专题70气体实验定律和图像（原卷版）

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题70气体实验定律和图像导练目标导练内容目标1气体实验定律的基本规律及推论目标2理想气体的常见图像目标3探究温度不变情况下一定质量气体的压强和体积的关系【知识导学与典例导练】气体实验定律的基本规律及推论1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p2.两个重要的推论（1）查理定律的推论:Δp=p1T（2）盖吕萨克定律的推论:ΔV=V1T【例1】如图所示，两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置，管内充有理想气体，一段汞柱将气体封闭成上下两部分，两部分气体的长度分别为l1，l2，且l1l2，下列判断正确的是（）A．将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度B．将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度C．保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度D．保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度理想气体的常见图像1．一定质量的气体不同图像的比较类别特点(其中C为常量)举例p­VpV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p­eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p­Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V­TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小[注意]上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。2．气体状态变化图像的分析方法(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。(2)明确图像斜率的物理意义：在V­T图像(p­T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。(3)明确图像面积物理意义：在p­V图像中，p­V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。【例2】一定质量理想气体的状态变化如图所示，该图由4段圆弧组成，表示该气体从状态a依次经状态b、c、d，最终回到状态a的状态变化过程，则下列说法正确的是（）A．从状态a到状态c是等压膨胀B．从状态c到状态d是等温变化C．从状态a到状态c，气体对外做功，内能减小D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体放出热量【例3】如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（

）A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功【例4】如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（）A．气体从状态a到b的过程，气体体积增大B．气体从状态b到c的过程，一定向外界放出热量C．气体从状态c到d的过程，外界对气体做功D．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小【例5】一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其变化过程的图像如图所示，的反向延长线通过坐标原点O。已知该气体在状态A时的压强为，下列说法正确的是（）A．该气体在状态B时的压强为B．该气体在状态C时的压强为C．该气体从状态A到状态C的过程中吸收的热量为100JD．该气体从状态A到状态C的过程中放出的热量为200J探究温度不变情况下一定质量气体的压强和体积的关系注意事项：(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢和不能用手握住注射器封闭气体部分。【例6】某同学用如图所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。（1）为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，以下说法正确的是()A．要尽可能保持环境温度不变B．实验过程中应缓慢地推动活塞C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞D．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油（2）分别在环境温度为T1、T2时完成上述探究活动。下列各图能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是()A．

B．

C．

D．（3）实验中发现，气体压强与体积的乘积pV越来越小，原因可能是()A．实验时用手长时间握住注射器气体部分B．涂抹润滑剂过多，部分进入到密封气体腔内C．注射器与传感器连接直管内有部分气体D．实验时注射器内的气体发生了泄露（4）该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出图像可能是图中的。（选填“A”“B”或“C”）（5）该同学用第（4）问中图线与纵轴交点坐标（或坐标的绝对值）作为大米体积，由此求出大米的密度比真实值（选填“A。偏大”“B。偏小”或“C。相等”）【综合提升专练】1．某次篮球比赛前，篮球在器材室被打入温度为19℃的空气后，球内压强为1.46atm。比赛过程中，篮球内气体的温度升高为33℃。比赛中，篮球被打出场外刺出一小孔开始漏气，换下后置于馆内稳定后篮球内气体的温度为27℃，压强为p0=1.00atm。将空气看成理想气体，认为整个过程中篮球的容积不变，则下列分析正确的是（）A．温度升高为33℃时球内气体的压强为1.53atmB．温度升高为33℃时球内气体的压强为1.55atmC．篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量的比值D．篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量的比值2．如图所示，一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别封有两部分气体A和B，两活塞之间是真空，原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，A、B两部分气体压强pA<pB。现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，直到再次达到稳定，（两活塞始终没有移动到两圆柱的交界处）则（

）A．两活塞将静止不动B．两活塞将一起向上移动C．A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大D．B气体的压强改变量比A气体的压强改变量大3．一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态a，变化过程的pV图像如图所示。关于理想气体经历的三个过程，下列说法正确的是（）A．a、b两状态下气体温度之比为1：1B．bc过程中，气体一定从外界吸热C．bc过程中，气体体积变小，外界对气体做功D．ca过程中，气体压强增大，温度升高E．ab过程中，气体分子的平均动能保持不变4．2022年5月15日凌晨1时许，“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空，4时40分，浮空艇升空高度达到4762米，创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。假设该型浮空艇的结构可简化成一个球体，上半部分密封着一定质量的氦气，下半部分是空气，且下半部分可通过气阀向外界排出气体，控制整体的体积不发生较大变化，海拔4千米处大气压强约为5.6kPa，海拔9千米处大气压强约为3.2kPa，从海拔4千米升高到海拔9千米的过程温度降低了40℃，上半部分气压、下半部分气压均近似等于外界大气压，开始时上、下两部分气体体积之比为2∶1。取海拔4千米处的温度为－13℃，浮空艇内气体均可视为理想气体，则下列说法正确的是（）A．上半部分在海拔4千米和海拔9千米处的体积之比为52∶77B．下半部分在海拔4千米和海拔9千米处的体积之比为52∶3C．上升过程下半部分向外界排出气体的质量占开始时下半部分气体质量的D．上升过程下半部分向外界排出气体的质量占开始时下半部分气体质量的5．某同学在探究气体等温变化规律的实验中，得到以密闭容器内气体压强p为纵坐标，体积V的倒数为横坐标的图像如图所示。在1、2、3三种不同状况下，得到斜率不同的图形。若以与分别代表三种情况下的气体分子摩尔数与气体温度，则下列叙述正确的是（

）A．若温度，则气体分子摩尔数B．若温度，则气体分子摩尔数C．若气体分子摩尔数，则气体温度D．若气体分子摩尔数，则气体温度E．实验结果表明，一定质量的气体，在温度一定的情况下，则气体压强p与体积V成反比6．带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于A状态，经过状态变化过程到达C状态，变化过程如图中图像所示，则下列说法正确的是（）A．气体从过程中，体积增大B．气体从过程中，从外界吸收热量C．气体从过程中，内能不变D．气体从过程中，向外界放出热量E．气体在A状态和C状态的体积之比为7．一定质量的理想气体由状态a经状态b、c回到状态a，其p－T图像如图所示。下列说法正确的是（）A．a、b、c三个状态的体积关系为Va<Vb<VcB．a到b过程，外界对气体做功，吸收热量C．b到c过程，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减少D．c到a过程，气体对外做功，分子的平均动能减少8．一定质量的理想气体从状态A缓慢经过状态B、C，D再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，其中BC的延长线过O点，气体在状态A时的压强为。下列说法正确的是（

）A．A→B过程中气体的压强增大了B．B→C过程中气体对外界放出的热量小于外界对气体做的功C．C→D过程中气体的压强变小，气体从外界吸收热量D．D→A过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的碰撞次数减少9．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，该过程的TV图像如图所示，则（）A．由A变化到B的过程中，气体的压强不变B．状态A处的压强与状态B处的压强之比为4：3C．由A变化到B的过程中，气体从外界吸热D．由A变化到B，单位时间内单位面积上气体分子对容器壁的撞击次数变少10．质量为M、半径为R的圆柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封闭一定质量的理想气体，如图甲所示，活塞用细线连接并悬挂在足够高的天花板上。初始时封闭气体的热力学温度为，活塞与容器上、下部的距离分别为h和，现让封闭气体的温度缓慢升高，气体从初始状态A经状态B到达状态C，其图像如图乙所示，已知外界大气压恒为，点O、A、C共线，活塞气密性良好，重力加速度大小为g。则理想气体在状态（）A．B的热力学温度为 B．B的压强为C．C的压强为 D．C的热力学温度为11．网上热卖的一科普小制作斯特林发动机如图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的图像中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，下列说法正确的是（

）A．B→C过程中，气体压强与摄氏温度成正比B．状态A气体的温度小于状态C气体的温度C．C→D过程中，气体放出的热量等于外界对气体做功D．经历一次循环过程中，气体从外界吸收热量12．卡塔尔世界杯聚集来自世界各地的球迷，为了保障球迷安全，储备了大量的氧气瓶，赛前医疗团队对氧气瓶做检测时发现一氧气瓶内的氧气图如图所示，瓶内氧气视为理想气体，外界环境温度不变，下列关于瓶内氧气从状态1变化到状态2的过程分析正确的是（）A．氧气瓶正在漏气B．单位时间内撞击氧气瓶单位面积的分子数增多C．瓶内氧气温度降低的主要原因是氧气对外做功D．瓶内每个氧气分子的动能都减小13．如图甲所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸里。设法让气缸中的气体经历A→B→C→D的变化，气体的压强与摄氏温度的关系如图乙中实线所示。图中O为坐标原点，A在p轴上，，，轴，BA的延长线经过，CD的延长线经过O。关于气体各个阶段的情况，下列说法正确的是（）A．A→B和C→D气体都做等容变化 B．从C到D，气体的分子数密度逐渐减小C．从B到C，气体从外界吸收热量 D．从A到D全过程，外界对气体做正功14．某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的理想气体。（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。（3）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用细软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准确），如图丁所示。测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，若以为纵坐标作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差且图线仍为直线，下列措施不可行的是。A．选用容积较大的注射器B．实验中气体的体积不要压缩得过小C．改用p为纵坐标，为横坐标D．测出细软管中气体的体积15．用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。（1）关于该实验下列说法正确的是。A．为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油B．为方便推拉活塞，应用手握住注射器C．为节约时间，实