第2章 3 第 2 课时 理想气体 气体实验定律的微观解释-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

练案[9]第二章3.[第2课时 理 基础巩固练 知识点一理想气体 1.(2025·盐城高二检测)关于理想气体，下列 说法正确的是 A.温度极低的气体也是理想气体 B.压强极大的气体也遵从气体实验定律 C.理想气体是对实际气体的理想化模型 D.理想气体分子间的相互作用力不可忽略 知识点二理想气体状态方程 2.(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正 确的是 () A体积不变，压强增大时，气体分子的平均动 能一定增大 B.温度不变，压强减小时，气体的密度一定 减小 C.压强不变，温度降低时，气体的密度一定 减小 D.温度升高，压强和体积都可能不变 3.关于气体的状态变化，下列说法正确的是 ( A.一定质量的理想气体，当压强不变而温度 由100℃上升到200℃时，其体积增大为原 来的2倍 B.任何气体由状态1变化到状态2时，一定满 足方程，凸上 T T C.一定质量的理想气体体积增大到原来的4 倍，则气体可能压强减半，热力学温度加倍 D.一定质量的理想气体压强增大到原来的4 倍，则气体可能体积加倍，热力学温度减半 4.如图所示，一定质量的理想气体用质量为M 的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接 触，在图中三种稳定状态下的温度分别为T、 T2、T3,则T、T2、T的大小关系为 A.T=T2=T3 B.T<T2<T3 C.T>T>Ta D.T<T2=T3 想气体气体实验定律的微观解释] 知识点三气体实验定律的微观解释 5.对于一定质量的某种理想气体，下列叙述中正 确的是 () A.如果温度降低，压强不变，气体分子在单位 时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定 减少 B.如果气体压强增大，气体分子在单位时间 内对单位面积器壁碰撞的次数可能增多 C.如果气体分子平均动能增大，气体分子在 单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数一 定增多 D.如果分子数密度增大，气体压强一定增大 6.在一定的温度下，一定质量的气体体积减小 时，气体的压强增大，这是由于 A.单位体积内的分子数增多，单位时间内、单 位面积上分子对器壁碰撞的次数增多 B.气体分子的数密度变大，分子对器壁的吸 引力变大 C.每个气体分子对器壁的撞击力都变大 D.气体密度增大，单位体积内分子质量变大 7.（多选)如图所示是一定质量的某种气体的等 压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说 法正确的是 A.在相同时间内b状态撞在单位面积器壁上 的分子数较多 B.在相同时间内α状态撞在单位面积器壁上 的分子数较多 C.a状态对应的分子平均动能小 D.a状态单位体积的分子数较多 综合提升练 8.(2025·郑州高二检测)湖底温度为7℃，有一 球形气泡从湖底升到水面时（气体质量恒 定)，其直径扩大为原来的2倍。已知水面温 度为27℃，大气压强po=1×10Pa,水的密度 P水=1×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2, 气泡内气体为理想气体，则湖水深度约为 A.65mB.55m C.45mD.25m 8 9.如图所示为一圆筒形真空容 器，在筒顶系着的轻弹簧下挂 一质量不计的活塞，弹簧处于 自然长度时，活塞正好触及筒 w 底。当在活塞下方注入一定 质量的理想气体后，温度为T 时，气柱高为h,则温度为T 时，气柱高为（活塞与圆筒间摩擦不计，弹簧始 终处于弹性限度内) ( A.6 T Cb买 T D.h 10.如图所示，一汽缸倒置悬挂， L111141111111112 汽缸的横截面积S=10cm, 高度为H=16cm,汽缸壁的 厚度忽略不计，活塞质量为m =2kg,厚度忽略不计，其中 密封一定质量的理想气体，汽 缸与活塞之间用一轻弹簧连 接，弹簧的劲度系数k=5N/cm。已知汽缸 和活塞由绝热材料制成，密封性良好，汽缸内 壁光滑，弹簧始终处于弹性限度内。外界大 气压强po=1.0×10Pa,重力加速度g取 10/s2。开始时气体的温度为27℃，弹簧 处于原长，活塞处于汽缸的中间位置。求： (1)开始时汽缸内密封气体的压强； (2)对汽缸内气体缓慢加热，使活塞与汽缸 口平齐，此时汽缸内密封气体的温度。 -159 1.如图所示，粗细均匀的、一端 封闭一端开口的U形玻璃 管，当41=31℃、大气压强 Po =1 atm(1 atm =76 cmHg) 时，两管水银面相平，这时左 管被封闭理想气体气柱长 l1=8cm。(T=t+273K)求： (1)当温度t2等于多少时，左管气柱长l2为 9 cm? (2)当温度达到(1)问中温度t2时，为使左管 气柱长l为8cm,则应在右管再加多高 的水银柱？误：玻意耳定律研究的是等温变化，压强与体积成反比，故B 正确；盖一吕萨克定律研究的是等压变化，体积与热力学温度 成正比，故D正确。 7.A由V-T图像可以看出由A→B是等容过程，TB>T4,故 PB>PA,C、D错误，A正确；由B→C为等压过程，Pg=P,故B 错误。 综合提升练 8.(1)0.204kg(2)45cm 解析：(1)封闭空气柱压强p=po+pg△h=1.0×103Pa+13.6 ×103×10×0.15Pa=1.204×105Pa, 对活塞受力分析，有pS=PoS+mg, 解得m=0.204kg。 (2)封闭空气柱初态： T1=300K,V=50cm·S 末态：T2=270K,V2='S, 由于在注水银和降低温度过程中活塞的质量不变，则气体做 VV 等压变化，根据盖一吕萨克定律有T=方， 解得1'=45cm。 9.(1)0.3m(2)51cm 解析：(1)对汽缸和活塞整体受力分析 (M+m)g=k△ 解得Ax=M+m)g=0.3m。 k (2)由于汽缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离 地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为h=49cm, 活塞离地面50cm-30cm=-20cm, 故初始时，内部气体的高度为 l=49cm-20cm=29cm。 升温过程为等压变化， V1=lS,T=290K,V2=l'S,T=310K, 根据兰。上 5T万 解得'=31cm, 故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度 h'=h+l'-l=51 cmo 10.(1)16cm(2)45.75℃ 解析：(1)玻璃管缓慢转动过程中，气体做等温变化， 初状态的参量 P=(75 +10sin 30)cmHg =80 cmHg, V =LS,L =17 cm, 末状态的参量 P2 =(75 +10)cmHg=85 cmHg, Va=LS, 根据玻意耳定律可得p1V1=P2V2, 代入题给数据解得L2=16cm。 2 (2)玻璃管保持竖直，温度升高过程，气体做等压变化。 T,=300K,V3=V1, 根据盖一吕萨克定律得上=上， T,T’ 代入题给数据解得T3=318.75K, 即t3=45.75℃。 练案[9] 基础巩固练 1.C只要实际气体的压强不是很高、温度不是很低，都可以近 似当成理想气体来处理，理想气体是物理学上为了研究方便 而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；通常状况 下，严格遵从气态方程的气体叫作理想气体，理想气体分子间 的相互作用力可忽略。 2.AB根据理想气体压强、体积、温度的关系可知，对一定质量 的理想气体，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分 子的平均动能增大，A正确：温度不变，压强减小时，气体体积 增大，气体的密度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积 减小，气体的密度增大，C错误：温度升高，压强、体积中至少 有一个发生改变，D错误。 3.C一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正 比，温度由100℃上升到200℃时，体积增大为原来的约1.27 倍，A错误；理想气体状态方程成立的条件为气体可看作理想 气体且质量不变，B错误：由理想气休状态方程%=C可知，C 正确，D错误。 4.B以活塞为研究对象，对T1、T2状态下的气体有Mg+PS= P1S,PoS+Mg=P2S,以活塞及上面的物体为研究对象，对T3 状态下的气体有poS+Mg+mg=PS,可以得出P1=P2<P3;根 据理想气体状态方程有=学=，，因y<y2,P=P T,-T3 则T<T2,因V2=V,P<P3,则T,<T,即T<T<T,B 正确。 5.B根据气体压强的微观意义可知，如果气体分子数密度增 大，但不明确温度的变化，即不知道分子平均动能的变化，则 无法判断气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞次数的 变化情况，即无法判断压强的变化，D错误；气体分子在单位 时间内对单位面积器壁碰撞次数是决定气体压强的微观因素 之一，B正确；气体分子平均动能增大，但分子的数密度变化 未知，所以无法判断单位时间内对单位面积器壁碰撞次数的 变化情况，C错误；温度降低，分子平均动能减小，但压强不 变，所以气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数 一定增多，A错误。 6.A气体的温度不变，分子的平均动能不变，对器壁的平均撞 击力不变；体积减小，单位体积内的分子数目增多，气体压强 增大。 25 7.BCD由题图可知一定质量的气体a、b两个状态的压强相 等，而α状态温度低，分子平均动能小，平均每个分子对器壁 的撞击力小，而要使压强不变，则相同时间内α状态撞在单位 面积器壁上的分子数一定较多，A错误，B、C正确；一定质量 的气体，分子总数不变，V>V。,故a状态单位体积的分子数 较多，D正确。 综合提升练 8.A以气泡内的气体为研究对象，初状态P1=Po+P水gh,V1= 号（号）=，I=(273+7)K=280K,末状态=m,4 =8V,T2=(273+27)K=300K,由理想气体状 态方程得，兰-兰，代人数据解得h=5m,故A正确，BC、 T D错误。 9.C设弹簧的劲度系数为k,当气柱高为h时，弹簧弹力F= h,产生的压强为=(S为容器的横截面积)。取封闭的 S 气体为研究对象，初状态为(T,4s,尝)，未状态为(T,5。 他hS他h'S 贷)，由理想气休状态方程得=，则=小√厂， S /T" 故C正确。 10.(1)8.0×104Pa(2)900K 解析：(1)开始时，对活塞，根据平衡条件有p1S+mg=PoS 解得p1=8.0×104Pao (2)活塞与汽缸口平齐时，对活塞，根据平衡条件有 P2S+mg =poS+kH 2 解得p2=1.2×105Pa 根据理想气体状态方程得，_P业 由题意知T1=300K,V2=2V 代入解得T,=900K。 11.(1)78℃(2)11.75cm 解析：(1)取左管中气体为研究对象，设玻璃管的横截面积 为S, 初状态p,=1atm=76 cmHg, T1=t1+273K=304K, V1=l1S=(8cm)·S, 因为左管水银面下降1cm,右管水银面一定上升1cm, 则左管气柱长为l2=9cm时， 左、右两管高度差为2cm, 因而末状态p2=(76+2)cmHg=78 cmHg, V,=(9cm)·S. 出学学元入数据每得乃-351K 可知t2=78℃。 22 (2)在78℃情况下，气柱长从9cm减小到8cm,体积减小， 压强一定增大，即压强大于78cHg,故要往右管加水银 学尝且6= 代入数据解得P3=87.75 cmHg。 故应在右管加水银柱的高度为(87.75-76)cm=11.75cm。 练案[10] 基础巩固练 1.C取全部气体为研究对象，根据玻意耳定律，有PoV。=p'(V。 +nY,),解得n=%-%=150×2010×20(瓶)=56 10×5 (瓶)，故选C。 2.D取原来瓶中的气体为研究对象，初态V=V,T=280K, 态=V+4业，0=320K,由盖一吕萨克定律得=元， 4放号会子放D项正确 m金=V, 3.A设至少需要把气囊完全压下n次，才能有水从出水管流 出，设大气压强为Po,水桶内气体体积为V。,气囊体积为V, 根据玻意耳定律可得po(。+nV)=p1V。,其中Po=pgh=10 m×pg,V。=4320πcm3,V1=72mcm3,p1=pg(h+0.4m)= 10.4m×pg,联立解得n=2.4,则至少需要把气囊完全压下3 次才能有水从出水管流出，故选A. 4.C设容器内气体压强为p,则气体状态参量为P1=p,V= 2V,V2=3V,第一次抽气过程，由玻意耳定律得pV=pV2,即 p×2V=P,×3V,解得户=了：第二次抽气过程，气体状态参 2 量P2=P,V,'=2V,V=3V,由玻意耳定律得PV,'=PV,即 2 3P×2V=P×3V,解得P3=gP,故C正确。 5.ABDV-T图像中，A与B的连线是一条过原点的倾斜直线， 为等压线，则A→B过程温度升高，压强不变，故A正确；由题 图可知，B一C过程，体积不变，温度降低，根据号=C,可知压 强变小，故B正确，C错误：由题图可知，C→D过程，温度不 变，体积变小，根据pV=C,可知压强变大，故D正确。 6.D从A到B气体温度不变，分子平均动能不变，故A错误； 从B到C为等容变化，根据查理定律号-先可，气体压强 增大，温度升高，则气体分子平均动能增大，故B错误；A到C ”_c可知，气体体 状态为等压变化，根据盖一吕萨克定律元，=T 积增大，温度升高，则气体分子平均动能增大，分子撞击器壁 的平均作用力增大，故C错误；从A到B过程气体温度相同， 分子撞击器壁的平均作用力相等，压强变小的原因是气体体 积增大，分子数密度减小，故D正确。 6