2021届高考物理一轮复习——3理想气体状态方程（含答案）

第十一章选修3-3 第3课时 理想气体状态方程 【学业质量解读】 内容 学业质量水平要求 气体实验定律 通过实验，了解气体实验定律． 理想气体 知道理想气体模型． 气体压强的微观解释 能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律 【必备知识梳理】 一．气体实验三定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 条件 一定， 不变 一定， 不变 一定， 不变 表达式 图象 二.理想气体 1.宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下始终遵从气体实验定律的气体．实际气体 在 不太大、 不太低的条件下，可视为理想气体． 2.微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间． 三.理想气体的状态方程 1.内容：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变. 2.公式：＝C(C是与p、V、T无关的常量)．或＝ 【关键能力突破】 一、理想气体状态方程的理解 【例1】如图所示为一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强变化是(　　) A. 从状态c到状态d,压强减小 B. 从状态d到状态a,压强不变 C. 从状态a到状态b,压强增大 D. 从状态b到状态c,压强不变 【变式１】如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后再回到状态A.关于该循环过程,下列说法中正确的是(　　) A. A→B过程中,气体温度升高 B. B→C过程中,气体分子的平均动能增大 C. C→A过程中,气体密度变大 D. A→B过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 二、理想气体状态方程的应用 【例2】(2018·高考全国卷2)如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g. 【变式１】（2019年全国3卷） 如图所示，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K. (1) 求细管的长度； (2) 若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度． 【变式2】活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的．已知某贮气筒的容积为V，气泵每抽一次，抽出的气体体积为V′＝.设抽气过程中温度不变，贮气筒内原来气体的压强为p0，则对它抽气三次后，贮气筒内的气体压强变为多少？ 【学科素养提升】 1. （2019年全国2卷）如图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3．用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3．（填“大于”“小于”或“等于”） 2.（2020全国3卷）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm．管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1=283K．大气压强p0 =76cmHg． (1)现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？ (2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？ 3． (2017全国理综I卷)如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、 K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略），初始时，三阀门均可打开，活塞在B的底部；关闭K2、 K3 通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1，已知室温为27℃，气缸导热． （1）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强； （2）接着