高中物理第2章 气体 4 气体实验定律的图像表示及微观解释 5 理想气体教师用书-教科版选修

气体实验定律的图像表示及微观解释理想气体(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列对理想气体的理解，正确的有( )A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律E．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子视为质点【解析】理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，选项A、D正确，选项B错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项C错误．【答案】ADE2．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )【导学号：74320037】A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密集程度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密集程度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变E．压强不变，温度降低时，气体的密集程度增大【解析】根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变、压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错，E对；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错．【答案】 ABE3．如图2­4­10所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么下列解释中，哪些说法是正确的( )图2­4­10A ．a →d 的过程气体体积增加B ．b →d 的过程气体体积不变C ．c →d 的过程气体体积增加D ．a →d 的过程气体体积减小E ．c →d 的过程气体体积减小【解析】 在p ­T 图上的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．因此，a 状态对应的体积最小，c 状态对应的体积最大，b 、d 状态对应的体积是相等的，故A 、B 、E 正确．【答案】 ABE4．一定质量的理想气体，在状态变化后密度增大为原来的4倍，气体的压强和热力学温度与原来相比可能是( )A ．压强是原来的4倍，温度是原来的2倍B ．压强和温度都为原来的2倍C ．压强是原来的8倍，温度是原来的2倍D ．压强不变，温度是原来的14E ．温度不变，压强变为原来的4倍【解析】 密度增大为原来的4倍，则体积变为原来的14，根据pV T＝C 知，A 、B 错误，C 、D 、E 正确．【答案】 CDE5．如图2­4­11所示是一定质量的气体状态A 经B 到状态C 的V ­T 图像，由图像可知( )图2­4­11A ．p A >p BB ．pC ＝p BC ．V A <V BD ．T A <T BE ．V A ＝V B【解析】 由V ­T 图像可以看出A →B 是等容过程，T B >T A ，故p B >p A ，A 、C 两项错误，D 、E 两项正确；由B →C 为等压过程，p B ＝p C ，故B 项正确．【答案】 BDE6．对一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是( )A ．使气体体积增加而同时温度降低B ．使气体温度升高，体积不变，压强减小C ．使气体温度不变，而压强、体积同时增大D ．使气体温度降低，压强减小，体积减小E ．使气体体积不变，温度升高，压强增大【解析】 对于理想气体，满足公式pV T ＝C .若体积增加而温度降低，只要压强也变小，公式就成立，A 选项是可能的；若温度升高，体积不变，压强应是变大的，B 选项是不可能的；若温度不变，压强与体积成反比，不可能同时增大，C 选项不可能；温度降低，压强减小，体积可能减小，可能变大，D 选项可能；等容变化时，温度升高，压强增大，E 是可能的．【答案】 ADE7．如图2­4­12所示是某气体状态变化的p ­V 图像，则下列说法中正确的是 ( )图2­4­12A ．气体做的是等温变化B ．从A 至B 气体的压强一直减小C ．从A 至B 气体的体积一直增大D ．气体的三个状态参量一直都在变E ．A 状态的温度一定等于B 状态的温度【解析】 一定质量的气体的p ­V 图像的等温曲线是双曲线，A 错误；从AB 图线可知气体从A 状态变为B 状态的过程中，压强p 在逐渐减小，体积V 在不断增大，B 、C 正确；该过程中气体的三个状态参量一直都在变化，D 正确；A 状态p A V A 的乘积不一定等于B 状态p B V B 的乘积，E 错误．【答案】 BCD8．一定质量的理想气体，经历了如图2­4­13所示的变化，A →B →C ，这三个状态下的温度之比T A ∶T B ∶T C 为__________．图2­4­13【解析】 由pV T ＝C 可知T A ∶T B ∶T C ＝3∶6∶5.【答案】 3∶6∶5[能力提升]9．一定质量的理想气体，初始状态为p 、V 、T ，经过一系列状态变化后，压强仍为p ，则下列过程中不可实现的是( )【导学号：74320038】A ．先等温膨胀，再等容降温B ．先等温压缩，再等容降温C ．先等容升温，再等温压缩D ．先等容降温，再等温压缩E ．先等容降温，再等温膨胀【解析】 根据理想气体的状态方程pVT ＝C ，若经过等温膨胀，则T 不变，V 增加，p减小，再等容降温，则V 不变，T 降低，p 减小，最后压强p 肯定不是原来值，A 不可实现；同理可以确定C 、E 也不可实现．【答案】 ACE10．(2016·南京高二检测)如图2­4­14所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在导热汽缸中，用水平外力F 作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p 、V 、T 表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示( )图2­4­14【解析】由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据pVT＝C可知压强将减小．对A图像进行分析，p­V图像是双曲线即等温线，且由状态①到状态②体积增大，压强减小，故A项正确；对B图像进行分析，p­V图像是直线，温度会发生变化，故B项错误；对C图像进行分析，可知温度不变，但体积减小，故C项错误；对D、E 图像进行分析，可知温度不变，压强减小，故体积增大，D、E项正确．【答案】ADE11．(2016·泰安高二检测)如图2­4­15所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1＝31 ℃、大气压强p0＝76 cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8 cm，求：图2­4­15(1)当温度t2是多少时，左管气柱L2为9 cm；(2)当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8 cm，应在右管中加入多长的水银柱．【解析】(1)初状态：p1＝p0＝76 cmHgV 1＝L 1S ，T 1＝304 K末状态：p 2＝p 0＋2 cmHg ＝78 cmHgV 2＝L 2S ，T 2＝？ 根据理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2代入数据得T 2＝351 K ，t 2＝78 ℃.(2)设应在右管中加入h cm 水银柱，p 3＝p 0＋h ＝(76＋h )cmHg ，V 3＝V 1＝L 1S ，T 3＝T 2＝351 K根据理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 3V 3T 3代入数据得h ＝11.75 cm. 【答案】 (1)78 ℃ (2)11.75 cm12．(2016·西安高二检测)一定质量的理想气体由状态A 变为状态D ，其有关数据如图2­4­16甲所示，若状态D 的压强是2×104 Pa.甲 乙图2­4­16(1)求状态A 的压强．(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p ­T 图像，并分别标出A 、B 、C 、D 各个状态，不要求写出计算过程．【解析】 (1)据理想气体状态方程：p A V A T A ＝p D V D T D ，则p A ＝p D V D T A V A T D ＝2×104×4×2×1021×4×102Pa ＝4×104 Pa.(2)A →B 等容变化、B →C 等温变化、C →D 等容变化，根据理想气体状态方程可求得各状态的参量．p ­T 图像及A 、B 、C 、D 各个状态如图所示．【答案】(1)4×104 Pa (2)见解析图。

V1 V2 V3
结论2：一定质量的 某种气体做等容变 化，在P-T图线中气 体体积越小，等容 线的斜率越大。
思考：1、若横坐标改为摄氏温度t，图线还能过原 点吗？图线与横轴的交点坐标是多少？
2、请在P-V和V-T图中作出等容变化。
3、等压变化的图像
讨论3：一定质量的某种气体分别以压强P1、P2、 P3等容变化，相对应的三条等压线如图所示，则P1、 P2、P3的大小关系如何？
温度
气
体
状 态
体积
参
量 压强
分子平均动能 分子密集程度 大量气体分子频繁撞击
1、 对玻意耳定律的解释：
pV c
一定质量的气体做等温变化时，气体分子的 平均动能是一定的，气体体积越小，分子的密集 程度越大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子 数越多，故而压强越大。
2、 对查理定律的解释：
p c T
T1 T2 T3
AB CBiblioteka 结论1：一定质量的 某种气体做等温变 化，在P-V图线中气 体温度越高，等温 线离坐标原点越远。
思考：1、若以P-1/V为坐标轴能否作出等温变化呢？
化曲为直
1 2
2、哪条图线表示的温度高呢？
T1>T2
3、能不能在P-T和V-T图中作出等温变化呢？
2、等容变化的图像
讨论2：一定质量的某种气体装在容积分别为V1、V2、 V3的三个容器中，发生等容变化，相对应的三条等 容线如图所示，则V1、V2、V3的大小关系如何？
p-T图像、V-T图像，等温变化、等容变化和等 压变化分别在这三种图像中如何表示？
双曲线
思考：反映等容变化和等压变化的图线有什么特点？ 其下部为什么要用虚线表示？
1、等温变化的图像

1.[多选]如图所示为一定质量的气体在不同温度
下的两条 p -V1图线。由图可知
()
பைடு நூலகம்
A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压
强与体积成正比
B．一定质量的气体在发生等温变化时，其 p -V1图线的延长 线是经过坐标原点的
C．T1>T2 D．T1<T2
解析：这是一定质量的气体在发生等温变化时的 p -V1图线，
[思路点拨] 由压强的微观解释和影响压强的因素进行
分析、判断。 [解析] 气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次
数，是由单位体积内的分子数和分子的平均动能共同决定的。 选项 A 和 D 中都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均 动能如何变化却不知道；选项 C 中由温度升高可知分子的平 均动能增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项 A、C、D 都不能选。
p -V 图像的应用 [例 1] 如图所示，一定质量的理想气体由状态 A 沿直线 AB 变化到状态 B，在此过程中气体温度的变化情况是 ( )
A．一直升高 C．先升高后降低
B．一直降低 D．先降低后升高
[思路点拨] (1)图线上的一段表示一个变化过程，图线 上的一个点表示气体的一个状态。
(2)pV 值越大，气体的温度越高。 [解析] 由于同一等温线上的各点 pV 值相同，而 pV 值较 大的点所在的双曲线离坐标原点较远，因而对应的温度也较高。 由图可知 A、B 两点的 pV 值相同，A、B 两点应在同一等温线 上，而 AB 直线中点 C 对应的 pV 值比气体在 A、B 状态时的 pV 值大，即温度比气体在 A、B 状态时高，故气体由状态 A 沿 直线 AB 变化到状态 B 的过程中，温度先升高后降低。 [答案] C

4 气体实验定律的图像表示及微观解释[学习目标] 1.理解气体实验定律的p －V 、p －1V、V －T 、p －T 图像及其物理意义.2.能用气体分子动理论解释三个实验定律．一、气体实验定律的图像表示1．一定质量的某种气体在等温、等容、等压变化中的规律，既可以用公式表示，也可用图像表示．2．一定质量的某种气体做等温变化时，在p －V 图线中，气体的温度越高，等温线离坐标原点越远．3．一定质量的某种气体做等容变化时，在p －T 图线中，气体的体积越大，等容线的斜率越小．4．一定质量的某种气体做等压变化时，在V －T 图线中，气体的压强越大，等压线的斜率越小．二、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律一定质量的某种气体，分子总数不变，温度保持不变时，分子平均动能也保持不变．当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，气体的压强也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小. 2.查理定律一定质量的某种气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变．当温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小．3．盖吕萨克定律一定质量的某种气体，当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数需要相应减小，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大． [即学即用]判断下列说法的正误．(1)一定质量的气体等温变化的p －V 图像是通过原点的倾斜直线．(×) (2)一定质量的气体的p －T 图像是双曲线．(×)(3)V －T 图像的斜率大，说明压强小．(√)(4)若T 不变，p 增大，则V 减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大．(×)(5)若p 不变，V 增大，则T 增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大．(√)(6)若V 不变，T 增大，则p 增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大．(×)一、p －V 图像[导学探究] (1)如图1甲所示为一定质量的气体不同温度下的p －V 图线，T 1和T 2哪一个大？(2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p －1V图线，T 1和T 2哪一个大？图1答案 (1)T 1＞T 2 (2)T 1＜T 2 [知识深化]1．p －V 图像：一定质量的气体等温变化的p －V 图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态．而且同一条等温线上每个点对应的p 、V 坐标的乘积是相等的．一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV 乘积越大，温度就越高，图2中T 2＞T 1.图22．p －1V 图像：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p －1V图像来表示，如图3所示．等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率k ＝pV ，故斜率越大，温度越高，图中T 2>T 1.图3特别提醒 (1)p －V 图像与p －1V图像都能反映气体等温变化的规律，分析问题时一定要注意区分两个图线的不同形状．(2)p －1V图像是一条直线，分析时比较简单，p －V 图像是双曲线的一支，但p 和V 的关系更直观．例1 如图4所示是一定质量的某种气体状态变化的p －V 图像，气体由状态A 变化到状态B 的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )图4A ．一直保持不变B ．一直增大C ．先减小后增大D ．先增大后减小 答案 D解析 由题图可知，p A V A ＝p B V B ，所以A 、B 两状态的温度相等，在同一等温线上．由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A 到状态B ，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．例2 (多选)如图5所示，D →A →B →C 表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是( )图5A ．D →A 是一个等温过程B ．A →B 是一个等温过程C ．T A ＞T BD ．B →C 过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变 答案 AD解析 D →A 是一个等温过程，A 正确；BC 是等温线，而A 到B 温度升高，B 、C 错误；B →C 是一个等温过程，V 增大，p 减小，D 正确．由玻意耳定律可知，pV ＝C (常量)，其中C 的大小与气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高，C 越大，在p －V 图像中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大，在p －1V图像中，斜率k 也就越大.二、p －T 图像与v －T 图像[导学探究] (1)如图6所示为一定质量的气体在不同体积下的p －T 图像，V 1、V 2哪个大？图6 图7(2)如图7所示为一定质量的气体在不同压强下的V －T 图像，p 1、p 2哪个大？ 答案 (1)V 2＞V 1 (2)p 2＞p 1 [知识深化]1．p －T 图像，如图8所示：图8(1)p －T 图中的等容线是一条过原点的倾斜直线．(2)p －t 图中的等容线不过原点，但反向延长线交t 轴于－273.15℃.(3)无论p －T 图像还是p －t 图像，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小． 2．V －T 图像，如图9所示：图9(1)V －T 图中的等压线是一条过原点的倾斜直线．(2)V －t 图中的等压线不过原点，但反向延长线交t 轴于－273.15℃.(3)无论V －T 图像还是V －t 图像，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小． 3．p －T 图像与V －T 图像的比较例3 图10甲是一定质量的气体由状态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1.5×105Pa.图10(1)根据图像提供的信息，计算图中T A 的值．(2)请在图乙坐标系中，作出由状态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． 答案 (1)200K (2)见解析解析 (1)根据盖吕萨克定律可得V A T A ＝V BT B所以T A ＝V A V B T B ＝0.40.6×300K ＝200K.(2)根据查理定律得p B T B ＝p CT Cp C ＝T C T B p B ＝400300p B ＝43p B ＝43×1.5×105Pa ＝2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p －T 图像如图所示．1．在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律．2．在气体状态变化的图像中，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程．例4 (多选)一定质量的气体的状态经历了如图11所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在( )图11A ．ab 过程中不断增加B ．bc 过程中保持不变C ．cd 过程中不断增加D ．da 过程中保持不变 答案 AB解析 首先，因为bc 的延长线通过原点，所以bc 是等容线，即气体体积在bc 过程中保持不变，B 正确；ab 是等温线，压强减小则体积增大，A 正确；cd 是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；如图所示，连接aO 交cd 于e ，则ae 是等容线，即V a ＝V e ，因为V d <V e ，所以V d <V a ，所以da 过程中气体体积变大，D 错误．三、气体实验定律的微观解释[导学探究] (1)如何从微观角度来解释气体实验定律？(2)自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”．你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)答案(1)从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度．(2)轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”．[知识深化]1．用气体分子动理论解释玻意耳定律一定质量(m)的气体，其分子总数(N)是一个定值，当温度(T)保持不变时，则分子的平均速率(v)也保持不变，当其体积(V)增大为原来的n倍时，单位体积内的分子数(N0)则变为原来的n分之一，因此气体的压强也减为原来的n分之一；反之若体积减小为原来的n分之一，压强则增大为原来的n倍，即压强与体积成反比．这就是玻意耳定律．2．用气体分子动理论解释查理定律一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的，体积(V)保持不变时，其单位体积内的分子数(N0)也保持不变，当温度(T)升高时，其分子运动的平均速率(v)也增大，则气体压强(p)也增大；反之当温度(T)降低时，气体压强(p)也减小．这与查理定律的结论一致．3．用气体分子动理论解释盖吕萨克定律一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的，要保持压强(p)不变，当温度(T)升高时，气体分子运动的平均速率(v)会增加，那么单位体积内的分子数(N0)一定要减小(否则压强不可能不变)，因此气体体积(V)一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小．这与盖吕萨克定律的结论是一致的．特别提醒(1)温度不变时，一定质量的气体体积减小，单位体积内的分子数增加．(2)体积不变时，一定质量的气体温度升高，分子的平均动能增大．(3)压强不变时，一定质量的气体温度升高，气体体积增大，单位体积内的分子数减少．例5(多选)关于一定质量的气体，下列说法中正确的是( )A．体积不变，压强增大，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密集程度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密集程度一定减小D．温度升高，压强和体积可能都不变答案AB解析体积不变，分子的密集程度就保持不变，压强增大，说明分子的平均撞击力变大了，即分子的平均动能增大了，A正确．温度不变，分子平均动能不变，压强减小，说明单位时间内撞击器壁的分子数在减小，表明气体的密集程度减小了，B正确．温度降低，分子平均动能减小，分子撞击器壁的作用力减小，要保持压强不变，则要增大单位时间内撞击器壁的分子数，即气体的密集程度要增大，C错误．温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误．对气体实验定律的解释，注意从两个途径进行分析：一是从微观角度分析，二是从理想气体状态方程分析.1.(p－V图像)(多选)如图12所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中( )图12A．从A到B的过程温度升高B．从B到C的过程温度升高C．从A到C的过程温度先降低再升高D．A、C两点的温度相等答案AD解析作出过B点的等温线如图所示，可知T B>T A＝T C，故从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高后降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，D项正确．2．(p－T图像)(多选)如图13所示为一定质量的气体的三种变化过程，则下列说法正确的是( )图13A．a→d过程气体体积增加B．b→d过程气体体积不变C．c→d过程气体体积增加D．a→d过程气体体积减小答案AB解析在p－T图像中等容线是延长线过原点的倾斜直线，且气体体积越大，直线的斜率越小．因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等，故A、B正确．3．(V－T图像)(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在V －T图上的表示如图14所示，则( )图14A．在AC过程中，气体的压强不断变大B．在CB过程中，气体的压强不断变小C．在状态A时，气体的压强最大D．在状态B时，气体的压强最大答案AD解析气体由A→C的变化过程是等温变化，由pV＝C(C是常数)可知，体积减小，压强增大，故A正确．由C→B的变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由pT＝C(C是常数)可知，温度升高，压强增大，故B错误．综上所述，由A→C→B的过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确．4．(气体实验定律的微观解释)在一定的温度下，一定质量的气体的体积减小时，气体的压强增大，这是由于( )A．单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多B．气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大C．每个气体分子对器壁的平均撞击力变大D．气体分子数密度增大，单位体积内分子重量变大答案 A解析温度一定说明气体分子的平均动能不变，即分子对器壁的平均撞击力不变，但气体的压强还与单位时间内分子对器壁的撞击次数有关，而分子数密度——单位体积内的气体分子个数决定了单位时间内单位面积上分子与器壁的平均撞击次数，气体体积减小时，单位体积内分子对器壁的撞击次数增多，故气体的压强增大．故选项A正确．一、选择题考点一气体实验定律的图像1．(多选)某同学用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确．根据实验数据却在p－V图上画出了两条不同的双曲线，如图1所示．造成这种情况的可能原因是( )图1A．两次实验中空气质量不同B．两次实验中温度不同C．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强的数据不同D．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积的数据不同答案AB解析实验时若两次所封气体的质量不同，在同一坐标系上会画出不同的等温线，A对．在质量一定的情况下，温度不同，得出的等温线也不同，B对．质量、温度都不变，压强与体积成反比，得到的是同一条等温线，C、D错．2.一定质量的气体的V－t图像如图2所示，在气体由状态A变化到状态B的过程中，气体的压强( )图2A．一定不变B．一定减小C．一定增加D．不能判定怎样变化答案 D解析若BA的延长线交于t轴上－273.15°C，则是等压变化，气体压强一定不变．若与t 轴交点位于－273.15°C的右方，则气体的压强一定减小，若与t轴的交点位于－273.15°C 的左方，则气体的压强一定增大．3．如图3所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则如图所示的p－T图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是( )图3答案 B解析初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D错误；在p－T图像中，等容线为过原点的直线，所以C错误，B正确．4．在下列图中，不能反映一定质量的气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是( )答案 D解析根据p－V、p－T、V－T图像的物理意义可以判断，其中D显示的是气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符．5．(多选)如图4所示为一定质量的气体沿着箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强的变化是( )图4A．从状态c到状态d，压强减小B．从状态d到状态a，压强不变C．从状态a到状态b，压强增大D．从状态b到状态c，压强增大答案AC解析在V－T图上，等压线是延长线过原点的倾斜直线，对一定质量的气体，图线上的点与原点连线的斜率表示压强的倒数，斜率大的压强小，因此A、C正确，B、D错误．考点二气体实验定律的微观解释6．一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是( )A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变D．以上说法都不对答案 D解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变．7．(多选)一定质量的某种气体经历等温压缩时，气体的压强增大，从气体分子动理论的观点分析，这是因为( )A．气体分子每次碰撞器壁的冲击力加大B．气体分子对器壁的碰撞更频繁C．气体分子数增加D．气体分子密集程度加大答案BD解析温度不变即分子平均动能不变，体积减小即单位体积内分子数增多，分子碰撞器壁频率增加，可见选项B、D正确．8．如图5所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说法正确的是( )图5A ．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b 状态较多B ．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a 状态较多C ．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多D ．单位体积内的分子数两状态一样多答案 B解析 由V －T 图像知，气体在a 、b 两状态压强相等，a 状态温度较低，体积较小，故单位时间内a 状态撞在单位面积上的分子数较多，故B 正确，A 、C 、D 错误．二、非选择题9．(气体实验定律的应用及气体压强的微观解释)一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变化到状态C ，其中A →B 过程为等压变化，B →C 过程为等容变化．已知V A ＝0.3m 3，T A ＝T C ＝300K ，T B ＝400K.(1)求气体在状态B 时的体积；(2)说明B →C 过程压强变化的微观原因．答案 (1)0.4m 3 (2)见解析解析 (1)A →B 过程，由盖吕萨克定律，V A T A ＝V BT BV B ＝T B T A V A ＝400300×0.3m 3＝0.4m 3 (2)B →C 过程，气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，分子平均动能减小，平均每个分子对器壁的冲击力减小，压强减小．10．(气体实验定律的图像)如图6所示，一定质量的气体从状态A 经B 、C 、D 再回到A .问AB 、BC 、CD 、DA 经历的是什么过程？已知气体在状态A 时的体积是1L ，求在状态B 、C 、D 时的体积各为多少，并把此图改为p －V 图像．图6答案 见解析解析 A →B 为等容变化，压强随温度升高而增大．B →C 为等压变化，体积随温度升高而增大．C →D 为等温变化，体积随压强减小而增大．D →A 为等压变化，体积随温度降低而减小．由题意知V B ＝V A ＝1L ．因为B →C 的等压变化，由盖吕萨克定律有V B T B ＝V C T C ，所以V C ＝T C T B V B ＝900450×1L ＝2L ．因C →D 为等温变化，由玻意耳定律有p C V C ＝p D V D ，得V D ＝p C p D V C ＝31×2L ＝6L ．所以V B ＝1L ，V C ＝2L ，V D ＝6L ．根据以上数据，题中四个过程的p －V 图像如图所示．。