上分专题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（人教版 江苏专用）

上分专题2 理想气体的图像问题 题课堂⊙ 命题密钥 理想气体的图像问题是热学模块的核心考点，重，点掌握图像斜率解读、特殊点状态参量 计算以及不同图像之间的等效转换能力 在高考中常以“图像辨识+多过程计算”的复合题型出现，图像中的非等值过程考查是 近年命题的热，点 考点觉醒 ●·理想气体的图像 图像类型 等温线 等压线 等容线 B P-T B 0 VA<VE V<V 4 V-T B T PA<PE P2<P1 PA<PB PT A B B p-V T>T TA<TR T>T P↑ A B p- 1 T>T T>TR TA>TR 注：未标☆图中的A、B点的状态参数大小关系可由同类型标☆图的规律直接得到 黑白题·上分秘籍3 实战演练 类型一p-T图像 1.**某同学用如图装置研究“一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关 压强传感器 系”.测得初始状态的压强为Po,温度为t。.现逐渐加入热水使水温升高，同时测 温度计 量压强p和温度t,并记录下每次测量结果与初始值的差值△p和△t.该过程中 下列图像一定正确的是 () D 4 2.**多过程(2025·贵州黔南期中)一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→d→a 过程回到原状态，其p-T图像如图所示，其中bc与T轴平行，cd与T轴垂直，ba的延长线过原 点O.下列判断正确的是 A.a→b的过程，气体的体积增大 B.b→c的过程，气体的体积不变 C.c→d的过程，气体的体积不变 D.d→a的过程，气体的体积减小 T 3.接预判陷阱(2025·河北石家庄二中期中)一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状 态变化过程，其p-t图像如图所示，四段图像均为直线.其中bc和cd分别平行于横轴和纵轴， 5 b,cd三个状态的体积关系为2V.=V,+V,P-3atm,0℃=273.15K,下列说法正确的是 p/atm 026.85 226.85/℃ A.从a到b为等容过程 B.b、c、d三个状态的体积关系为V>V>V C.b、d两状态的体积之比为2：3 D.ba延长线与纵轴的交点为0atm 类型二V-T图像 4.经典题(2025·陕西榆林期中)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，下列判断错误的是 () V D A.A→B过程温度升高，压强不变 B.BC过程体积不变，压强变小 C.B→C过程体积不变，压强不变 D.C→D过程体积变小，压强变大 物理|选择性必修第三册 5.转新素材(2025·江苏南通期中)如图所示，一根上细下粗的玻璃管上端开口、下端封闭，玻 璃管上段足够长，下段中间有一段水银柱封闭了一定质量的理想气体现对气体缓慢加热，气 体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体的体积和热力学温度的关系最接近下列选项中的 () 类型三p-V(卡)图像 6.*(2025·北京石景山期末)如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先 后到达状态B和C.有关A、B和C三个状态温度T4、T。和Tc的关系，正确的是 () A.TA4≠Tc,TB=Tc B.TA>TB,TB=Tc C.TA<TR,TR>Tc D.TA<Te,TR<Tc O Vo 2V。3。V 0V。2V%3V% (第6题) (第7题) 7.**新素材一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由P-V图上的两条曲线I和Ⅱ表示， 如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分.a、b为曲线I上的两点，气体在状态a和b的压 强分别p。P%,温度分别为T。、T,c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别为p。、 Pa,温度分别为T、T下列关系式正确的是 () T。1 T.1 A. 。3 B. 2 C.2 D.P 1 Pa 3 P62 8.装多过程如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的P-图像，其中AB段为双 曲线，则下列说法正确的是 （) A.过程①中气体分子的平均动能不变 B.过程②中单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数增多 3 C.过程②中气体分子的平均动能减小 2 D.过程③中单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数增多 0 黑白题·上分秘籍5 类型四综合图像 9.*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 () P B. 10.*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. (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. tp/×105Pa) ↑Vlm B 2.0 0.6 1.5 A 1.0 0.5 TA300400T/K 01234T(×102K) 甲 乙 11.幸多过程使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横 轴为渐近线的双曲线.试求： (1)已知气体在状态A的温度TA=300K,则气体在状态C和D的温度各是多少？ (2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线（图中要标明A、B、C、D 四，点，并且要画箭头表示变化的方向).说明每段图线各表示什么过程(atm表示大气压). p/atm 50m 20 10 010203040V1 0 300600T/K 匆 6物理丨选择性必修第三册上分秘籍 上分专题1阿伏加德罗常数的应用 1.B解析：A.知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和质量， 无法求得气体的体积，所以求不出分子间的平均距离， 3M 故A错误；B.由气体分子的立方体模型得d=沉√N, 故已知气体的密度、摩尔质量、阿伏加德罗常数可以求出分 子间的平均距离，故B正确：C.知道阿伏加德罗常数、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，还需知阿伏加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：气凝胶的摩尔体积为V=M,则气凝胶的分子体积 p 为水又因为K=(?)广，联立解得D= V 3「6M TNP' 故选B. 3,B解析：AB,一个水分子的体积为匕。长，故A错误，B正 确，C①一个木分子的质量为装-兰，放D错误故 选B. 4.A解析：海面处容器内二氧化碳气体的密度为P,设该状态 下气体体积为V,则海面处容器内二氧化碳气体的质量 为m=p,容器内二氧化碳气体的物质的量为=号背则 在2500m深海中二氧化碳的体积为V=nW×V。= Y戏，x,可知该释器内二氧化碳气体全部变成 便胶体后体积约为原来体积的”，放选人 5.C解析：AB.大气中的压强由大气的质量产生，即mg=PoS, 而S=4mR,地球大气层空气分子总数为N=需N,联立解 得N=4mRp心，故AB错误；CD.大气体积为V=4如Rh,则 Mg 气体分千之同的距离为4=-需放c正确D错 误故选C. 6.(1)2.51×102(2)2.21×10-10m 解析：(1)2.5克拉钻石的物质的量n=M, m 碳原子的个数N=nN,解得N≈2.51×102 (2)设钻石的摩尔体积为Va,则M=pVA, 使原子的休积长又化-音石。 联立方程解得：d≈2.21×10-10m 上分专题2理想气体的图像问题 1C解析：CD.由公式pV=nRT可知p=VT,则4pcAT 选择性必修第三册 参考答案 △pc△t,故C正确，D错误；AB.由公式pV=nRT可知p= -(273K+),若横坐标是摄氏温度，则B正确，若横 坐标是热力学温度，则A正确.本题选一定正确的，故选C 2D解析：根据理想气体状态方程可得兴-C,可得=号 T,可知p一T图像上点与原点连线斜率为k=,由题图可知 a→b的过程，气体的体积不变；b→c的过程，气体的体积增 大；c→d的过程，气体的体积增大；d→a的过程，气体的体积 减小.故选D. 3.C解析：AD.从a到b的图像延长线不经过(-273.15,0)，故 不是发生等容变化，ba延长线与纵轴的交点不是0atm, 故AD错误；B.b到c发生等压变化，温度升高，则体积增大， 有V<V,故B错误C.由图像可知，从c到d发生等温变化， 则n=p,又因为p,=2恤，p,-号血，则=名，又 .5 因为2V=y+V,.代入可得=了，故C正确，放选C. 4.C解析：A.由图示图像可知，一定质量的理想气体，A→B过 程气体温度升高，气体的体积V与热力学温度T成正比，由 理想气体状态方程=G可知，该过程气体压强保持不变， 故A正确：BC由图示图像可知，B→C过程气体体积不变而 温度降低，由建想气体状态方程-C可知，气体压强减小 故B正确，C错误；D.由图示图像可知，C→D过程气体温度 不变而体积减小，由理想气体状态方程=C可知，气体压 强增大，故D正确本题选择错误的，故选C. 5.A解析：在水银柱尚未进入细管时，封闭气体压强不变，气 体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律，有？=C,则V-T图 像是过原点的倾斜直线；当水银柱开始进人细管时，封闭气 体的压强逐渐增大，由题可知，T增大，V增大，由理想气体 状态方程PV三C,解得工=p,图线上的点与原点连线的斜 率=合，当增大时，长诚小：当水银柱完全进入细管时，封 闭气体压强不变，发生等压变化，气体的V-T图像也是过原 点的倾斜直线，因为P1<P2,则这段直线斜率较小故选A 6.C解析：从A到B等压膨胀，根据-C,可知温度升高，即 T,<Ia;从B到C等容过程，压强减小，根据号=C,可知温 度降低，则Tg>Tc;因puVa=2p0·0.6V,=PcVc=0.6p0·2Vo, 可知T4=Tc故选C. 7.B解析：A.根据理想气体状态方程pV=nRT及曲线均为反 比例函数曲线的一部分可得ab为等温变化，所以有T。= A错误，B.a到c为等压变化，所以有元=元，得 黑白题42 V 1 下=2，B正确：C.c到d为等温变化，所以有p.V=py,解 得，号，所以有货子.C错误D.a到6为等盖 _p.V。2 变化，所以有=A北，得A-所以有-2 D错误.故选B. 1 8.D解析：根据理想气体状态方程pV=nRT,可得p=nRTV, 故可知pY图像的斜率A=nR,对于一定质量的理想气体 而言，斜率定性地反映温度的高低.A.过程①的每点与坐标 原点连线的斜率逐渐减小，表示理想气体的温度逐渐降低， 则过程①中气体分子的平均动能减小，A错误；B.过程②中 压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程可知温度升 高，分子的平均动能E增大，在压强p不变，E增大的条件 下，可得单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数 减少，B错误；C.过程②的每点与坐标原点连线的斜率逐渐 增大，表示理想气体的温度逐渐升高，则过程②中气体分子 的平均动能增大，C错误；D.过程③中压强增大，温度不变， 在压强p增大，温度不变的条件下，可得单位时间内气体分 子对单位面积容器壁的碰撞次数增多，D正确.故选D. 9.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乘积先增大后减小，根据pV=nRT可知此时温 度先增大后减小，C正确，D错误故选C. 10.(1)等压变化200K(2)见解析 解析：(1)从题图甲可以看出，B与A连线的延长线过原 点，所以A一→B是一个等压变化，即P4=Pa根据盖-吕萨克定 0.4 律可得-V所以工V7。=06x300K=200K (2)由题图甲可知，B→C是等容变化，根据查理定律得 -,所以pe=TPe30 Tc400 ×1.5×10Pa=2.0x105Pa,则可 TeTo 画出状态A→B+C的p-T图像如图所示： ↑p/×105Pa) 2.0 1.5 A B 1.0 0.5 01234T(×10K 11.(1)600K300K(2)见解析图 解析：（①）A-→B为等压过程，元=元，得Tn=2T4=600K B-→C为等温线，得T。=TB=600K,由44=oP,解得 Tn=T4=300K (2)A-+B等压过程，B→C等温过程，C→+D等压过程：如图 参考答案与解析 所示：AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压 压缩过程 ↑VL 50 40 30 30 D 10 0- A 300 600T/K 上分专题3变质量问题 1.A解析：根据题意，设充气时间为t,根据玻意耳定律可知 poVo+poV=p1Vm,其中Vo=60mL,V=10tmL,P1=1.2×103Pa, Vm=300mL,代入数据解得t=30s,故选A. 2.(1)5kg(2)3.5×103m3 解析：(1)对支撑杆（含活塞）和平台以及重物受力分析可 得m1g+mog+poS=pS, 解得m1=5kg (2)若重物的质量增加到m2=40kg,要使活塞位置保持不 变，设此时汽缸内压强为P,对整体由平衡条件可得 m28+mog+poS=p1S,解得p1=6.5×103Pa, 假设应向汽缸内充入气体体积为V,则poV+pSh=P1Sh,解 得V=3.5×10-3m3. 3.B解析：以温度为7℃时室内的所有气体为研究对象，发生 Vo 等压变化时，根据盖-吕萨克定律有(273+7)K 27灭可得%一片，则室内的空气质员减少了 Vi-Vo 1 5≈67%，故选B. 4.(1)P%(2)15 解析：(1)保持I中气体温度不变，I中气体初始压强为P1= 由玻意耳定#得QS×咨得=， (2)对Ⅱ中气体，加热后压强为内+受-头。 释放部分气体，活塞恰好回到初始位置，Ⅱ中气体压强又变 为Po, 剩余气体分子数n'与Ⅱ中原气体分子总数n的比值二： PoLS 8 n×2S 15 放掉气体的分子数占Ⅱ中原气体分子总数的比值”=1- n'7 n15 5.B解析：根据题意，设分装后气体的体积为V1,由玻意耳定 律有pV=poV1,解得V1=100L,则最多可装的瓶数是n= V-V =18瓶，故选B. Vo 黑白题43