专题2 理想气体的图像问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

专题 理想气体的图像问题 1.（2023·湖北武汉模拟)某实验小组用图甲 所示装置，研究烧瓶内封闭气体的体积一 定时压强与温度的关系，初始时封闭气体 的摄氏温度为t。,往容器内加热水，可以改 变封闭气体的温度t,用△t(△t=t-tn)表示 封闭气体升高的摄氏温度，p表示温度为t 时封闭气体的压强，则图乙中可能正确的 图线是 温度传感器 压强传感器数据采集器 电脑 甲 ① ③ ④ 0 △t A.① B.② C.③ D.④ 2.(2023·河北唐山二模)P 如图所示为一定质量的理 想气体等温变化p-V图 线，A、C是双曲线上的两 B D 点，E,和E2则分别为A、C两点对应的气体 内能，△OAB和△OCD的面积分别为S,和 S2,则 （) A.S<S2 B.S=S2 C.E >E2 D.E<E 3.(2023·福建莆田期末)一定质量理想气体 的体积V与温度T的关系如图所示，该气 体经状态A→B→C→D→A的变化过程.状 02黑白题物理I选择性必修第三册·JK ©限时 30分钟 态A、B、C、D对应的压强分别为PA\Pa-Pc、 PD,下列关系式正确的是 () D 0 A.PA>PB B.Pa>Pc C.Pc>PD D.PD>PA 4.一定质量的理想气体经历如图所示的一系 列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p-T 图像中都是直线段，ab和dc的延长线通过 坐标原点O,bc垂直于ab,ad平行于纵轴. 由图可以判断 0 A.ab过程中气体体积不断减小 B.bc过程中气体体积不断减小 C.cd过程中气体体积不断增大 D.da过程中气体体积不断减小 5.（2022·安徽怀宁中学质检)如图，一定质量 的理想气体从状态a(po、V。、T。)经热力学过 程ab、bc、ca后又回到状态a,且外界环境为 非真空状态.则下列说法错误的是() 0 2 V A.b、c两个状态气体温度相同 B.bc过程中，气体温度先升高后降低 C.bc过程中，气体温度一直不变 D.ab过程中，在单位时间内气体分子对单 位器壁面积的平均作用力增加 6.(2022·江苏苏州实验中学期中)图示描述 了一定质量的理想气体状态变化过程中的 四个状态，图中αb的延长线过原点，则下列 说法正确的是 A.a→b的过程，气体分子在单位时间内撞 击容器壁上单位面积的平均次数不变 B.b→c的过程，气体分子在单位时间内撞 击容器壁上单位面积的平均次数减少 C.c→d的过程，气体分子的数密度增大 D.d→a的过程，气体分子数密度和分子的 平均速率都减小 7.（2023·江苏南通中学期中)一定质量的理 想气体，其状态变化过程为p-V图像中的 ABCA,如图所示.则对应过程的V-T图像或 p-T图像可能正确的是 () 8.如图甲是一定质量的理想气体由状态A经 过状态B变为状态C的V-T图像.已知气 体在状态A时的压强是1.5×10Pa. tpl×10Pa) ↑V/m B 2.0 0.6 1.5 0.4 -..A 1.0 0.5 0 T4300400T/K 01234T1(×102K) 甲 U (1)写出A→B过程中压强变化的情形，并 根据图像提供的信息，计算图甲中T4 的温度值 (2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态 A经过状态B变为状态C的p-T图像， 并在图线相应的位置上标出字母A、B、 C.如果需要计算才能确定有关坐标值， 请写出计算过程 进阶突破·专项练03第2节光电效应 1.C解析：A.发生光电效应时，电子从锌板飞出，锌板失去电 子带正电，所以验电器带正电，故A错误：B.根据光电效应 方程E=hw-w,可知从锌板表面逸出的光电子最大动能是 确定的，有些光电子从较深处逸出，初动能较小，所以从锌板 逸出电子的动能不一定相等，故B错误；CD.根据w。=W。, W。_3.34×1.60×1019 解得。=6=6.63x104 Hz=8.06×104Hz,可知锌的 极限频率大于钠的极限频率，用该紫外线灯照射金属钠，一 定能使钠发生光电效应，故C正确，D错误故选C 2C解析：L根据c=分=知，解得= 入，A错误；B.根据I= ?,n=?,解得每秒钟产生的光电子数为=？=，B错 t 误；C.光电管阴极接收到光照用于激发光电子的功率P= n,由于”=分，结合上述解得P=低，C正确：D.光电子选 出阴极K时的最大动能Ekmatl=hw-W。,电场加速后eU= aa-El,结合上述解得Eae=eU+C二W,D错误放 选C. 3.(1 (2)eU。≤E≤eU,+hw-W。 解析：(1)单位时间内照射到阴极K上的光子数为N,产生 -e△t 的光电子数为a三d,则光电流6三名、M 4 4t=ne,解 得N=o”(2)由光电效应方程可知光电子的最大初动能 Emo=hw-W。,光电子到达阳极A时，由动能定理可得eU。= 进阶突破 专题一阿伏伽德罗常数的应用 1.B解析：A.知道阿伏伽德罗常数、气体摩尔质量和质量，无 法求得气体的体积，所以求不出分子间的平均距离，故A错 误；B.由气体分子的立方体模型得d=T。= oW,放e知 3M 气体的密度、摩尔质量、阿伏伽德罗常数可以求出分子间的 平均距离，故B正确：C.知道阿伏伽德罗常数、气体质量与 体积，可以求出气体的密度，求不出气体分子间的平均距离， 故C错误：D.由B选项分析可知，知道该气体的质量、体积 和摩尔质量，还需已知阿伏伽德罗常数才能求出分子间的平 均距离，故D错误.故选B. 2.B解析：1kg氢气物质的量为n=100g 2g·moi-500mol,1kg 氢气所含的分子数量为N=500mol×6.02×1023mol1=3.01× 1026,故选B. 3.AC解析：AB.a克拉钻石物质的量（摩尔数）为n= 2所 含分子数为N=W,=,故A正确，B错误； CD.钻石的摩尔体积V=Mx10 (单位为m3/mol),每个钻 p 石分子体积为V,=NN VM×10-3 （单位为m3),将钻石分子看 作球体，设钻石分子直径为4，则人=智()，联立解得 选择性必修第三册·JK Em-Eo,解得光电子到达阳极A时最大动能Ems= eU。+hw-Wo光电子的最小初动能为零，则光电子到达阳极A 时动能Emm=eU。,所以光电子到达阳极A时动能E,的范围 为eU。≤E≤eU。+hw-Wo 第3节波粒二象性 1.A解析：波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻 的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高，选项A正确： 光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项B错误；极紫 外光的波长小于紫外光的波长，则频率较大，如果紫外光不 能让某金属发生光电效应，极紫外光不一定不能使该金属发 生光电效应，选项C错误；由康普顿效应可知深紫外光通过 实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更 长的成分，选项D错误.故选A. 2.D解析：A.电子衍射图样说明了电子具有波动性，A错误； h B.根据eU= 2w,入=解得A=一 √/2meU 加速电压越大，电子的物质波波长越短，B错误； C.电子物质波波长比可见光波长更短，C错误； D.根据入=h,动量相等的质子和电子，对应的物质波波长 也相等，D正确.故选D. 3.D解析：中子的德布罗意波波长为入1，则有，=么，氘核的 P 德布罗意波波长为2，则有2=么，由于1>2，则有，< P2,中子与氘核相向对撞结合过程动量守恒，以氘核动量方 向为正方向，则有卫2P1=P3,处于激发态氚核的德布罗意波 波长入=人解得入， 入入2，故选D. P3 专项练 d= 36M×10 √NP -（单位为m),故C正确，D错误故选AC 4.(1)0.72kg(2)5.3×102个 解析：(1)成年人在1h内吸入空气的体积V=60nV。= 60×20×500×106m3=0.6m3,吸入空气的质量m=pV= 0.72kg;(2)成年人在1min内吸人空气的体积V1= nV。=20×500×10-6m3=10L,其中吸人氧气的体积 ,=Vm,吸人氧气的分子数N=N,解得N=≈53x102 5.(1)4×1022个(2)3×109m 解析：(1)设饭气的物质的量为A,则0=背，放气分子的总 数：N=-60610 ×6×1023个≈4×1022个： 0.131 《(2)每个分子所占的空间为：儿。=、，设分子间平均距离为 3「v31.6x103 a,则有：，=a,则a-√N4x10产m3x10”m 专题二理想气体的图像问题 1.A解析：烧瓶内封闭气体的体积一定，由查理定律有= T ?=光又AT三△.所以有4p=oA=P=Po,整理得pP To 黑白题36 po,可见p-A:图像为一次函数，斜率为0， T。 均为正值，故正确的图线是①.故选A 2.B解析：AB.由于图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳定 1 1 律可得paV=pcVc,而S,=2paV,2=2pcVc,即S= S2,A错误，B正确：CD.由于图为理想气体等温变化曲线， T4=Tc,则气体内能E1=E2,CD错误.故选B. 3.D解析：由题图可知，A、B在一条等压线上，则有P4=PB,D C在一条等压线上，则有Pc=P,由理想气体的状态方程 =C,可知越小，压强越大，因此则有Pc=p>,=P,故 PV D正确 4B解析：由少=C,即p=C1可知a一6、6一都是等容变 化，且图像斜率越大，气体体积越小，即b过程中气体体积 不断减小，da过程中气体体积不断增大，故B正确. 5c解折：A根据理想气体状态方程C,可得7光则 在6状态有刀在e状态有元“20，故 C b、c两个状态气体温度相同，A正确；BC.由图像可知，bc过 程气体压强p与体积V的乘积V先增大后减小，由理想气 体状态方程y=C可知，气体温度T先升高后降低，B正确， C错误：D.ab过程中，体积不变，压强增大，根据查理定律有 =,所以b过程中，温度升高，分子平均动能增大，在单 位时间内气体分子对单位器壁面积的平均作用力增加，D正 确.本题选错误的，故选C. 6B解析：Aa一b的延长线过原点，由=C可知，发生的是 等容变化，气体体积不变，α→b的过程，温度升高，压强变 大，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次 数增大，故A错误：B.bc的过程是等压变化，由于温度升 高，体积变大，气体压强的产生是由于气体分子不停息地做 无规则热运动，其大小取决于单位时间内撞击容器壁上单位 面积的平均次数及撞击容器壁时的平均速率，由b到c,温度 升高，气体分子平均速率增大，而气体压强不变，故单位时间 内撞击容器壁上单位面积的平均次数减少，B正确：C.c→d 是等温变化，压强减小，体积增大，分子数不变，所以气体分 子的数密度减小，C错误；D.气体从d→a的过程，温度降 低，所以气体分子的平均速率减小，各点与原点连线的斜率 变大，体积变小，所以气体分子数密度增大，故D错误故 选B. 7.C解析：AB,根据图像可知A一B,压强不变，即不变，故 此时V-T图像为一条过原点的倾斜直线：同时此时体积在 减小，温度在降低，AB错误：CD.根据图像可知C+A,体积 不变，即？不变，故此时p-T图像为一条过原点的倾斜直 线：同时压强在增大，温度在升高：由图像可知B+C过程中 图线为直线，此时pV乘积可能先增大后减小，根据pV=nRT 可知此时温度可能先增大后减小，C正确，D错误.故选C. 8.(1)等压变化200K(2)见解析 解析：(1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点， 所以A→B是一个等压变化，即P4=Pg,根据盖-吕萨克定律可 参考答案与解析 得所以 VA 0.4 g0.6 300K=200K. (2)由题图甲可知，BC是等容变化，根据查理定律得 无，所以Pc-TP300] =400x1.5×10Pa=2.0x10Pa,则可画出 状态A→B→C的p-T图像如图所示： 1pl(×105Pa) 2.0 1.5 A 1.0 0 0.5 01234T(×102K) 专题三变质量问题 1.B解析：以温度为7℃时室内的所有气体为研究对象，发生 等压变化时，根据盖-吕萨克定律有(273+7)k(273+27)K! Vo V 可得片=只，则室内的空气质量减少了 -V。-1 V 5 6.7%,故选B. 2.D解析：设轮胎的容积为V。,充人一个大气压的体积为V, 根据玻意耳定律2.0poV,+poV=2.8poV,代入数据解得V= 24L,故选D. 3.A解析：设在H=80m的水下桶内气体占据空间的长度为 L,压强为P1,根据平衡条件可得P1=Po+PgH=9p0,根据玻意 耳定律有P%=P,S,解得L=今A远小于H,所以增加气体 后，压强不变，温度不变，增加的气体的体积为V,=(h-L)S= 厂8，原来气体的体积为V。=S=。,压入气体的质量与筒内 原气体质量的比值约为Y8,故选P 4.(1)=40。(2)n=198×10Pa,见解析(3)2=， m余28 解析：(1)根据玻意耳定律有p1V1+PoV人=P2V2,其中V人= △h,解得t=40s.(2)再根据玻意耳定律有P2V2=P3V1,解得 P3=1.98×10Pa.空气质量一定，分子个数一定；温度不变，分 子的平均动能不变：体积减小，分子的数密度增大，单位时 间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，导致压强增大. (3)碰撞后球的体积V=0.9m3,根据理想气体的状态方程 有尝学放空气与除空气质量之北受新 得幽=5 m余28 5.(1)1080K(2)13:18 解析：(1)对下部分气体N做等温变化，初状态压强为P1= ,+学，体积为y,=,末状态压强为P,体积为=子。，根 据玻意耳定律有P1V1=P2V2对上部分气体M,当活塞A移动 到最低点时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强 P2=P2,初状态：压强为Po,温度为T。,体积为V。,末状态：压 强为p,温度为T,体积为，，根据理想气体状态方 图，有2，代入数据解得乃=3.67，=1080K(2)设 上部分气体M,等温变化，压强回到Po时体积为V3,根据玻 黑白题37