第二章 重难点训练一-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

重难点训练(一) 气体实验定律及理想气体状态方程综合应用 [基础达标练] 1．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27 ℃，则温度的变化是(　　) A．升高了450 K　　　　　 B．升高了150 ℃ C．降低了150 ℃ D．降低了450 ℃ 解析：B　[由盖－吕萨克定律可得＝，代入数据可知，＝，得T2＝450 K．所以升高的温度Δt＝150 K＝150 ℃.] 2．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电．若大气压为1.0×105 Pa，刚通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为7 ℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是(　　) A．0.26×105 Pa B．0.93×105 Pa C．1.07×105 Pa D．3.86×105 Pa 解析：B　[冷藏室气体的初状态：T1＝(273＋27) K＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，末状态：T2＝(273＋7) K＝280 K，设此时冷藏室内气体的压强为p2，此过程气体体积不变，根据查理定律＝，代入数据得：p2≈0.93×105 Pa.] 3.(多选)一定质量的气体经过一系列过程，如图所示．下列说法正确的是(　　) A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小 D．c→a过程中，气体温度升高，体积不变 解析：AD　[从题图中可以看出a→b过程中气体的温度保持不变，所以气体发生等温变化，并且pa＞pb，根据玻意耳定律有paVa＝pbVb，可得Va＜Vb，即压强减小，体积增大，A正确；b→c过程中，压强不变，温度减小，根据＝可得Vb＞Vc，即体积减小，B错误；c→a过程中气体的体积保持不变，即发生等容变化，气体的压强增大，温度升高，C错误，D正确．] 4.如图所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2.现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列说法正确的是(　　) A．加热过程中，始终有V1′＝2V2′ B．加热后V1′>2V2′ C．加热后V1′<2V2′ D．条件不足，无法判断 解析：A　[加热前后，上段气体的压强保持p0＋ρgh1不变，下段气体的压强保持p0＋ρgh1＋ρgh2不变，整个过程为等压变化，根据盖－吕萨克定律得＝，＝，所以＝＝，即V1′＝2V2′，故A正确．] 5．一定质量的气体，在恒温下体积膨胀，下列说法中正确的是(　　) A．气体分子的总数目将增多 B．气体分子的平均速率将减小 C．气体的压强将减小 D．容器壁受到的气体分子的平均冲力将增大 解析：C　[气体分子的总数目和气体的质量有关，体积改变，质量不变，故气体分子的总数目不变，A错误；气体分子的平均速率与温度有关，恒温情况下气体分子的平均速率不变，B错误；气体在恒温下体积膨胀，且质量不变，体积变大，根据理想气体的方程＝C可知气体的压强变小，C正确；气体体积增大，压强减小，分子的平均动能不变，单位体积内的分子数减小，气缸壁受到气体分子的平均冲力将减小，故D错误．] 6．(多选)如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则(　　) A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升 解析：ACD　[对右管中的水银柱分析知，管中气体压强比大气压强高h cmHg，所以弯管左管内外水银面的高度差为h，故A正确．弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，故B错误．封闭气体温度和压强不变，体积不变，所以弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升，故C正确．环境温度升高，气体压强不变，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，故D正确．] 7．(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　) A．气体的体积是所有气体分子的体积之和 B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈 C．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的 D．当气体膨胀时，气体压强一定减小 解析：BC　[气体的体积是所有气体分子运动占据的空间的体积之和，A错误；气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈，B正确；气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的，C正确；在等温状态下，当气体膨胀时，气体压强一定减小，D错误．故选B、C.] 8．如图所示，将一只倒置的试管竖直地插入装水容器内，试管内原有的空气被压缩，此时，试管内外水面的高度差为h，可使h变大的是(　　) A．将试管向上提一些 B．向容器内倒入少许水 C．环境温度降低 D．大气压强增大 解析：B　[当试管处于静止时，假设试管内与气体接触处有一小液片，此液片受力平衡，则根据平衡条件可得气体的压强p＝p0＋ρgh，将试管向上提一些，管内的气体压强减小，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差会减小，向容器内倒入少许水，管内的气体压强增大，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差增大，故A错误，B正确；环境温度降低，由等压变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故C错误；大气压强增大，由等温变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故D错误．] [能力提升练] 9．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸被一锁定的绝热活塞分为a、b两部分，且a部分体积是b部分体积的2倍．已知a部分装有2.5 mol的氧气，b部分装有1 mol的氧气，两部分气体温度相同，均可视为理想气体．现解除锁定，活塞移动一段距离静止后，a、b两部分的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是(　　) A．Va>2Vb，Ta>Tb B．Va>2Vb，Ta<Tb C．Va<2Vb，Ta>Tb D．Va<2Vb，Ta<Tb 解析：B　[两部分气体温度相同，根据公式pV＝nRT，可知，初状态时pa＝，pb＝，a部分压强大于b部分压强，所以解除锁定后，向右移动，a部分气体对外做功，内能减小，温度降低，故平衡时，有Va>2Vb，Ta<Tb，B正确，A、C、D错误．] 10．(多选)下列说法正确的是(　　) A．图1中在水加热升温的过程中，被封闭的空气内能增大，压强增大，分子间引力和斥力都减小 B．图2中A到B过程中p、V值的乘积小于C到D过程中p、V值的乘积 C．图3中瓶A中上方气体的压强随液面的下降而减小 D．图3中在瓶中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变 解析：BD　[水加热升温的过程中，被封闭的空气温度升高，内能增大，则气体分子的平均动能增大，分子对器壁的撞击力增大，压强增大，分子间距离不变，故分子间作用力不变，A选项错误；题图2中A到B过程和C到D过程中气体均做等温变化，根据理想气体的状态方程可知，A到B过程中p、V值的乘积小于C到D过程中p、V值的乘积，B选项正确；瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A中上方气体的压强会增大，C选项错误；进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，D选项正确．] 11．(2021·河北卷)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27 ℃时，压强为3.0×103Pa. (ⅰ)当夹层中空气的温度升至37 ℃，求此时夹层中空气的压强； (ⅱ)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27 ℃，大气压强为1.0×105Pa. 解析：(ⅰ)由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知＝ 代入数据解得p2＝3.1×103Pa (ⅱ)当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有p0V＝p1V1 解得V1＝ V 则增加空气的体积为ΔV＝V1－V＝ V 所以增加的空气质量与原有空气质量之比为 ＝＝ 答案：(ⅱ) 12.如图所示，用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分成A、B两部分，初态时已知A、B两部分气体的热力学温度分别为330 K和220 K，它们的体积之比为2∶1，末态时把A气体的温度升高了70 ℃，把B气体温度降低了20 ℃，活塞可以再次达到平衡．求再次达到平衡时 (1)气体A与B的体积之比； (2)气体A初状态的压强p0与末状态的压强p的比值． 解析：(1)设活塞原来处于平衡状态时A、B两部分气体的压强相等为p0，后来仍处于平衡状态压强相等为p，根据理想气体状态方程，对于A有＝，对于B有＝， VA＝2VB 化简得＝. (2)由题意设VA＝2V0，VB＝V0，汽缸的总体积为V＝3V0， 所以可得VA′＝V＝ V0， 又＝ 联立可以得到＝. 答案：(1)8∶3　(2)9∶10 [创新应用练] 13．据统计，自2020年爆发新型冠状病毒肺炎疫情以来，到2021年1月10日，全球确诊病例已经超过9000万，新冠疫情传播是非常迅速的．为了有效控制疫情传播，在转移患者时采用专用的负压救护车．负压救护车的核心是负压舱(如图)，它是一个负压隔离单元，其内部空间对应的尺寸为2500 mm×1500 mm×2000 mm(长、宽、高)．它不工作时为开放状态，工作时通过顶部循环过滤的进、排气高效净化系统保证隔离单元内为微负压环境及内部空气流通，为疑似病人提供新鲜空气，同时保护周围人员及周围环境不受病源体污染．已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，环境温度T0＝280 K，负压隔离单元正常工作时温度为T＝300 K，此时内部压强比外界低Δp＝20 Pa，空气视为理想气体．求：负压隔离单元从开放状态转为正常工作状态需向外界排出的空气占原空气的百分比(计算结果保留两位有效数字)． 解析：以负压隔离单元内部气体为研究对象，初状态 T0＝280 K，p0＝1.0×105 Pa，V0＝2500 mm×1500 mm×2000 mm＝7.5 m3 末状态T＝300 K，p＝p0－Δp＝99980 Pa 设此时全部气体的体积为V，根据理想气体状态方程得＝ 在末状态排出气体的体积ΔV＝V－V0 体积占比η＝×100% 代入数据解得η＝6.7% 答案：6.7% 14．高原地区气压低，水的沸点达不到100 ℃，居民煮饭时就需要用高压锅，利用它可以将食物加热到100 ℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎．(计算结果均保留三位有效数字) (1)小明测得高压锅圆形出气孔的直径为4 mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80 g，当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气，安全阀被顶起时处于平衡状态，此时高压锅内部气体的压强是多大？(已知标准气压p＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2) (2)如果安全阀被顶起时，高压锅内气体温度为127 ℃，停止加热，当锅内气体温度降至107 ℃时，高压锅内部气体的压强是多大？(可近似认为高压锅在这一过程中气体总量保持不变) 解析：(1)安全阀的重力G＝mg＝0.8 N 气孔的面积S＝πr2＝1.26×10－3 m2 安全阀对气孔处气体产生的压强p′＝＝6.35×104 Pa 此时气体压强p1＝p＋p′＝1.64×105 Pa (2)由等容变化可得＝ 代入数值可得p2＝p1＝1.56×105 Pa 答案：(1)1.64×105 Pa；(2)1.56×105 Pa 学科网（北京）股份有限公司 $