气体的状态参量典型例题

气体的状态参量典型例题【例1】如图1所示，左端封闭的U玻璃管中用水银封闭A、B两段空气柱，外界大气压强为76cmHg，则 [ ]A．Hg。

B．Hg。

C．Hg。

D．Hg。

【分析】由右管空气柱B上方水银柱的力平衡条件得：Hg做单位时，可表示为：Hg=81cmHg。

因为连通器内同种液体同一水平面上各处的压强相等，所以左管内跟气柱B下方水银面等高的C处（图2）压强=6cm处，则Hg由 Hg，Hg【答】B，D．【说明】（1）对均匀玻璃管，可直接从液柱的压强平衡得Hg 或mHg。

【例2】如图所示，两端开口的U玻璃管中，右侧直管内有一部分空气被一段水银柱H与外界隔开。

若再向左边的玻璃管中注入一些水银，平衡后，则 [ ]A．U玻璃管下部两边水银面的高度差减小。

B．U玻璃管下部两边水银面高度差增大。

C．U玻璃管下部两边水银面高度差不变。

D．U玻璃管右边玻璃管内的气体体积减小。

【分析】由右管内封闭气体的压强平衡条件知，其压强等于外界大气压 B．C．1m D．【误解】选（B）。

【正确解答】选（D）。

【错因分析与解题指导】【误解】认为玻璃管D上部与大气相通，A球上部空气压强A=0ρgh1，玻璃管E上部也与大气相通，A球上部空气压强A=0ρg（hh2），得h=h1-h2==。

忽视了由于C管的存在，E上表面到A上表面不是连续的水柱，故ρg（h1h2）没有物理意义。

C管两端开口，将A、B两球中的空气连成一整体，所以A、B两球上部空气压强相等。

则A球上部空气压强A=0ρgh1，B球上部空气压强B=0ρgh，由A=B解得h=h1=。

【例4】如图所示，在做测定大气压强的实验时，不慎将一气泡漏入玻璃管内，将管内水银柱分为长h1和h2的两段。

玻璃管顶部A 部分为真空，B部分为空气泡。

若轻弹玻璃管，使B内空气全部进入A 中（在全部过程中温度保持不变），则此时管内外水银面高度差h跟（h1h2）相比较 [ ]A．h＞（h1h2） B．h=（h1h2）C．h＜（h1h2） D．条件不足，无法判断【误解】选（A）。

7.2气体的状态参量气体的实验定律【解题方法】在用气体方程解决具体问题时，①首先确定研究对象；②其次辨别变化过程，根据题目中叙述的信息确定状态变化是什么特点；③选择合理的方程求解。

直击高考（上海2009高考2）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（上海2010高考10）如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为l，管内外水银面高度差为h。

若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则A．h．l均变大B．h．l均变小C．h变大l变小D．h变小l变大（上海2011高考8）某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢB．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢD．TⅠ=TⅡ=TⅢ（上海2012高考31）(12分)如图，长L＝100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭。

水平放置时，长L0＝50cm 的空气柱被水银柱封住，水银柱长h＝30cm。

将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有 h＝15cm的水银柱进入玻璃管。

设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0＝75cmHg。

求：(1)插入水银槽后管内气体的压强p；(2)管口距水银槽液面的距离H。

100cm50cm 30cm7.2.1气体状态参量气体的压强温度的统计学例题精讲【例1】（2012年一模奉贤）9．关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（）（A）温度低的物体内能小（B）温度低的物体分子运动的平均速率小（C）外界对物体做功时，物体的内能不一定增加（D）做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大【例2】（2012年一模静安）8、如图所示，导热性能良好的钢瓶内装有高压氧气，打开阀门氧气迅速从瓶口喷出，此时握钢瓶的手明显感觉变冷（）A．变冷是因为瓶内氧气喷出时带走了钢瓶的热量；B．变冷是因为氧气喷出时外界对瓶内气体做功；C．氧气喷出时瓶内气体分子的平均动能增大；D．当钢瓶内外气压相等时立即关闭阀门，几分钟后，瓶内压强大于瓶外大气压【例3】（2012年一模静安）9、下列关于气体的说法中正确的是( )A．气体温度升高时，分子的平均动能增大，撞击器壁的平均作用力增大，气体压强一定增大B．气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数增多，气体压强一定增大C．气体吸收热量，同时对外界做功，，气体分子平均动能一定增加D．分子a从远外接近分子b的过程中，忽略其它分子对a的作用，a受b的作用力为零时，a的动能一定最大【例4】（2013年1月静安区第10题）如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热（即与外界不发生热交换）容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。

咐呼州鸣咏市呢岸学校高三物理一轮根底测试气体的状态参量1．一量的理想气体吸收热量，同时体积膨胀并对外做功，那么此过程的末状态与初状态相比〔 〕A.气体内能一增加B.气体内能一减少C.气体内能一不变D.气体内能变化不可确2．如下图，封有空气的气缸挂在测力计上，测力计的示数为F ，气缸套的质量为M ，活塞的质量为m ，面积为S ，气缸壁与活塞间摩擦不计，外界大气压强为p o ，那么气缸内空气的压强为多少？3.一质量的理想气体处于平衡态，此时压强为Ｐ，有人设计四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为Ｐ，这四种途径是：〔１〕先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积。

〔２〕先保持体积不变，升高温度，再保持温度不变，让体积膨胀。

〔３〕先保持温度不变，让体积膨胀，再保持体积不变，升高温度。

〔４〕先保持温度不变，压缩体积，再保持体积不变，降低温度。

Ａ．〔１〕、〔２〕 Ｂ．〔３〕、〔４〕不可能Ｃ．〔１〕、〔３〕不可能 Ｄ．〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕都可能4.如以下图所示，气缸的质量M ＝10kg ，活塞的质量m=2kg ，活塞横截面积s=100cm 2， 弹簧的倔强系数k=200N/m ，外界大气压强Po=1.0×105Pa ，求在以下条件下气缸内气体的压强．图８．３－４(a)活塞上加重力为G=200N 物体时，P a = ； (b)活塞上加重力为G=200N 物体且弹簧伸长10cm ，P b = ；(c)拉力F 拉活塞，气缸离开地面，P c = ；(d)活塞上加重力为G=200N 物体且弹簧被压缩2cm ，那么P d = ．5.以下说法正确的选项是〔 〕Ａ．一质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大Ｂ．一质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减少 Ｃ．一质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子平均动能增大 Ｄ．一质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大6.分子流以平均速率v o 和面积为S 的器壁碰撞，分子流单位体积内的分子数为n ，每个分子的质量为m ，如果分子的运动方向与器壁垂直，且碰撞后按原速率反向弹回．那么分子流对器壁的作用力为 ，压强为 ．7.如右图所示，天平右盘放砝码，左盘是一个水银气压计，玻璃管固在支架上，天平已调节平衡，假设大气压强增大，那么( )A.天平失去平衡，左盘下降．B.天平失去平衡，右盘下降．C.天平仍平衡．D.无法判天平是否平衡。

第三讲 气体状态参量及其定性关系一．自主再现（一）气体的状态及状态参量1．气体的状态及变化:气体的状态是指气体分子的热运动状态，气体的状态一定时分子热运动的剧烈水准是一定的，一定质量的气体内能是确定的．即内能由态决定．(1)对于一定质量的气体，如果________、_________、__________这三个量都不变，我们就说气体处于一定的状态中．(2)三个状态参量同时发生变化或者其中有两个发生变化，我们就说气体的_____改变了．只有一个参量变化是不可能的．2．描述气体状态的三个宏观参量(1)压强①定义:器壁单位面积上受到的________________．②产生原因:气体压强是由于_________________________________而产生的．③决定气体压强的因素:从微观上看，气体的压强由_____________和____________决定．从宏观上看，气体的压强跟__________和________两个参量相关．④压强的单位:在国际单位制中，压强的单位是“帕”(符号是Pa)．常用的压强单位还有“标准大气压”(符号是atm)和“毫米汞柱”(符号是mmHg)等．1atm=760mmHg=1．013×105Pa ．(2)体积①气体的体积指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满的容器的容积．用符号V 表示．②气体的体积不是气体分子自身体积的总和．由于气体分子间的相互作用力十分微弱，气体分子间距较大，所以气体分子自身的体积与气体体积相比，能够忽略不计．(3)温度①意义:温度宏观上表示物体的__________，微观上是物体内__________的标志．②摄氏温度t:单位__________，在1个atm 下，水的_________作为00C ，_______作为l000C ．③热力学温度T:单位_______，把_______作为0 K ．④物体升高或降低的温度用开尔文和摄氏度表示在数值上是____________的，所以有 △T=△t ．⑤热力学温度的零K 叫做___________，它是低温的极限，能够无限接近但不能达到．3．三个状态参量之间的关系对一定质量的理想气体(分子间无分子力)体积V ，压强P ，温度T 之间的关系为: TPV =恒量。

气体的状态和状态参量【基础知识精讲】1.温度(T或t)(1)温度是表示物体冷热程度的物理量，标志着组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度，是气体分子的平均动能大小的宏观标志.(2)温度的数值表示法叫做温标，用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度，在国际单位制中采用热力学温标表示的温度叫热力学温度(又叫绝对温度).热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系：T=273+t.2.体积(V)(1)气体分子间距离较大，相互作用力很小，气体分子向各个方向做直线运动直到与其他分子碰撞或与器壁碰撞才改变运动方向，所以它能充满所能达到的空间.因此气体的体积是指气体所充满的容器的容积，而绝不是所有气体分子的体积之和.(2)单位及换算：m3.L.mL1m3=103L=106mL3.压强(1)气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强.(2)压强在国际单位制中的单位是帕斯卡(Pa)，也用牛顿每平方米(N/m2).常用单位有：标准大气压(atm)、毫米汞柱(mmHg)换算关系：1(atm)=760(mmHg)=101325(Pa)≈105(Pa)1(mmHg)=133.322(Pa)4.问题不同，用来描述研究对象所用的物理量也不同，描述气体的状态要用体积、压强和温度这三个物理量.研究这三个量之间的关系，先要保持某个量不变，分别研究另外两个量之间的关系，然后综合起来导出结论.这是物理学研究和处理问题时经常用到的方法.5.关于气体压强的计算，通常分为以下两种情况.一是平衡系统中封闭气体压强的计算；二是加速系统中封闭气体压强的计算.基本方法是：选取适当的研究对象(一般是与气体接触的液柱、活塞或气缸)，进行受力分析后利用平衡条件和牛顿第二定律列方程求解.对活塞受力分析时，要特别注意内、外气体对活塞的压力，研究加速系统时，必须采用国际制单位.【重点难点解析】重点气体压强的概念及计算.难点怎样用平衡条件和牛顿第二定律求气体的压强.1.U形管内被封闭气体压强的研究，可采用“平衡法”、“取等压面法”解决.例如图13.1-1所示，U形管中涂上斜线部分是水银，外界大气压强为P0=75cmHg，则被封闭在管内的空气柱A和B的压强分别是P A= ，P B= .图13.1-1 图13.1-2 图13.1-3 解析本题属于连通器类型.对于A气体可选与A气体接触的5cm液柱或5cm液柱的下表面为研究对象，利用“平衡法”确定，而B气体可根据连通器原理(等压面法)及平衡条件确定.解答：(1)选取5cm水银柱为研究对象，受力分析如图13.1-2所示，设管截面积为S，由平衡条件可得：P0S+ ·gh5·S=P A S∴P A=P0+ρgh5=P0+P5=80cmHg(2)以A气体的下表面为研究对象，根据连通器原理，它与3cm水银柱下表面等压，由平衡条件可得：P B S+P3S=P A S∴P B=P A-P3=80-3=77cmHg所以本题答案是：80cmHg,77cmHg2.被液柱或活塞封闭的气体压强的确定：可以整体或部分为研究对象，进行受力分析后，利用牛顿第二定律解决.例有一段长为12cm的水银柱，在均匀玻璃中封闭一定质量的气体，若开口向上放置在倾角为30°的光滑斜面上如图13.1-3，在下滑过程中被封闭气体的压强为：(大气压强P0=76cmHg).A.76cmHgB.82cmHgC.88cmHgD.70cmHg解析水银柱不处于平衡状态，但与管加速度相同，所以应以整体为研究对象，求出加速度后，再对水银柱进行受力分析，根据牛顿第二定律确定密闭气体的压强.解答 (1)以管和水银柱整体对象算：a=gsin30°(2)以水银柱为研究对象(受力分析如图13.1-4)，则：P0S+mgsin30°-PS=ma∴P=P0=76cmHg图13.1-4【难题巧解点拨】例1 两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器的半径为R，大气压强为P，使两个半球壳沿图13.1-5中箭头方向互相分离，应施加的力F至少为( )图13.1-5A.4πR 2PB.2πR 2PC.πR 2P B.21πR 2P (全国高考题) 解析 大气压力垂直器壁作用在整个球形容器的表面如图13.1-6所示.取半球为研究对象，大气压力的作用等效于作用在半径为R 的圆面上(图13.1-7)其值F 0=πR 2·P ，所以，为了使这两个半球分开，应施加的力至少应为F=F 0=πR 2P.正确答案为选项C.图13.1-6 图13.1-7 图13.1-8例2 (1994年全国高考题)如图13.1-8所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器坚直放置.金属圆板A 的上表面是水平的，下表面的倾斜的，下表面与水平面的夹解为θ，圆板的质量为M.不计圆板A 与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为P 0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强P 等于( )A.P 0+SMg θcos B.θcos 0P +θcos •S Mg C.P 0+S Mg θ2cos D.P 0+SMg 解析 本题的正确答案是D.要考查的知识点是力的平衡，压强的概念.压强等于单位面积上受到的压力，所以许多同学认为F=P θcos S 而误得P=P 0+SMg θcos . 正确的分析是：气体对活塞下表面的压力是F=P ·θcos S ，但压力垂直于接触面，而非坚直向上，对活塞进行正确的受力分析(如图)后，利用平衡条件可得：P 0S+Mg=F ·cos θ=P ·θcos S ·cos θ ∴P=P 0+SMg【典型热点考题】例如下图所示，一支质量为m横截面积为S的长直玻璃管开口向下竖直插入水银槽中，管的封闭端被弹簧秤竖直悬挂着.已知整个系统静止时进入管中的水银柱面比槽中水银面高出h，水银密度为ρ，大气压强为P0，设玻璃管厚度不计，试求弹簧秤示数.解析所谓弹簧秤示数，指的是玻璃管对弹簧秤的拉力.根据牛顿第三定律，该拉力又等于弹簧秤对玻璃管的拉力(设为F)，这样，我们便将研究对象转移到了玻璃管上.解：以管内h高度水银柱为研究对象，设管内空气柱压强为P，由水银柱平衡条件，得：PS+ρshg=P0S 则P=P0-ρgh以直玻璃管为研究对象，则玻璃管在竖直方向受力情况如下图所示.由玻璃管的平衡条件，得：F+PS=P0S+mg，即F=P0S+mg-PS=mg+ρshg【同步达纲练习】1.关于摄氏温度和热力学温度，以下说法正确的是( )A.10℃就是283KB.升高10℃就是升高283KC.-10℃等于263KD.降低到-10℃就是降到263K2.关于气体体积的说法，正确的是( )A.气体中任一分子的活动空间B.所有气体分子的活动空间C.每个分子活动空间的总和D.所有气体体积总和的分子E.盛装气体的容器的容积3.关于密闭容器中气体的压强( )A.是由气体受到的重力产生的B.是由气体分子间的相互作用(引力和斥力)产生的C.是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的D.当容器自由下落时，容器内气体的压强减小到零4.如下图所示，在一端封闭的U形管中，三段水银柱将三段空气柱A、B、C封在管中，当竖直放置时，A和B两气柱的下表面在同一水平面上，另两段水银柱长度分别是h1和h2，以ρ表示水银的密度，P0表示外界大气压，则下列气体压强的表达式中正确的有( )A.P 0=P C +ρgh 1-ρgh 2B.P A =P BC.P A =P C +ρgh 2D.P B =P 0+1gh5.关于摄氏温度与热力学温度的下列说法中，正确的是( )A.气体温度升高1℃，也就是温度升高1K ；温度下降5K ，也就是温度降低5℃B.摄氏温度与热力学温度在每一度上是相等的，只是定义的零点起点不同C.摄氏温度有时为负值；温度很低时，热力学温度也可能为负值D.温度由t ℃升高到2t ℃，对应的热力学温度由Tk 升高到2Tk6.如下图所示的密闭容器内，水银柱将气体分成两部分A 和B ，水银柱不移动，则有( )A.A 、B 两部分气体压强不同B.两部分气体对水银柱的压力大小相等C.水银柱对容器有向左的压力D.水银柱对容器有向右的压力7.A 、B 、C 为三支完全相同的试管，封闭端由悬线挂于天花板上，开口端插入水银槽中，试管内封有理想气体，三管静止时，三根细线弹力分别为F A 、F B 、F C ，水银面如下图所示，则( )A.F A ＞F B ＞F CB.F B ＞F A ＞F CC.F C ＞F B ＞F AD.F C ＞F A ＞F B8.气体的体积就等于盛装该气体的容器的容积，这是因为 气体的压强是由于 产生的，气体压强大小就是气体作用在 的压力.气体的温度是 的量度.9.在两端开口的U 形管中，右侧直管内有一部分空气被一段水银柱与大气隔开，如下图所示，若再设法向左管内注入一些水银，则平衡后左右两管内水银面高度差将 ；右管内空气柱长度将 .10.水面上的压强是1atm，水面下 m深处的压强是3atm，合_______Pa(取1atm=1.0×105Pa).11.如下图所示，两个气缸内封有一定质量的气体，两活塞通过细杆连接，活塞截面积S B=2S A，外界大气压为1atm，当活塞平衡时，A缸内气体压强为P A=2atm，则B缸内气体压强P B为多大?(不计摩擦)12.一圆形气缸静置于地面上，如下图所示，气缸的质量为M，活塞(连同手柄)质量为m，气缸内部的横截面积为S，大气压强为P0.现将活塞缓慢上提，求气缸刚离地面时气缸内气体的压强.【素质优化训练】1.一定质量的气体，被一段水银柱封闭在粗细均匀的一端开口一端封闭的细长玻璃管中，当玻璃管作下述运动时，气体压强刚好等于大气压强的是( )A.玻璃管开口向上保持竖直状态被竖直向上抛出后，当玻璃管向上运动时B.玻璃管开口向下保持竖直状态被水平抛出后，当玻璃管下落时C.将玻璃管开口向上放在光滑斜面上自由下滑时，如图13.1-18所示D.将玻璃管开口向上固定在小车上，当小车沿斜面自由下滑时，如图13.1-19所示图13.1-18 图13.1-19 图13.1-202.如图13.1-20所示，一玻璃管放在光滑的斜面上，管内气体被液柱封闭，则以下说法正确的是( )A.当管自由下滑时，管内气体的压强等于大气压强B.当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强大于大气压强C.当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强小于小气压强D.给管施加外力，使其匀速滑动，管内气体压强大于大气压强3.如图13.1-21所示，取一根长1m，两端开口的细玻璃管，一端用橡皮膜封闭，管内灌满水银后把它开口向下竖直倒立在水银槽中，此时管内的水银面比管外的水银面高出76cm，管顶的橡皮膜向下凹陷状.已知外界大气压强为76cmHg，当把管逐渐倾斜如图中乙、丙位置时，下列叙述正确的是( )A.从甲到乙，橡皮膜凹陷程度逐渐变小B.从甲到乙，橡皮膜凹陷程度不变C.从乙到丙，橡皮膜凹陷程度逐渐变小D.从乙到丙，橡皮膜凹出程度逐渐增大图13.1-21 图13.1-224.如图13.1-22所示，一段长l=10cm的水银柱在试管中封闭了一段空气柱，试管被固定在车上与车一同以5m/s2的加速度向左做匀加速直线运动.已知大气压强P0=75cmHg，g取10m/s2，则被封闭气体压强为 .图13.1-235.如图13.1-23所示，涂上斜线的部分均为水银，大气压强P0(cmHg)，相应的高度h1、h2、h单位均为cm，请把被封闭气体的压强值填在下边的空里.6.如下图所示，两端开口的弯折管竖直放置，三段竖直管内各有一段水银柱将两段空气柱封闭在管内，已知左管内水银柱长h1，右管内水银柱长h2，则中间管内的水银柱有多长?7.如下图所示，长为h，截面积为S的玻璃管，一端封闭，内有一质量为m，长度可忽略的水银柱封闭一段空气，当玻璃管水平放置以管口为轴以角速度w匀速转动时，水银柱恰好处于管中央，此时管内封闭气体压强是多少?8.如下图所示，在光滑的水平面上放一个质量为M，内外壁均光滑的气缸，活塞的质量为m，横截面积为S，外界大气压强为P0.现对活塞施以水平恒力F，当活塞与气缸无相对运动时，气缸内气体的压强是多大?【生活实际运用】如下图所示为一注水的玻璃装置，玻璃管D 、E 上端与大气相通，利用玻璃管C 使A 、B 两球上部相通，D 、C 、E 三管与两球接口处紧密封接.当A 、B 、D 的水面高度差如图所示，E 管内水面相对B 中水面的高度差h 应等于多少米?参考答案：【同步达纲练习】1.ACD2.ABE3.C4.BCD5.AB6.C7.D8.气体分子做无规则热运动能充满整个容器的缘故；大量气体分子对器壁的频繁碰撞；器壁上单位面积；气体分子热运动的平均动能9.不变，不变10.20.3；3.04×10511.P B =P 0+BA A S S P P )(0-=1.5atm. 12.P 气=P 0-SMg【素质优化训练】1.ABC2.AD (提示：A 、B 、C 中玻璃管和水银柱组成的系统加速度均为a=gsin α，方向沿斜面向下，由牛顿第二定律得P 0S+mgsin α-PS=ma ，∴P=P 0.使其匀速运动时有P 0S+mgsin α=PS ，∴P ＞P 0)3.BC4.70cmHg(提示：以汞柱为研究对象，由牛顿第二定律得：P 0S-PS=ma=ρgsla ∴P=P 0-ρal=P 0-ρgl ·g a (Pa) P=P 0-ga ·l(cmHg)) 5.A.P 0-h ；B.P 0+h ；C.P 0-h ；D.P 1=P 0+h 2cos α-h 1；P 2=P 0+h 2cos α6.h 1+h 2(提示：设中间管内水银柱长为h ，左边U 形管中封闭气体压强为P 1，右边封闭气体压强为P 2，则：P 1=P 0+h 1=P 2+h 而P 2=P 0-h 2 ∴h=h 1+h 2)7.P=P 0+s mW 212 (提示：由PS-P 0S=mW 2×2l 得) 8.P=P 0+m M M +·SF (提示：取气缸为研究对象，其受力情况如图所示，由牛顿第二定律得：PS-P 0S=Ma ①而对气缸和活塞整体有F=(M+m)a ②，由①②得P)【生活实际运用】h=1.5米。

2021年高考物理专题复习：气体的状态参量一、单选题1．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一小段水银柱，中间封有一段空气。

能使得左管内部水银面相对水银槽上升的操作是（）A．环境温度降低少许B．把弯管向右侧倾斜一点C．把弯管竖直向上提一点D．把弯管竖直向下压一点2．关于气体，下列说法中正确的是（）A．气体的体积等于气体分子的体积之和B．实际气体在温度不太高，压强不太低的情况下可以看作理想气体C．高温下自行车爆胎现象说明轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强不变3．描述气体的三个状态参量分别是（）A．温度、压强、速度B．体积、压强、速度C．温度、压强、速率D．温度、压强、体积4．如图所示，一端开口一端封闭的长直玻璃管，灌满水银后，开口端向下竖直插入水银槽中，稳定后管内外水银面高度差为h，水银柱上端真空部分长度为L。

现将玻璃管竖直向上提一小段，且开口端仍在水银槽液面下方，则（）A．h变大，L变大B．h变小，L变大C．h不变，L变大D．h变大，L不变5．如图所示，在U型管的封闭端A内有一部分气体，管中标斜线部分均为水银，则A内气体的压强p 应为下述关系式中是（ ）A ．p ＝h 2B ．p ＝p 0－h 2C ．p ＝p 0－h 1－h 2D ．p ＝p 0＋h 1 6．如图所示，一定质量的空气被活塞封闭在竖直放置的导热汽缸内，活塞的质量不可忽略，下列可使被封闭气体压强变大的是（ ）A ．环境温度升高B ．汽缸向上加速运动C ．汽缸自由下落D ．将汽缸开口向下放置7．如图所示，两端开口的光滑的直玻璃管，下端插入水银槽中，上端有一段高为h 的水银柱，中间封有一段空气，设外界大气压为0p ，环境温度保持不变，则：A ．玻璃管下端内外水银面的高度差为H h =B ．中间空气的压强大小为0p p h =-C ．若把玻璃管向下移动少许，则管内的气体压强将减小D ．若把玻璃管向上移动少许，则管内的气体压强将增大8．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒直径是细筒的2倍，细筒足够长，粗筒中A 、B 两轻质活塞（不考虑活塞的重力）间封有气体气柱长L =20cm 活塞A 上方的水银深H =10cm ，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B ，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。

气体的状态和状态参量·能力测试A卷1．在温度、密度、比热、体积、压强、分子的平均动能、内能等物理量中，描述气体状态的宏观参量是_____、_____、_____．2．求上面各图中(见图8-6)封闭气体A的压强．图中长度单位均为cm，封闭气体的液体为水银，外界大气压p0=76cmHg．3．如图8-7所示，下端封闭上端开口的均匀玻璃管竖直放置，内有两段水银柱l1、l2封闭着两段空气柱A和B，设大气压强p0=75cmHg，l1=5cm，l2=15cm，则空气柱A的压强为_____，空气柱B的压强为_____．4．一气缸如图8-8所示水平横放着，气缸内活塞可无摩擦滑动．已知活塞截面积为S，活塞重力为G，大气压强为p0，则平衡时气缸内气体的压强为_____．5．当把图8-8中气缸改为如图8-9两种方式竖直放置活塞仍保持平衡时，则缸内气体的压强分别为p a=_____，p b=_____．B卷1．若水面上的大气压强为75cmHg，那么水面下20m处的压强为p=_____ Pa=_____ atm=_____ cmHg．(保留二位有效数字)2．如图8-10，设气缸的质量为M，横截面为S，活塞的质量为m，当气缸搁于地上时，里面气体的压强为_____．当通过活塞手柄提起气缸时，被封闭的气体的压强为_____．(已知大气压为p0)3．如图8-11，若大气压强为75cmHg，玻璃管的横截面积为0.1cm2，则玻璃管顶端A的内表面所受压力为_____N，在顶端用一弹簧秤将玻璃管向上再提起45cm(管口还未离开水银槽，管的重力不计)，则平衡时弹簧秤的示数为_____N．参考答案与提示A卷1．温度、体积、压强．2．71cmHg，70cmHg，81cmHg，21cmHg．3．80cmHg，95cmHg．4．P0．B卷1．3×118，3，327．3．0.48，1.0．。

专题：气体实验定律 理想气体的状态方程[基础回顾]：一．气体的状态参量1.温度：温度在宏观上表示物体的________；在微观上是________的标志．温度有________和___________两种表示方法，它们之间的关系可以表示为：T = ________．而且ΔT =____（即两种单位制下每一度的间隔是相同的）．绝对零度为____0C,即___K ，是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到．2.体积：气体的体积宏观上等于___________________________________,微观上则表示_______________________．1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为_________．3.压强:气体的压强在宏观上是___________；微观上则是_______________________产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的__________，②分子的_________． 二．气体实验定律1．玻意耳定律（等温变化）一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；或者说，它的压强跟体积的________不变．其数学表达式为_______________或_____________． 2．查理定律（等容变化）（1）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）10C ，增加（或减少）的压强等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________．（2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________．（3）推论：一定质量的气体，从初状态（P ，T ）开始，发生一等容变化过程，其压强的变化量△P 与温度变化量△T 的关系为_____________． 3．盖·吕萨克定律（等压变化）（1）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）10C ，增加（或减少）的体积等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________．（2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________．（3）推论：一定质量的气体，从初状态（V ，T ）开始，发生一等压变化过程，其体积的变化量△V 与温度变化量△T 的关系为_____________． 三．理想气体状态方程 1．理想气体能够严格遵守___________的气体叫做理想气体．从微观上看，分子的大小可忽略，除碰撞外分子间无___________，理想气体的内能由气体_____和_____决定，与气体_____无关．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体． 2．一定质量的理想气体状态方程：222111T V P T V P = 3．密度方程：222111ρρT PT P = [重难点阐释]： 一．气体压强的计算气体压强的确定要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况计算．几种常见情况的压强计算：1．封闭在容器内的气体，各处压强相等．如容器与外界相通，容器内外压强相等． 2．帕斯卡定律：加在密闭静止液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递．3．连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的． 4．液柱封闭的气体：取一液柱为研究对象；分析液柱受力情况，根据物体的运动情况，利用力的平衡方程（或动力学方程）求解．5．固体封闭的气体：取固体为研究对象；分析固体受力情况，根据物体的运动情况，利用力的平衡方程（或动力学方程）求解． 二．气体的图象1．气体等温变化的P --V 图象 （1）、如图所示，关于图象的几点说明①平滑的曲线是双曲线的一支，反应了在等温情况下，一定质量的气体压强跟体积成反比的规律． ②图线上的点，代表的是一定质量气体的一个状态．③这条曲线表示了一定质量的气体由一个状态变化到另一个状态的过程，这个过程是一个等温过程，因此这条曲线也叫等温线． （2）、如图所示，各条等温线都是双曲线，且离开坐标轴越远的图线表示P ·V 值越大，气体的温度越高，即T 1<T 2<T 3 ．2．等容线反应了一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化关系，如图所示是P-t 图线，图线与t 轴交点的温度是-273℃，从图中可以看出P 与t 是一次函数关系，但不成正比，由于同一温度下，同一气体的体积大时压强小，所以V 1>V 2，如图所示P -T 图线，这时气体的压强P 与温度T 是正比例关系，坐标原点的物理意义是“P =0时，T =0”坐标原点的温度就是热力学温度的0K ．由PV /T =C 得P /T =C /V 可知，体积大时对应的直线斜率小，所以有V 1>V 2．3．等压线反映了一定质量的气体在压强不变时，体积随温度的变化关系，如图所示，V -t 图线与t 轴的交点是-273℃，从图中可以看出，发生等压变化时，V 与t 不成正比，由于同一气体在同一温度下体积大时压强小，所以P 1>P 2．如图所示，V --T 图线是延长线过坐标原点的直线．由PV /T =C 得V /T =C /P 可知，压强大时对应的直线斜率小，所以有P 1>P 2．[典型例题]：题型一：气体压强的计算【例1】右图中气缸静止在水平面上，缸内用活塞封闭一定质量的空气．活塞的的质量为m ，横截面积为S ，下表面与水平方向成θ角，若大气压为P 0，求封闭气体的压强P ．题型二：实验定律的定性分析【例2】如图所示，把装有气体的上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽内，管内水银面与槽内水银面的高度差为h ，当玻璃管缓慢竖直向下插入一些，问h 怎样变化？气体体积怎样变化？题型三：实验定律的定量计算【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L =30cm ，竖直插入水银槽中深h 0=10cm 处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长？已知大气压P 0=75cmHg ．题型四：气体状态方程的应用【例4】如图所示，用销钉将活塞固定，A 、B 两部分体积比为2∶1，开始时，A 中温度为127℃，压强为1.8 atm ，B 中温度为27℃，压强为1.2atm ．将销钉拔掉，活塞在筒内无摩擦滑动，且不漏气，最后温度均为27℃，活塞停止，求气体的压强．题型五：图象问题的应用【例5】如图是一定质量的理想气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V --T 图象．已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.（1）说出A 到B 过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中T A 的温度值．（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．[课堂练习]1．一定质量的理想气体处于某一初始状态，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( )A ．先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B ．先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀D ． 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小2．如图为0.2mol 某种气体的压强与温度关系．图中p 0为标准大气压．气体在B 状态时的体积是_____L ．θ h 1h 3 h 2 a b3．竖直平面内有右图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a 、b ，各段水银柱高度如图所示．大气压为p 0，求空气柱a 、b 的压强各多大？4．一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a 、b 两部分，倾斜放置时，上、下两段空气柱长度之比L a /L b =2．当两部分气体的温度同时升高时，水银柱将如何移动？5.如图所示，内径均匀的U 型玻璃管竖直放置，截面积为5cm 2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞．两管中分别封入L =11cm 的空气柱A 和B ，活塞上、下气体压强相等为76cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度差h=6cm ，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．求：（1）活塞向上移动的距离是多少？（2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？6、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p 1、V 1、T 1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 2、V 2、T 2，下列关系正确的是（ ）A ．p 1 =p 2，V 1=2V 2，T 1= 21T 2B ．p 1 =p 2，V 1=21V 2，T 1= 2T 2C ．p 1 =2p 2，V 1=2V 2，T 1= 2T 2D ．p 1 =2p 2，V 1=V 2，T 1= 2T 27、A 、B 两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。

气体的状态参量课后练习(1)1．气体的温度升高了30℃，在热力学温标中，温度升高A.30K B.91K C.243K D.303K2．某校开展探究性课外活动，一同学用如图1所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内有理想气体，并将气缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气．把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现给沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，则（）A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增加3．对气体的特点，有关说法中不正确的是（）A．温度相同的氢气和氧气，氧气分子和氢气分子的平均动能相等B．当气体的温度升高时，每个气体分子的速率都增大C．压强不太大、温度不太低情况下的实际气体可看成理想气体D．气体的压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生的4．下列说法正确的是( )A．液体的分子势能与液体的体积无关B．为了保存玉米地水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管C．从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的D．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生5．一定质量的理想气体可经不同的过程从一种状态(p1、V1、T1)变到另一种状态(p2、V2、T2),已知T2＞T1,则在这些过程中（）A．气体一定从外界吸收热量 B.气体和外界交换的热量都是相等的C．外界对气体所做的功都是相等的 D.气体内能的变化都是相等的6．在研究气体的热学性质时,描述气体的热力学状态的参量有_________.对于一定质量的气体,若这三个参量都不变,则气体状态________(选填”变化”或”不变”).若该气体状态发生改变,则至少有______个参量发生广变化.7．据报道,美国的一个研究小组利用激光制冷技术,将铯原子冷却到了290nK的极低温度,这一温度是______K.某人体温是36.5℃,也可以说体温为__________K.某人体温升高1.5℃,也可以说体温升高了_________K.8． (1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成，由于蒸发________，湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度．干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关，温度相差越大，说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”)．(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3.0×10－3m3.用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105Pa.推动活塞压缩气体，稳定后测得气体的温度和压强分别为320 K和1.6×105 Pa.①求此时气体的体积；②保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为8.0×104 Pa，求此时气体的体积．9．关于气体的状态参量，下列说法中不正确的是（）A．一定量气体的体积等于这些气体分子所能到达的空间B．一定量气体的压强是由组成这些气体的所有分子受到的重力而产生C．一定量气体的质量等于组成这些气体的所有分子的质量之和D．气体温度的高低反映了大量分子无规则运动的剧烈程度10．下列说法正确的是（）A．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的B．气体温度越高，压强一定越大C．分子力表现为斥力时，是因为分子间不可能同时存在引力和斥力D．布朗运动就是液体分子的热运动参考答案：1．答案：（A）解析：2．答案： B解析：细沙漏出，气缸内气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；气缸导热良好，细沙慢慢漏出，外部环境温度稳定，气体温度不变，亦即内能不变，选项B正确．3．答案： B解析：本题考查的是对气体特点相关知识的理解。