第二章 专题内容 气体 专项训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦气体实验定律与理想气体状态方程，通过概念辨析、情境分析、实验探究及综合应用，系统构建从基础概念到实际问题解决的知识逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|第2题|考查气体定律表述准确性，强化物理观念中的运动与相互作用观念|从定律内涵（查理/盖·吕萨克定律）出发，明确适用条件与表述严谨性| |情境分析|第1/3题|涉及玻璃管转动、水银柱移动等压强体积变化分析，培养科学思维中的模型建构能力|结合受力分析建立气体压强计算模型，关联玻意耳定律应用| |实验探究|第11/12题|包含等压变化实验操作及气体温度计原理，落实科学探究要素|通过实验设计（控制变量法）验证气体状态方程，理解实验误差来源| |综合应用|第13-15题|需结合力学平衡分析气体状态变化，提升科学推理与论证能力|整合气体定律与力学知识，解决汽缸、活塞等复杂情境中的状态参量计算|

人教版高中物理选择性必修三第二章 气体专题 内容专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，开口向下的竖直玻璃管的下端有一段汞柱，当玻璃管从竖直位置转过45°时（　　） A．空气柱的体积将增大，汞从管的一端漏出一部分 B．空气柱的体积不发生变化 C．空气柱的体积将减小，汞沿着管子向上移动一段距离 D．无法确定空气柱的变化 【答案】C 【难度】0.94 【详解】开始管内气体压强为 当玻璃管从竖直位置转过45°时，温度不变，假设气体体积不变，末态气体压强为 根据玻意耳定律，有 可知，因为压强增大，则空气柱体积将减小。 故选C。 2．关于盖·吕萨克定律，下列叙述中正确的是（    ）． A．一定质量气体的体积与它的温度成正比 B．一定质量气体的体积与它的热力学温度成正比 C．压强不变时，气体的体积与它的热力学温度成正比 D．一定质量气体的压强不变时，它的体积与热力学温度成正比 【答案】D 【难度】0.94 【知识点】null 【详解】ABCD. 由盖吕萨克定律： 则对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比，故D正确ABC错误。 故选D。 3．一端封闭的粗细均匀的玻璃管长100 cm灌入水银，闭端封入一些空气，水银柱长57 cm，已知大气压强为1标准大气压。管水平放置时，空气柱长10 cm，将管口朝下倒立起来，则（　　） A．水银柱不动 B．水银会从管口流出来 C．水银不会从管口流出来 D．不能确定 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】“玻璃管液封”模型 【详解】假设管口朝下倒立后水银不会流出，则由玻意耳定律可得 解得 l2=40cm 因40cm+57cm=97cm<100cm，则水银不会从管口流出。 故选C。 4．在地面上用高强度的刚性绝热容器封闭一定质量的气体，测得容器内气体压强为．现将该容器连同容器内的气体沉入100 m深的海水中，已知在海水中每下降10 m由于海水重量而增加的压强为，则下列说法中正确的是  (    ) A．容器中气体压强仍为 B．容器中气体压强增加到 C．容器中气体压强增加到 D．条件不足，无法确定容器中气体压强 【答案】A 【难度】0.85 【详解】高强度的刚性绝热容器封闭一定质量的气体，沉入100m深的海水中，气体的体积温度不变，根据 则气体的压强不变． A. 容器中气体压强仍为，与分析相符，故A正确． B. 容器中气体压强增加到，与分析不符，故B错误． C. 容器中气体压强增加到，与分析不符，故C错误． D. 条件不足，无法确定容器中气体压强，与分析不符，故D错误． 5．如图所示，当玻璃管与水平面成30°角时，汞面上玻璃管内汞柱的长为厘米，已知大气压是76厘米汞柱，那么当沿着30°的方位把玻璃管往上拔时（　　） A．汞柱的长度不变 B．汞柱的长度变短 C．汞柱的长度变长 D．以上三种情况都有可能（系统的温度恒定） 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用 【详解】玻璃管内汞柱产生的压强 厘米汞柱 从而玻璃管内为真空，那么当沿着30°的方位把玻璃管往上拔时，汞柱的长度不变。 故选A。 6．物理学思维方法是指运用现有的物理知识对物理进行深入的学习和研究，找到解决物理问题的基本思路和方法。下列说法中错误的是（　　） A．等效法是将一个物理量、一种物理装置或一个物理状态（过程），用另一个相应量来替代，得到同样的结论的方法，比如力的合成与分解 B．比值定义法是将两个物理量之比定义了一个新的物理量，这种方式不直接揭示新物理量的产生和变化原因，而是提供一种量度该新物理量的方法，比如加速度就是这种方法的具体应用 C．微元法是把一个整体分成无数个很小的部分，再给它积累起来，得到它的总量，使不均匀的量可以求出总值的方法，广泛应用于求解变速运动的位移、曲线运动路程、变力做功等 D．理想模型法是在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象的一种科学方法，比如质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、点电荷、理想气体等 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】比值定义法、理想气体、微元法、等效法 【详解】A．等效法是将一个物理量、一种物理装置或一个物理状态（过程），用另一个相应量来替代，由于效果相同，能够得到同样的结论的方法，故A正确，不符合题意； B．比值定义法是将两个物理量之比定义了一个新的物理量，这种方式不直接揭示新物理量的产生和变化原因，而是提供一种量度该新物理量的方法，比如加速度就是这种方法的具体应用，故B错误，符合题意； C．微元法是把一个整体分成无数个微小的部分，每一个微小的部分遵循相同的规律，再通过这些微小部分方向整体，利用不均匀的量可以求出总值的方法，故C正确，不符合题意； D．理想模型法是在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，将实际中的事物进行简化，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象的一种科学方法，故D正确，不符合题意。 故选B。 7．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】“变质量气体”模型 【详解】钢瓶的容积为，抽气筒容积为，最初钢瓶内气体压强为，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第一次抽气有 第二次抽气有 第三次抽气有 第四次抽气有 联立解得 故选D。 二、多选题 8．如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气（忽略气体的分子势能），将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐改变水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是（  ）    A．快速挤压时，瓶内气体压强变大 B．快速挤压时，瓶内气体温度不变 C．快速挤压时，瓶内气体体积不变 D．缓慢挤压时，瓶内气体温度不变 【答案】AD 【难度】0.94 【知识点】热力学第一定律的应用 【详解】ABC．快速挤压气体时，外界对气体做功，来不及传热，由W＋Q＝ΔU内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，A正确，BC错误； D．缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，D正确。 故选AD。 9．如图所示，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向端移动的情况是（　　） A．升高环境温度 B．缓慢减小玻璃管与水平面内的夹角 C．保持角不变，使玻璃管加速上升 D．保持角不变，使玻璃管水平向右加速平移 【答案】AB 【难度】0.65 【知识点】“玻璃管液封”模型 【详解】A．升高温度，假设水银柱不动，由查理定理得（p、T是初态压强和温度） 升高相同温度，由于b端气体压强大于a端气体压强，可知b端气体压强增加量较大，故水银柱相对玻璃管向端移动，故A正确； B．水银柱对b气体产生的压强为，缓慢减小玻璃管与水平面内的夹角，则水银柱对b气体产生的压强减小，故水银柱相对玻璃管向端移动，故B正确； C．保持角不变，使玻璃管加速上升，水银柱在惯性作用下相对于管向b端移动，故C错误； D．保持角不变，使玻璃管水平向右加速平移，将加速度沿管方向和垂直管方向分解，可知沿管方向的加速度沿管向上，即水银柱会沿管向上的做加速运动，水银柱在惯性作用下相对于管向b端移动，故D错误。 故选AB。 10．如图所示，一细线竖直悬挂汽缸的活塞，使汽缸悬空静止。缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦，且不漏气，气体温度保持不变。当大气压强减小时，下列说法正确的是（    ） A．细绳所受的拉力将增大 B．细绳所受的拉力将不变 C．缸内气体的体积将增大 D．缸内气体的体积将减小 【答案】BC 【难度】0.85 【详解】AB．设汽缸质量为，活塞质量为，以汽缸和活塞为整体，根据受力平衡可得 可知当大气压强减小时，细绳所受的拉力将不变，故A错误，B正确； CD．以汽缸为对象，根据平衡条件有 可知当大气压强减小时，缸内气体压强减小，由于缸内气体温度不变，根据玻意耳定律可知缸内气体的体积将增大，故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 11．某实验小组使用如图所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。注射器中密封了一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂一重物，整个装置置于控温箱内，控温箱内气体始终与外界相通，通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值，并作体积热力学温度图像。 (1)实验过程中，下列说法正确的是（　　） A．改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积 B．柱塞处涂抹润滑油的目的是为了减小摩擦而非密封气体 C．实验过程要保证空气柱密闭性良好 (2)若实验操作规范无错误，作出图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是__________。 (3)改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如下图所示，两条直线斜率分别为、，重物及柱塞质量之和分别为、，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强可表示为：__________（忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给字母表示）。 (4)某组员认为：若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物的高度会不降反升，请问其观点是否正确？__________（选填“正确”、“不正确”） 【答案】(1)AC (2)未考虑橡胶塞内气体体积 (3) (4)正确 【难度】0.65 【知识点】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系、热学创新实验 【详解】（1）A．改变温控箱温度后，应该等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积，故A项正确； B．柱塞处涂抹润滑油的目的是为了密封气体保证空气柱密闭性良好，故B项错误； C．该实验过程要保证空气柱密闭性良好，故C项正确。 故选AC。 （2）设橡胶塞内气体体积为，有 整理有 所以图像不过原点原因是未考虑橡胶塞内气体体积。 （3）由上述分析可知，图像的斜率为，所以有 ， 对柱塞及重物受力分析，有 又有 解得 （4）若将控温箱密闭，当控温箱内温度升高时，假设柱塞不动，有 注射器内气体与温控箱内气体温度始终相同，结合之前的分析可知 所以有 即柱塞会上升，所以该观点正确。 12．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定量的空气，B是一根很细的与A连接的均匀玻璃管，管壁有温度刻度标志，管下端开口插入水银槽中，管内外水银面高度差为h． （1）h越大，温度读数越______（填“大”或“小”）； （2）试用相关物理规律证明此装置的温度刻度线间距是均匀的； （3）利用此装置测温度时，如果大气压强增大△p（cmHg），读出的温度值变大还是变小？如何进行修正？ 【答案】（1） 小； （2）证明过程见解析；（3） 变小；应从管内水银面向下移动△h的刻度线读数． 【难度】0.65 【知识点】“玻璃管液封”模型 【详解】（1）玻璃泡的容积较大，玻璃管很细，玻璃泡内气体近似看成等容变化，气体的压强 p=p0-h，h越大，p越小，由查理定律可知，温度越低．h越大，温度读数越小； （2）气体发生等容变化，则p=KT，△p=K△T，而△p=△h，△T=△t，则△t与△h成线性关系，故刻度线的间距均匀； （3）大气压强增大，水银面向上移动，读数变小，因为△h=△p，所以应从管内水银面向下移动△h的刻度线读数． 四、解答题 13．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，上部有长24 cm的水银柱，封有长12cm的空气柱，此时水银面恰好与管口平齐，已知大气压强为p0＝76 cmHg，如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动180°，求在开口向下时管中空气柱的长度．封入的气体可视为理想气体，在转动过程中气体温度保持不变，没有发生漏气。 【答案】20cm 【难度】0.65 【知识点】“变质量气体”模型 【详解】设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为 玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出来，设此时空气柱长度x，则 式中，p2为管内空气柱的压强，由玻意耳定律有 S为玻璃管的横截面积，联立解得 x=20cm 14．有一个导热性能良好的圆柱形容器，顶部由一活塞密封，容器内盛有一定量的水，通过一根细管（体积可忽略）与外界相通，如图所示．当温度为t℃时，细管中水面与容器中水面相平，被封闭空气柱的高度为H，此时水面距细管顶端出口处高度差为h．已知大气压强为P0，水的密度为ρ，重力加速度为g． （1）若用力压活塞，使它缓慢向下移动，整个过程中保持温度不变，要使水从细管顶端流出，活塞移动距离Δh至少多大？ （2）若保持活塞在初位置不动，让温度缓慢升高，要使水从细管顶端流出，则温度至少要升高到多少摄氏度？ 【答案】（1）（2）（℃） 【难度】0.65 【知识点】null、null 【详解】（1）圆柱形容器内部横截面积为S，容器内被封闭气体 初态：；； 末态：；； 气体作等温变化，由玻意耳定律，有 即 得 （2）设温度至少升高到t’℃，气体作等容变化，由查理定律，得 得（℃） 15．如图所示，总长度为15 cm的汽缸放置在水平桌面上。活塞的质量m=20 kg，横截面积S=100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动但不漏气，开始时活塞与汽缸底的距离12 cm ，外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，（g=10 m/s2。） 求：（1）活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的压强是多少？ （2）活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的温度为多少K？ 【答案】（1）；（2）450K 【难度】0.65 【详解】（1）以封闭气体为研究对象，当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞受力平衡，则 （2）当汽缸水平放置时，气体的初始状态参量 气体末态参量，设温度为 由理想气体状态方程 解得 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高中物理选择性必修三第二章 气体专题 内容专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，开口向下的竖直玻璃管的下端有一段汞柱，当玻璃管从竖直位置转过45°时（　　） A．空气柱的体积将增大，汞从管的一端漏出一部分 B．空气柱的体积不发生变化 C．空气柱的体积将减小，汞沿着管子向上移动一段距离 D．无法确定空气柱的变化 2．关于盖·吕萨克定律，下列叙述中正确的是（    ）． A．一定质量气体的体积与它的温度成正比 B．一定质量气体的体积与它的热力学温度成正比 C．压强不变时，气体的体积与它的热力学温度成正比 D．一定质量气体的压强不变时，它的体积与热力学温度成正比 3．一端封闭的粗细均匀的玻璃管长100 cm灌入水银，闭端封入一些空气，水银柱长57 cm，已知大气压强为1标准大气压。管水平放置时，空气柱长10 cm，将管口朝下倒立起来，则（　　） A．水银柱不动 B．水银会从管口流出来 C．水银不会从管口流出来 D．不能确定 4．在地面上用高强度的刚性绝热容器封闭一定质量的气体，测得容器内气体压强为．现将该容器连同容器内的气体沉入100 m深的海水中，已知在海水中每下降10 m由于海水重量而增加的压强为，则下列说法中正确的是  (    ) A．容器中气体压强仍为 B．容器中气体压强增加到 C．容器中气体压强增加到 D．条件不足，无法确定容器中气体压强 5．如图所示，当玻璃管与水平面成30°角时，汞面上玻璃管内汞柱的长为厘米，已知大气压是76厘米汞柱，那么当沿着30°的方位把玻璃管往上拔时（　　） A．汞柱的长度不变 B．汞柱的长度变短 C．汞柱的长度变长 D．以上三种情况都有可能（系统的温度恒定） 6．物理学思维方法是指运用现有的物理知识对物理进行深入的学习和研究，找到解决物理问题的基本思路和方法。下列说法中错误的是（　　） A．等效法是将一个物理量、一种物理装置或一个物理状态（过程），用另一个相应量来替代，得到同样的结论的方法，比如力的合成与分解 B．比值定义法是将两个物理量之比定义了一个新的物理量，这种方式不直接揭示新物理量的产生和变化原因，而是提供一种量度该新物理量的方法，比如加速度就是这种方法的具体应用 C．微元法是把一个整体分成无数个很小的部分，再给它积累起来，得到它的总量，使不均匀的量可以求出总值的方法，广泛应用于求解变速运动的位移、曲线运动路程、变力做功等 D．理想模型法是在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象的一种科学方法，比如质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、点电荷、理想气体等 7．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 二、多选题 8．如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气（忽略气体的分子势能），将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐改变水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是（  ）    A．快速挤压时，瓶内气体压强变大 B．快速挤压时，瓶内气体温度不变 C．快速挤压时，瓶内气体体积不变 D．缓慢挤压时，瓶内气体温度不变 9．如图所示，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向端移动的情况是（　　） A．升高环境温度 B．缓慢减小玻璃管与水平面内的夹角 C．保持角不变，使玻璃管加速上升 D．保持角不变，使玻璃管水平向右加速平移 10．如图所示，一细线竖直悬挂汽缸的活塞，使汽缸悬空静止。缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦，且不漏气，气体温度保持不变。当大气压强减小时，下列说法正确的是（    ） A．细绳所受的拉力将增大 B．细绳所受的拉力将不变 C．缸内气体的体积将增大 D．缸内气体的体积将减小 三、实验题 11．某实验小组使用如图所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。注射器中密封了一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂一重物，整个装置置于控温箱内，控温箱内气体始终与外界相通，通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值，并作体积热力学温度图像。 (1)实验过程中，下列说法正确的是（　　） A．改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积 B．柱塞处涂抹润滑油的目的是为了减小摩擦而非密封气体 C．实验过程要保证空气柱密闭性良好 (2)若实验操作规范无错误，作出图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是__________。 (3)改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如下图所示，两条直线斜率分别为、，重物及柱塞质量之和分别为、，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强可表示为：__________（忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给字母表示）。 (4)某组员认为：若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物的高度会不降反升，请问其观点是否正确？__________（选填“正确”、“不正确”） 12．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定量的空气，B是一根很细的与A连接的均匀玻璃管，管壁有温度刻度标志，管下端开口插入水银槽中，管内外水银面高度差为h． （1）h越大，温度读数越______（填“大”或“小”）； （2）试用相关物理规律证明此装置的温度刻度线间距是均匀的； （3）利用此装置测温度时，如果大气压强增大△p（cmHg），读出的温度值变大还是变小？如何进行修正？ 四、解答题 13．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，上部有长24 cm的水银柱，封有长12cm的空气柱，此时水银面恰好与管口平齐，已知大气压强为p0＝76 cmHg，如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动180°，求在开口向下时管中空气柱的长度．封入的气体可视为理想气体，在转动过程中气体温度保持不变，没有发生漏气。 14．有一个导热性能良好的圆柱形容器，顶部由一活塞密封，容器内盛有一定量的水，通过一根细管（体积可忽略）与外界相通，如图所示．当温度为t℃时，细管中水面与容器中水面相平，被封闭空气柱的高度为H，此时水面距细管顶端出口处高度差为h．已知大气压强为P0，水的密度为ρ，重力加速度为g． （1）若用力压活塞，使它缓慢向下移动，整个过程中保持温度不变，要使水从细管顶端流出，活塞移动距离Δh至少多大？ （2）若保持活塞在初位置不动，让温度缓慢升高，要使水从细管顶端流出，则温度至少要升高到多少摄氏度？ 15．如图所示，总长度为15 cm的汽缸放置在水平桌面上。活塞的质量m=20 kg，横截面积S=100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动但不漏气，开始时活塞与汽缸底的距离12 cm ，外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，（g=10 m/s2。） 求：（1）活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的压强是多少？ （2）活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的温度为多少K？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $