第2章 专题强化练1 理想气体的状态方程（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

专题强化练1　理想气体的状态方程 题组一　理想气体状态参量间的关系 1.对于一定质量的理想气体,下列状态变化中可能实现的是(　　) A.使气体体积增加,同时温度降低 B.使气体温度升高,体积不变,压强减小 C.使气体温度不变,而压强、体积同时增大 D.使气体温度升高,压强减小,体积减小 2.(2024北京第十九中学月考)如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定质量的空气。若玻璃管中水柱上升,则外界大气的变化可能是(　　) A.温度降低,压强增大　　　　 B.温度升高,压强不变 C.温度升高,压强减小　　　　 D.温度不变,压强减小 题组二　理想气体的图像问题 3.如图所示为一定质量的理想气体状态变化时的p-T图像,由图像可知,此气体的体积(　　) A.先不变后变大　　　　B.先不变后变小 C.先变大后不变　　　　D.先变小后不变 4.(多选题)(2024四川遂宁期末)如图所示,一定质量的理想气体从状态a,先后到达状态b和c,已知pa=pb=p,Ta=Tc,Vc=Vb=4Va=4V。则(　　) A.a→b过程气体分子平均动能增加 B.b→c过程气体分子数密度减小 C.状态b、c的温度关系为Tb=4Tc D.状态a、b、c的压强大小关系为pa=pb=3pc 题组三　理想气体状态方程的应用 5.(2025河南驻马店开学考试)某医用氧气瓶的容积为40 L,瓶内装有7.2 kg的氧气。使用前,瓶内氧气的压强为1.45×107 Pa,温度为37 ℃。当患者消耗该氧气瓶内氧气的质量为3.48 kg时,瓶内氧气的压强变为7.25×106 Pa,则此时瓶内氧气的温度为(　　) A.33 ℃　　　　B.31 ℃　　　　C.29 ℃　　　　D.27 ℃ 6.(2024重庆荣昌模拟)纯净水压力储水罐总容积为20 L,冬季气温为7 ℃时,气囊内气体的压强为0.16 MPa,初始体积为10 L;随着水的注入,水侧的压强也逐渐升高。当水侧与气侧压强相等,气囊停止压缩时,储水罐储水完毕,气囊内气体可看作理想气体,不计气囊壁的厚度,T=t+273 K。下列说法正确的是(　　) A.当室温为7 ℃,气囊内气体压强为0.2 MPa时,储水量为14 L B.当室温为7 ℃,气囊内气体压强为0.4 MPa时,储水量为18 L C.当室温为27 ℃,气囊内气体压强为0.4 MPa时,储水量约为15.7 L D.当室温为27 ℃,气囊内气体压强为0.2 MPa时,储水量约为12.4 L 7.(2024福建宁德期中)如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气(视为理想气体),粗细均匀的细管上端的压力传感器能感知细管中的空气压力,从而控制进水量。初始时,洗衣缸和细管内的水面等高,封闭的空气柱长度L0=21 cm,水的热力学温度为300 K。已知管内空气温度与水的温度相同,水的密度ρ=1.0×,大气压强恒为p0=1.0×105 Pa,取重力加速度大小g=10 m/s2。 (1)当封闭的空气柱长度L1=20 cm时,洗衣缸刚好停止进水,求洗衣缸内的水面上升的高度; (2)若注入水的温度较低,使水的热力学温度变为285 K(细管中的空气柱温度也为285 K),且注水结束时,洗衣缸和细管内的水面高度差和(1)中的相同,求此时细管内空气柱的长度。 8.(2025安徽蚌埠二模)如图所示,U形玻璃管由横截面积为10 cm2和20 cm2的两段玻璃管连接而成,管内有一段水银柱,左右两管中液面高度差为H=5 cm,右管中水银液面到粗玻璃管下端距离为d=1 cm,左管中封闭的理想气体气柱长为L=10 cm,环境温度为300 K,大气压强为75 cmHg,现缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平,右管足够长,求: (1)升高后的温度; (2)若温度升高后保持不变,再往右管中缓慢倒入水银,使左管中气柱的长仍变为10 cm,求倒入的水银体积。 答案与分层梯度式解析 1.A 2.A 3.B 4.AC 5.D 6.C 1.A　根据理想气体状态方程=C,若使气体体积增加,同时温度降低,可采用减小压强的方法,故A正确;气体的体积不变时,温度与压强会同时变大或同时变小,B错误;气体的温度不变时,压强与体积成反比,不能同时增大或同时减小,C错误;气体的温度升高,压强减小,体积不可能减小,D错误。 2.A　设玻璃泡中气体压强为p,外界大气压强为p',则p=p'+ρgh,且玻璃泡中空气与外界大气温度相同,封闭空气的体积随水柱的上升而减小。将封闭空气看作理想气体,根据理想气体状态方程=C,在V减小时,若p增大,则T可能增大、减小或不变,故A正确;若p不变,则T减小,B错误;若p减小,则T减小,C、D错误。 3.B　根据理想气体状态方程=C可得p=T,可知A→B为等容变化,即体积不变;由题图可知B→C为等温变化,压强变大,由=C可知体积变小,所以气体的体积先不变后变小,故B正确,A、C、D错误。 4.AC　a→b过程中,气体压强不变,体积增大,根据理想气体状态方程=C可知,气体温度升高,则分子平均动能增加,A正确;b→c过程中,气体体积不变,则分子数密度不变,B错误;a→b过程中,气体压强不变,由盖—吕萨克定律有=,得Tb=Ta=4Ta,又因Ta=Tc,则状态b、c的温度关系为Tb=4Tc,C正确;b→c过程中,气体体积不变,由查理定律有=,得pb=pc=4pc,又因pa=pb,则状态a、b、c的压强大小关系为pa=pb=4pc,D错误。故选A、C。 5.D　瓶内剩余氧气的质量为7.2 kg-3.48 kg=3.72 kg,使用前3.72 kg氧气所占体积V1=×40 L= L,对瓶内剩余氧气根据理想气体状态方程有=,即=,解得t=27 ℃,故选D。 6.C　当室温为7 ℃,设初始压强为p1,体积为V1,末状态压强为p2,储水体积为V2,当气囊内气体压强p2=0.2 MPa时,由玻意耳定律知p1·V1=p2(20-V2),代入数据解得V2=12 L;当气囊内气体压强p2=0.4 MPa时,代入数据解得V2=16 L,A、B错误。当室温为27 ℃,设初始状态温度为T1,末状态压强为p3,储水体积为V3,温度为T2,当气囊内气体压强为p3=0.4 MPa时,根据理想气体状态方程有=,代入数据解得V3≈15.7 L;当气囊内气体压强为p3=0.2 MPa时,代入数据解得V3≈11.4 L,C正确,D错误。故选C。 7.答案　(1)51 cm　(2)19 cm 解析　(1)变化前后,细管中空气柱发生等温变化,由玻意耳定律有p0L0S=p1L1S 解得p1=1.05×105 Pa 又p1=p0+ρgh 解得h=50 cm 洗衣缸内的水面上升的高度H=h+L0-L1=51 cm。 (2)由理想气体状态方程有= 根据题意知p2=p1=1.05×105 Pa 解得L2=19 cm。 8.答案　(1)417.86 K　 (2)540 cm3 解析　(1)当左右两管中液面相平时,设左管中水银液面下降的高度为h,由体积关系有hS=dS+(H-h-d)×2S 解得h=3 cm 开始时封闭气体的压强p1=75 cmHg-5 cmHg=70 cmHg 液面相平后,封闭气体的压强p2=75 cmHg 根据理想气体状态方程,有= 解得T2≈417.86 K (2)若温度升高后保持不变,再往右管中缓慢倒入水银,使左管中气柱的长仍变为10 cm,设这时左管中封闭气体的压强为p3,根据查理定律有= 解得p3=97.5 cmHg 则倒入的水银的体积V=1 cm×10 cm2+4 cm×20 cm2+ cm×20 cm2=540 cm3 方法技巧 流程法处理理想气体状态方程问题 学科网（北京）股份有限公司 $