4.3 理想气体状态方程及其应用 同步作业 -2025-2026学年高一下学期（中职）物理高教版(2021)化工农医类

第三节 理想气体状态方程及其应用 同步作业 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列关于理想气体的说法，正确的是（ ） A. 理想气体是真实存在的气体 B. 理想气体忽略分子间的引力和斥力 C. 理想气体的分子体积很大 D. 实际气体不能近似看作理想气体 2. 理想气体状态方程的表达式是（ ） A. B. C. D. 3. 理想气体状态方程中，温度T的单位是（ ） A. 摄氏度（℃） B. 开尔文（K） C. 华氏度（℉） D. 任意温度单位均可 4. 关于理想气体状态方程，下列说法正确的是（ ） A. 只适用于温度不变的气体 B. 只适用于体积不变的气体 C. 适用于一定质量的理想气体 D. 与气体的质量无关 5. 化工生产中，一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，温度升高，则气体的压强（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定 6. 农医实验室中，一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度降低，则气体的体积（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定 7. 下列实例中，不能用理想气体状态方程解释的是（ ） A. 化工车间里，密封的气体钢瓶，温度升高时压强增大 B. 打气筒给气球充气，气球体积变大 C. 夏天，自行车轮胎内的气体容易爆胎 D. 用吸管吸起饮料 8. 一定质量的理想气体，若p₁=1.01×10⁵Pa，V₁=1m³，T₁=273K，当温度变为T₂=546K，体积变为V₂=2m³时，压强p₂为（ ） A. 1.01×10⁵Pa B. 2.02×10⁵Pa C. 5.05×10⁴Pa D. 4.04×10⁵Pa 9. （提升题）化工生产中，一定质量的理想气体，初始状态p₁=2.02×10⁵Pa，V₁=3m³，T₁=300K，变化后状态p₂=1.01×10⁵Pa，T₂=200K，则变化后的体积V₂为（ ） A. 2m³ B. 4m³ C. 6m³ D. 8m³ 10. （提升题）农医领域中，高压灭菌锅内的理想气体，初始压强p₁=1标准大气压，温度T₁=27℃，加热后温度变为T₂=127℃，体积不变，则加热后的压强p₂为（ ）（标准大气压p₀=1.01×10⁵Pa） A. 1.01×10⁵Pa B. 1.35×10⁵Pa C. 0.76×10⁵Pa D. 2.02×10⁵Pa 二、填空题（共5小题，每空2分，共20分） 11. 理想气体是一种理想化模型，它忽略了分子间的________和分子本身的________，实际气体在________、________的条件下，可近似看作理想气体。 12. 理想气体状态方程描述了一定质量的理想气体的________、________和________三个状态参量之间的关系。 13. 温度的热力学温度T与摄氏温度t的换算关系是________，其中热力学温度的零度（绝对零度）为________K。 14. 化工生产中，利用理想气体状态方程可以计算气体的________、________或温度的变化，为生产工艺提供依据；农医领域中，可用于分析________过程中气体的状态变化。 15. （提升题）一定质量的理想气体，初始状态为p₁、V₁、T₁，变化后状态为p₂、V₂、T₂，若p₁=1.01×10⁵Pa，V₁=2m³，T₁=273K，p₂=2.02×10⁵Pa，V₂=2m³，则T₂=________K，换算为摄氏温度为________℃。 三、判断题（共5小题，每小题2分，共10分，对的打“√”，错的打“×”） 16. 理想气体状态方程适用于所有实际气体。（ ） 17. 理想气体状态方程中，热力学温度T不能为零，也不能为负值。（ ） 18. 一定质量的理想气体，若压强和体积都增大，则温度一定升高。（ ） 19. 化工生产中，密封容器内的理想气体，温度不变时，压强与体积成正比。（ ） 20. （提升题）农医中，高压灭菌锅加热时，锅内气体体积不变，温度升高，压强增大，符合理想气体状态方程的规律。（ ） 四、简答题（共2小题，每小题10分，共20分） 21. 简述理想气体的定义、理想气体状态方程的表达式及各物理量的单位，并说明理想气体状态方程与玻意耳定律的关系。 22. （提升题）结合化工农医类专业场景，举例说明理想气体状态方程在实际生产、实践中的应用，并简要解释其工作原理（需结合公式说明）。 五、综合运用题（共1小题，10分） 23. 化工生产中，一定质量的理想气体被密封在容器内，已知初始状态：压强p₁=1.01×10⁵Pa，体积V₁=4m³，温度T₁=27℃；变化后状态：温度T₂=127℃，体积V₂=2m³，求： （1）将初始温度T₁和变化后温度T₂换算为热力学温度； （2）根据理想气体状态方程，计算变化后容器内气体的压强p₂； （3）若保持温度不变，将容器体积缩小到V₃=1m³，求此时容器内气体的压强p₃。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共30分） 1. B 解析：理想气体是理想化模型，真实不存在，A错误；理想气体忽略分子间的引力和斥力，忽略分子本身的体积，B正确，C错误；实际气体在温度不太低、压强不太大时，可近似看作理想气体，D错误。 2. A 解析：A是理想气体状态方程的表达式；B是玻意耳定律（温度不变）；C是盖-吕萨克定律（压强不变）；D是查理定律（体积不变），A正确。 3. B 解析：理想气体状态方程中，温度T必须使用热力学温度，单位是开尔文（K），B正确，A、C、D错误。 4. C 解析：理想气体状态方程适用于一定质量的理想气体，可描述温度、体积、压强三者同时变化的情况，A、B错误，C正确；方程与气体质量有关，质量不变是适用前提，D错误。 5. A 解析：体积不变时，由查理定律可知，温度升高，压强变大，A正确。 6. B 解析：压强不变时，由盖-吕萨克定律可知，温度降低，体积变小，B正确。 7. D 解析：A、B、C均可由理想气体状态方程解释；D用吸管吸饮料利用的是大气压强，与理想气体状态方程无关，D正确。 8. A 解析：由理想气体状态方程，代入数据：，解得p₂=1.01×10⁵Pa，A正确。 9. B 解析：由，代入数据：，解得V₂=4m³，B正确。 10. B 解析：T₁=27℃+273=300K，T₂=127℃+273=400K，体积不变，由查理定律，代入数据：，解得p₂≈1.35×10⁵Pa，B正确。 二、填空题（每空2分，共20分） 11. 引力和斥力；体积；温度不太低；压强不太大 压强；体积；温度 ；0 压强；体积；气体灭菌（或气体储存） 546；273 解析：由，代入数据：，解得T₂=546K；摄氏温度t=546-273=273℃。 三、判断题（每小题2分，共10分） 16. × 解析：理想气体状态方程适用于理想气体，实际气体只有在温度不太低、压强不太大时才可近似适用，并非所有实际气体。 17. √ 解析：热力学温度的零度（绝对零度）是低温的极限，无法达到，因此T不能为零，也不能为负值。 18. √ 解析：由理想气体状态方程（C为常量）可知，p和V都增大，T一定升高。 19. × 解析：温度不变时，由玻意耳定律可知，一定质量的理想气体，压强与体积成反比，而非正比。 20. √ 解析：高压灭菌锅体积不变，温度升高，由查理定律（理想气体状态方程的特例）可知，压强增大，符合规律。 四、简答题（每小题10分，共20分） 21. 定义：理想气体是忽略分子间的引力和斥力、忽略分子本身体积的理想化气体模型，实际气体在温度不太低、压强不太大时可近似看作理想气体。（3分） 表达式：（2分）；各物理量单位：p为帕斯卡（Pa），V为立方米（m³），T为开尔文（K）。（3分） 关系：玻意耳定律是理想气体状态方程的特例，当理想气体温度不变（T₁=T₂）时，理想气体状态方程简化为，即玻意耳定律。（2分） 22. （1）化工领域应用：化工车间储存液化气，已知液化气初始状态p₁、V₁、T₁，通过压缩体积改变为V₂，温度变为T₂，利用理想气体状态方程，可计算出压缩后液化气的压强p₂，确保压强在钢瓶承受范围内，防止钢瓶爆炸。（5分） （2）农医领域应用：高压灭菌锅工作时，锅内气体体积不变（V₁=V₂），初始温度T₁、压强p₁，加热后温度变为T₂，利用理想气体状态方程简化的查理定律，可计算出加热后锅内的压强p₂，控制压强大小，使水的沸点升高，达到灭菌效果。（5分） 五、综合运用题（10分） 23. 解：（1）热力学温度换算：（1分）；（1分） （2）根据理想气体状态方程（1分），变形得（1分） 代入数据：（2分） （3）温度不变，遵循玻意耳定律（1分），变形得（1分） 代入数据：（2分） 学科网（北京）股份有限公司 $