2.3 气体的等压变化和等容变化（专题训练）【八大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册）

2.3 气体的等压变化和等容变化（专题训练）【八大题型】 【考点1 理解查理定理】 1 【考点2 气体等容变化的图象】 4 【考点3 应用查理定律解决实际问题】 7 【考点4 盖吕萨克定理】 16 【考点5 气体等压变化的图象】 19 【考点6 应用盖吕萨克定律解决实际问题】 21 【考点7 理想气体的状态方程及各物理量的含义】 28 【考点8 应用理想气体状态方程处理实际问题】 30 【考点1 理解查理定理】 1．一定质量的理想气体，体积不变，温度升高，则（　　） A．分子数密度不变，压强不变 B．分子平均动能变大，压强变大 C．分子平均动能变小，压强变小 D．单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数减少 【答案】B 【详解】ABC．体积不变，温度升高，则分子平均动能变大，根据可知压强变大，气体质量不变，分子数不变，则分子数密度不变，故AC错误,B正确； D．温度升高，分子平均速率变大，体积不变，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，故D错误。 故选B。 2．封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（　　） A．气体的密度增大 B．气体的压强减小 C．气体分子的平均速率减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 【答案】D 【详解】一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，根据查理定律 可知气体的压强增大；由于体积不变，则气体的密度不变；由于温度升高，气体分子的平均速率增大；根据压强微观意义可知，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多。 故选D。 3．一定质量的理想气体，其状态经历的变化，图线如图所示，在该过程中气体体积（    ） A．先不变后增大 B．先增大后不变 C．先不变后减小 D．先减小后不变 【答案】D 【详解】由图像可知过程气体温度不变，压强增大，根据玻意耳定律 可知气体体积减小；由图像可知过程，图像为过原点的直线，则有 可知气体体积不变。 故选D。 4．（多选）如图所示，10℃的氧气和20℃的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　） A．氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱不移动 B．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱将向右移 C．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱向左移 D．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱不会移动 【答案】BC 【详解】AB．假设两部分气体的体积不变，设气体的初始状态为，；末的状态为，，变化温度为，，由查理定律得 得 原来两部分气体中的压强相同，当氧气和氢气的温度都升高10℃时，即温度的变化相同，由于初始状态氧气的温度小于氢气的温度，根据查理定律得，氧气变化的压强大于氢气变化的压强，故汞柱向右移动，A错误，B正确； CD．开始时两部分气体压强相同，当氧气温度升高10℃时，氧气的温度变化为10K，氢气温度升高20℃时，氢气的温度变化为20K，则有 所以氧气增加的压强小于氢气增加的压强，汞柱向左移，C正确，D错误。 故选BC。 5．如图，左侧竖直玻璃管固定，下端与汞压强计相连，上端封有一定量的气体。开始时压强计的U形管两臂内汞面一样高，气柱长为10cm、温度为7℃。当气体温度升到27℃时：如需保持气体体积不变，则应向 （选填“上”或“下”）适当移动右管；如需保持气体压强不变，右侧玻璃管需要调整的高度为 cm（小数点后保留一位）。（大气压强相当于76cm汞柱产生的压强） 【答案】 上 1.4 【详解】[1]为保持气体的体积不变，根据查理定律 可知，当气体温度升到27℃时，气体压强增大，则应适当向上移动右管； [2]开始时封闭气体的压强、体积和温度分别为 ，， 如需保持气体压强不变，末状态下气体压强、体积和温度分别为 ，， 根据盖吕萨克定律有 解得 右侧玻璃管需要向下移动的距离为 【考点2 气体等容变化的图象】 6．如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c ，再回到状态a。下列说法正确的是（　　） A．在过程ab中外界对气体做功 B．在过程ab中气体的内能不变 C．在过程ca中气体的温度降低 D．在过程ca中气体从外界吸热 【答案】C 【详解】AB．由图可知，ab过程中，体积不变，外界对气体不做功（气体对外界也不做功），压强增大，根据查理定律 可知，气体的温度升高，内能增大，AB错误； CD．在ca过程中，气体的压强不变，体积减小，根据盖-吕萨克定律 可知，气体的温度降低，气体放出热量，C正确，D错误。 故选C。 7．如图所示为一定质量理想气体状态变化时的图像，变化过程按箭头进行，根据图像可判断出气体的温度（　　） A．先不变后升高 B．先不变后降低 C．先降低后不变 D．先升高后不变 【答案】D 【详解】根据图像可知在第一阶段为等容变化过程，压强变大，根据理想气体状态方程可知，气体温度升高。图像斜率表示与温度有关的常数，则在第二阶段过程中斜率不变，说明此阶段为等温过程。即气体的温度先升高后不变。 故选D。 8．一定质量的理想气体经过一系列过程，压强P随热力学温度T变化的图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．a→b过程中，气体压强增大，体积变小 B．a→b过程中，气体温度升高，内能变大 C．b→c过程中，气体压强减小，体积变小 D．b→c过程中，气体温度不变，分子数密度变大 【答案】B 【详解】AB．a→b过程中，气体发生等容变化，温度升高，内能增大，故A错误，B正确； CD．b→c过程中，气体发生等温变化，根据玻意耳定律 pV=C 可知压强减小，体积增大，分子密度减少。故CD错误。 故选B。 9．（多选）如图所示，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为（　　） A．a→b B．b→a C．b→d D．d→b 【答案】AC 【详解】根据 可知图像上的点与绝对零点（-273℃）连线的斜率的倒数反映气体的体积大小，由图像可知a→b体积减小，从b→a体积变大；b→d体积减小，d→b体积变大。 故选AC。 10．（多选）一定质量的理想气体在状态a→状态b→状态c→状态a的循环过程中，气体的压强p随热力学温度T变化的关系图像如图所示。已知ab的反向延长线过坐标原点，ca平行于p轴，则下列说法正确的是（　　） A．气体在状态c时的内能最大 B．从状态a→状态b，气体分子数密度不变 C．从状态b→状态c，气体向外界放热 D．从状态c→状态a，气体对外做的功大于气体吸收的热量 【答案】BC 【详解】A.一定质量的理想气体的内能由温度决定，气体在状态b时的温度最高，所以气体在状态b时的内能最大，故A错误； B.状态a→状态b的过程中，气体的体积不变，所以气体分子数密度不变，故B正确； C.从状态b→状态c，气体的温度降低，内能减小，但是体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体向外界放热，故C正确； D.从状态c→状态a，气体的温度不变，内能不变，气体体积变大，所以气体对外做的功等于气体吸收的热量，故D错误。 故选BC。 11．一定质量的理想气体的三个状态变化过程如图所示。过程中气体的密度 ，过程中气体的体积 ，过程中气体的分子动能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 减小 不变 增大 【详解】[1] 图像中，等容线是过原点的一条直线，并且图像上的点与原点连战的斜率表示体积的倒数，过程中图像上的点与原点连线的斜率逐渐减小。因此气体体积增大，密度减小。 [2]过程中斜率不变，气体的体积不变。 [3]过程中气体的温度升高，则气体分子平均动能增大。 12．某同学探究一定质量的理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线I描述的是体积为时的等容过程图线，当温度为0℃时气体的压强为；图线II描述的是压强为时的等压过程图线。取0℃为273K，求：当该一定质量理想气体处于两条图线交点A的状态时，气体的温度（用热力学温度表示）。    【答案】 【详解】根据题意 T1=273K 图线I描述的是体积为时的等容过程图线，根据 得 【考点3 应用查理定律解决实际问题】 13．在一次科学晚会上，胡老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，才把碗拉开。已知碗口的直径为20cm，环境温度为27℃，大气压强，实验过程中碗不变形，也不漏气，设每人平均用力为200N。两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度最接近（　　） A．43℃ B．143℃ C．150℃ D．167℃ 【答案】D 【详解】设一个人的拉力为,冷却后碗内压强为，碗口面积为，碗口直径为，对其中一个碗受力分析可知 解得 由理想气体状态方程 当气体体积不变时，压强与热力学温度成正比即 解得 ℃，D选项符合题意。 故选D。 14．如图所示，圆柱形导热容器内充有一定质量的空气，容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。如果容器处于环境温度的空气中时，两管中水银面等高。现将此导热容器浸入摄氏温度为的热水中，左管中水银将下降；然后缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差。已知水银的密度，取重力加速度，大气压强，那么，该热水的温度约为（　　） A．300℃ B．360℃ C．87℃ D．60℃ 【答案】C 【详解】设初始时空气温度为 当容器浸入温度为的热水中并最终恢复左管水银面至原高度时，容器内气体压强比大气压高，故 又因同一质量的气体体积不变，可视为理想气体的等容变化，根据 代入数据解得 则 考虑到气体体积的微小变化，则实际温度偏小，与最接近。 故选C。 15．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 【答案】D 【详解】A．因B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可认为A内气体做等容变化，当温度升高时，由查理定律知A内气体压强变大，则B管液面降低，B管上所刻的温度数值上低下高，故A错误； B．当温度为7 ℃，即T1＝7 ℃＋273K＝280K时，玻璃泡A内气体压强为p1＝76cmHg－20cmHg＝56cmHg 温度变为T2时，A内气体压强为p2＝76 cmHg－16cmHg＝60cmHg 根据查理定律可得 解得T2＝300 K 整理得t2＝300K－273K＝27 ℃ 故B错误； C．温度改变为T时，气体压强为 根据 整理得可得 则B管上所刻的温度数值间隔是均匀的，故C错误； D．若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，大气压强比在地面时小，因一定温度下A内气体压强一定，则管内液面比在地面时低，则测出的温度比实际温度偏高，故D正确。 故选D。 16．（多选）某探空气球充气前球内无气体，现用充气泵在地面处为其充入某种惰性气体（可视为理想气体），每秒可将温度为300K、体积为10L、压强为1.0×105Pa的惰性气体充入气球，充气完成后球内气体压强为1.5×105Pa、体积为20m3，忽略充气过程中气体温度的变化。气球释放后，最终到达某高度处时气球内气体温度变为240K（气球上升过程中体积不变）。下列说法正确的是（　　） A．气球在地面充气所用时间为300s B．气球在地面充气所用时间为3000s C．气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.0×105Pa D．气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.2×105Pa 【答案】BD 【详解】AB．气体充气时发生等温变化，气球在地面充气所用时间为，根据玻意耳定律有 其中，，， 解得 故A错误，B正确； CD．所体发生等容变化，根据查理定律有 其中，， 解得 故C错误，D正确。 故选BD。 17．（多选）一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度h=5cm，玻璃管开口斜向上，在倾角θ=30°的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为L=40cm，大气压强始终为p0=75cmHg， 取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强为 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度L=40cm，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 【答案】AC 【详解】A．设玻璃管在光滑斜面上运动时加速度为，对整体，由牛顿第二定律得 解得 对水银柱，根据牛顿第二定律得 解得被封闭气体的压强为 故A正确； B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，被封闭气体的压强为 被封闭气体做等温变化，则有 解得封闭气体的长度 故B错误； C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，被封闭气体的压强为 气体做等容变化，则有 可得 故C正确； D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，对水银柱，根据牛顿第二定律得 被封闭气体做等温变化，则有 解得， 故D错误。 故选AC。 18．如图所示，质量为M、内部高为H、底面积为S的绝热汽缸内部带有加热装置，汽缸顶部开口但有卡扣以保证活塞不会脱离汽缸，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，用轻质弹簧将活塞悬挂在天花板上，开始时缸内气体温度为T0，活塞到汽缸底部的距离为0.5H。用加热装置缓慢加热气体，气体温度缓慢升高到3T0。已知大气压强恒为p0，忽略活塞和汽缸壁的厚度，不计一切摩擦。则汽缸内气体的温度从T0升高到3T0的过程中 （1）从开始气体温度为T0到活塞刚碰挡板的阶段，相对天花板而言，汽缸移动的情况： （填“上移”、“下移”或“不移动”） （2）求活塞刚碰到挡板时气体温度 ； （3）求汽缸内气体温度达到3T0时的压强p2 ；并在图中画出汽缸内气体温度从T0升高到3T0的全过程中气体压强p随温度T变化的p-T图线 。（图中标出的压强p1为温度T0时的压强）. 【答案】 下移 【详解】（1）[1]从开始气体温度为T0到活塞刚碰挡板的阶段，以天花板为参考系，汽缸相对于天花板下移； （2）[2]根据题意可知，汽缸内气体从开始加热到活塞刚碰到挡板的过程为等压变化，设此时汽缸内气体的温度为T1，由盖吕萨克定律可得 解得 （3）[3][4]由（1）分析可知，气体温度由过程中，气体做等压变化，设气体的压强为p1，对气缸，根据平衡条件有           解得         当活塞碰到挡板后，汽缸内体积不在变化，则汽缸内气体温度由2T0-3T0过程中，汽缸内气体做等容变化，设温度为3T0时汽缸内气体的压强为P2，根据查理定律可知，汽缸内气体的压强与汽缸内温度成正比，即        解得 汽缸内气体的温度从T0升高到3T0的全过程，气体压强p随温度T变化的p-T图线如图所示 19．如图，固定的竖直气缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气缸内气体的初始热力学温度为T0，高度为h0.已知大气压强为P0，重力加速度为g.现对缸内气体缓慢加热，忽略活塞与气缸壁之间的摩擦。 (1)当气体的温度变为1.5T0时，求活塞上升的距离； (2)若在对气体缓慢加热的同时，在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变.当气缸内气体的温度变为1.5T0时，求所加沙子的质量M。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）缸内的气体为等压变化， 初态： T1=T0 末态： T2=1.5T0 根据盖-吕萨克定律 （2）气缸内的气体为等容变化 初态： T1=T0 末态： T2=1.5T0 根据查理定律， 20．如图所示，横截面积cm2、长度为L=80cm的导热汽缸水平放置，左端通过开口与外界相通，汽缸正中间有一卡口，卡口右侧有一活塞将气体分为Ⅰ、Ⅱ两部分，轻弹簧一端固定在汽缸右缸壁，另一端固定在活塞上，不计活塞的体积，忽略一切摩擦，环境温度，大气压强Pa，初始时活塞与卡口距离为，弹簧无弹力。现用气泵从开口向外吸出一定量气体后封闭开口，此时活塞刚好到达卡口处且对卡口无压力。已知弹簧的劲度系数为k =1000N/m，求： (1)吸出气体与Ⅱ中原有气体质量的比值； (2)抽气并封闭开口后对汽缸加热，当缸内左右两部分气体温度升高到450K时，卡口对活塞的总弹力大小F。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对气体I由玻意耳定律 解得 弹簧弹力 设Ⅱ气体的压强p2，对活塞的受力分析有 得 对气体Ⅱ由玻意耳定律可得氏 解得 抽出气体在末状态下体积 所以抽出气体质量与原有气体质量之比（ （2）抽气完毕后，对气体Ⅱ有 对气体I有， 联立解得 21．如图所示，开口向上竖直放置在水平地面的圆柱形导热汽缸（汽缸与地面接触处有缝隙），用质量为的活塞密封一定质量的理想气体，活塞通过轻绳与固定在吊顶上的力传感器P相连接，活塞可以在汽缸内无摩擦移动；初始时，活塞与缸底的距离为，缸内气体温度为，轻绳恰好处于伸直状态，且力传感器的示数为零。已知汽缸的质量，活塞横截面积，大气压强（大气压不随温度而变化），重力加速度g取。现使缸内气体温度缓慢下降，求： (1)当汽缸恰好对地面无压力时，汽缸内气体的温度； (2)当汽缸内气体温度降至时，汽缸底部到水平地面的高度h及此时力传感器的示数。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）汽缸内气体的初始状态：气体的温度为 气体的压强 汽缸恰好对地面无压力时，气体的压强为 汽缸内气体从初始状态到汽缸恰好对地面无压力时的过程属等容变化，则 代入数据解得 （2）从汽缸恰好对地面无压力到汽缸内气体温度降至，汽缸内气体做等压变化，设温度降至时活塞与缸底的距离为，则 解得 此时汽缸底部到水平地面的高度 对活塞由力的平衡条件有 代入数据解得 【考点4 盖吕萨克定理】 22．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 【答案】A 【详解】在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 得 所以 因为、分别是气体在和283K时的体积，而 所以 故选A。 23．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在粗细均匀的绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E，汽缸的总高度。a缸内被封闭气体初始温度℃，活塞与底部的距离，活塞和汽缸间的摩擦不计。若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离，关于上述变化过程，下列说法正确的是（　　） A．b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体的 B．a汽缸中的气体吸收热量，压强增大 C．稳定后，a汽缸内的气体温度为50℃ D．稳定后，保持该温度不变再持续30分钟，a汽缸内新冠病毒能够被灭活 【答案】D 【详解】由题意可知，原b汽缸的高度 当a汽缸稳定后活塞与底部的距离 此时b汽缸的高度 设S为活塞的面积，那么b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体为 故A错误； BCD．由于K始终打开，a汽缸中的气体的压强不变，可得 代值求得 B错误，C错误，D正确。 故选D。 24．（多选）下列关于盖-吕萨克定律的说法中正确的是（　　） A．对于一定质量的理想气体，在保持压强不变的情况下，温度每升高1℃时，其体积的增量是温度升高前体积的 B．对于一定质量的理想气体，在保持压强不变的情况下，温度每升高1℃时，其体积的增量是它在0℃时体积的 C．对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与摄氏温度成正比 D．对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 【答案】BD 【详解】AB．由题意，根据热力学温标与摄氏温标的关系可知，摄氏温度每升高1℃，热力学温度升高1K。设该理想气体0℃时的体积为V，升高1℃时体积的增量为。根据盖-吕萨克定律有 解得 即体积的增量是它在0℃时体积的，故A错误，B正确； CD．根据盖-吕萨克定律的表达式可知，对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故C错误，D正确。 故选BD。 25．盖－吕萨克定律 （1）内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成 。 （2）表达式：V＝ 。 （3）适用条件：气体的 和 不变。 （4）图像：如图所示。 V－T图像中的等压线是一条 。 【答案】 正比 CT或＝ 质量 压强 过原点的直线 【详解】略 【考点5 气体等压变化的图象】 26．一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a状态的压强小于b状态的压强 B．b状态的压强大于c状态的压强 C．a状态的压强等于c状态的压强 D．c状态每个分子的动能都比a状态的大 【答案】C 【详解】A．由题图所示的图像可知，为等温变化，体积增大，由可得状态的压强大于状态的压强，A错误； B．为等容变化，温度升高，由得状态的压强小于状态的压强，B错误； C．为等压变化，可知状态的压强等于状态的压强，C正确； D．由题图可得状态的温度大于状态的温度，因此状态分子的平均动能大于状态分子的平均动能，但不是状态的每个分子的动能都比状态的大，D错误。 故选C。 27．如图，一定质量的理想气体从状态经状态变化到状态的图像。则下列说法正确的是（　　） A．状态的压强是状态的压强的4倍 B．状态到状态过程，气体一直对外做功 C．状态到状态过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 D．状态到状态过程，气体压强不变 【答案】D 【详解】AD．根据 变形可得 可知状态a到状态b是等压变化，即；由图可知，状态b到状态c是等容变化，则有 解得 故A错误，D正确； B．由图可知，状态a到状态b，体积增大，气体对外做功，状态b到状态c，体积不变，气体对外不做功，故B错误； C．状态到状态过程，温度升高，故气体内能增大，同时气体对外做功，则气体吸收的热量大于其内能的增加量，故C错误。 故选D。 28．（多选）如图甲所示，质量为M、半径为R的圆柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用细线连接并悬挂在天花板上。初始时封闭气体的热力学温度为，活塞和容器上、下部相距均为h，现让封闭气体的温度缓慢升高，气体从初始状态A经状态B到达状态C，其图像如图乙所示，已知外界大气压恒为，O、A、C三点共线，活塞光滑且气密性良好，重力加速度大小为g，则理想气体在状态（　　） A．B的热力学温度为 B．B的压强为 C．C的压强为 D．C的热力学温度为 【答案】AD 【详解】AB．气体先做等压变化，压强为 当活塞刚到达汽缸卡扣处时，气体体积为原来的2倍，气体在状态B的热力学温度为，故A正确，B错误； CD．状态B之后气体做等容变化，气体在状态C的压强为在状态B压强的2倍，气体在状态C的热力学温度为，故C错误，D正确。 故选AD。 29．一定质量的理想气体，从状态A到状态B，其密度的倒数与温度T的关系图像如图所示。气体从状态A到状态B，气体 （填“从外界吸热”或“对外放热”）；气体分子在单位时间内与相同面积容器壁的碰撞次数 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 【答案】 从外界吸热 减少 【详解】[1]根据 结合图像可知从状态A到状态B的过程中，是等压过程，根据 体积增大，气体对外做功，温度升高，内能增大，根据 则气体从外界吸收热量。 [2] 从状态A到状态B的过程中，体积增大，单位时间内碰撞器壁单位面积上的气体分子个数减少。 【考点6 应用盖吕萨克定律解决实际问题】 30．我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为32℃，最低温度为12℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一如图所示的空茶壶，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为（已知摄氏温度t与热力学温度T的关系是T=t+273K）（　　） A．63∶59 B．59∶63 C．61∶57 D．57∶61 【答案】D 【详解】根据 可得气体的摩尔数可表示为 由题意可知壶中气体压强、体积保持不变，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为 故选D。 31．如题图所示，圆柱形导热容器倒扣于水中并处于平衡状态，其内封闭了一定质量的理想气体。容器内外液面的高度差为Δh，仅在环境温度缓慢改变时，下列叙述正确的是（　　） A．温度略微升高，Δh会增大 B．温度略微降低，Δh会减小 C．温度降低至一定程度，容器可能会沉入水底 D．温度升高至一定程度，容器可能会完全浮出水面 【答案】C 【详解】AB．设气体的压强为p，容器的质量为m，容器的底面积为S，根据平衡条件得 又因为 解得 温度略微升高和略微降低时Δh不变，AB错误； C．根据盖吕萨克定律，温度降低时容器内气体的体积减小，容器内水面上升，容器排开水的体积减小，根据阿基米德定律，容器受到的浮力减小，当浮力小于容器的重力时，容器会沉入水底，C正确； D．根据平衡条件，浮力不能等于零，根据阿基米德定律，容器排开水的体积不能等于零，所以，温度升高至一定程度，容器不会完全浮出水面，D错误。 故选C。 32．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱，不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知吸管的横截面积为S，封闭气体温度为T、体积为V，当温度变化量为时，油柱移动的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】饮料罐中气体的压强与外界大气压是相同的，饮料罐中的气体做等压变化，根据 可得 解得 故选A。 33．（多选）如图所示，质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热，设汽缸处在大气中，大气压强恒定。经过一段较长时间后，下列说法正确的是（　　） A．汽缸中气体的压强比加热前要大 B．汽缸中气体的压强保持不变 C．汽缸中气体的体积比加热前要大 D．活塞单位面积受汽缸中分子撞击的平均作用力减小 【答案】BC 【详解】AB．设活塞横截面积为，以活塞为研究对象，有 则汽缸内封闭气体的压强 所以加热时封闭气体的压强保持不变，故A错误，B正确； C．封闭气体发生等压变化，温度上升时，根据可知，气体的体积增大，C正确； D．由于气体的压强不变，因此活塞单位面积受汽缸中分子撞击的平均作用力不变，故D错误。 故选BC。 34．（多选）图为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，稳定时正好封闭一段长度为的理想气柱。活塞可通过轻绳连接受监测重物，当活塞下降至离容器底部处的预警传感器处时，系统可发出超重预警。已知初始时环境热力学温度保持为T0，大气压强为p0，重力加速度为g，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（　　） A．刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 B．刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 C．刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至位于离容器底部0.65L D．刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至位于离容器底部0.76L 【答案】BD 【详解】AB．不挂重物时，对活塞有平衡方程 封闭气体的初始压强 挂上重物刚好触发超重预警时平衡方程为 封闭气体压强 气体发生等温变化有 即 解得 A错误，B正确； CD．刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，即温度变为0.95T0，气体发生等压变化 即 又 所以 解得 C错误，D正确。 故选BD。 35．气象探测气球是进行高空气象观测的重要工具。在某次气象探测中，地表温度为27.0℃，在地面将探测气球充满氦气后，缓慢上升至距离地面6500m的高空，此时其体积为6.0m3，在气球上升过程中，气球内部因启动一持续加热装置而维持气体的温度不变。气球到达目标高度后停止加热，气球保持高度不变，气球内的氦气温度逐渐减小到此高度处的气温，已知此高度处大气压为0.5×105Pa，海拔每升高1000m，气温下降6℃，氦气最终的体积为 。 【答案】5.22m3 【详解】由题意知：气球停留在目标高度的初态温度为：T1=（273+27）K=300K，末态温度为：T2=（27-6×6.5+273）K=261K，初态体积为：V1=6.0m3，设末态体积为V2。 封闭气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得： 代入数据解得：V2=5.22m3 36．如图所示，大气压强为，汽缸水平固定，开有小孔的固定薄隔板将其分为A、B两部分，横截面积为的光滑活塞可自由移动。初始时汽缸内被封闭的理想气体的温度为，A、B两部分体积相同。加热气体，使A、B两部分体积之比为。则 (1)气体温度应加热到多少？ (2)用水平力将活塞向左推动，把B部分气体全部压入A中，气体的温度变为，此时的最小推力是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设A部分体积为，因为初始时A、B两部分体积相同，则此时气体总体积为；末状态A、B两部分体积之比为，则此时气体总体积为。加热气体过程，由题可知气体压强不变，则由盖-吕萨克定律可得 解得气体温度应加热到 （2）由理想气体状态方程，得 则把B部分气体全部压入A后，气体压强为 对活塞受力分析，可得 此时的最小推力是 37．中国是瓷器的故乡，瓷器是中国劳动人民的一个重要的创造。瓷器的发明是中华民族对世界文明的伟大贡献，在英文中“瓷器（china）”与中国（China）同为一词。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑，如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温7℃，为避免窑内气压过高，窑上装有一个单向排气阀，当窑内气压达到时，单向排气阀开始排气。开始排气后，气窑内气体维持压强不变，窑内气体温度逐渐升高，最后的烧制温度恒定为1407℃。求： (1)单向排气阀开始排气时窑内气体温度为多少K； (2)本次烧制排出的气体与原有气体的质量比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）以封闭在气窑内的气体为研究对象，排气前体积不变，则有初态压强，温度 末态，由查理定律可得 代入数据解得 （2）开始排气后，气窑内气体维持压强不变，则有 设排出压强的气体体积为，排出气体质量为，由盖—吕萨克定律可得 解得 由于气体的密度不变，则有 代入数据解得 38．某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个光滑薄壁汽缸C、D通过质量、厚度均不计的活塞a、b封闭质量相等的两部分同种气体A、B，活塞通过轻弹簧相连，系统静置在水平面上。已知汽缸的质量为M，气柱A的初始高度为L，初始环境温度为，轻弹簧的劲度系数为k，原长为，大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，弹簧形变始终在弹性限度内，活塞始终未脱离汽缸。    (1)求初始时气体A的压强； (2)求初始时气柱B的高度； (3)若环境温度缓慢降至，求稳定后座椅的高度。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）对A分析，设气体A的压强为，对汽缸C由平衡条件 解得初始时气体A的压强 （2）设气体B的压强为，对活塞b有 解得 由于气体A、B在初始时温度相同，则由玻意耳定律 解得初始时气柱B的高度为 （3）对B气体由盖—吕萨克定律 解得 由胡克定律得 解得弹簧的压缩量为 由（1）（2）问可得A气体变化与B气体一致，则 稳定后座椅的高度 【考点7 理想气体的状态方程及各物理量的含义】 39．如图所示，一端封闭的玻璃管用一定量的水银封闭一定质量的理想气体，玻璃管沿竖直方向放置且管口朝下，假设玻璃管足够长，环境的温度始终保持不变。则下列说法正确的是（　　） A．当玻璃管自由下落时，封闭气体的压强不变 B．当玻璃管自由下落时，水银柱相对玻璃管位置向下移动 C．如果将玻璃管沿逆时针方向转过一个小角度，封闭气体的压强减小 D．如果将玻璃管沿顺时针方向转过一个小角度，水银柱相对玻璃管位置上移 【答案】D 【详解】A．设水银柱的高度为，由图示可知，封闭气体的压强为 如果玻璃管自由下落时，玻璃管中的气体压强变大等于大气压，封闭气体的压强增大，A错误； B．气体温度不变，由理想气体状态方程可知气体体积变小，气柱长度变短，则水银柱相对玻璃管位置向上移动，B错误； CD．当玻璃管沿逆时针或顺时针方向转过一个小角度后，水银柱的高度差减小，则封闭气体的压强增大，封闭气体的体积减小，C错误，D正确。 故选D。 40．一定质量的理想气体，由状态C（6，2）沿直线CB变化到A（2，6），如图所示，气体在C、B、A三个状态中的温度之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据理想气体状态方程 可知 结合图像可得 故C正确，ABD错误。 故选C。 41．（多选）以下说法正确的是（　　） A．水和酒精混合体积变小，这是分子间引力作用的结果 B．细绳不容易被拉断，说明分子间存在引力作用 C．1 g、0℃的水内能比1 g、0℃的冰内能大 D．对于一定量的理想气体，当分子之间的平均距离变大时，压强必变小 E．对于一定量的理想气体，当温度升高而体积不变时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数必定增加 【答案】BCE 【详解】A．水和酒精混合体积变小，说明分子间存在间隙，故A错误； B．细绳不容易被拉断，是因为绳子分子间存在相互作用的引力，故B正确； C．1 g、0℃的水和1 g、0℃的冰温度相同，质量相同，故总的分子动能相同，但冰融化成水需要吸热，说明水的分子势能大于冰的分子势能，又因为内能为分子动能与分子势能之和，所以1 g、0℃的水内能比1 g、0℃的冰内能大，故C正确； D．对于一定量的理想气体，当分子之间的平均距离变大时，分子密集程度变小，单位时间单位面积上分子碰撞次数减小，但由于分子平均动能不确定，故压强变化也不确定，故D错误； E．对于一定量的理想气体，当温度升高而体积不变时，则分子平均速率增加，分子密度不变，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数必定增加，故E正确。 故选BCE。 【考点8 应用理想气体状态方程处理实际问题】 42．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（　　） A．B．C． D． 【答案】A 【详解】由题意知气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。 故选A。 43．如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　） A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等 C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强不相等 【答案】A 【详解】A．对f中的气体加热，则f中气体温度升高，体积增加，此时f挤压g、h，而g、h中均为绝热部分，所以g、h体积均减小，压强增大，弹簧弹力增加。当f右侧活塞向右移动时，对g、h均做正功，由热力学第一定律可知，内能增加，g、h中的气体温度升高，故A正确； D．当系统稳定时，根据平衡条件pfS＝pgS＋F＝phS 则此时f与h中的气体压强相等，故D错误； C．由于h体积变小，温度升高，且pfS＝pgS＋F＝phS 则有Vh＜Vg＜Vf 由理想气体状态方程可知 所以Th＜Tf 故C错误； B．由理想气体状态方程可知 由于pg＜pf，Vg＜Vf 可得Tg＜Tf 故B错误。 故选A。 44．如图所示，一定质量的理想气体经历了、、三个过程，已知为等容过程，另外两个中一个是等温过程，另一个是绝热过程。下列说法正确的是（   ） A．过程，气体压强和体积的乘积变大 B．过程，气体压强和体积的乘积变小 C．过程，气体压强和体积的乘积变大 D．过程，气体压强和体积的乘积变小 【答案】A 【详解】AB．根据，假设c→a过程为绝热过程（Q=0），则有 因为过程，体积增大，即W<0，则，因此c→a过程温度降低，即 a→b过程为等温过程，则 b→c过程等容变化，由 可知，这与假设结果矛盾。因此c→a过程为等温过程，a→b过程为绝热过程，a→b过程为绝热过程，该过程体积减小，理想气体内能增大，因此温度升高，即，根据 可知所以a→b过程气体压强和体积的乘积变大，故A正确，B错误； CD．c→a过程为等温过程，该过程温度始终保持不变，所以气体压强和体积的乘积不变，故CD错误。 故选A。 45．（多选）一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C，已知气体在状态C的体积为6L。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态B的温度为300K B．气体在状态B的温度为400K C．气体在状态A的体积为4L D．气体在状态A的体积为3L 【答案】AC 【详解】AB．气体由状态B变为状态C，气体的体积不变，则有 可得气体在状态B的温度为 故A正确，B错误； CD．气体由状态A变为状态B，气体的压强不变，则有 可得气体在状态A的体积为 故C正确，D错误。 故选AC。 46．（多选）遇到突发洪水时，可以借助塑料盆进行自救，塑料盆可近似看成底面积为S的圆柱形容器，把塑料盆口向下竖直轻放在水面上，如图甲所示；用力竖直向下缓慢压盆底，至盆底与盆外水面相平，盆内封闭气体（视为理想气体）被压缩，简化模型如图乙所示，忽略此过程中封闭气体与外界的热交换，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的压强变大 B．封闭气体的内能不变 C．封闭气体分子的平均动能变大 D．封闭气体每个分子的动能均变大 【答案】AC 【详解】A．当塑料盆口向下竖直轻放在水面上时，封闭气体的压强等于大气压强，即 当用力竖直向下缓慢压盆底，至盆底与盆外水面相平时有 所以 即封闭气体的压强变大，故A正确； BC．由于竖直向下压盆过程中，外界对气体做功，忽略此过程中封闭气体与外界的热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，气体分子的平均动能变大，故B错误，C正确； D．气体分子的平均动能变大，但每个分子的动能不一定均变大，故D错误。 故选AC。 47．已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的 倍。（取，） 【答案】3.1 【详解】水面处压强 温度T1=(273+17)K=290K 水底处压强 温度T2=(273+4)K=277K 根据理想气体状态变化方程可知 解得 48．在夏季，汽车静止在温度为27°C的环境时，系统显示左前轮的胎压为p1=2.70×105Pa；到了冬季，汽车静止在温度为−13°C的环境时，系统显示左前轮的胎压变为p2=2.28×105Pa。在夏季到冬季的这段时间，该轮胎一直没有充过气。已知轮胎内气体体积V=30L，轮胎内气体可视为理想气体且体积不变，大气压强为p0=1.0×105Pa。 (1)通过计算判断这段时间内该轮胎是否漏气？若漏气，计算出漏出的气体占轮胎内原有气体质量的比值。 (2)为了安全，在−13°C的环境下需充气使该轮胎的静态胎压达到2.60×105Pa。假设充气过程中轮胎内气体的温度与环境相同且不变，求充入气体在大气压强下的体积。 【答案】(1)漏气， (2)9.6L 【详解】（1）若轮胎没有漏气，设轮胎内气体在冬季的压强为，由查理定律可得 解得 因为，所以有漏气 假设轮胎内气体在温度为T2，压强为p2状态下，漏出气体的体积为ΔV 由理想气体状态方程可得 漏出气体的质量Δm与轮胎内原有气体质量m的比值 解得 （2）设充进轮胎的空气的体积为V1，由玻意耳定律 解得 49．孔明灯如图所示，孔明灯质量。在地面上空气温度、大气压强时，孔明灯内空气质量，空气密度。点燃蜡烛，对灯内空气缓慢加热，孔明灯缓慢上升到离地面高度为2km时，灯内空气温度，压强，假设孔明灯的容积和质量保持不变。求： (1)灯刚能浮起来时，灯内空气的密度； (2)孔明灯在离地面高度为2km时，灯内空气的质量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设孔明灯的容积为，加热至热力学温度T时，灯内空气密度为，孔明灯刚能浮起，有 其中 解得 （2）设灯内空气在离地面高度为2km时体积膨胀为V，根据理想气体的状态方程得 其中， 解得 又， 解得 50．如图所示，水平放置的绝热汽缸内用导热活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，当地大气压为，重力加速度为，活塞质量为，活塞沿汽缸壁移动时受到的摩擦力大小恒为，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力大小也为。开始时，缸内气体的温度和环境温度相等，均为，活塞与汽缸底的距离为且恰好与汽缸无摩擦，离汽缸口的距离也为。现将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体缓慢加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平为止（不计活塞厚度）。求： (1)转到开口向上的竖直位置（加热前）活塞到汽缸底部的距离； (2)当活塞上升到与汽缸口相平时气体温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）已知汽缸水平放置时，活塞恰好与汽缸无摩擦，由此可判断气体压强，气体体积，气体温度 汽缸开口竖直放置时，对活塞进行受力分析，由平衡条件可得 解得 此时活塞到汽缸底部的距离为，则气体体积，气体温度 该过程为等温过程，根据玻意耳定律得 联立解得 （2）对缸内气体缓慢加热过程中，气体压强保持不变，当活塞上升到与汽缸口齐平时，根据平衡条件有 气体体积，由理想气体状态方程得 联立解得 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3 气体的等压变化和等容变化（专题训练）【八大题型】 【考点1 理解查理定理】 1 【考点2 气体等容变化的图象】 2 【考点3 应用查理定律解决实际问题】 4 【考点4 盖吕萨克定理】 8 【考点5 气体等压变化的图象】 9 【考点6 应用盖吕萨克定律解决实际问题】 11 【考点7 理想气体的状态方程及各物理量的含义】 14 【考点8 应用理想气体状态方程处理实际问题】 15 【考点1 理解查理定理】 1．一定质量的理想气体，体积不变，温度升高，则（　　） A．分子数密度不变，压强不变 B．分子平均动能变大，压强变大 C．分子平均动能变小，压强变小 D．单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数减少 2．封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（　　） A．气体的密度增大 B．气体的压强减小 C．气体分子的平均速率减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 3．一定质量的理想气体，其状态经历的变化，图线如图所示，在该过程中气体体积（    ） A．先不变后增大 B．先增大后不变 C．先不变后减小 D．先减小后不变 4．（多选）如图所示，10℃的氧气和20℃的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　） A．氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱不移动 B．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱将向右移 C．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱向左移 D．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱不会移动 5．如图，左侧竖直玻璃管固定，下端与汞压强计相连，上端封有一定量的气体。开始时压强计的U形管两臂内汞面一样高，气柱长为10cm、温度为7℃。当气体温度升到27℃时：如需保持气体体积不变，则应向 （选填“上”或“下”）适当移动右管；如需保持气体压强不变，右侧玻璃管需要调整的高度为 cm（小数点后保留一位）。（大气压强相当于76cm汞柱产生的压强） 【考点2 气体等容变化的图象】 6．如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c ，再回到状态a。下列说法正确的是（　　） A．在过程ab中外界对气体做功 B．在过程ab中气体的内能不变 C．在过程ca中气体的温度降低 D．在过程ca中气体从外界吸热 7．如图所示为一定质量理想气体状态变化时的图像，变化过程按箭头进行，根据图像可判断出气体的温度（　　） A．先不变后升高 B．先不变后降低 C．先降低后不变 D．先升高后不变 8．一定质量的理想气体经过一系列过程，压强P随热力学温度T变化的图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．a→b过程中，气体压强增大，体积变小 B．a→b过程中，气体温度升高，内能变大 C．b→c过程中，气体压强减小，体积变小 D．b→c过程中，气体温度不变，分子数密度变大 9．（多选）如图所示，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为（　　） A．a→b B．b→a C．b→d D．d→b 10．（多选）一定质量的理想气体在状态a→状态b→状态c→状态a的循环过程中，气体的压强p随热力学温度T变化的关系图像如图所示。已知ab的反向延长线过坐标原点，ca平行于p轴，则下列说法正确的是（　　） A．气体在状态c时的内能最大 B．从状态a→状态b，气体分子数密度不变 C．从状态b→状态c，气体向外界放热 D．从状态c→状态a，气体对外做的功大于气体吸收的热量 11．一定质量的理想气体的三个状态变化过程如图所示。过程中气体的密度 ，过程中气体的体积 ，过程中气体的分子动能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 12．某同学探究一定质量的理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线I描述的是体积为时的等容过程图线，当温度为0℃时气体的压强为；图线II描述的是压强为时的等压过程图线。取0℃为273K，求：当该一定质量理想气体处于两条图线交点A的状态时，气体的温度（用热力学温度表示）。    【考点3 应用查理定律解决实际问题】 13．在一次科学晚会上，胡老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，才把碗拉开。已知碗口的直径为20cm，环境温度为27℃，大气压强，实验过程中碗不变形，也不漏气，设每人平均用力为200N。两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度最接近（　　） A．43℃ B．143℃ C．150℃ D．167℃ 14．如图所示，圆柱形导热容器内充有一定质量的空气，容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。如果容器处于环境温度的空气中时，两管中水银面等高。现将此导热容器浸入摄氏温度为的热水中，左管中水银将下降；然后缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差。已知水银的密度，取重力加速度，大气压强，那么，该热水的温度约为（　　） A．300℃ B．360℃ C．87℃ D．60℃ 15．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 16．（多选）某探空气球充气前球内无气体，现用充气泵在地面处为其充入某种惰性气体（可视为理想气体），每秒可将温度为300K、体积为10L、压强为1.0×105Pa的惰性气体充入气球，充气完成后球内气体压强为1.5×105Pa、体积为20m3，忽略充气过程中气体温度的变化。气球释放后，最终到达某高度处时气球内气体温度变为240K（气球上升过程中体积不变）。下列说法正确的是（　　） A．气球在地面充气所用时间为300s B．气球在地面充气所用时间为3000s C．气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.0×105Pa D．气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.2×105Pa 17．（多选）一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度h=5cm，玻璃管开口斜向上，在倾角θ=30°的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为L=40cm，大气压强始终为p0=75cmHg， 取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强为 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度L=40cm，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 18．如图所示，质量为M、内部高为H、底面积为S的绝热汽缸内部带有加热装置，汽缸顶部开口但有卡扣以保证活塞不会脱离汽缸，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，用轻质弹簧将活塞悬挂在天花板上，开始时缸内气体温度为T0，活塞到汽缸底部的距离为0.5H。用加热装置缓慢加热气体，气体温度缓慢升高到3T0。已知大气压强恒为p0，忽略活塞和汽缸壁的厚度，不计一切摩擦。则汽缸内气体的温度从T0升高到3T0的过程中 （1）从开始气体温度为T0到活塞刚碰挡板的阶段，相对天花板而言，汽缸移动的情况： （填“上移”、“下移”或“不移动”） （2）求活塞刚碰到挡板时气体温度 ； （3）求汽缸内气体温度达到3T0时的压强p2 ；并在图中画出汽缸内气体温度从T0升高到3T0的全过程中气体压强p随温度T变化的p-T图线 。（图中标出的压强p1为温度T0时的压强）. 19．如图，固定的竖直气缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气缸内气体的初始热力学温度为T0，高度为h0.已知大气压强为P0，重力加速度为g.现对缸内气体缓慢加热，忽略活塞与气缸壁之间的摩擦。 (1)当气体的温度变为1.5T0时，求活塞上升的距离； (2)若在对气体缓慢加热的同时，在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变.当气缸内气体的温度变为1.5T0时，求所加沙子的质量M。 20．如图所示，横截面积cm2、长度为L=80cm的导热汽缸水平放置，左端通过开口与外界相通，汽缸正中间有一卡口，卡口右侧有一活塞将气体分为Ⅰ、Ⅱ两部分，轻弹簧一端固定在汽缸右缸壁，另一端固定在活塞上，不计活塞的体积，忽略一切摩擦，环境温度，大气压强Pa，初始时活塞与卡口距离为，弹簧无弹力。现用气泵从开口向外吸出一定量气体后封闭开口，此时活塞刚好到达卡口处且对卡口无压力。已知弹簧的劲度系数为k =1000N/m，求： (1)吸出气体与Ⅱ中原有气体质量的比值； (2)抽气并封闭开口后对汽缸加热，当缸内左右两部分气体温度升高到450K时，卡口对活塞的总弹力大小F。 21．如图所示，开口向上竖直放置在水平地面的圆柱形导热汽缸（汽缸与地面接触处有缝隙），用质量为的活塞密封一定质量的理想气体，活塞通过轻绳与固定在吊顶上的力传感器P相连接，活塞可以在汽缸内无摩擦移动；初始时，活塞与缸底的距离为，缸内气体温度为，轻绳恰好处于伸直状态，且力传感器的示数为零。已知汽缸的质量，活塞横截面积，大气压强（大气压不随温度而变化），重力加速度g取。现使缸内气体温度缓慢下降，求： (1)当汽缸恰好对地面无压力时，汽缸内气体的温度； (2)当汽缸内气体温度降至时，汽缸底部到水平地面的高度h及此时力传感器的示数。 【考点4 盖吕萨克定理】 22．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 23．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在粗细均匀的绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E，汽缸的总高度。a缸内被封闭气体初始温度℃，活塞与底部的距离，活塞和汽缸间的摩擦不计。若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离，关于上述变化过程，下列说法正确的是（　　） A．b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体的 B．a汽缸中的气体吸收热量，压强增大 C．稳定后，a汽缸内的气体温度为50℃ D．稳定后，保持该温度不变再持续30分钟，a汽缸内新冠病毒能够被灭活 24．（多选）下列关于盖-吕萨克定律的说法中正确的是（　　） A．对于一定质量的理想气体，在保持压强不变的情况下，温度每升高1℃时，其体积的增量是温度升高前体积的 B．对于一定质量的理想气体，在保持压强不变的情况下，温度每升高1℃时，其体积的增量是它在0℃时体积的 C．对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与摄氏温度成正比 D．对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 25．盖－吕萨克定律 （1）内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成 。 （2）表达式：V＝ 。 （3）适用条件：气体的 和 不变。 （4）图像：如图所示。 V－T图像中的等压线是一条 。 【考点5 气体等压变化的图象】 26．一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a状态的压强小于b状态的压强 B．b状态的压强大于c状态的压强 C．a状态的压强等于c状态的压强 D．c状态每个分子的动能都比a状态的大 27．如图，一定质量的理想气体从状态经状态变化到状态的图像。则下列说法正确的是（　　） A．状态的压强是状态的压强的4倍 B．状态到状态过程，气体一直对外做功 C．状态到状态过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 D．状态到状态过程，气体压强不变 28．（多选）如图甲所示，质量为M、半径为R的圆柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用细线连接并悬挂在天花板上。初始时封闭气体的热力学温度为，活塞和容器上、下部相距均为h，现让封闭气体的温度缓慢升高，气体从初始状态A经状态B到达状态C，其图像如图乙所示，已知外界大气压恒为，O、A、C三点共线，活塞光滑且气密性良好，重力加速度大小为g，则理想气体在状态（　　） A．B的热力学温度为 B．B的压强为 C．C的压强为 D．C的热力学温度为 29．一定质量的理想气体，从状态A到状态B，其密度的倒数与温度T的关系图像如图所示。气体从状态A到状态B，气体 （填“从外界吸热”或“对外放热”）；气体分子在单位时间内与相同面积容器壁的碰撞次数 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 【考点6 应用盖吕萨克定律解决实际问题】 30．我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为32℃，最低温度为12℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一如图所示的空茶壶，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为（已知摄氏温度t与热力学温度T的关系是T=t+273K）（　　） A．63∶59 B．59∶63 C．61∶57 D．57∶61 31．如题图所示，圆柱形导热容器倒扣于水中并处于平衡状态，其内封闭了一定质量的理想气体。容器内外液面的高度差为Δh，仅在环境温度缓慢改变时，下列叙述正确的是（　　） A．温度略微升高，Δh会增大 B．温度略微降低，Δh会减小 C．温度降低至一定程度，容器可能会沉入水底 D．温度升高至一定程度，容器可能会完全浮出水面 32．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱，不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知吸管的横截面积为S，封闭气体温度为T、体积为V，当温度变化量为时，油柱移动的距离为（　　） A． B． C． D． 33．（多选）如图所示，质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热，设汽缸处在大气中，大气压强恒定。经过一段较长时间后，下列说法正确的是（　　） A．汽缸中气体的压强比加热前要大 B．汽缸中气体的压强保持不变 C．汽缸中气体的体积比加热前要大 D．活塞单位面积受汽缸中分子撞击的平均作用力减小 34．（多选）图为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，稳定时正好封闭一段长度为的理想气柱。活塞可通过轻绳连接受监测重物，当活塞下降至离容器底部处的预警传感器处时，系统可发出超重预警。已知初始时环境热力学温度保持为T0，大气压强为p0，重力加速度为g，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（　　） A．刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 B．刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 C．刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至位于离容器底部0.65L D．刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至位于离容器底部0.76L 35．气象探测气球是进行高空气象观测的重要工具。在某次气象探测中，地表温度为27.0℃，在地面将探测气球充满氦气后，缓慢上升至距离地面6500m的高空，此时其体积为6.0m3，在气球上升过程中，气球内部因启动一持续加热装置而维持气体的温度不变。气球到达目标高度后停止加热，气球保持高度不变，气球内的氦气温度逐渐减小到此高度处的气温，已知此高度处大气压为0.5×105Pa，海拔每升高1000m，气温下降6℃，氦气最终的体积为 。 36．如图所示，大气压强为，汽缸水平固定，开有小孔的固定薄隔板将其分为A、B两部分，横截面积为的光滑活塞可自由移动。初始时汽缸内被封闭的理想气体的温度为，A、B两部分体积相同。加热气体，使A、B两部分体积之比为。则 (1)气体温度应加热到多少？ (2)用水平力将活塞向左推动，把B部分气体全部压入A中，气体的温度变为，此时的最小推力是多少？ 37．中国是瓷器的故乡，瓷器是中国劳动人民的一个重要的创造。瓷器的发明是中华民族对世界文明的伟大贡献，在英文中“瓷器（china）”与中国（China）同为一词。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑，如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温7℃，为避免窑内气压过高，窑上装有一个单向排气阀，当窑内气压达到时，单向排气阀开始排气。开始排气后，气窑内气体维持压强不变，窑内气体温度逐渐升高，最后的烧制温度恒定为1407℃。求： (1)单向排气阀开始排气时窑内气体温度为多少K； (2)本次烧制排出的气体与原有气体的质量比。 38．某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个光滑薄壁汽缸C、D通过质量、厚度均不计的活塞a、b封闭质量相等的两部分同种气体A、B，活塞通过轻弹簧相连，系统静置在水平面上。已知汽缸的质量为M，气柱A的初始高度为L，初始环境温度为，轻弹簧的劲度系数为k，原长为，大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，弹簧形变始终在弹性限度内，活塞始终未脱离汽缸。    (1)求初始时气体A的压强； (2)求初始时气柱B的高度； (3)若环境温度缓慢降至，求稳定后座椅的高度。 【考点7 理想气体的状态方程及各物理量的含义】 39．如图所示，一端封闭的玻璃管用一定量的水银封闭一定质量的理想气体，玻璃管沿竖直方向放置且管口朝下，假设玻璃管足够长，环境的温度始终保持不变。则下列说法正确的是（　　） A．当玻璃管自由下落时，封闭气体的压强不变 B．当玻璃管自由下落时，水银柱相对玻璃管位置向下移动 C．如果将玻璃管沿逆时针方向转过一个小角度，封闭气体的压强减小 D．如果将玻璃管沿顺时针方向转过一个小角度，水银柱相对玻璃管位置上移 40．一定质量的理想气体，由状态C（6，2）沿直线CB变化到A（2，6），如图所示，气体在C、B、A三个状态中的温度之比是（　　） A． B． C． D． 41．（多选）以下说法正确的是（　　） A．水和酒精混合体积变小，这是分子间引力作用的结果 B．细绳不容易被拉断，说明分子间存在引力作用 C．1 g、0℃的水内能比1 g、0℃的冰内能大 D．对于一定量的理想气体，当分子之间的平均距离变大时，压强必变小 E．对于一定量的理想气体，当温度升高而体积不变时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数必定增加 【考点8 应用理想气体状态方程处理实际问题】 42．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（　　） A．B．C． D． 43．如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　） A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等 C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强不相等 44．如图所示，一定质量的理想气体经历了、、三个过程，已知为等容过程，另外两个中一个是等温过程，另一个是绝热过程。下列说法正确的是（   ） A．过程，气体压强和体积的乘积变大 B．过程，气体压强和体积的乘积变小 C．过程，气体压强和体积的乘积变大 D．过程，气体压强和体积的乘积变小 45．（多选）一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C，已知气体在状态C的体积为6L。下列说法正确的是（ ） A．气体在状态B的温度为300K B．气体在状态B的温度为400K C．气体在状态A的体积为4L D．气体在状态A的体积为3L 46．（多选）遇到突发洪水时，可以借助塑料盆进行自救，塑料盆可近似看成底面积为S的圆柱形容器，把塑料盆口向下竖直轻放在水面上，如图甲所示；用力竖直向下缓慢压盆底，至盆底与盆外水面相平，盆内封闭气体（视为理想气体）被压缩，简化模型如图乙所示，忽略此过程中封闭气体与外界的热交换，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的压强变大 B．封闭气体的内能不变 C．封闭气体分子的平均动能变大 D．封闭气体每个分子的动能均变大 47．已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的 倍。（取，） 48．在夏季，汽车静止在温度为27°C的环境时，系统显示左前轮的胎压为p1=2.70×105Pa；到了冬季，汽车静止在温度为−13°C的环境时，系统显示左前轮的胎压变为p2=2.28×105Pa。在夏季到冬季的这段时间，该轮胎一直没有充过气。已知轮胎内气体体积V=30L，轮胎内气体可视为理想气体且体积不变，大气压强为p0=1.0×105Pa。 (1)通过计算判断这段时间内该轮胎是否漏气？若漏气，计算出漏出的气体占轮胎内原有气体质量的比值。 (2)为了安全，在−13°C的环境下需充气使该轮胎的静态胎压达到2.60×105Pa。假设充气过程中轮胎内气体的温度与环境相同且不变，求充入气体在大气压强下的体积。 49．孔明灯如图所示，孔明灯质量。在地面上空气温度、大气压强时，孔明灯内空气质量，空气密度。点燃蜡烛，对灯内空气缓慢加热，孔明灯缓慢上升到离地面高度为2km时，灯内空气温度，压强，假设孔明灯的容积和质量保持不变。求： (1)灯刚能浮起来时，灯内空气的密度； (2)孔明灯在离地面高度为2km时，灯内空气的质量。 50．如图所示，水平放置的绝热汽缸内用导热活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，当地大气压为，重力加速度为，活塞质量为，活塞沿汽缸壁移动时受到的摩擦力大小恒为，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力大小也为。开始时，缸内气体的温度和环境温度相等，均为，活塞与汽缸底的距离为且恰好与汽缸无摩擦，离汽缸口的距离也为。现将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体缓慢加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平为止（不计活塞厚度）。求： (1)转到开口向上的竖直位置（加热前）活塞到汽缸底部的距离； (2)当活塞上升到与汽缸口相平时气体温度。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$