课时作业9 理想气体、气体实验定律的微观解释（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

课时作业(九)　理想气体、气体实验定律的微观解释 [基础达标练] 1．下列哪一组物理概念的提出采用的都是“建立物理模型”这一方法(　　) A．“平均速度”“质点”“电场强度” B．“质点”“点电荷”“理想气体” C．“点电荷”“总电阻”“电场强度” D．“点电荷”“平均速度”“总电阻” 解析：选B　“平均速度” 和“电场强度”都是比值定义法；“质点”“点电荷”“理想气体”都是理想模型；“总电阻”是等效法；故选B。 2．关于理想气体的内能，下列说法正确的是(　　) A．理想气体存在分子势能 B．理想气体的内能是分子平均势能和平均动能的总和 C．一定质量的理想气体内能仅跟体积有关 D．一定质量的理想气体内能仅跟温度有关 解析：选D　A．理想气体就是设想为分子间不存在相互的作用力。而分子势能就是因分子之间的相互作用力而具有的能。假设为没有作用力了，那么也就不存在分子势能了。A错。B.理想气体没有分子势能。B错 。C.一定质量的理想气体内能仅跟温度有关。C错。D.一定质量的理想气体内能仅跟温度有关。D对。 3．一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p、V、T的变化情况不可能是(　　) A．p、V、T都增大 B．p减小，V和T都增大 C．p和V减小，T增大 D．p和T增大，V减小 解析：选C　根据理想气体状态方程，有＝C 因此不可能出现压强和体积减小而温度升高的情形。 故选C。 4．一定质量的理想气体，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．1：1：1　　　　　　　B．1：2：3 C．3：4：3 D．4：3：4 解析：选C　根据理想气体状态方程＝C 可知TC：TB：TA＝pCVC：pBVB：pAVA 结合图像可得TC：TB：TA＝3：4：3 故C正确，ABD错误。 故选C。 5．某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上后杯内空气(视为一定质量的理想气体)的温度约为97 ℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，若此时杯中空气的温度与外部环境温度均为17 ℃，则下列说法正确的是(　　 ) A．杯盖很难被打开的原因是降温后杯内空气的压强大于外界大气压强 B．17 ℃时杯内空气的体积比97 ℃时的大 C．17 ℃时杯内空气的密度比97 ℃时的大 D．17 ℃时杯内空气对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数比97 ℃时的少 解析：选D　A．杯内空气温度降低，由＝ 可知杯内压强减小，杯内空气的压强小于外界大气压强，故A错误； BC.17 ℃时与97 ℃时相比，杯内空气的体积不变，质量不变，所以密度不变，故BC错误； D．17 ℃时与97 ℃时相比，杯内空气压强减小，对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数减少，故D正确。故选D。 6．(多选)对于一定质量的理想气体，从微观的角度解释，下列说法中正确的是(　　) A．在体积不变时，气体的温度升高，每个气体分子对器壁产生的平均冲量减小，压强增大 B．密闭容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，单位时间内撞击容器壁的分子数增加 C．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍 D．在体积不变时，分子间每秒平均碰撞次数随着温度的降低而减小 解析：选BCD　A．在体积不变时，气体温度升高，分子的平均动能增加，分子数密度不变，故单个分子每次与器壁碰撞时平均冲量增加，压强增大，故A错误； B．体积不变，分子密度不变，温度升高，则分子平均速率增加，单位时间内撞击容器壁的分子数增加，故B正确； C．若温度不变，分子平均动能不变，体积减半，分子密度加倍，单位时间内的气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，压强加倍，故C正确； D．在体积不变时，根据查理定律可知，温度降低则压强减小，则分子间每秒平均碰撞次数随着温度的降低而减小，故D正确。 故选BCD。 7．(多选)一定质量的气体，在温度不变的情况下，其体积增大、压强减小，或体积减小、压强增大，其原因是(　　) A．体积增大后，气体分子的速率变小了 B．体积减小后，气体分子的速率变大了 C．体积增大后，单位体积的分子数变少了 D．体积减小后，单位时间内撞击到单位面积上的分子数变多了 解析：选CD　温度不变，因此分子平均速率不变，体积增大后，单位体积的分子数变少，单位时间内器壁单位面积上所受的分子平均撞击力减小，气体压强减小；体积减小时，正好相反，即压强增大。 故选CD。 8．(多选)有关气体压强，下列说法不正确的是(　　) A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大 B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小 C．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大 D．气体分子的密集程度增大，则气体的压强有可能减小 解析：选AC　气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均速率，二是气体分子的数密度，气体分子的平均速率或密集程度增大，气体的压强不一定增大。 故选AC。 9．(多选)关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是(　　) A．当气体压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍 B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程＝ C．气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍 D．气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半 解析：选BC　A．一定质量的理想气体，压强不变，体积与热力学温度成正比，不与摄氏温度成正比，温度由100 ℃上升到200 ℃时，根据＝ 可知体积约增大为原来的1.27倍，故A错误； B．一定质量的气体由状态1变到状态2时，一定满足方程＝ 故B正确； C．由理想气体状态方程＝C 可知一定质量的理想气体，体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍；故C正确； D．同C选项的分析可知一定质量的理想气体，压强增大到原来的4倍，可能是体积减半，热力学温度加倍，故D错误。 故选BC。 [能力提升练] 10．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是(　　) A．理想气体能严格遵守气体实验定律 B．实际气体在温度不太高、压强不太大的情况下，可看成理想气体 C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体 D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体 解析：选AC　理想气体是一种理想化的模型，它指的是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，而在实际情况下，当温度不太低压强不太大的情况下，我们可以把实际气体看成理想气体，A、C正确，B、D错误。 故选AC。 11．如图所示，两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分气体。下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，现使环境温度降低10 ℃，外界大气压保持不变，下列说法正确的是(　　 ) A．活塞下降 B．活塞上升 C．活塞静止不动 D．不能确定 解析：选A　初态时，对“工”字形活塞整体受力分析有 pASA＋M工g＋p0SB＝pBSB＋p0SA 对上面气缸受力分析有pASA＝p0SA＋M上缸g 末态时，对“工”字形活塞整体受力分析有 p′ASA＋M工g＋p0SB＝p′BSB＋p0SA 对上面气缸受力分析有p′ASA＝p0SA＋M上缸g 联立方程，解得p′A＝pA，p′B＝pB 对A、B气体，根据理想气体状态方程可得 ＝，＝ 因温度降低，p′A＝pA，p′B＝pB，则V′A、V′B均变小，由于下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，则活塞下降，上面气缸下降，才能使A、B气体体积均变小。 故选A。 12．(多选)一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度(　　) A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强 C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 解析：选AD　理想气体方程＝C 由理想气体状态方程可知，保持压强不变而使它的体积膨胀，温度升高，接着保持体积不变而减小压强，温度降低，温度可能回到原来的温度，故A正确；由理想气体状态方程可知，先保持压强不变而使它的体积减小，温度降低，接着保持体积不变而减小压强，温度继续降低，温度不可能回到原来的温度，故B错误；由理想气体状态方程可知，先保持体积不变而增大压强，温度升高，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度继续升高，温度不可能回到原来的值，故C错误；由理想气体状态方程可知，先保持体积不变而减小压强，温度降低，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度升高，温度可能回到原来的温度，故D正确；故选AD。 13．(多选)一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是(　　) A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝2T2 B．p1＝p2，V1＝ V2，T1＝2T2 C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2 D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2 解析：选AD　根据理想气体状态方程＝C得＝ A．若p1＝p2，V1＝2V2，那么T1＝2T2故A正确； B．若p1＝p2，V1＝V2，那么T1＝T2故B错误； C．若p1＝2p2，V1＝2V2，那么T1＝4T2故C错误； D．若p1＝2p2，V1＝V2，那么T1＝2T2故D正确； 14．如图，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，两个活塞M、N将两部分理想气体A、B封闭在汽缸内，两部分气体的温度均为t0＝ 27 ℃，其中活塞M为导热活塞，活塞N为绝热活塞。活塞M距卡环的距离为0.5L，两活塞的间距为L、活塞N距汽缸底的距离为3L。汽缸的横截面积为S，其底部有一体积很小的加热装置，其体积可忽略不计。现用加热装置缓慢加热气体B，使其温度达到t1＝ 127 ℃。已知外界的大气压为p0，环境的温度为27 ℃且保持不变，重力加速度大小为g，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均可忽略不计，两活塞始终在水平方向上。求： (1)此时两活塞之间的距离d； (2)保持气体B的温度不变，现缓慢向活塞M上加细沙，直到活塞M又回到最初的位置，求所加沙子的质量m。 解析：(1)初始状态A、B两气体压强相等，与外界大气压相等且均为p0，活塞M在没有到达卡环之前两气体压强不变，设活塞M刚好到达卡环时气体B温度为T，活塞M为导热活塞，则气体A温度不变，压强不变，则体积也不变，即两活塞之间的距离还为L，则气体B的体积变为VB＝(3L＋0.5L)S　T0＝27 ℃＝300 K 对气体B，根据查理定律＝ 解得T ＝ 350 K　T1 ＝ 127 ℃ ＝ 400 K > T 即活塞M已到达卡环，气体的压强要发生变化，设此时两气体的压强为p1两活塞之间的距离为d，对气体A，根据玻意耳定律有p0LS＝p1dS 气体B的体积变为VB1＝(3L＋L＋0.5L－d)S 对气体B，根据理想气体状态方程有＝ 以上各式联立解得d＝0.9L (2)设活塞M又回到最初的位置时两活塞之间的距离为x，设此时两气体的压强为p2，对气体A，根据玻意耳定律有p0LS＝p2xS 气体B的体积变为VB2＝(3L＋L－x)S 对气体B，根据理想气体状态方程有＝ 以上各式联立解得p2＝p0 根据平衡条件可得p0S＋mg＝p2S 解得m＝ 答案：(1)0.9L　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $