高中物理热学-- 理想气体状态方程 试题及答案

高考物理《气体实验定律和理想气体状态方程》真题练习含答案1．[2024·新课标卷](多选)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程．上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程．下列说法正确的是() A．1→2过程中，气体内能增加B．2→3过程中，气体向外放热C．3→4过程中，气体内能不变D．4→1过程中，气体向外放热答案：AD解析：1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU>0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W<0，由盖­吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU<0，气体内能减小，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，气体对外放热，D正确．2．[2023·辽宁卷]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量．“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p­T图像如图所示．该过程对应的p­V图像可能是()答案：B解析：根据pVT ＝C可得p ＝CVT从a 到b ，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b 到c ，气体压强减小，温度降低，因c 点与原点连线的斜率小于b 点与原点连线的斜率，c 点的体积大于b 点体积．故选B .3．如图所示，一长度L ＝30 cm 气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S ＝50 cm 2.活塞与水平平台上的物块A 用水平轻杆连接，A 的质量为m ＝20 kg ，物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.75.开始时活塞距缸底L 1＝10 cm ，缸内气体压强等于外界大气压强p 0＝1×105 Pa ，温度t 1＝27 ℃.现对气缸内的气体缓慢加热，g ＝10 m /s 2，则( )A ．物块A 开始移动时，气缸内的温度为35.1 ℃B ．物块A 开始移动时，气缸内的温度为390 ℃C ．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功30 JD ．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功130 J 答案：D解析：初态气体p 1＝p 0＝1×105 Pa ，温度T 1＝300 K ，物块A 开始移动时，p 2＝p 0＋μmgS＝1.3×105 Pa ，根据查理定律可知p 1T 1 ＝p 2T 2 ，解得T 2＝390 K ＝117 ℃，A 、B 两项错误；活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功W ＝p 2S(L －L 1)＝130 J ，C 项错误，D 项正确．4．如图是由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车减震装置，该装置的质量、活塞柱与汽缸摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好．该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，汽缸内的气体可视为理想气体，压强为1.0×105 Pa ，封闭气体和活塞柱长度均为0.20 m ．活塞柱横截面积为1.0×10－2 m 2；该装置竖直安装到汽车上后，其承载的力为3.0×103 N 时，弹簧的压缩量为0.10 m ．大气压强恒为1.0×105 Pa ，环境温度不变．则该装置中弹簧的劲度系数为( )A ．2×104 N /mB ．4×104 N /mC ．6×104 N /mD ．8×104 N /m 答案：A解析：设大气压为p 0，活塞柱横截面积为S ；设装置未安装在汽车上之前，汽缸内气体压强为p 1，气体长度为l ，汽缸内气体体积为V 1；装置竖直安装在汽车上后，平衡时弹簧压缩量为x ，汽缸内气体压强为p 2，汽缸内气体体积为V 2，则依题意有p 1＝p 0，V 1＝lS ，V 2＝(l －x)S ，对封闭气体，安装前、后等温变化，有p 1V 1＝p 2V 2，设弹簧劲度系数为k ，对上支座进行受力分析，设汽车对汽缸上支座的压力为F ，由平衡条件p 2S ＋kx ＝p 0S ＋F ，联立并代入相应的数据，解得k ＝2.0×104 N /m ，A 正确，B 、C 、D 错误．5．如图所示为一定质量的理想气体等温变化p ­V 图线，A 、C 是双曲线上的两点，E 1和E 2则分别为A 、C 两点对应的气体内能，△OAB 和△OCD 的面积分别为S 1和S 2，则( )A ．S 1<S 2B ．S 1＝S 2C ．E 1>E 2D ．E 1<E 2 答案：B解析：由于图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳定律可得p A V A ＝p C V C ，而S 1＝12p A V A ，S 2＝12 p C V C ，S 1＝S 2，A 项错误，B 项正确；由于图为理想气体等温变化曲线，T A ＝T C ，则气体内能E 1＝E 2，C 、D 两项错误．6．[2024·云南大理期中考试]如图所示，在温度为17 ℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为h ＝49 cm ，已知弹簧原长l ＝50 cm ，劲度系数k ＝100 N/m ，汽缸的质量M ＝2 kg ，活塞的质量m ＝1 kg ，活塞的横截面积S ＝20 cm 2，若大气压强p 0＝1×105 Pa ，且不随温度变化．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同．(弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚度)(1)求弹簧的压缩量；(2)若环境温度缓慢上升到37 ℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度． 答案：(1)0.3 m (2)51 cm解析：(1)对汽缸和活塞整体受力分析有 (M ＋m )g ＝k Δx解得Δx ＝（M ＋m ）gk＝0.3 m(2)由于气缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为h ＝49 cm活塞离地面50 cm －30 cm ＝20 cm故初始时，内部气体的高度为l ＝49 cm －20 cm ＝29 cm 升温过程为等压变化V 1＝lS ，T 1＝290 K ，V 2＝l ′S ，T 2＝310 K 根据V 1T 1 ＝V 2T 2解得l ′＝31 cm故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度h ′＝h ＋l ′－l ＝51 cm7．[2024·河北省邢台市期末考试]如图所示，上端开口的内壁光滑圆柱形汽缸固定在倾角为30°的斜面上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40 cm 2的活塞相连接，汽缸内封闭有一定质量的理想气体．在汽缸内距缸底70 cm 处有卡环，活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，温度为300 K ．现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度增加60 K 时，活塞恰好离开卡环，当温度增加到480 K 时，活塞移动了10 cm.重力加速度取g ＝10 m/s 2，求：(1)活塞的质量； (2)弹簧的劲度系数k .答案：(1)16 kg (2)800 N/m解析：(1)根据题意可知，气体温度从300 K 增加到360 K 的过程中，经历等容变化，由查理定律得p 0T 0 ＝p 1T 1解得p 1＝1.2×105 Pa此时，活塞恰好离开卡环，可得p 1＝p 0＋mg sin θS解得m ＝16 kg(2)气体温度从360 K 增加到480 K 的过程中，由理想气体状态方程有 p 1V 1T 1 ＝p 2V 2T 2解得p 2＝1.4×105 Pa对活塞进行受力分析可得p 0S ＋mg sin θ＋k Δx ＝p 2S 解得k ＝800 N/m8．[2024·湖南省湘东九校联考]如图所示，活塞将左侧导热汽缸分成容积均为V 的A 、B 两部分，汽缸A 部分通过带有阀门的细管与容积为V4 、导热性良好的汽缸C 相连．开始时阀门关闭，A 、B 两部分气体的压强分别为p 0和1.5p 0.现将阀门打开，当活塞稳定时，B 的体积变为V2 ，然后再将阀门关闭．已知A 、B 、C 内为同种理想气体，细管及活塞的体积均可忽略，外界温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计．求：(1)阀门打开后活塞稳定时，A部分气体的压强p A；(2)活塞稳定后，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比．答案：(1)2.5p0(2)527解析：(1)初始时对活塞有p0S＋mg＝1.5p0S得到mg＝0.5p0S打开阀门后，活塞稳定时，对B气体有1.5p0·V＝p B·V2对活塞有p A S＋mg＝p B S所以得到p A＝2.5p0(2)设未打开阀门前，C气体的压强为pC0，对A、C两气体整体有p0·V＋pC0·V4＝p A·(3V2＋V4)得到pC0＝272p0所以，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比M2M0＝p ApC0＝5 27。

（3）热力学定律及理想气体状态方程—【选修3-3】2022届高考物理二轮复习选修1.一定质量的理想气体，在体积保持不变的条件下，若气体温度升高，则( )A.气体中每个分子热运动的动能一定都变大B.气体中每个分子对器壁撞击的作用力都变大C.气体的压强可能不变D.气体一定从外界吸收热量2.如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a b 、两部分。

已知a 部分气体为1mol 氧气，b 部分气体为2mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。

解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为a b V V 、，温度分别为a b T T 、。

下列说法正确的是( )。

A.,a b a b V V T T >>B.,a b a b V V T T ><C.,a b a b V V T T <<D.,a b a b V V T T <>3.如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c 到b ，另一个是从a 到b ，其中状态c 与状态a 的温度相同，比较两段变化过程，则( )A.从c 到b 的过程气体放出热量较多B.从a 到b 的过程气体放出热量较多C.从c 到b 的过程气体内能减少较多D.从a 到b 的过程气体内能减少较多4.关于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( ) A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体的压强是气体分子重力产生的C.气体压强不变时,气体分子的平均动能可能变大D.气体膨胀时,气体的内能一定减小5.如图所示，在p V图像中，直线ab表示一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程，则下列说法正确的是( )A.气体一直对外界做功B.气体的温度先升高后降低C.气体的内能一直增加D.气体先向外界放出热量，后从外界吸收热量6.对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是( )。

高二物理气体的状态方程试题答案及解析1.如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S＝2×10-3m2、质量为m＝4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压＝1.0×105Pa。

现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取g＝10m/s2。

求：强P（1）活塞与气缸底部之间的距离；（2）加热到675K时封闭气体的压强。

【答案】（1）（2）【解析】（1）气缸水平放置时，封闭气体的压强：，温度：，体积：当气缸竖直放置时，封闭气体的压强：，温度，体积：．根据理想气体状态方程有：，代入数据可得（2）假设活塞能到达卡环，由题意有：根据理想气体状态方程有：代入数据可得：，故假设成立，活塞能达到卡环，气体压强为【考点】考查气体状态方程2.为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。

下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是（）【答案】B【解析】根据理想气体状态方程，空气等温压缩，有PV=C，知P与成正比，在图象中为过原点的直线，所以该过程中空气的压强P和体积的关系图是图B，故ACD错误，B正确．【考点】本题考查了理想气体状态方程．3.一定质量的理想气体处于某一初始状态，若要使它经历两个状态变化过程，压强仍回到初始的数值，则下列过程中，可以采用( )A．先经等容降温，再经等温压缩B．先经等容降温，再经等温膨胀C．先经等容升温，再经等温膨胀D．先经等温膨胀，再经等容升温【答案】ACD【解析】据PV/T=K可知，先等容降温，导致压强减小，然后等温压缩导致压强增大，所以A选项可以采用；先等容降温，导致压强减小，然后等温膨胀导致压强减小，B选项不可采用；先等容升温，导致压强增大，然后等温膨胀导致压强减小，C选项可以采用；先等温膨胀，导致压强减小，然后等容升温导致压强增大，可以采用。

高中物理专题-理想气体状态方程【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国ni卷）【母题原题】（2020.全国n卷）（多选）如图，一开口向上的导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。

现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。

环境温度保持不变, 系统始终处于平衡状态。

在活塞下降过程中（）A.气体体积逐渐减小，内能增知B.气体压强逐渐增大，内能不变C.气体压强逐渐增大，放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷）【母题原题】（2020.山东等级考）一定质量的理想气体从状态a开始，经a-b、b-c、c-a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。

已知三个状态的坐标分别为a（V0, 2p0）、b （2V0,p0）、c（3V0,2p0）,以下判断正确的是（）A.气体在a-b过程中对外界做的功小于在b-c过程中对外界做的功B.气体在a-b过程中从外界吸收的热量大于在b-c过程中从外界吸收的热量C.在c-a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D.气体在c-a过程中内能的减少量大于b-c过程中内能的增加量【母题来源三】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国I卷）【母题原题】（2020.全国I卷）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体），甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为1 p。

现通过连接两罐的细管把2甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。

求调配后①两罐中气体的压强；②甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国n卷）【母题原题】（2020.全国n卷）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器,外形与钟相似。

高三物理气体的状态方程试题1.图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C，设A、B、C状态对应的温度分别为TA 、TB、TC，则下列关系式中正确的是。

（填选项前的字母）A.TA ＜TB，TB＜TCB. TA＞TB，TB=TCC. TA＞TB，TB＜TCD. TA=TB，TB＞TC【答案】C【解析】根据理想气体状态方程可得：从A到B，因体积不变，压强减小，所以温度降低，即TA ＞TB；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，即TB＜TC，故A、B、D错误，C正确。

【考点】本题考查理想气体状态方程2.一定质量的气体，在保持体积不变的情况下，使压强增大到原来的1.5倍，则其温度由原来的27o C变为___________。

（填选项前的字母）A．40.5o C B．177 o C C．313.5o C D．450o C【答案】B【解析】以气体为研究对象，设气体初状态压强为p，由题意可知，初状态温度：，压强：p，末状态压强：，由查理定律得：即：，解得：；B正确；【考点】考查了理想气体的状态方程．3.一定质量的某种理想气体从状态A开始按图所示的箭头方向经过状态B达到状态C，已知气体在A状态时的体积为2L，求：①气体在状态C时的体积；②说明A→B、B→C两个变化过程是吸热还是放热，并比较A→B、B→C两个过程中热量的大小。

【答案】（1）4L （2）A到B过程吸热 B到C过程放热大于【解析】①气体A状态体积V1，温度T1；C状态体积V2，温度T2。

根据理想气体状态方程(3分)解得： (1分)②气体A到B过程吸热（2分）气体B到C过程放热（2分）气体A到B过程吸收的热量大于气体B到C过程放出的热量（2分）【考点】本题考查理想气体状态方程。

4.题图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小【答案】 A【解析】外界温度降低，若被封闭气体体积不变，根据知：压强减小，液柱上升，内外液柱高度差变大，若外界大气压升高也可能使液柱上升，选项A正确；由可知，当T增大V减小，则p一定增大，而液柱上升，说明外界大气压增大，选项B、C错误；被封闭气体温度不变，液柱升高，气体体积减小，由可知气体压强增大，则外界压强一定增大，选项D错误．5.如图所示，容积一定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器。

2．理想气体的状态方程
一定质量的理想气体，由初状态（ ）变化到末状态（ ）时，各量满足：
或 （ 为恒量）．
上面两式都叫做一定质量的理想气体的状态方程．
要点诠释：
（1）气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例：
当 时， （玻意耳定律）．
当 时， （查理定律）．
当 时， （盖—吕萨克定律）．
（2） 适用条件：
该方程是在理想气体质量不变的条件下才适用．是一定量理想气体两个状态参量的关系，与变化过程无关．
（3） 中的恒量 仅由气体的种类和质量决定，与其他参量无关．
要点二、应用理想气体状态方程解题的一般思路
１．应用理想气体状态方程解题的一般思路
（1）确定研究对象（某一部分气体），明确气体所处系统的力学状态（是否具有加速度）．
A．理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型
B．实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
【思路点拨】根据理想气体的特点。
【答案】A、D
【解析】理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用力的情况下而抽象出的一种理想化模型，A正确；实际气体能视为理想气体的条件是温度不太低、压强不太大，B错误；理想气体分子间无分子力作用，也就无分子势能，故一定质量的理想气体，其内能与体积无关，只取决于温度，C错误；由理想气体模型的定义可知D正确。
①
从中间态→末态，由盖一吕萨克定律得
②
由①②式得
。
其余5组大家可试证明一下．
2．克拉珀龙方程
某种理想气体，设质量为 ，摩尔质量为 ，则该理想气体状态方程为 。
式中 为摩尔气体常量，在国际单位制中 ．

高中物理热学--理想气体状态方程试题及答案、单选题1•一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为压强、体积和温度分别为P2、V2、A. p i =p2, V i=2V2, T i= 1T22 C. p i =2p2, V i=2V2, T i= 2T2 T2,下列关系正确的是iB. p i =p2, V i= 2 V2 , T i= 2T2D . p i =2p2 , V i=V2, T i= 2T22.已知理想气体的内能与温度成正比。

如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态i到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能A.先增大后减小C.单调变化B.先减小后增大D.保持不变3•地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计•已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C•体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变4.下列说法正确的是A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大5 .气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的A .温度和体积B .体积和压强C.温度和压强 D .压强和温度6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。

气体开始处于状态a,然后经过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c, b、c状态温度相同，如V-T所示。

设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC ,在过程ab和ac 吸收的热量分别为Qab和Qac,贝UA. Pb >Pc, Qab>QacB. Pb >Pc, Qab<QacC. Pb <Pc, Qab>QacD. Pb <Pc, Qab<Qac中7.下列说法中正确的是A. 气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B. 气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C. 压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D. 分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大&对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则p i、V i、T i,在另一平衡状态下的14.一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变为状A 当体积减小时，V 必定增加B 当温度升高时，N 必定增加C 当压强不变而体积和温度变化时,D 当压强不变而体积和温度变化时,二、双选题9•一位质量为60 kg 的同学为了表演“轻功”，他用打气筒 只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体） ，然 这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上， 在气球的 放置一轻质塑料板，如图所示。

高中物理理想气体练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列关于气体分子热运动特点的说法中正确的是（）A．气体分子的间距比较大，所以不会频繁碰撞B．气体分子的平均速率随温度升高而增大C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D．当温度升高时，气体分子的速率将偏离正态分布2．关于分子动理论，下列描述正确的是（）A．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒分子永不停息地做无规则的运动B．分子间同时存在引力和斥力，分子间距离小于平衡位置时，分子力表现为斥力C．气体压强是气体分子间斥力的宏观表现D．布朗运动和扩散现象都是分子运动3．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。

已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。

抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。

在此过程中（）A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目不变4．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。

将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（）A ．气体对外做的功小于气体吸收的热量B ．气体对外做的功等于气体吸收的热量C ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大D ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力减小5．一定质量的气体从状态a 经历如图所示的过程，最后到达状态c ，设a 、b 、c 三状态下的密度分别为a ρ、b ρ、c ρ，则（ ）A ．a b c ρρρ>>B ．a b c ρρρ==C ．a b c ρρρ>=D ．a b c ρρρ<=6．一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，其过程如V T -图上的线段所示，则气体在这个过程中（ ）A ．气体压强不断变大B ．分子平均动能减小C ．外界对气体做功D ．气体从外界吸收的热量大于其增加的内能7．在被抓出水面后河鲀会通过吸气使体内的气囊迅速膨胀，假设某河鲀吸气前总体积为是3108cm V = ，吸气后整体近似为半径5cmr = 的球体，河鲀皮肤的张力系数为70N /m ，河鲀内压强差与半径R 、张力系数α的关系为2Δp Rα=。

高中物理：理想气体状态方程综合及解析A 基础1．空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm 的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L ．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )A ．2.5 atmB ．2.0 atmC ．1.5 atmD ．1.0 atm解析：取全部气体为研究对象，由p 1V 1＋p 2V 2＝pV 1得p ＝2.5 atm ，故A 正确．答案：A2．用打气筒将压强为1 atm 的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积ΔV ＝500 cm 3，轮胎容积V ＝3 L ，原来压强p ＝1.5 atm.现要使轮胎内压强变为p ′＝4 atm ，问用这个打气筒要打气(设打气过程中空气的温度不变( )A ．5次B ．10次C ．15次D ．20次解析：因为温度不变，可应用玻意耳定律的分态气态方程求解．pV ＋np 1ΔV ＝p ′V ，代入数据得1．5 atm ×3 L ＋n ×1 atm ×0.5 L ＝4 atm ×3 L ，解得n ＝15.答案：C3.用活塞气筒向一个容积为V 的容器中打气，每次能把体积为V 0、压强为p 0的空气打入容器内.若容器内原有空气的压强为p 0，打气过程中温度不变，则打了n 次后容器内气体的压强为 Ｗ.解析：气体初状态为（nV 0，p 0）和（V ，p 0），末状态为（V ，p ）.由玻意耳定律得p 0nV 0＋p 0V ＝pV ，得p ＝p 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋nV 0V .答案：p 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋nV 0V 4.钢筒内装有3 kg 气体，其温度是－23 ℃，压强为4 atm ，如果用掉1 kg后温度升高到27 ℃，求筒内气体压强.解析：本题是变质量问题，如果我们在研究对象上做一下处理，可以使变质量问题成为一定质量的问题，本题的做法是选取筒内的23质量为研究对象，这样，初始状态体积占钢筒体积的23，末状态占全部体积. 以钢筒内剩下的2 kg 气体为研究对象.设钢筒容积为V ，则该部分气体在初状态占有的体积为23V ，末状态时恰好充满整个钢筒.由一定质量理想气体的状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2得p 2＝p 1V 1T 2V 2T 1＝4×23V ×300V ×250atm ＝3.2 atm. 答案：3.2 atm B 能力5.（多选）装有两种不同气体的容积相同的两个容器A 、B ，用均匀的长直玻璃管水平连接，管内有一段水银柱，将两部分气体隔开，当A 的温度低于B 的温度17 ℃时，水银恰好平衡，位于管中央，如图所示.为使水银柱保持在中央，则两容器的温度变化是（ ）A.升高相同温度B.使A 、B 升高到相同温度C.使两容器升温后的热力学温度之比等于它们的初状态的热力学温度之比D.使两容器温度变化量之比等于它们的初状态的热力学温度之比解析：假设水银柱不动，对A ：p A T A ＝p A ′T A ′， Δp A ＝p A ′－p A ＝p A T A T A ′－p A ＝ΔT A T A p A ，同理对B得：Δp B＝ΔT BT B p B，初始时，T A＝T B－17，p A＝p B，整理得：ΔT AT A＝ΔT BT B或ΔT AT B－17＝ΔT BT B.由此判断C、D正确. 答案：CD6.（多选）如图所示，在光滑的水平面上，有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m（m<M）的活塞，密封一部分理想气体，气缸处于静止状态.现用水平恒力F向左推活塞.当活塞与气缸的加速度均为a 时，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的水平恒力F向右推气缸，当活塞与气缸的加速度均为a时，封闭气体的压强为p2，体积为V2，设封闭气体的质量和温度均不变，则（）A.p1>p2B.p1<p2C.V1>V2D.V1<V2解析：向左推时，对于气缸p1S－p0S＝Ma，解得p1＝p0＋MaS；向右推时，对于活塞p2S－p0S＝ma，解得p2＝p0＋maS，可见p1>p2，由玻意耳定律得V1<V2.故选项A、D正确. 答案：AD7.如图，A，B是体积相同的气缸，B内有一导热的、可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C，D为不导热的阀门.起初，阀门关闭，A内装有压强p1＝2.0×105 Pa，温度T1＝300 K的氮气.B内装有压强p2＝1.0×105 Pa，温度T2＝600 K的氧气.打开阀门D，活塞C向右移动，最后达到平衡，以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V1∶V2＝（假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接气缸的管道体积可忽略）.解析：对于A容器中的氮气，其气体状态为初状态：p1＝2.0×105 Pa，V1＝V，T1＝300 K，末状态：p1′＝p，V1′＝V1（题目所设），T1′＝T.由气体状态方程可知：p1VT1＝pV1T.①对于B容器中的氧气，其气体状态为初状态：p2＝1.0×105 Pa，V2＝V，T2＝600 K，末状态：p2′＝p，V2′＝V2（题目所设），T2′＝T，由气态方程可知：p2VT2＝pV2T.②联立①②消去T、V，可得：V1 V2＝p1T2p2T1＝2.0×105Pa×600 K1.0×105Pa×300 K＝41. 答案：4∶18.如图甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S ＝2×10－3 m2、质量为m＝4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g＝10 m/s2.求：图甲图乙（1）活塞与汽缸底部之间的距离；（2）加热到675 K时封闭气体的压强.解析：（1）p1＝p0＝1×105 PaT1＝300 K，V1＝24 cm×S，p2＝p0＋mgS＝1.2×105 PaT1＝T2，V2＝HS由p1V1＝p2V2，解得H＝20 cm.（2）假设活塞能到达卡环处，则T3＝675 K，V3＝36 cm×S由p2V2T2＝p3V3T3得p3＝1.5×105 Pa＞p2＝1.2×105 Pa所以活塞到达卡环处，气体压强为1.5×105 Pa. 答案：（1）20 cm（2）1.5×105 Pa。

第3节理想气体的状态方程1．了解理想气体模型，知道实际气体可以近似看成理想气体的条件。

2．能够从气体实验定律推导出理想气体的状态方程。

3．掌握理想气体状态方程的内容、表达式和适用条件，并能应用理想气体的状态方程分析解决实际问题。

一、理想气体1．定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从□01气体实验定律的气体。

2．理想气体与实际气体二、理想气体的状态方程1．内容：一定质量的某种理想气体，在从状态1变化到状态2时，尽管p、V、T都可能03热力学温度的比值保持不变。

改变，但是□01压强跟□02体积的乘积与□2．公式：□04pV T ＝C 或□05p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2。

3．适用条件：一定质量的□06某种理想气体。

判一判(1)一定质量的理想气体，先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积。

( ) (2)气体的状态由1变到2时，一定满足方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2。

( ) (3)描述气体的三个状态参量中，可以保持其中两个不变，仅使第三个发生变化。

( ) 提示：(1)× (2)× (3)×课堂任务 对理想气体的理解理想气体的特点1．严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。

2．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，分子可视为质点。

3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。

例1 (多选)关于理想气体，下面说法哪些是正确的( )A．理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B．理想气体的分子没有体积C．理想气体是一种理想模型，没有实际意义D．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体[规范解答] 理想气体是指严格遵守气体实验三定律的气体，实际的气体在压强不太高、温度不太低时可以认为是理想气体，A、D正确。

理想气体分子间没有分子力，但分子有大小，B错误。

高二物理气体的状态方程试题答案及解析1.如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S＝2×10-3m2、质量为m＝4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强P＝1.0×105Pa。

现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取g＝10m/s2。

求：（1）活塞与气缸底部之间的距离；（2）加热到675K时封闭气体的压强。

【答案】（1）（2）【解析】（1）气缸水平放置时，封闭气体的压强：，温度：，体积：当气缸竖直放置时，封闭气体的压强：，温度，体积：．根据理想气体状态方程有：，代入数据可得（2）假设活塞能到达卡环，由题意有：根据理想气体状态方程有：代入数据可得：，故假设成立，活塞能达到卡环，气体压强为【考点】考查气体状态方程2.如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上，开口向右放置，活塞的横截面积为S。

活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体，轻绳跨在定滑轮上。

开始时汽缸内外压强相同，均为大气压。

汽缸内气体的温度，轻绳处在伸直状态。

不计摩擦。

缓慢降低汽缸内温度，最终使得气体体积减半，求：①重物刚离地时气缸内的温度；②气体体积减半时的温度；③在下列坐标系中画出气体状态变化的整个过程。

并标注相关点的坐标值。

【答案】①②③如图所示【解析】①P1=P，（1分）等容过程：（2分）（1分）②等压过程：（2分）（1分）③如图所示（共1分）【考点】考查了理想气体状态方程3.如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置。

横截面积为S＝2×10-3m2、质量为m＝4kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p＝1.0×105Pa。

第3课时 理想气体状态方程【学业质量解读】内容 学业质量水平要求气体实验定律 通过实验，了解气体实验定律． 理想气体 知道理想气体模型．气体压强的微观解释能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律【必备知识梳理】一．气体实验三定律玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 条件 一定， 不变 一定， 不变一定， 不变表达式图象二.理想气体1.宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下始终遵从气体实验定律的气体．实际气体在 不太大、 不太低的条件下，可视为理想气体．2.微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间． 三.理想气体的状态方程1.内容：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变.2.公式：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pVT＝C (C 是与p 、V 、T 无关的常量)．【关键能力突破】一、理想气体状态方程的理解【例1】如图所示为一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强变化是( )A. 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,压强不变【变式１】如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后再回到状态A.关于该循环过程,下列说法中正确的是()A. A→B过程中,气体温度升高B. B→C过程中,气体分子的平均动能增大C. C→A过程中,气体密度变大D. A→B过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多二、理想气体状态方程的应用【例2】(2018·高考全国卷2)如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.【变式１】（2019年全国3卷）如图所示，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K.(1) 求细管的长度；(2) 若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．【变式2】活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的．已知某贮气筒的容积为V，气泵每抽一次，抽出的气体体积为V′＝.设抽气过程中温度不变，贮气筒内原来气体的压强为p0，则对它抽气三次后，贮气筒内的气体压强变为多少？【学科素养提升】1. （2019年全国2卷）如图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3．用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N 3．（填“大于”“小于”或“等于”）2.（2020全国3卷）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm．管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1=283K．大气压强p0 =76cmHg．(1)现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？3． (2017全国理综I卷)如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略），初始时，三阀门均可打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3 通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1，已知室温为27℃，气缸导热．（1）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（2）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；（3）再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．【基础综合训练】1.关于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是()A. 若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大B. 若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C. 若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加D. 若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数可能不变2.如图甲所示，P -T图上的a→b→c表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在P-V图上的图线应是图乙中的(P、V和T分别表示气体的压强、体积和热力学温度)()甲A B C D3. 如图为某同学设计的喷水装置.内部装有2 L水，上部密封105Pa的空气0.5 L.保持阀门关闭，再充入105Pa的空气0.1 L.设在所有过程中空气可看做理想气体，且温度不变.下列说法中正确的有()A. 充气后，密封气体压强增加B. 充气后，密封气体的分子平均动能增加C. 打开阀门后，密封气体对外界做正功D. 打开阀门后，不再充气也能把水喷光4.某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气.现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0的气体的体积为()A. VPP0 B. VPPC. VPP⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1D. VPP⎪⎪⎭⎫⎝⎛+1【应用创新训练】1.（2020全国2卷）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似．潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要．为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化．（1）求进入圆筒内水的高度l；（2）保持H不变，压入空气使筒内．的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积第3课时参考答案【关键能力突破】【例1】AC 【变１】D【例2】解：开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1， 根据力的平衡条件有 p 1S ＝p 0S ＋mg ， 联立解得 T 1＝⎝⎛⎭⎫1＋mgp 0S T 0， 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2， 式中V 1＝SH ，V 2＝S(H ＋h)， 联立解得T 2＝⎝⎛⎭⎫1＋h H ⎝⎛⎭⎫1＋mgp 0S T 0， 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W ＝(p 0S ＋mg)h.【变式１】解： (1) 设细管的长度为l ，横截面的面积为S ，水银柱高度为h ；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h ，被密封气体的体积为V ，压强为p ；细管倒置时，气体体积为V 1，压强为p 1.由玻意耳定律有pV ＝p 1V 1，由力的平衡条件有 p ＝p 0－ρgh ，式中，ρ、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，p 0为大气压强．由题意有 V ＝S(L －h 1－h), V 1＝S(L －h)， 解得L ＝41 cm .(2) 设气体被加热前后的温度分别为T 0和T ，由盖—吕萨克定律有V T 0＝V 1T ， 解得T ＝312 K .【变式2】解：抽气一次后气体压强为p 1，根据波意耳定律得p 1(V ＋V′)＝p 0V ，解得p 1＝45p 0，抽气两次后的压强为p 2，则p 2(V ＋V′)＝p 1V ， 抽气三次后的压强为p 3，则p 3(V ＋V′)＝p 2V ，解得p 3＝⎝⎛⎭⎫V V ＋V′3p 0＝64125p 0.【学科素养提升】1. 大于 等于 大于2. 【答案】（1）12.9cm ；（2）363K解：（１）设密封气体初始体积为V 1，压强为p 1，左、右管的截面积均为S ，密封气体先经等温压缩过程体积变为V 2，压强变为p 2.由玻意耳定律有1122pV p V = 设注入水银后水银柱高度为h ，水银的密度为ρ，按题设条件有100h p p pg =+，20g p p p h =+()102V S H l h =--，2V SH =联立以上式子并代入题给数据得h=12.9cm ；（２）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V 3，温度变为T 2，由盖一吕萨克定律有2312V V T T = 按题设条件有3(2)V S H h =- 代入题给数据得T 2=363K3.解：（1）设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1．依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得011p V p V =①01(3)(2)p V p V V =-②联立①②式得12V V =③ 102p p =④（2）打开K 3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2（22V V ≤）时，活塞下气体压强为p 2由玻意耳定律得022(3)p V p V =⑤由⑤式得2023Vp p V =⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为2032p p '= （3）设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1=300K 升高到T 2=320K 的等容过程中，由查理定律得：21'p T =32p T 【基础综合训练】1. AC2. A3. AC4. C【应用创新训练】1. 解：（1）设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V 0和V 1，放入水下后筒内气体的压强为p 1，由玻意耳定律和题给条件有：p 1V 1= p 0V 0 ① V 0=hS ② V 1=（h –l ）S ③p 1= p 0+ ρg （H –l ） ④联立以上各式并考虑到Hh ，h >l ，解得0gHl h p gHρρ=+ ⑤（2）设水全部排出后筒内气体的压强为p 2；此时筒内气体的体积为V 0，这些气体在其压强为p 0时的体积为V 3，由玻意耳定律有：p 2V 0= p 0V 3 ⑥ 其中p 2= p 0+ ρgH ⑦ 设需压入筒内的气体体积为V ，依题意V = V 3–V 0 ⑧联立②⑥⑦⑧式得0gSHh V p ρ=⑨。

①活塞的质量； ②物体 A 的体积． 12．如图所示，竖直放置的均匀粗细 U 型试管，左侧管长 lOA=30cm,右管足够长且管口
开口，初始时左管内被水银封闭的空气柱长 20cm，气体温度为 等高 已知大气压强为 p0=75cmHg
，左右两管水银面
现对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成 10cm 长的高度差 则此时气体的温度为
由受力平衡可得
pS kx p0S mg
封闭气体压强为
p
p0
mg kx S
9．① T1 360K ；② p2 1.5105 Pa
【解析】
试题分析：①设气缸的横截面积为 S，由盖-吕萨克定律有 l0S lS T0 T1
代入数据得 T1 360K
②由查理定律有 p0 p2 T1 T2
代入数据得 p2 1.5105 Pa
的高度为 1 h，则此时气体。的温度为多少。 2
15．如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分割成 A 、 B 两部分， A 内是真空。活塞与气缸顶部有一弹簧相连，当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。 开始时 B 内充有一定质量、温度为T 的气体， B 部分高度为 H 。此时活塞受到的弹簧 作用力与重力的大小相等。现将 B 内气体加热到 3T ，达到新的平衡后， B 内气体的高 度 L 等于多少？
A．电压表 V1 示数增大 B．电压表 V2、V3 示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿 c→d 的方向滑动 二、多选题
三、解答题 7．在一端封闭、粗细均匀的细玻璃管内用汞封入一定质量的空气．当开口向下竖直放
置时，如图所示，空气柱长 l1 40cm ，汞柱高 h 4cm ，当时的温度是 17℃．设大气 压强始终保持 p0 76cmHg ，求：

第四单元理想气体状态方程(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)1．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大2．如图所示是理想气体经历的两个状态的p－T图象，对应的p－V图象应是()3．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体的压强增大，从分子微观角度来分析，这是因为()A．气体分子的平均动能增大B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多C．气体分子数增加D．气体分子对器壁的碰撞力变大4．一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则()A．p增大，n一定增大B．T减小，n一定增大C.pT增大时，n一定增大 D.pT增大时，n一定减小5.一定质量的某种理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四个过程在p－T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，cd平行于ab，由图可以判断()A．ab过程中气体体积不断减小B．bc过程中气体体积不断减小C．cd过程中气体体积不断增大D．da过程中气体体积不断增大6.一定质量的理想气体做等压变化时，其V－t图象如图所示，若保持气体质量不变，使气体的压强增大后，再让气体做等压变化，则其等压线与原来相比，下列可能正确的是()A．等压线与t轴之间夹角变大B．等压线与t轴之间夹角变小C．等压线与t轴交点的位置不变D．等压线与t轴交点的位置一定改变7．一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则下列说法正确的是()A．因气体温度与机械运动的速度无关，故容器中温度不变B．因容器是绝热的，故容器中气体温度不变C．因容器突然停止运动，气体分子运动的速度亦随之减小，故容器中温度降低D．容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体温度将升高8．一钢筒内装有压缩空气，当打开阀门后气体迅速从筒内逸出，很快筒内气体的压强与大气压强p0相同，然后立即关闭阀门．如果钢瓶外部环境保持温度不变，经较长的时间后筒内的气体压强()A．等于p0B．大于p0C．小于p0D．无法判定9.如图中A、B两点代表一定质量的理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为T A，状态B的温度为T B；由图可知()A．T B＝2T A B．T B＝4T AC．T B＝6T A D．T B＝8T A10．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ＝1.0×103 kg/m3)()A．12.8倍B．8.5倍C．3.1倍D．2.1倍11．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的() A．空气分子密集程度增大B．空气分子的平均动能增大C．空气分子的速率都增大D．空气质量增大12.如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是()A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体分子的平均速率减小D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变题号123456789101112答案二、非选择题(本题共4小题，共40分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)如图，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的理想气体被质量为 2.0 kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105 Pa，g取10 m/s2)．若从初温27 ℃开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m缓慢地变为0.51 m，则此时气体的温度为________℃(取T＝t＋273 K)．14．(10分)一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示，p－T和V－T 图各记录了其部分变化过程．(1)试求温度600 K时气体的压强；(2)在p－T图象上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整．15.(10分)有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A 点齐平．现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B 点齐平，此时筒中气体长度减为原来的23.若测得A 点压强为1.2×105Pa ，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏．(1)求液体中B 点的压强；(2)从微观上解释气体压强变化的原因．16.(10分)如图所示为一均匀薄壁U 形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截面积为S ，内装有密度为ρ的液体．右管内有一质量为m 的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气．温度为T 0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱(可视为理想气体)长度均为L ，压强均为大气压强p 0，重力加速度为g ，现使左、右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动．求：(1)温度升高到T 1为多少时，右管活塞开始离开卡口上升； (2)温度升高到T 2为多少时，两管液面高度差为L .参考答案与解析1．[49] 解析：选D.中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功．选项D 正确．2．[50] 解析：选C.由p －T 图象可知，气体先经历等容变化，后经历等温变化，所以对应的p －V 图象是C ，所以C 正确，A 、B 、D 错误．3．[51] 解析：选B.温度不发生变化，分子的平均动能不变，分子对器壁的碰撞力不变，故A 、D 错；质量不变，分子总数不变，C 错误；体积减小，气体分子密集程度增大，单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多，故B 正确．4．[52] 解析：选C.只有p 或T 变化时，不能得出体积的变化情况，A 、B 错误；pT 增大，V 一定减小，单位体积内的分子数一定增大，C 正确，D 错误．5．[53] 解析：选BCD.四条直线段只有ab 是等容过程，A 错误；连接Ob 、Oc 和Od ，则Ob 、Oc 、Od 都是一定质量的理想气体的等容线，依据p －T 图中等容线的特点(斜率越大，气体体积越小)，比较这几条图线的斜率，即可得出V a ＝V b >V d >V c ，故B 、C 、D 都正确．6．[54] 解析：选BC.对于一定质量气体的等压线，其V －t 图线的延长线一定过t 轴上－273.15 ℃的点，故C 项正确，D 项错误；气体压强增大后，温度还是0 ℃时，由理想气体状态方程pVT＝C 可知，V 0减小，等压线与t 轴夹角减小，A 项错误，B 项正确．7．[55] 解析：选D.只有与分子微观热运动所对应的动能才能包括在气体的内能之中，而与气体宏观运动所对应的动能，应属于气体的机械能中的动能．当容器在高速运输途中突然停下来时，气体分子与器壁撞击，使气体分子的定向运动转化为分子的无规则运动，于是气体整体的宏观运动的动能就转化成气体分子微观热运动的动能，即机械能转化为内能，使气体的温度升高．8．[56] 解析：选B.气体迅速膨胀时温度降低，刚关闭阀门时，筒内温度低，当和环境温度达到热平衡后，筒内压强变大．9．[57] 解析：选C.对于A 、B 两个状态应用理想气体状态方程p A V A T A ＝p B V B T B 可得：T BT A＝p B V B p A V A ＝3p 0×4V 02p 0×V 0＝6，即T B ＝6T A ，C 项正确． 10．[58] 解析：选C.对气泡内气体：在湖底处p 1＝p 0＋ρgh ，V 1，T 1＝277 K ； 在水面时，p 2＝p 0，V 2，T 2＝290 K. 由理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2，代入数据得V 2V 1＝p 1T 2p 2T 1＝3.1，故C 对．11．[59] 解析：选B.温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减少，故A 、D 项错误，B 项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C 项错误．12．[60] 解析：选B.从p －V 图象中的AB 图线知，气体状态由A 变到B 为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比．选项A 中温度不变是不正确的，应该是压强增大，温度升高．气体的温度升高，内能增加，选项B 正确．气体的温度升高，分子平均速率增加，故选项C 错误．气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故选项D 是错误的．13．[61]解析：活塞的受力情况如图， 由平衡条件得，pS ＝p 0S ＋mg ， 则p ＝p 0S ＋mg S ＝p 0＋mg S＝1.01×105 Pa ＋2.0×105×10－3 Pa ＝1.05×105Pa.由盖—吕萨克定律V 1T 1＝V 2T 2得T 2＝V 2T 1V 1＝h 2T 1h 1＝0.51×3000.5 K ＝306 Kt 2＝T 2－273 K ＝33 ℃. 答案：1.05×105 3314．[62] 解析：(1)p 1＝1.0×105Pa ，V 1＝2.5 m 3，T 1＝400 K ， p 2＝？，V 2＝3 m 3，T 2＝600 K ，p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2p 2＝p 1V 1T 2T 1V 2＝1.25×105 Pa.(也可以利用图象来解，但要有必要的说明) (2)图象如图所示．答案：(1)1.25×105 Pa (2)见解析图15．[63] 解析：(1)由题意知气体做等温变化 则有p A V ＝p B 23V代入数据得p B ＝1.8×105Pa.(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变；但单位体积内的气体分子数增多，单位时间内气体分子碰撞器壁的次数增多，气体的压强变大．答案：(1)1.8×105Pa (2)见解析16．[64] 解析：(1)活塞刚离开卡口时，对活塞mg ＋p 0S ＝p 1S 得：p 1＝p 0＋mgS两侧气体体积不变，对右管气体p 0T 0＝p 1T 1得：T 1＝T 0⎝⎛⎭⎫1＋mg p 0S . (2)左管内气体，V 2＝3L 2S ，p 2＝p 0＋mgS ＋ρgL应用理想气体状态方程：p 0LS T 0＝p 2V 2T 2得T 2＝3T 02p 0p 2＝3T 02p 0⎝⎛⎭⎫p 0＋mg S ＋ρgL . 答案：(1)T 0⎝⎛⎭⎫1＋mg p 0S (2)3T 02p 0⎝⎛⎭⎫p 0＋mg S ＋ρgL。

(2)由状态 B 到状态 C 为等温变化，由玻意耳定律有 pCVC 2×40 pBVB＝pCVC，得 VB＝ p ＝ L＝20L. 4 B 在 V－T 图上状态变化过程的图线由 A、B、C、D 各 状态依次连接(如图)，AB 是等压膨胀过程，BC 是等温膨 胀过程，CD 是等压压缩过程．
答案：(1)1.32×1022个 (2)0.52L
解析：(1)肥皂泡内气体的摩尔数 V n＝ ＝0.022mol 22.4 分子数 N＝nNA＝0.022×6.02×1023 个＝1.32×1022 个 (2)T1＝273＋37K＝310K，T2＝273K p1V1 p2V2 由理想气体状态方程 ＝ T1 T2 p2V2T1 1×0.5×310 V1＝ ＝ ＝0.52L p1T2 1.1×273
一定质量的理想气体的内能仅由温度决 定，与气体的体积无关。பைடு நூலகம்
教材24页思考与讨论： 推导P、V、T之间的关系
二、理想气体的状态方程
1.内容：一定质量的理想气体在从一个状态变 化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但 是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 2.公式：
p1V1 p2V2 pV 或 C T1 T2 T
T1 T2 T
小
结：
注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由 气体的物质的量决定 三、克拉珀龙方程
m pV nRT 或 pV RT M P(atm),V (L): R=0.082 atm· L/mol· K 摩尔气体常量： P(Pa),V (m3): R=8.31 J/mol· K
1.理想气体状态方程的应用
摩尔气体常量（了解） p0V0 设 R 为1mol理想气体在标准状态下的 T0
常量，叫做摩尔气体常量．

高三物理气体的状态方程试题1.如图，水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。

气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸壁之间无摩擦，左侧活塞面积交道，A、B的初始温度相同。

略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。

若始末状态A、B的压强变化量、均大于零，对活塞压力的变化量，则（A）A体积增大（B）A体积减小（C） > （D）<【答案】AD【解析】设气缸内其他对活塞的压力分别为，初始则有，倾斜后，设活塞斜向下的重力分力为，根据受力平衡，则有，所以选项C错。

压强的变化量，，根据，，判断，选项D对。

根据理想气体状态方程即，，据此可得，整理即得，可得根据，，可得，根据两个部分体积一个增大另一个减小，判断A的体积增大，选项A对B错。

【考点】理想气体状态方程2.一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分割成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为，如图（a）所示。

若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体体积之比为3∶1，如图（b）所示。

设外界温度不变。

已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。

【答案】【解析】设活塞的质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为，倒置后上下气体的压强分别为和，由力的平衡条件有倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V，由玻意耳定律得联立以上各式得【考点】理想气体状态方程3.（9分）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。

开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T。

现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。

若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。

已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。

【答案】【解析】气缸导热良好，说明气体温度一直等于外界温度T0，设气缸底面积为S，活塞质量为m，大气压强p开始平衡时有沙子倒完后平衡时，对活塞分析整理可得根据理想气体状态方程有可得联立可得外界温度变为T时，根据理想气体状态方程可得根据活塞平衡可得重新平衡后的气体体积【考点】理想气体状态方程4.如图，有一长为L、右端带有卡口的内壁光滑圆柱形气缸，一个质量不计的5火花塞封闭一定质量的理想气体．开始时活塞处在离气缸左端处，气体温度微27℃，现对气体缓慢加热．求：当加热到427℃时，气体的压强（已知外界大气压恒为ρ）【答案】【解析】开始加热活塞移动的过程中封闭气体作等压变化。

高三物理理想气体的状态方程试题1.如图所示，一端封闭一端开口粗细均匀的绝热玻璃管的横截面积为10cm2，管内有两个重力不计的活塞，导热活塞甲封闭了长30cm的气柱A，绝热活塞乙用一根劲度系数、原长为15cm的轻质弹簧和管底相连，气柱B长15cm，气体的初始温度为27℃，现在甲活塞上放一个2kg的砝码，待活塞稳定后再加热气体B，求当气体B的温度升高多少时，活塞甲可返回原处？（大气压，摩擦不计，）【答案】200℃【解析】首先对A部分气体分析，初状态，，末状态，，A部分气体温度没变，由玻意耳定律方程∴，即A部分气柱长度为25cm．若使活塞甲返回原处，B部分气体末状态时体积，气柱长为20cm，此时弹簧要伸长5cm，对活塞乙列平衡方程∴对B部分气体状态分析：初状态，，末状态，，由理想气体状态方程∴∴【考点】理想气体状态方程2.现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。

下列图象能正确表示该过程中空气的压强P和体积V关系的是【答案】B【解析】根据理想气体状态方程，空气等温压缩，则有，与成正比，该过程中空气的压强P和体积V关系的是B。

【考点】本题考查了理想气体状态方程的应用。

3.一定质量的理想气体，经历了如图所示I一2—3状态变化的过程，则三个状态的热力学温度之比是____（填选项前的字母）A．1：3：5B．3：6：5C．3：2：l D．5：6：3【答案】B【解析】根据一定质量的理想气体的状态方程,所以在三个状态下的温度之比等于PV乘积的比，即：，选项B 正确。

【考点】理想气体的状态方程。

4.用微波炉加热三个鸡蛋（此时餐盒盖子中间的阀门是打开的），拿出微波炉后立即关闭阀门，如图所示。

设盖子和阀门不漏气、忽略餐盒的容积变化。

在常温下放置一段时间后A．餐盒内气体压强将会减小B．餐盒内气体将会放热C．鸡蛋的内能将会增大D．若再次打开阀门，餐盒内气体将会对外做功【答案】AB【解析】因为餐盒内的气体进行等容变化，所以加热后的餐盒在常温下放置一段时间后，温度降低，根据可知，餐盒内气体压强将会减小，选项A 正确；由，因为W=0，△E＜0，所以Q＜0，餐盒内气体将会放热，选项B正确；鸡蛋的温度降低，内能将会减小，选项C错误；若再次打开阀门，由于压强变大，餐盒内气体的体积将减小，故外界将会对气体做功，选项D 错误。