2.2 气体的等温变化 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示的四个图像，有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态 a 等温压缩到状态 b 的过程，这个 图像是 (　 　) A． B． C． D． 2．如图所示，一导热良好的足够长气缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足够高，气缸内有一活塞封闭 了一定质量的理想气体。一足够长轻绳跨过定滑轮，一端连接在活塞上，另一端挂一钩码，滑轮与活塞间 的轻绳与桌面平行，不计一切摩擦。已知当地重力加速度为 g，大气压为 p0，钩码质量为 m1，活塞质量为 m2，气缸质量为 m3，活塞横截面积为 S。则释放钩码，气缸稳定运动过程中，气缸内理想气体的压强为（ ） A． p0  m1m3 g (m1  m2  m3 ) S C．p0 B． p0  m1m3 g (m2  m3 ) S m1 g D． p0  S 3．现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强 p 和体 积 V 关系的是 A． B． C． D． 4．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为 5cm 的水银柱封闭了一段长为 6cm 的气柱。保 持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为 75cmHg）（　　） A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm 5．把一根两端开口、粗细均匀的玻璃管竖直插入水银槽中，之后将玻璃管上端封闭，如图所示。现将玻 璃管缓慢地继续向下插入水银槽内，则管内水银柱的长度、管内水银面的升降情况是 A．变短、上升 B．变长、下降 C．变短、下降 D．变长、上升 6．图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷壶的切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分 大气压为 p0 的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为 p0 的 气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑 酒精的蒸发，下列说法正确的是（　　） A．壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加 B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是由瓶内酒精分子存在斥力 C．阀门打开后壶内气体的压强不断减小 D．从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动 7．空气压缩机的储气罐中储有 1.0 atm 的空气 6.0 L，现再充入 1.0 atm 的空气 9.0 L。设充气过程为等温过 程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（　　） A．2.5 atm B．2.0 atm C．1.5 atm D．1.0 atm 8．如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的 U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱 长 l1 =20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管 水银面高出左管水银面 h=10cm(环境温度不变，大气压强 po=75cmHg)．则稳定后低压舱内的压强为（ ）cmHg． A．40 B．50 C．60 D．70 9．跳跳球是一种锻炼身体、平衡训练的玩具，由橡胶球、踏板和扶手构成，在人未站上踏板前，橡胶球 内气体压强为 p，体积为 V，当质量为 m 的人站在跳跳球上保持平衡不动时，橡胶球内气体体积变为 V′， 若橡胶球膜厚度和玩具的重力均忽略不计，橡胶球内气体可看成理想气体且温度保持不变，重力加速度为 g，则此时橡胶球和地面的接触面积为（　　） mgV ' A． pV pV ' B． mgV mgV C． pV ' pV D． mgV ' 10．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门 K，向下压压杆 A 可向瓶内储 气室充气，多次充气后按下按柄 B 打开阀门 K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为 理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（　　） A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加 B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量 C．充气过程中，储气室内气体内能不变 D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大 11．某容积为 40 L 的氧气瓶装有 30 atm 的氧气，现把氧气分装到容积为 5 L 的小钢瓶中，使每个小钢瓶中 氧气的压强为 5 atm，若每个小钢瓶中原有氧气压强为 1 atm，能分装的瓶数是(设分装过程中无漏气，且温 度不变) A．40 瓶 B．48 瓶 C．50 瓶 D．60 瓶 12．关于分子动理论，下列说法中不正确的是（　　） A．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙 B．扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行 C．在 r>r0 范围内，当分子间距离增大时，分子势能一定增大 D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力 13．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．D→A 是一个等温过程 B．A→B 是一个等温过程 C．A 与 B 的各状态参量均相同 D．B→C 体积增大，压强减小，温度不变 14．如图水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差 h=72 cm，大气压强为 76 cmHg，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 70 cm 时，管内外水银面高度差也是 70 cm D．将管下插至 C 项所述位置时，管内外水银面高度差小于 70 cm 15．如图所示，两端开门、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱 B 封闭在玻璃管左侧的竖 直部分。左侧水银柱 A 有一部分在水平管中。若保持温度不变。向右管缓缓注入少量水则稳定后（　　） A．右侧水银面高度差 h1 增大 B．空气柱 B 的长度增大 C．空气柱 B 的压强增大 D．左侧水银面高度差 h2 减小 二、填空题 16．如图所示，一段封闭的粗细均匀的细玻璃管，开口向下竖直放置，一段长为 15cm 的水银柱在管中封 有 15cm 长的空气柱，大气压强是 75cmHg，此时气体的压强为 ______cmHg，在距管顶 20cm 处的 A 点， 玻璃管出现了一个小孔，则稳定时空气柱的长度是 _____ cm（温度保持不变）． 17．如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在水银槽内， 管内封闭有一定质量的空 气。开始时管内空气柱长度为 10cm，管内外水银面高度差为 60cm。已知水银槽的截面积是玻璃管截面积 的 4 倍，大气压强相当于 75cm 高水银柱产生的压强。现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内外水银面 的高度差变为 50cm，此时管内空气柱的长度为______cm，浸入水银槽内的玻璃管长度增加了______cm。 18．小朋友画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图画，如图所示。假设湖水的温度恒定不变，你认为他画得____ _____（填“对”或“不对”），你的理由是：__________________（请运用物理原理简要说明）。 19．一定质量的理想气体，从初始状态 A 经状态 B、C 再回到状态 A，变化过程如图所示，其中 A 到 B 曲 线为双曲线．图中 V0 和 P0 为已知量． ① 从状态 A 到 B，气体经历的是________（选填“等温”“等容”或“等压”）过程； ② 从 B 到 C 的过程中，气体做功大小为________； ③ 从 A 经状态 B、C 再回到状态 A 的过程中，气体吸放热情况为____（选填“吸热”、“放热”或“无吸放 热”）． 三、综合题 20．如图所示，一大型水银槽内漂浮着一支上端封闭下端开口玻璃管，玻璃管内封闭一定质量的理想气 体，玻璃管的质量为 m、横截面积为 S。现在缓慢下压玻璃管到水银槽内，当玻璃管恰好悬浮时，内外液 面高度差为 H。已知外界大气压强恒定为 P0、水银的密度为  、重力加速度为 g，不考虑温度的变化，不 计玻璃管的厚度及气体的质量。求: (i)玻璃管漂浮在水银槽上时，封闭气体的压强； (ii)玻璃管漂浮在水银槽上时，玻璃管露出水银面的长度。 21．如图所示，有一竖直放置的圆筒，导热性能良好，两端开口且足够长，它由 a、b、c 三段粗细不同的 1 部分连接而成，各部分的横截面积分别为 2S、 2 S、S。两活塞 A、B 的质量分别为 2m、m，用长为 4l 的不 可伸长的轻绳相连，把一定质量的气体密封在两活塞之间，活塞静止在图示的位置。已知外界大气压强为 P0，被封闭气体可视为理想气体，外界环境温度不变，忽略活塞与圆筒之间的摩擦，重力加速度为 g， 求： （i）图示位置轻绳的拉力为多少； （ii）慢慢把圆筒旋转至水平位置时，密封气体的压强可能为多少。 22．如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直玻璃管内有 A、B 两段长度均为， 的理想气体气柱和一段长为 h 的水银柱，且气柱 A 的压强等于 2  gh （ρ 为水银的 密度、g 为重力加速度）．当玻璃管以某一加速度 a 做竖直向上的匀加速运动， 稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的 3 倍，求这个加速度 a 的大小．已 知运 动过程中整个管内各处的温度不变． 23．最近一个阶段我国中东部一些地区空气污染严重，出现了持续的雾霾天气．一位同学受桶装纯净水的 启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，设每人 1min 内呼吸 16 次，每次吸入 1 atm 的净化空气 500 mL， 而每个桶能装 10 atm 的净化空气 20L，假定这些空气可以全部被使用，设温度不变，估算一下每人每天需 要吸多少桶净化空气．参考答案： 1．B 【详解】 A．该图表示气体从 a 到 b 的等温膨胀过程，选项 A 错误； B．该图表示气体从 a 到 b 的等温压缩过程，选项 B 正确； C．该图表示气体从 a 到 b 的等容降温过程，选项 C 错误； D．该图表示气体从 a 到 b 的等温膨胀过程，选项 D 错误； 故选 B. 2．A 【详解】 对钩码、活塞和气缸的整体，由牛顿第二定律可知 m1 g  (m1  m2  m3 )a 对气缸 p0 S  pS  m3a 联立解得 p  p0  m1m3 g (m1  m2  m3 ) S 故选 A。 3．B 【详解】 根据气体定律，空气等温压缩过程中 pV  C ，即压强与体积成反比，压强与体积的倒数成正比． A．图线不过原点．故 A 不符合题意． BD．图线是过原点的倾斜直线．故 B 符合题意，D 不符合题意． C