第十三章 专题2 气体实验定律 课时作业-2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦气体实验定律，以压强计算、定律应用、图像分析为核心命题视角，覆盖基础巩固与高考过关，注重物理观念与科学思维的递进培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |A级·基础巩固练|6题（3视角各2题）|压强计算（静态/动态场景）、定律应用（测温/测质量模型）、图像问题（状态变化分析）|从气体压强概念切入，通过实验定律推导应用，结合图像直观化状态变化，形成“概念-规律-应用”逻辑链| |B级·高考过关练|2题|综合应用题（熔炉减压/窑炉排气）|整合气体状态方程与力学平衡，体现科学推理与模型建构，衔接高考实际情境|

课时2　气体实验定律 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　气体压强的计算 1.如图,两端开口的光滑的直玻璃管,竖直插入水银槽中,玻璃管上端有一段高为h的水银柱,中间封闭有一段空气,可视为理想气体,玻璃管下端内外水银面的高度差为H,直玻璃管足够长,则下列说法正确的是(　　) A.H>h B.气体温度缓慢升高时,H不变 C.外界大气压变大时,H变大 D.向玻璃管上端缓慢添加水银,H变小 解析:B　设封闭气体的压强为p,则对水银柱有p=p0+ρgh,对水银槽有p=p0+ρgH,解得H=h,A错误;气体温度缓慢升高时,h不变,H不变,B正确;外界大气压变大时,h不变,H不变,C错误;向玻璃管上端缓慢添加水银,h变大,H变大,D错误。 2.有一段12 cm长的水银柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上(如图所示),在下滑过程中被封闭气体的压强(设大气压强p0相当于76 cm高的水银柱产生的压强)相当于(　　) A.70 cm高的水银柱产生的压强 B.76 cm高的水银柱产生的压强 C.78 cm高的水银柱产生的压强 D.80 cm高的水银柱产生的压强 解析:B　将玻璃管和水银柱作为整体,根据牛顿第二定律可得M总gsin θ=M总a,解得a= gsin 30°。设被封闭气体的压强为p,以水银柱为对象,根据牛顿第二定律可得p0S+mgsin 30°- pS=ma,联立解得p=p0,B正确。 命题视角2　气体实验定律与理想气体的状态方程的应用 3.某同学设计了一种测温装置,用于测量教室内的气温,结构如图所示。导热性能良好的大玻璃泡A内密封有理想气体,与A相连的B管插在水银槽中,B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度,据此在B管上标注出温度的刻度值。教室内的气压p0始终为一个标准大气压,标准大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强。当教室内温度为280 K时,B管内水银面的高度为20 cm。B管的气体体积可忽略不计,则(　　) A.B管上所刻的温度数值上高下低 B.B管上所标的温度数值间隔是不均匀的 C.B管内水银面的高度为16 cm时,教室内的温度为290 K D.若把刻好温度值的装置移到高山上,测出的温度比实际温度偏高 解析:D　设水银密度为ρ,玻璃泡A内气体的初始状态为T1=280 K,p1=p0-ρgh1,h1为20 cm,设热力学温度为T时,气体压强为p,B管内水银面的高度为x,由查理定律有=,因玻璃泡内气体压强为p=p0-ρgx,联立可得T=(380-5x) K,可知B管上的温度数值均匀,且上低下高,A、B错误;当x=16 cm时,有T=300 K,C错误;由于高山上的气压低于标准大气压,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,故所测温度比实际温度偏高,D正确。 4.某同学根据气体实验定律制作了如图所示的装置用来粗测物体的质量。导热性能良好的汽缸水平固定,面积S=0.001 m2的活塞密封一定质量的理想气体,环境温度为27 ℃,活塞上的轻绳绕过滑轮且另一端系有一轻质挂钩,未悬挂物体时活塞恰好在刻度“0”位置。已知图中刻度均匀,活塞厚度不计,刻度线“-2”与汽缸左端内壁对齐,大气压强恒为p0=1×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,不计一切摩擦。现挂钩上悬挂一物体,活塞稳定时处于刻度线“6”位置。求: (1)物体的质量; (2)环境温度降为-3 ℃,悬挂物体后活塞稳定时对应的刻度线数值。 解析:(1)设活塞在刻度“0”位置时对应气柱长L0,在刻度“6”位置时对应气柱长L1,根据玻意耳定律有p0L0S=p1L1S,解得活塞稳定时气体压强为p1=p0,悬挂物体后,对活塞,由平衡条件有p1S+mg=p0S,代入数值解得物体的质量m=7.5 kg。 (2)设环境温度降为-3 ℃,悬挂物体后,活塞稳定对应刻度为x,根据理想气体状态方程有=,解得x=5.2,活塞稳定时对应刻度线数值为5.2。 答案:(1)7.5 kg　(2)5.2 命题视角3　气体状态变化的图像问题 5.如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态B和C。以下图像可能正确的是(　　) A B C D 解析:D　由p-V图像可知,A到B是等压过程,在p-T或p-t图像中也为平行于横轴的图线,B到C是等容过程,在p-T图像中为过原点的一条倾斜直线,在p-t图像中为过-273.15 ℃的一条倾斜直线,又pAVA=pCVC,知TA=TC。故D正确。 6.如图所示,某同学在做探究气体的等温变化规律的实验时,在缓慢推动针筒活塞的过程中,由于操作不当,使气体的温度逐渐升高,则根据实验数据作出的p-图像可能是(　　) A B C D 解析:B　对于一定质量的理想气体,由理想气体的状态方程=C整理可得p=CT,C为常量,T为热力学温度,在p图像中,图像的斜率k=CT,实验中气体温度逐渐升高,即T增大,则斜率k逐渐增大,故B正确。 B级·高考过关练 7.冶金熔炉如图所示,放入熔点为3 000 K的矿石后炉内剩余容积为V0,熔炉上方有一横截面积为S、质量为m=的减压阀(p0为大气压强),温度达到某一值时炉内气体(可视为理想气体)会冲开减压阀泄气。加热前熔炉内气体的温度为27 ℃,压强为p0,密度为ρ,重力加速度为g,不计摩擦,则加热至矿石开始熔化时,炉内气体密度为(　　) A.0.2ρ B.0.4ρ C.0.6ρ D.0.8ρ 解析:B　发生泄气时,炉内气体压强设为p1,根据平衡条件p1S=mg+p0S,解得p1=4p0,当温度达到T1=3 000 K时,根据理想气体状态方程=,解得此时气体体积V1=2.5V0,气体质量不变,根据m=ρV,可知=,则此时密度ρ1=0.4ρ,B正确。 8.中国瓷器是从陶器发展演变而成的,原始瓷器起源于3 000多年前。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑,不同的瓷器有不同的烧制要求。某次烧制瓷器所用窑炉的简图如图所示,上方有一个只能向上打开的单向排气阀,排气阀横截面积为S。初始时窑内温度为27 ℃,窑内气体(可看成理想气体)体积为V,压强等于外界大气压强p0。某瓷器烧制时要求窑内温度为777 ℃时排气阀打开。 (1)加热时,排气阀打开前窑内气体发生的是　　　　(选填“等压”“等温”或“等容”)变化,该过程中单位时间撞击排气阀的分子数　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  (2)求排气阀两侧压力差达到多少时排气阀打开。 (3)开始加热前抽出部分气体,关闭排气阀,窑内气体质量变为原来的,求窑内气体温度为多少时,排气阀再次打开。 解析:(1)排气阀打开前,加热过程中,窑内气体发生等容变化;气体体积不变,分子数密度不变,温度升高,分子热运动的平均速率增大,则单位时间撞击排气阀的分子数增大。 (2)排气阀打开前,窑内气体发生等容变化,由查理定律有=,其中T0=300 K,T1=1 050 K,解得p=3.5p0,则排气阀将要打开时,两侧的压力差为ΔF=pS-p0S=2.5p0S。 (3)窑内原有气体的体积由V变成1.2 V,排气阀要打开时的窑内气体压强不变,对窑内原有气体,由盖-吕萨克定律=,解得T′=1 260 K 答案:(1)等容　增大　(2)2.5p0S　(3)1 260 K 学科网（北京）股份有限公司 $ 课时2　气体实验定律 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　气体压强的计算 1.如图,两端开口的光滑的直玻璃管,竖直插入水银槽中,玻璃管上端有一段高为h的水银柱,中间封闭有一段空气,可视为理想气体,玻璃管下端内外水银面的高度差为H,直玻璃管足够长,则下列说法正确的是(　　) A.H>h B.气体温度缓慢升高时,H不变 C.外界大气压变大时,H变大 D.向玻璃管上端缓慢添加水银,H变小 2.有一段12 cm长的水银柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上(如图所示),在下滑过程中被封闭气体的压强(设大气压强p0相当于76 cm高的水银柱产生的压强)相当于(　　) A.70 cm高的水银柱产生的压强 B.76 cm高的水银柱产生的压强 C.78 cm高的水银柱产生的压强 D.80 cm高的水银柱产生的压强 命题视角2　气体实验定律与理想气体的状态方程的应用 3.某同学设计了一种测温装置,用于测量教室内的气温,结构如图所示。导热性能良好的大玻璃泡A内密封有理想气体,与A相连的B管插在水银槽中,B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度,据此在B管上标注出温度的刻度值。教室内的气压p0始终为一个标准大气压,标准大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强。当教室内温度为280 K时,B管内水银面的高度为20 cm。B管的气体体积可忽略不计,则(　　) A.B管上所刻的温度数值上高下低 B.B管上所标的温度数值间隔是不均匀的 C.B管内水银面的高度为16 cm时,教室内的温度为290 K D.若把刻好温度值的装置移到高山上,测出的温度比实际温度偏高 4.某同学根据气体实验定律制作了如图所示的装置用来粗测物体的质量。导热性能良好的汽缸水平固定,面积S=0.001 m2的活塞密封一定质量的理想气体,环境温度为27 ℃,活塞上的轻绳绕过滑轮且另一端系有一轻质挂钩,未悬挂物体时活塞恰好在刻度“0”位置。已知图中刻度均匀,活塞厚度不计,刻度线“-2”与汽缸左端内壁对齐,大气压强恒为p0=1×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,不计一切摩擦。现挂钩上悬挂一物体,活塞稳定时处于刻度线“6”位置。求: (1)物体的质量; (2)环境温度降为-3 ℃,悬挂物体后活塞稳定时对应的刻度线数值。 命题视角3　气体状态变化的图像问题 5.如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态B和C。以下图像可能正确的是(　　) A B C D 6.如图所示,某同学在做探究气体的等温变化规律的实验时,在缓慢推动针筒活塞的过程中,由于操作不当,使气体的温度逐渐升高,则根据实验数据作出的p-图像可能是(　　) A B C D B级·高考过关练 7.冶金熔炉如图所示,放入熔点为3 000 K的矿石后炉内剩余容积为V0,熔炉上方有一横截面积为S、质量为m=的减压阀(p0为大气压强),温度达到某一值时炉内气体(可视为理想气体)会冲开减压阀泄气。加热前熔炉内气体的温度为27 ℃,压强为p0,密度为ρ,重力加速度为g,不计摩擦,则加热至矿石开始熔化时,炉内气体密度为(　　) A.0.2ρ B.0.4ρ C.0.6ρ D.0.8ρ 8.中国瓷器是从陶器发展演变而成的,原始瓷器起源于3 000多年前。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑,不同的瓷器有不同的烧制要求。某次烧制瓷器所用窑炉的简图如图所示,上方有一个只能向上打开的单向排气阀,排气阀横截面积为S。初始时窑内温度为27 ℃,窑内气体(可看成理想气体)体积为V,压强等于外界大气压强p0。某瓷器烧制时要求窑内温度为777 ℃时排气阀打开。 (1)加热时,排气阀打开前窑内气体发生的是　　　　(选填“等压”“等温”或“等容”)变化,该过程中单位时间撞击排气阀的分子数　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  (2)求排气阀两侧压力差达到多少时排气阀打开。 (3)开始加热前抽出部分气体,关闭排气阀,窑内气体质量变为原来的,求窑内气体温度为多少时,排气阀再次打开。 学科网（北京）股份有限公司 $