第2章 专题强化 1 变质量问题 理想气体的图像问题 关联气体问题-【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[10] 第二章 专题强化1 变质量问题 理想气体的图像问题 关联气体问题 A.3次 B.4次 基础巩固练 C.5次 D.6次 知识点一变质量问题 1.容积为20L的钢瓶充满氧气后，压强为1504.活塞式抽气机汽缸容积为V,用它给容积为2V atm,打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积 的容器抽气，抽气机抽动两次（抽气过程可视 为5L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶 中充气后压强为10atm,分装过程中无漏气， 为等温变化)，容器内剩余气体压强是原来的 且温度不变，那么最多能分装 ( A.4瓶 B.50瓶 C.56瓶 D.60瓶 4 2.一个瓶子里装有空气，瓶上有一个小孔跟外面 大气相通，原来瓶里气体的温度是7℃，如果 C. 4 把它加热到47℃，瓶里留下的空气的质量是 9 0.g 原来质量的 ( 知识点二图像问题 0.8 5.（多选)(2025·江西省乐平中学高二期末)如 3.桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形 图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态 水桶直径为24cm、高为35cm,柱形气囊直径 为6cm、高为8cm,水桶颈部的长度为10cm。 开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列 当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入 判断正确的是 桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管 流出。已知水桶所在处大气压强相当于10m 水压产生的压强，当桶内的水还剩5cm高时， 桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部 的体积。至少需要把气囊完全压下几次，才能 有水从出水管流出（不考虑温度的变化） A.A→B过程温度升高，压强不变 6cm B.BC过程体积不变，压强变小 气囊 出水管 手压泵 C.B→C过程体积不变，压强不变 颈部 10cm 水 D.C→D过程体积变小，压强变大 流 大 35 cm 6.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经 等温变化到状态B,再经等容变化到状态C, 24 cm A、C压强相等，则下列说法正确的是（) 160 别为T和T2,体积分别为V,和V2,T<T2, V<V2。则 A.从A到B气体分子平均动能增加 B.从B到C气体分子平均动能不变 A.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同 C.A、C状态气体压强相等的原因是分子撞击 温度，P将右移 器壁的平均作用力相等 B.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同 D.从A到B过程气体压强变小的原因是分子 温度，P将左移 的数密度减小 C.保持T、T,不变，若M、N同时缓慢向中间 考点三关联气体问题 移动相同距离，P将右移 7.一横截面积为S的汽缸水平放置，固定不动， D.保持T、T,不变，若M、N同时缓慢向中间 汽缸壁是导热的。两个活塞A和B将汽缸分 隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积 移动相同距离，P将左移 之比为5：4，如图所示，在温度不变的条件9.（多选）(2025·宿州高二检测)一定质量气 下，缓慢推动活塞A,使之向右移动一段距离 体，状态变化过程如图中A→BC→A图线所 d,不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，则活塞B向 示，其中B→C为一段双曲线。若将这一状态 右移动的距离为 变化过程表示在p-T图像或V-T图像上，其 中正确的是 A.5d 综合提升练 8.（多选)(2025·河南卷)如图，一圆柱形汽缸 10.使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在 水平固定放置，其内部被活塞M、P、N密封成 某次安全警示实验中，实验员取来一只容积 两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩 为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。 擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分 经暴晒后，瓶内气体温度从27℃上升至 161 57℃。瓶中气体可认为理想气体，忽略钢瓶11.左、右两管粗细不同 的体积变化，T=t+273(K)。 的U形玻璃管如图所 0) (1)求暴晒后瓶内气体的压强； 示放置，左右两管竖 (2)为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全 直，管中有一段水银， 阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压， 右管口封闭，右管中 待瓶内压强降至1.10MPa时，关闭安全 封闭气柱长为10cm,左管管口内有一轻质 阀。此时瓶内剩余气体与原有气体质量 活塞，在左管中封闭一段长度也为10cm的 之比是多少？ 气柱，左管中水银液面比右管中水银液面高 4cm,左管横截面积是右管横截面积的，开 始时左管中封闭气体压强为77cmHg,现将 活塞缓慢向下移，使左、右两管中水银液面相 平，已知环境温度为27℃，求两管中水银液 面相平时： (1)两管中气体的压强； (2)活塞下移的距离。 一162 12.(2025·辽宁部分学校联考) 13.使一定质量的理想气体的状态按图甲中箭头 如图所示，导热性能良好的密 所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横 闭的圆柱形容器放在水平面 轴为渐近线的双曲线的一部分。 上，横截面积为S、质量为m的活塞将容器内 p/atm V/I 50 分成A、B两个气室，两气室中气体体积均为 0 30 ,B气室中气体压强为10g,g为重力加速 20 10 10203040VL 0 300 600T/K 分 乙 度，外界大气压强为侧，活塞与容器内壁间 (1)已知气体在状态A的温度T4=300K,求 无摩擦且不漏气。现转动阀门K,使B中气 气体在状态B、C和D的温度各是多少？ 体缓慢流出，当B中气体压强等于外界大气 (2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体 压时，求： 积V和热力学温度T表示的图线（图中 (1)活塞向下移动的距离； 要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表 (2)流出的气体质量占原来B气室中气体质 示变化的方向)，说明每段图线各表示什 量的百分比。 么过程。 -1637.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 7.D以活塞为研究对象，初状态有P1S=P2S,设气室1、2的体 积分别为V,、V,,末状态有p1'S=P,'S,气室1、2的体积分别为 V'、V,',在活塞A向右移动d的过程中，活塞B向右移动的 距离为x,温度不变，分别对气室1和气室2的气体运用玻意 耳定律，得p1V1=P1'(V1+xS-dS),P2V2=P2'(V2-xS),联立 以上各式，代人数据可解得x=号d,故D正确。 综合提升练 8.AC由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过 程中P板不发生移动，则由等容过程号=是一4=片47，可 得左侧气体压强增加量多，则P板向右移动；A正确，B错误； 保持温度不变移动相同的距离时学=(0：马 p-C1,同理 V 得八，若P不移动，则<上二A V, C T CT, YY之AV则P>m,P板向右移动，C正确，D错误， 故选AC。 gAC由题图知A一6是等压膨张过程，由盖一吕萨克定律之” T,即温度升高：B一→C是等温压统 即压强变大：C→A是等容降压过程，由查理定律=知 TeT T。>T,温度降低。故选项A、C正确。 10.(1)1.65MPa(2)2:3 解析：(1)瓶内气体可视为等容变化， :据声理定排布片会 其中T。=(27+273)K=300K, T1=(57+273)K=330K, 解得P1=1.65MPa。 (2)梨影理郑气件状态方卷有学：学， 解得V,=60L,则有V。:V2=2:3, 即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为2：3。 1.(1)90cmHg(2)0cm 解析：(1)开始时，左管中气体压强 P =77 cmHg, 气柱长L1=10cm, 右管中气体的压强 P2 =P +4 cmHg =81 cmHg, 气柱长L2=10cm, 当左、右两管中水银液面相平时， 设左管水银液面下降x, 则右管水银液面上升的高度h=然=号 35=3, -227 则4cm-x=子， 解得x=3cm, 故右管水银液面上升的高度为1cm, 设两管中气体的压强均为P, 右管中气柱的长L2'=10cm-1cm=9cm, 右管中气体发生等温变化， 则有p2L2S2=pL2'S2, 解得p=90 cmHg。 (2)设两管中水银液面相平时， 左管中气柱长为L', 左管中气体发生等温变化， 则有pL1S=P1L1'S, 解得L=召m, 活塞向下移动的距离 77 40 h=13 cm-9 cm=9 cmo 2.(1)25 (2)65% 解析：(1)设开始时，气室A中气体压强为PA, 根据力的平衡有P,S+mg=10m5, 9mg 解得pa=S, 当B中气体压强等于外界大气压时，设气室A中气体压强为 PA', 据力的平衡有P,S+mg-gs。 解得p'=m S A气室中气体发生等温变化， 则V=p,,解得r=子， 因此活塞向下移动的距离h=V:业=y 5=250 (2)设B气室中气体压强变为四≤时体积为”， S 则10v=7,解得P=9, S 则流出的气体质量占原来B气室中气体质量的百分比为？ v-Iv =m×100%=65%0 3.(1)600K600K300K(2)见解析 解析：由p-V图像可知，气体在A、B、C、D各状态下压强和 体积分别为 Pa=4 atm,P8 =4 atm, Pc =2 atm,Pp =2 atm, V=10L,Vc=40L,Vn=20L。 (1)根据理想气体状态方程 PAVA_PcVc_PDVp Tc To 可得7：7=子经8×300K=60K PAVA ,-2k.T,=28×30K=30K. 2×20 PAVA 由题意知B到C是等温变化， 所以TB=Tc=600K。 (2)因由状态B到状态C为等温变化， 由玻意耳定律有PaVg=PcVc, 得ye-Pe业-2x40L=20L。 PB Γ4 在V-T图像上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依 次连接（如图），AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程， CD是等压压缩过程。 V 50 40 30 20 D B 封 300 600T/K 练案[11] 基础巩固练 1.A天上飘落的雪花是由水蒸气凝华形成的，属于晶体，故A 正确；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，故B 错误：金属没有规则外形，但有确定的熔点，属于晶体：玻璃可 以划成正方形，但没有确定的熔化温度，属于非晶体，故C、D 错误。故选A。 2.C物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶 体，故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体，故 A错误：沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一 样，表现出各向同性，可能是非晶体，也可能是多晶体，故B错 误；一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即 表现出各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确；一块固体， 若其各个方向的导热性能相同，表现出各向同性，可能是多晶 体，也可能是非晶体，故D错误。 3.D晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是晶体， 有确定的熔点，有确定的几何形状，A、C错误；沿垂直于x轴 晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性 的压电效应，B错误，D正确。 4.B空间点阵是晶体的特殊结构，是晶体的一个特性，A错误； 不管是品体还是非品体：组成物质的微粒永不停息地在做热 运动，C错误；在物质内部各个平面上，微粒数量不相等的可 能是非晶体，也可能是多晶体，故D错误，B正确。 5.B晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不 同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；金刚石和石墨 都是由碳原子构成的，因为碳原子的排列方式不同，故其物理 22 性质差异很大，石墨质地松软，可以用来制作铅笔芯，金刚石 很硬，可以用于制造玻璃刀和钻头，B错误，D正确；品体的许 多特性都与点阵结构有关，C正确。 综合提升练 6.B雪花具有规则的几何形状，且雪花在熔化时，吸收热量温 度不变，具有确定的熔点，所以雪花是单晶体，则单晶体具有 各向异性的物理性质，A错误，B正确；温度是分子平均动能 的标志，故0℃雪花的水分子的平均动能与0℃液态水分子 的平均动能相同，C错误：雪花是固体颗粒，飞舞时，是宏观上 的机械运动，不能说明分子在做无规则运动，D错误。 7.BC非晶体和多晶体都具有各向同性，由题意可知，长度AB 为宽度AC的2倍，用多用电表沿两对称轴O1O1'和O2O2'测 其电阻，阻值关系为R,=4R,表现各向同性，故可能是多晶 体，也可能是非晶体，故B、C正确，A、D错误。 练案[12] 基础巩固练 1.D液体的表面张力是液体表面层的分子比液体内部稀疏，分 子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力的结果，而非气 体分子对表面层液体分子的吸引产生的，表面张力使液体表 面具有收缩的趋势，故A、B、C错误，D正确。 2.C由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋 势，故C正确。 3.BD水银不浸润玻璃，但可浸润铅，液体对固体是否发生浸 润现象，是由液体和固体的性质共同决定的，A错误，B正确； 毛细现象是由于液体浸润固体引起液体上升及不浸润固体引 起液体下降的现象，不是大气压作用，C错误：由发生浸润和 不浸润现象的微观原理知，D正确。 4.CD水在玻璃管中液面会上升是浸润现象，水在塑料笔芯中 液面会下降是不浸润现象，故A、B错误；水对玻璃是浸润的， 说明题图甲中水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用 强，故C正确；甲、乙两题图都能说明管的内径越小，毛细现象 越明显，故D正确。 5.B液晶是介入固态和液态之间的一种物质状态，其既具有液 体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性 质，故A错误；结合上述可知，液晶在一定程度上具有晶体分 子的规则排列的性质，即液晶分子在特定方向排列比较整齐， 故B正确；在外加电压的影响下，液晶自身并不能够发光，而 是由于液晶通电时，排列变得更加有秩序，使光线容易通过， 故C错误：并不是所有物质都能成为液晶，只有少数物质在特 定条件下才能成为液晶，故D错误。故选B。 综合提升练 6.C题图甲中实验现象为各向同性，说明薄板材料不是单晶 体，可能是多晶体也可能是非晶体，A错误：题图乙中液体和 管壁表现为浸润，B错误；题图丙中液晶显示器是利用液晶光 学性质具有各向异性的特点制成的，C正确；题图丁中水黾静 8