第2章 第3节 第3课时 理想气体的状态方程-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

p'-x cmHg(其中p'为装置所处环境的大气压)，得x=p'-CT, 把刻好温度值的装置移到高山上，由于高山上的大气压小于 一个标准大气压，在温度相同的条件下，x会减小，因B管上 所刻的温度数值上低下高，测出的温度比实际温度偏高，故 D正确.故选D. 压轴挑战 T MgTo 5(2,(2sngs(3)7 PoS 解析：(1)降温过程中，气体体积不变，根据查理定律 T。 PoT1 二，得温度降为☑时杯内气体的压强P (2)对杯盖受力分析如图甲所示，当杯盖与杯身间的弹力恰 好为零时，拉力最小，根据平衡条件P1S+F=PoS+mg,最小拉 T 力为F=poS+mg-T Po8 PoS mg Mg. PoS p2S 甲 之 (3)设提起杯子时气体压强为P2,温度为T2,杯身的受力分 析如图乙所示， Mg 平衡时pS=p,S+Mg,得到p2=P0S, MgTo 根据查理定律-，此时温度为1，=。 To T2 PoS 第3课时 理想气体的状态方程 白题 基础过关 1.A解析：ACD.气体分子大小和相互作用力可以忽略不计， 也可以不计气体分子与器壁碰撞的动能损失，这样的气体称 为理想气体它是理论上假想的一种把实际气体的性质加以 简化的气体理想气体在任何情况下都严格遵守气体实验定 律，也就是说，实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度 不太低，压强不太大时，才可做近似处理.一般可认为温度不 低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时的气体为 理想气体故A正确，CD错误B.对于理想气体，分子间不存 在相互作用力，也就没有分子势能的变化，其内能的变化即 为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，B错误.故 选A 2.D解析：气体的质量一定，则分子数一定，当体积减小 时，分子总数不变，单位体积的分子数增加，因温度不变， 则分子的平均速率不变，则气体分子每次碰撞器壁的平均作 用力不变，气体的压强变大，则单位时间内单位面积器壁上 受到气体分子碰撞的次数增多.故选D. 参考答案与解析 3.D解析：A.轮胎内气体体积不变，气体质量不变，则单位体 积内分子的个数不变，故A错误；B.由于胎内气体体积不 变，单位体积分子数不变，温度降低，分子平均速度降低，则 单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少，故B错误； C.由于胎内压强变低，体积不变，单位体积分子数不变， 则分子对胎内壁单位面积的平均作用力变小，故C错误； D.由于温度降低，则分子内能减小，分子平均速率变小，速 率大的分子占比变少，故D正确.故选D. 4.C解析：气泡在湖底的压强p1=po+pgh=10Pa+103×10× 20Pa=3×103Pa,气泡在湖底的温度为T,=(273+4)K= 277K,气泡在水面的压强为P2=po=10°Pa,气泡在水面的 温度为T,=(273+17)K=290K,根据理想气体状态方程，有 兴学41放选C 5.C解析：根据理想气体状态方程_P上，解得反冲后空 TT 气的压强为P2三 %2,故选C PiVT2 解析：根据理想气体状态方程P=C,可得V=C·2 p A.A一→B过程，由题图可知压强不变，温度升高，气体分子平 均动能变大，则分子与器壁间的平均作用力变大，故A错 误；B.B→C过程，温度不变，气体分子平均动能不变，则分 子与器壁间的平均作用力不变，由玻意耳定律pV=C知，气 体的体积减小，压强增大，故B正确：CD.C→A过程，气体体 积增大，温度降低，可知分子密度减小，分子平均动能减小； 根据压强微观意义可得分子在单位时间内撞击单位面积容 器壁的次数减少，故C错误，D错误.故选B. 黑题 应用提优 1.B解析：设三种稳定状态下气体的压强分别为P1P2P3,以 活塞为研究对象，三种稳定状态下分别有Mg+PS=P1S, PoS+Mg=p2S,PoS+Mg+mg=P3S,可以得出p1=P2<p3·由理想 气体的欢态方程有学学警白<5得 由V,=V,得T,<T,,即T,<T,<T3,所以选项B正确，ACD错 误故选B. 2.C解析：设气球胀破时距离地面的高度为h,由理想气体状 态方程可知Po%。 hx1200 Pa )x1.5Vo P0100m To ，解得h= h T0100m ×0.6K 3125m.故选C. 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 长量为x,气体体积为 (行+小5，压强为气：曲%=6，可知 黑白题11 a(+) =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.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=90cmHg,V1=14cm×S,T1= (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,V,= (7cm+h)×S,T,=(7+273)K=280K由理想气体状态方程， 可知P,-P,,解得h=8©m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, =(14cm+h)xS,由理想气体状态方程，可知P业_P,业 解得T2≈479K,可知纸张燃烧过程中的最高温度为t= (479-273)℃=206℃，故选D. 5.(1)66cmHg(2)330K 解析：(1)升温后有10cm长的水银柱进入左侧竖直细管， 水银柱高h2=10cm,空气柱长l2=40cm, 封闭气体的压强为p2=po-Pgh2=66cmHg (2)升温前水银柱高h,=20cm,温度为T,=240K,空气柱长 为l1=20cm, 封闭气体的压强为P1=po+pgh1=96 cmHg, 根据理想气体状态方程可得P,SP2S 7分，解得=30K 6.(1)35cm(2)481.25K 解析：(1)根据题意，分析活塞a的受力，由平衡条件可知弹 簧处于压缩状态，设压缩量为△x1,有PoS+mg=S+kAx1,解 得△x,=5cm, 600 此时活塞到底端距离h,=20cm=30cm, 则弹簧原长l=△x,+h,=35cm. (2)假设弹簧恢复原长时缸内气体温度为T。,则气体压强 p-PoSmg1.1x10 Pa, S 限扬理型气体秋态方程可得学%解得7=12西K 压轴挑战 7.(1)312K(2)15.75cm 解析：(1)B管内径为A管内径的2倍，则有Sa=4S4,加热 前A、B管中空气柱的长度分别为LA=Lg=20cm-2cm= l8cm,则在加热前，由题意有Va=SaLA,Vg=SgLg,Ta= 273K,P4=Pg;加热左侧气体后，水银柱向右移动，A管中气 体的体积增大，B中气体的体积减小，根据题意有A、B管中 空气柱的长度分别为L2=20cm,Lm=17.5cm,则加热后，根 选择性必修第三册 据题意有V2=SL2,Vm=SaLm,P2=Pm,由于B管中气体温 度不变，则根据玻意耳定律有PaVa=PmVm,对A管中气体分 析，根据理想气体状态方程有，业PeVe,联立解得T TA Tk 312K. (2)设温度从312K升高到468K的过程中，水银柱向右移 动的距离为d,则有VA3=V2+d·SB,Vg=Vm-d·Sg,PB= Pm,T3=468K,由于B管中气体温度不变，则根据玻意耳定 律有PmVm=PV阳，对A管中气体分析，根据理想气体状态 方程有Pee_Peye 联立解得d=1.75cm, 则加热左侧气体到468K时，右侧气柱长度为L=17.5cm- 1.75cm=15.75cm 专题探究二理想气体状态变化图像问题 黑题 专题强化 1.A解析：AB根据p=CT,则由图可知直线Oa是一条等 容线，从状态a到状态b,气体体积不变，故A错误，B正确； C.从状态b到状态c,气体温度不变，压强增大，体积减小， 故C正确；D.从状态c到状态a,温度升高，压强减小，则气 体体积增大，质量不变，密度减小，故D正确.此题选择不正 确的，故选A 2.D解析：图中倾斜的直线过绝对零度，则该过程代表等容 变化，有号一会，由题图可知B状态压强与A状态压强相等 PB=Pa,对B状态和0℃状态根据理想气体状态方程可知 元°=，其中V=0.3x2.4L=672L,解得V。=T 6n+ L=8.4L,故选D. 3.A解析：AC.由图可知，气体由状态c到a对应的V-T图线 为过原点的直线，所以发生的是等压变化，即P。=P1,由状 _25,得T.=2.51,故A正确，C错误： 态c到a过程有元。T。 B.气体由状态a到b为等温膨胀，所以P1V。=p6×2.5Vo,所以 P,21,故B错误；D.由状态a到b,温度不变，体积增大， 所以气体密度减小，由状态b到c,体积不变，气体密度不变， 故D错误故选A. 4.A解析：在V-T图像中等压线是过坐标原点的直线.由理 想气体的状态方程知=C,可见当压强增大时，等压线的 T-P 黑白题12第3课时 理想气体的状态方程 白题 基础过关 限时：15min 题型1理想气体 题型3理想气体状态方程的应用 1.*关于理想气体的认识，下列说法正确的是 4.*已知湖水深度为20m,湖底水温为4℃， ( 水面温度为17℃，大气压强为1.0×105Pa.当 A.它是一种能够在任何条件下都能严格遵守 气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为 气体实验定律的气体 原来的(g取10m/s2,p水=1.0×103kg/m3,T= B.一定质量的理想气体，平均动能增大，其温 273K+t) () 度可能不变 A.2.8倍B.8.5倍C.3.1倍D.2.1倍 C在温度不太高、压强不太小的情况下，气体5.新素材如图所示是一种火炮的复位装置 可视为理想气体 示意图，开炮时，炮管反冲带动连杆活塞使油 D.被压缩的气体，不能视为理想气体 压缩空气，此过程空气跟外界没有热传递，反 题型2气体实验定律的微观解释 冲结束后，被压缩的空气推动活塞使炮管复 2.*一定质量的气体，温度不变仅体积减小 位，设开炮前封闭空气的压强为P1,热力学温 后，气体的压强增大，用分子动理论的观点分 度为T,体积为V,炮管反冲使空气的热力学 析，这是因为 温度为T2,体积压缩为V2,则反冲 视频讲 A.气体分子的总数增加 后空气的压强为 B.单位体积内的分子数目不变 AT☑ B. C.PikT PIV2T2 D. C.气体分子每次碰撞器壁的平均作用力增大 V VT D.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子 碰撞的次数增多 空气 3.*(2024·重庆育才中学 反冲 油 期末)如图所示为汽车的真 复位 空胎，胎内充入一定质量的 (第5题) (第6题) 理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压 6。*★★ 如图，一定质量的理想气体，状态变化过 强变低.假设此过程胎内气体的体积不变且不 程如V-T图像中ABC图线所示，由图线可知 漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体( （) A.单位体积内分子的个数更少 A.A→B过程，分子与器壁间的平均作用力变 B.单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数 大、压强增大 不变 B.B→C过程，分子与器壁间的平均作用力不 C.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力 变、压强增大 更大 C.CA过程，分子密度减小，分子平均动能增大 D.速率大的分子占比变少，分子平均速率 D.C→A过程，分子在单位时间内撞击单位面 变小 积容器壁的次数增加 第二章黑白题23 黑题 应用提优 限时：40mim 1.*如图所示，一定质量的理想气体用质量4.新考法实验小组的同学 为M的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光 用如图所示的装置测量纸张 滑接触，在图中三种稳定状态下的温度分别 燃烧过程中的最高温度.在 为T、T2、T3,体积分别为V、V2、V3且V< 环境温度为7℃时将一左端 V2=V3,则T、T2、T3的大小关系为 开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形 A.T1=T2=T3 管右侧用水银封闭了一段长为14cm的空气 B.T1<T2<T3 柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U C.T1>T2>T3 形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银 D.T<T2=T3 恰好不溢出将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束 2.*小明牵着一只氦气球玩耍，一阵大风吹 后，当温度再次恢复到7℃时，左侧水银面下 过，氦气球从小明手中脱离飞上了天空.气球 降了7cm.已知大气压强为76cmHg,纸张燃 在小明手中时体积为V。,地面的温度t。=27℃， 烧过程中的最高温度约为 () 地面附近大气压强po=1.0×105Pa,距离地面 A.500℃B.400℃C.300℃D.200℃ 高度每增加100m,大气压强下降1200Pa,气 5.*(2025·湖南名校联考)如图所示，粗细 温降低0.6℃.已知当气球的体积为1.5V。时， 均匀的U形细导热玻璃管竖直倒置，竖直高 气球会胀破，气球内外压强始终相等，T 度为40cm,水平宽度为10cm,左端开口，右 t+273K,则气球胀破时距离地面的高度约为 端封闭.用长度为20cm的水银柱在右侧管内 ( 封闭了长为20cm的理想气体，初始状态环境 A.2825m B.3025m 温度为240K,大气压强为76cmHg现缓慢升 C.3125m D.3225m 高环境温度，某一时刻有10cm长的水银柱进 3.*多可能性水平放置的圆柱形密闭容器，中 入左侧竖直细管，细玻璃管的内径远小于其 间用无摩擦的活塞隔开.活塞右端和圆柱形容 自身的长度求： 器的右端用轻质弹簧相连接，如图甲所示.弹 (1)此时管内封闭气体的压强； 簧遵循胡克定律，自然长度为圆柱形容器长 (2)此时环境的温度 度的一半活塞左侧为真空，右侧理想气体的 10cm 热力学温度为T,.若缓慢增加活塞右侧理想气 体的热力学温度T,其对应的弹簧伸长量为x, 则x-T的关系最接近图乙中的 理想气体 真空 00000000000 甲 A.1 B.2 C. .4 讲解 选择性必修第三册黑白题24 6.整(2025·山东齐鲁教研体模拟)如图所 压轴挑战 示，一内壁光滑足够高的汽缸开口竖直向上 7.转(2024·山东菏泽一模)如图所示，水平 静置于地面上，质量为m=2kg的活塞a通过 放置的封闭玻璃管由两段直径不同、长度均 劲度系数k=1200N/m的轻弹簧与活塞底部 为20cm的A、B细管组成，B管内径为A管 相连，汽缸的横截面积为20cm,活塞与汽缸 内径的2倍，管内气体被一段水银柱隔开， 封闭一定质量的理想气体，当汽缸内气体的温 开始时两管内水银柱长均为2cm,室内温度 度为300K时，汽缸内气体的压强为8× 0℃，对左侧气体加热，右侧气体温度始终 104Pa,气体体积600cm3.已知大气压强po= 不变 1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,忽略弹 (1)加热左侧气体，求温度升高到多少时，左 簧的体积求： 侧气柱长度改变2cm; (1)弹簧的原长o; (2)加热左侧气体到温度为468K时，求右 (2)现对汽缸缓慢加热，当弹簧恢复原长时缸 侧气柱长度 内气体的温度为多少？ 2 cm2 cm WWWWWWWW 第二章黑白题25