h) B．此时封闭气体的压强是ρg(H－h) C．此时封闭气体的压强是ρg(H＋h) D．此时封闭气体的压强是ρg(H－l)

解析 取等压面法，选管外水银面为等压面，则由p气＋ph＝p0得，p气＝p0－ph，即p气

＝ρg(H－h)，B正确。

答案 B

3．下列图中，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不是等温变化的是

解析 气体的等温变化指的是一定质量的气体在温度不变的情况下，气体的压强与体积成反比，B、C正确，D错误；温度不变，A正确。

答案 D

3

4．如图8－1－15所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱

h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，

当外界压强增大时，下列分析正确的是 图8－1－15

A．h2变长 C．h1上升

B．h2变短 D．h1下降

解析 被封闭气体的压强为p＝p0＋h1，或p＝p0＋h2，始终有h1＝h2；当p0增大时，被封闭气体的压强增大，由玻意耳定律知，封闭气体的体积应减小。

答案 D

5．如图8－1－16所示，汽缸内封闭一定质量的气体。不计活塞与缸壁间的

摩擦，保持温度不变，当外界大气压变化时，不发生改变的是 A．密封气体压强 B．密封气体体积 C．弹簧的弹力

D．汽缸底部离地面的高度 图8－1－16

解析 对汽缸有p0S＝pS＋m1g，p0变，则p变，因为温度不变，则V变化，所以A、B项错误；对整体有kx＝(m1＋m2)g，弹簧的弹力不变，活塞高度不变，汽缸底部离地面高度发生变化，C项正确，D项错误。

答案 C

6．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图8－1－17所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在玻璃管的D处钻一小孔，则玻璃管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为

A．p、V都不变 B．V减小，p增大 图8－1－17 C．V增大，p减小

D．无法确定

解析 在D处钻一小孔后，D处的压强为大气压强，则封闭气体的压强增大，体积减小，故B正确。

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