第2章 专题探究2 理想气体状态变化图像问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

体积较小，即V4>Va,B到C等温升压，可知体积减小， 即Va>Vc,D正确. ↑p/Pa B -273.150 t/℃ 7.C解析：气泡在湖底的压强p1=po+pgh=10Pa+103×10× 20Pa=3×105Pa,气泡在湖底的温度为：T1=(273+4)K= 277K,气泡在水面的压强为：P2=po=10Pa,气泡在水面的 温度为：T2=(273+17)K=290K,根据理想气体状态方程， 有学学0 ,Y≈3.1，故选C 8.C解析：以打开开关后剩余的气体为研究对象，设舱内体 积为V,根据理想气体状态方程，有1-m)”_2V T p(1-n）-,解得p2= 30p(1-n) ，该病员舱规定的负压值 310300 31 1+30n 为p2Po=-3P,故ABD错误，C正确， 9.B解析：当汽缸刚好要离开水平桌面时，弹簧的弹力为mg, 则mg=,解得弹簧伸长量为x=1X0m=0.05m则当 汽缸刚好要离开水平桌面时，活塞与汽缸底部的间距为L,= L-x=0.05m,当汽缸刚好要离开水平桌面时，汽缸内气体压 强为P1=n,%=1.0x10Pa-0pa=0.99x10°Pa,对汽缸 0.01 内气你由事气体秋本方程得，解得当汽缸 好要离开水平桌面时环境温度为T,=148.5K,故选B. 10D20s 11g 解析：(1)对气体A有P。=T,解得Pa=p。 T (2)在地球表面有pmS+mg=PS,在月球表面有piS+6mg= 1 pS,对气体B有P*05P%x07 10poS T 0,解得m= 11g 黑题应用提优练 1.B解析：设三种稳定状态下气体的压强分别为PP2P,以 活塞为研究对象，三种稳定状态下分别有Mg+PoS=P,S, poS+Mg=P2S,PoS+Mg+mg=P3S,可以得出P1=P2<p3.由理想 气体饰状态方程有学学学曲%得< 由V2=V3得T2<T3,即T1<T2<T3,所以选项B正确，ACD错 误故选B. 2.B解析：设胎内气体经过一定过程后温度变为T2= 0℃=273K,压强变为P2=100kPa,体积变为V2,则由理想 气体方程得业P 元，所以，=1兰=65.52L,该状态下 P2T1 气体的物质的量为n=7=242.925mol,所以气体 的分子数约为m=nW。=1.755×1024.故选B. 3.C解析：设容器总长度1，当温度为T时，活塞平衡时弹簧伸 选择性必修第三册·JK 长量为x,气体体积为 分小s,压强为号：由学=c,可知 =C,即x-T图像是过原点开口向右的抛物线，当 T 温度从T。开始缓慢增加时，P增大，V增大，x非线性变化，且 增加幅度逐渐减小，故题图乙中3正确故选C. 4.(1)30cm(2)42cm 解析：(1)初时刻，气体的压强为p,=pop水银gh=90 cmHg,加 速时，对水银由牛顿第二定律得p2S-poS-mg=ma,又mg= P水银Shg,联立解得P2=93cmHg由玻意耳定律得PLS= P2L2S,解得L2=30cm.(2)玻璃管倒过来后的压强为p3=po P*歌=60cmHg,由理想气体状态方程得PS_PL T T ,解得 L3=42cm. 压轴挑战 5.D解析：设U形管截面积为S,初状态时封闭气体的状态参 量为p1=(76+14)cmHg=90 cmHg,V=14cm×S,T,= (7+273)K=280K设加热过程中溢出的水银柱长度为h,末 状态时封闭气体的状态参量为p3=(76+h)cmHg,V3= (7cm+h)×S,T3=(7+273)K=280K由理想气体状态方程， 可知P,业_P,上，解得h=8cm.设纸张燃烧过程中的最高温度 为T2,此时封闭气体的状态参量为P2=(76+14+h)cmHg, 飞=(4cmh)xS,由理想气体状态方程，可知_P,,解 T1T21 得T2≈479K,可知纸张燃烧过程中的最高温度为t= (479-273)℃=206℃，故选D. 专题探究二理想气体状态变化图像问题 黑题 专题强化练 1.C解析：A.a→b过程中，气体压强不变，温度降低，根据 盖-吕萨克定律7=C得知，体积应减小，故A错误；B.6 过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化；根据玻 意耳定律pV=C得知，由于压强减小，故体积增大，故B错 误；CD.c一→a过程中，由图可知，p与T成正比，过坐标原点， 则气体发生等容变化，体积不变，而压强增大，综上所述可知 在b状态时，气体的体积最小，故C正确，D错误：故选C. 2.D解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以此时它 的体积应为22.4×0.3L=6.72L由题中图线可知，从压强为 P0到A状态，气体做等容变化，A状态时气体体积为6.72L, 温度为(127+273)K=400K,从A状态到B状态为等压变 化，B状态的温度为(227+273)K=500K根据盖-吕萨克定 #附之会，-7-20L-4L故选 TA 400 3.B解析：A.由图像可知，由A→B过程中，温度升高体积变 大，体积与热力学温度成正比，由=C可知，气体压强不 T 变，是等压变化，故A错误；BC.由图像可知，在B→C过程 中，气体休积不变温度降低，由兴=C可知，气体压强变小， 故B正确，C错误；D.由图像可知，在C→D过程中，气体温 度不变体积减小，由%=C可知，压强变大，放D错误故 选B. 黑白题10 4AD解析：根据兴=C,则V-1,则-T图像上某点与原 点连线的斜率与压强成反比.A.因c点与原点连线的斜率小 于d点与原点连线的斜率，可知状态c压强大于状态d压 强，即从状态c到状态d的过程中，压强一直减小，选项A正 确：B.从状态d到状态a的过程中，图像上各点与原点连线 的斜率先增大后减小，则压强先减小后增大，选项B错误； C.从状态a到状态b的过程中，图像上各点与原点连线的 斜率减小，则压强增大，选项C错误：D.从状态b到状态c的 过程中，各点与原点连线的斜率先减小后增大，则压强先增 大后减小，选项D正确.故选AD. 5.A解析：A.由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积 增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比， 气体发生的是等温变化，故A正确，B.由理想气体状态方程 可知：pV=C·T,由图示可知，连接0点与b→c图线上的点 的直线的斜率逐渐变大，所以b→℃过程温度升高，压强增 大，体积也增大，故B错误：C.由图像可知，c→d过程，气体 压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程-G可 知，气体温度降低，故C错误；D.由图像可知，d→a过程，气 体体积V不变，压强变小，由理想气体状态方程 刀=C可 知，气体温度降低，故D错误.故选A 6.BD解析：A.气体从状态A到B为等压变化，有 验费解 得了。=1，选项A错误；B汽缸悬挂后处于平衡状态， 有Mg+PBTR=POTR,解得Pg=PO- ,选项B正确：C.气 体在状态B时活塞处于顶端，B到C为等容变化，有PB= Pc :解得P。3%选项C;误：D气体从状态B 22mR21 到C为等容变化，有气二解得7：货1=子，选项 D正确.故选BD. 7.B解析：在题图p-T图像中，气体在1→2过程发生的是等 容变化，且压强、温度均增大，2→3过程发生的是等温变化 且压强减小、体积增大，3→1过程发生的是等压变化，且温 度减小、体积减小，结合各过程状态参量变化特点，可知 B正确. 8.D解析：设管内气体的压强为P、体积为V,水银柱的长度 为h,转过的角度为0，则p=po-P,cos 0.当0增大时，cos8减 小，封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变.A.根据理想 气体状态方程 7=C可得=C ·T,压强增大，V-T图像中 D 斜率应该诚小，故A错误：R根据理想气体状态方程=C 可得p=T,气体体积减小，P-T图像的斜率应增大，故 B结误：C根据理想气体状态方程yC可得p=C1,温度 不变，压强增大，图中箭头方向反了，故C错误；D.p-V图像 的等温线为双曲线的一支，由于封闭气体的压强增大、体积 减小、温度不变，故D正确.故选D. 9.B解析：从状态A到状态B过程中，气体等温压缩，体积减 参考答案与解析 小，压强增大，温度不变，从B到C,气体等压降温，温度降 低，体积减小，压强不变，从C到D过程中，气体等温膨胀， 体积变大，压强减小，且D状态的压强恢复为原A状态的压 强故选B. 专题探究三 变质量问题 黑题专题强化练 1.B解析：打气过程气温不变，设打了次，此时胎内气体压 强为4po,根据玻意耳定律有1.5pV+np。V。=4poV,解得n= 20(次)，故选B. 2.B解析：根据题意，设分装后气体的体积为V,由玻意耳定 律有pV=p1V,解得V,=100L,则最多可装的瓶数是n= V-V =18(瓶)，故选B. V。 3.A解析：设完成第一次抽气后，密闭容器内的压强为P1,根 据等温变化规律有poV=P1(V+0.05V),解得p1=+0.05V 品设完成第二次拍气后，密闭容器内的压强为，根据等 pVp1 温变化规律有p,V=p,(V40.05,解得p,740.05V1.0s 1,O5,则第二次抽出气体的量与第一次抽出气体质量的比 Po 为合品故选入 4.(1)15次(2)1.5L 解析：(1)设打气筒打压n次可以使压强达到4atm.初状态： p1=1atm,V1=V+nV,其中V-(7.5-6)L=1.5L=1.5× 103cm3,末状态：p2=4atm,V2=V,由玻意耳定律得p1V1= P2V2,代入数据解得n=15.(2)设停止喷雾时贮液筒内气体 体积为V,由玻意耳定律得：p2V2=p,V",4atm×1.5L= 1atm×V,解得：V=6L,故还剩药液体积为：7.5L-6L= 1.5L 5.B解析：以小玻璃罐内的气体为研究对象，依题意，设小玻 璃罐的容积为V。,加热后，小罐内的空气的体积变为V,则有 会秘君-名名可尚热G随内学气的 T To 质量为m=只m:加热后冷却至室温，体积不变，故气体做 等容变化，有宁号，可得肉空气的压强大小p=了， To 故选B. 6.(1)1:5(2)73.7℃ 解析：(1)加热前气体的温度为T,=(273+7)K=280K,加热 后的气体温度为T2=(273+77)K=350K,设圆柱形孔明灯 的体积为V,逸出的气体的体积为△V,对剩余气体的体积 根据盖-吕萨克定律得 -Ay”同温同压下，气体的质量 T 比等于体积比，所以逸出的气体与加热前的质量比为Am mo 二解得物2)灯上升的临界条件是灯体的重力和 内部气体的重力之和等于浮力，所以排出的气体的重力等于 灯体的重力.设加热到3后排出的气体的体积为△V2,P· 黑白题11专题探究二理想气体状态变化图像问题 黑题 专题强化练 限时：30min 题型1p-T图像 4.（多选)如图所示为一定质量的理想气体沿箭 1.(2023·江苏苏州调研)一定质量的理想气体 头所示的方向发生状态变化的过程，则关于该 经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中 气体压强变化的下列说法中正确的是(） 正确的是 7 A.a→b过程中，气体温度降低，体积增大 A.从状态c到状态d的过程中，压强一直 B.b→c过程中，气体温度不变，体积变小 减小 C.c→a过程中，气体压强增大，体积不变 B.从状态d到状态a的过程中，压强一直 D.在c状态时，气体的体积最小 增大 2.(2023·湖北孝感期末)0.3mol的某种气体的 C.从状态a到状态b的过程中，压强先增大 压强和温度的关系图像(p-t图像)如图所示. Po表示1个标准大气压，标准状态(0℃，1个 后减小 标准大气压)下气体的摩尔体积为 D.从状态b到状态c的过程中，压强先增大 22.4L·mol1.下列说法正确的是 ( 后减小 A.状态A时气体的体积为 p/atm 1 AB 题型3 p-PV图像 5.6L B.状态A时气体的体积为 5. /℃ 定质量的理想气体经历一系列状态变化，其 7.72L -273 0127227 p}图线知图所示，变化顺序由a→6一e一 C.状态B时气体的体积为1.2L D.状态B时气体的体积为8.4L da,图中ab线段延长线过坐标原点，cd线 题型2V-T图像 段与p轴垂直，da线段与轴垂直.气体在此 3.如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状 态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下 状态变化过程中 列判断正确的是 D. 0 A.A→B过程温度升高，压强变大 A.α→b,压强减小、温度不变、体积增大 B.B→C过程体积不变，压强变小 B.b→沁，压强增大、温度降低、体积减小 C.B→C过程体积不变，压强不变 C.c→d,压强不变、温度升高、体积减小 D.C→D过程温度不变，压强变小 D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变 选择性必修第三册·JK黑白题28 6.(2023·河北承德期末)（多选）质量为M、半8.(2022·山东淄博一模)一根足够 径为R的圆柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封 长的试管开口竖直向下，中间用水 闭一定质量的理想气体，如图甲所示，活塞用 银封闭了一定质量的理想气体，如 细线连接并悬挂在足够高的天花板上.初始时 图所示现将试管绕定点缓慢向右 封闭气体的热力学温度为T。,活塞与容器上、 转到虚线处，则下列图像中可能正 确的是 下部的距离分别为h和2h,现让封闭气体的 温度缓慢升高，气体从初始状态A经状态B 到达状态C,其p-V图像如图乙所示，已知外 界大气压恒为P0,点O、A、C共线，活塞气密性 D 良好，重力加速度大小为g.则理想气体在状态 9.(2023·山东泰安一模)气压式升降椅通过汽 缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如 图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状 汽缸杆与底座固定连接.可自由移动的汽缸与 汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽 缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力.设气体 的初始状态为A,某人坐上椅面后，椅子缓慢 下降一段距离达到稳定状态B.然后打开空 A.B的热力学温度为2T。 调，一段时间后，室内温度降低到设定温度， 稳定后气体状态为C(此过程人的双脚悬 B.B的压强为PO Mg TR2 空)；接着人缓慢离开座椅，直到椅子重新达 到另一个稳定状态D,室内大气压保持不变， C.C的压强为o_Mg 则气体从状态A到状态D的过程中，关于 2 TR2 p、V、T的关系图正确的是 T0 D.C的热力学温度为4 椅面 题型4综合图像 7.如图所示，一定质量的气体的状态 汽缸杆 沿1→2→3→1的顺序循环变化，若 底座 用p-V或V-T图像表示这一循 环，在图中表示正确的是 / 第二章黑白题29