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（人教版 江苏专用）

电 专题探究二理想气体状态变化图像问题 子错题本 黑题 专题强化 限时：45min 题型1p-T图像 断正确的是 1.*(2025·云南师大附中月考)一定质量的 A.P。=P1 理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个 B.P6=2.5p1 2.5V 过程回到原状态，其p-T图像如图所示，气体 C.T=2To 在三个状态的体积分别为V。、V、V。,压强分别 D.气体经历a→b→c状 为PaP6P已知P%=pop。=4p0,则下列说法 态变化的过程中密度一直减小 不正确的是 4.禁如图所示，表示一定质量的理想气体沿箭 D↑ 头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体 压强变化情况是 ( A.Vi<Va B.V。=V。 C.从状态b到状态c,气体体积减小 A.从状态c到状态d,压强减小 D.从状态c到状态a,气体密度减小 B.从状态d到状态e,压强增大 2.*（2025·辽宁阜新期末)如图所示为 C.从状态e到状态a,压强增大 0.3mol的某种气体的压强和温度关系p-t图 D.从状态a到状态b,压强不变 线，P表示1个标准大气压.则气体在B状态 题型3pv(})图像 的体积为(1个标准大气压，气体的摩尔体积 5.**一定质量的理想气体经历一系列状态变 为22.4L/mol) ( p/atm 化，其p十图线如图所示，变化顺序由a一 A B b→c→d→a,图中ab线段延长线过坐标原 点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直.气 -273 0127227/元 体在此状态变化过程中 A.5L B.3.2LC.1.2L D.8.4L 题型2V-T图像 3.*一定质量的理想气体从状态a开始，缓慢 经历ab、bc、ca回到a状态，其V-T图像如图 所示.状态a的压强为P1、体积为V。、热力学温 0 度为T。,状态c的热力学温度为T.下列判 A.a→b,压强减小、温度不变、体积增大 选择性必修第三册黑白题26 B.b→c,压强增大、温度降低、体积减小 8.*一根足够长的试管开口竖直 C.c→d,压强不变、温度升高、体积减小 向下，中间用水银封闭了一定质量 D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变 的理想气体，如图所示现将试管绕 6.*(2025·山东济南期末)一定质量的理想 定点缓慢向右转到虚线处，则下列 气体按照如图所示的过程从状态α变化到状 图像中可能正确的是 态b,其p-V图像是一条直线.已知气体在状 态a时的温度为T。,则该气体在从状态a变 化到状态b过程中的最高温度为 B C D 9.籍多过程气压式升降椅通过汽缸上下运动 3po 2p9 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 2V。3V。4V 封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导 145。 121 B. 72 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 D. 离达到稳定状态B.然后打开空调，一段时间 题型4综合图像 后，室内温度降低到设定温度，稳定后气体状 7.*(2025·天津南开中学期末)一定质量的 态为C(此过程人的双脚悬空)；接着人缓慢 理想气体，状态变化过程如图中ABC图线所 离开座椅，直到椅子重新达到另一个稳定状 示，其中BC为一段双曲线.若将这一状态变化 态D,室内大气压保持不变，则气体从状态A 过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像 到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图 上，下列选项正确的是 像正确的是 奇面 汽缸杆 底座 B D 第二章黑白题27a(+) =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 斜率k变小，由图可确定p。<印。<pa<印。<p6,故选A 上 0 5.A解析：A.由图像可知，α→b过程，气体压强减小而体积 增大，气体的压强与体积的倒数成正比，根据%=C,可知 pV=CT,则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=CT,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→c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'=C T 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p变小，由理想气体状态方程=C 可知，气体温度降低，故D错误故选A .11 6.B解析：由图示可得函数表达式为p= 3北V+Po,根据 理想气体状态方程有-C,变形得DV=CT,可知，当压强与 体积乘积为最大值时，温度达到最大值，则有pV= 2p0, 3V。 + 3PoV,根据二次函数规律可知，当= 4时， (p 11Vo)2,1111Vo_121 4)+3P·4°=24P%,根据理想 气体状态方程有-2解得1放选且 T。Tn 7.A解析：AB.分析P-V图像可知，A→B为等压膨胀，B→C 是等温压缩（反比例函数图像为双曲线），C→A是等容降 温，根据理想气体状态方程-C,可知p-T图像中有一旧为 平行于横轴的直线，B→C是平行纵轴的直线，C→A是过原 点的直线，选项A正确，B错误；CD.V-T图像中A→B为过 原点的直线，B+C是平行于纵轴的直线，C→A是平行于横 轴的直线，图像C的变化方向错误，故选项CD错误故选A. 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=P0pcos8.当0增大时，cos0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y=G可得7，压强增大，-T图像中斜 率应该减小，故A错误，B.根据理想气体状态方程=C可 参考答案与解析 得P=二7，气体体积减小，p-T图像的斜率应增大，故B错 误，C根据理想气体状态方程=C可得p-7,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 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 1.B解析：打气过程气温不变，设打了n次，此时胎内气体压 强为4po,根据玻意耳定律有1.5poV+npoV。=4poV,解得n= 20,故选B. 2.B解析：设每个小氧气瓶的容积为V。,以医用氧气罐中所 有氧气为研究对象，初态：p1=15MPa,V,=400L;末态：P2= 3MPa,V2=40V。+400L;因为不考虑温度变化，由玻意耳定 律有P1V1=P2V2,代入数据得V。=40L,B正确.故选B. 3.C解析：设罐内最初压强为Po,第1次抽气时有PoV。= p1(V,+nVo),第2次抽气时有p,V。=p2(V。+nWo),联立解得 会小放选c 4.(1)1.4atm(2)152L(3)25 解析：(1)把打气后药液面上方的气体作为研究对象， 则V1=1.4L,P1=1atm,V2=1L,由玻意耳定律得p1V1= P2V2,解得p2=1.4atm. (2)设打了n次，则V3=(1+0.2n)L,P3=1atm,V4=1L,P4= 4atm,由玻意耳定律得p3V=p4V4,解得n=15次，则V3= (1+0.2n)L=4L,得贮液筒内还剩药液V,=6L-4L=2L (3)设打了k次，则V。=(1+0.2k)L=6L,解得k=25次 5.D解析：开始时烧瓶内气体温度为T,=(227+273)K= 500K时，体积为V,降温过程发生等压变化，当温度降为 T2=(27+273)K=300K时，这部分气体的体积为V,根据 普-吕萨克定律则有宁名解得”=号，则降温后烧痴内 5 气体质量m与开始时烧瓶内气体质量m'之比为-女 子，此时烧瓶内气体质量是开始时气体质量的号故选D 黑白题13