2024届高考物理热学知识强化营-理想气体二

理想气体（2）——2024届高考物理热学知识强化营

学校：___________姓名：班级：考号：

一,单选题

1.由下列物理量可以算出氧气的摩尔质量的是（）

A.氧气分子的质量和阿伏伽德罗常量B.氧气分子的体积和氧气分子的质量

C.氧气的密度和阿伏伽德罗常量D.氧气分子的体积和氧气的密度

2.如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用两段水银将管内气体43与外界隔绝，管

口向下放置，若保持温度不变，将管倾斜，待稳定后，以下关于气体43的说法正确

的是（）

A.气体A的压强不变B.气体3的压强减小

C.气体43的体积均增大D.气体A3的体积均减小

3.如图，一开口向上的绝热汽缸内，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，使其缓慢上升，系统始终处于平衡状态。在活

塞上升过程中（）

fl,■■■”■・■■■”■aI

A.气体对外界做功，气体放出热量B.气体压强逐渐减小，气体内能减少

C.气体体积逐渐增大，气体内能增加D.气体压强逐渐增大，气体温度降低

4.一定质量的理想气体由状态。开始，经历ab、be、ca三个过程回到原状态，其

p-T图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为匕、匕、匕，压强分别为

Pa、Pb、Pc。已知4=R），Pc=4p（），则下列说法正确的是（）

匕

A.Pa=3PoBM=3

C.从状态a到状态0,气体对外做功D.从状态c到状态a,气体从外界吸热

二、多选题

5.如图，一定量的理想气体从状态a（°o，%人）经热力学过程"、be、ca后又回到状

态a、对于a/?、be、ca三个过程，下列说法正确的是（）

A.M过程中，气体始终吸热B.ca过程中，气体始终放热

Cea过程中，气体对外界做功D.A过程中，气体的温度先降低后升高

6.如图所示，OfAf5fC表示一定质量的某种理想气体状态变化的一个过程,

下列说法正确的是（）

A.OfA是一个等温过程

B.A.8是一个等温过程

C.TA>TB

D.BfC过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变

7.如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里

封闭着一定质量的理想气体，开始时水银压强计U形管两端水银面一样高.为使U形管

两端水银面保持相同高度，下列说法正确的是（）

A.如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移

B.如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移

C.如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移

D.如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移

三、计算题

8.如图，在粗细均匀、两端封闭的。型玻璃管中有一段水银柱，该水银柱将两段理

想气体密闭在玻璃管的A、3两端。若玻璃管两端竖直向上时，两端气柱长分别为

20cm和4=12cm。现将。型玻璃管缓慢旋转到两端竖直向下，止匕时A、3两端

的水银面高度差/z=12cm,整个过程中气体温度不变，也没有气体从管的一端通过水

银进入另一端，求原来A端气体的压强（单位为cmHg）。

9.如图所示，上端封闭、下端开口、足够长且粗细均匀的玻璃管，竖直插在一足够深

的水银槽中，玻璃管中的水银面比水银槽中的水银面高九=30cm。玻璃管内水银面上

方空气柱的高度为为=20cm,环境的热力学温度”=300K,保持环境温度不变，缓

慢竖直向上提玻璃管使玻璃管中水银面上方空气柱高度4=30cmo已知外界大气压强

兄=75cmHg。忽略水银槽内液面高度的变化。

（1）求玻璃管向上提起的图度A/z；

（2）缓慢升高环境温度。求玻璃管内外水银面的高度差回到由时环境的热力学温度

To

10.如图所示，在水平桌面上倒立一个质量为M=10kg、深度为力=15cm的无盖圆

柱形气缸，现用一质量为m=5.0kg、横截面积为S=0.01n?的活塞（厚度不计）封闭

一定质量的理想气体，活塞通过一气孔与外界相通，活塞下端拴接一劲度系数为

左=5.0x103N/m的轻质弹簧，弹簧的原长为7.5cm,开始时活塞到气缸底部的距离为

5cm.活塞可在气缸内无摩擦地上下滑动且气缸不会漏气，活塞和气缸均由绝热材料制

成，气缸内有一电热丝（不计体积和质量）可对气体加热已知大气压强

PorOxi。，pa,重方加速度g=10m/s2,气缸内气体初始温度为九=27℃.求：

M

丝

电

ri

-i

（1）弹簧恰好与桌面接触时，气缸中气体的温度；

（2）气缸刚要离开桌面时气体的温度.

11.如图所示为农村打水装置的原理结构图，打水时先将活塞推到阀门处且阀门关

闭，在活塞上方加水，活塞上移时阀门自动开启，阀门与地下水之间的空气将扩散到

阀门与活塞之间，活塞再下移时阀门关闭，空气就从活塞与大金属管壁之间逸出，反

复操作，地下水就能被抽上来。若刚开始活塞位于阀门处时小金属管中的气体压强为

5

外界大气压强，7?o=l.OxlOPa,再将水倒入活塞上方，当活塞第一次提起高度

〃=0.2m时小金属管中上升的水柱长度z=2m。已知活塞的横截面积Si=0.0045m2,

小金属管的内横截面积S2=0.0002m2,地下水位线处的压强恒为p。，水的密度

n=lxl03kg/m3,取g=10m/s2,抽水过程小金属管中空气的温度视为不变。求：

大金属管

出水口一二

活塞'一;

阀门一

7小金属管

H

v上水位线

三三三!圭金地下水

（1）地下水位线与阀门间的高度差

（2）活塞第二次从阀门处提起高度为='m时小金属管中剩余的空气柱长度。

参考答案

1.答案：A

解析：1mol氧气分子的质量是摩尔质量，1mol氧气含有6.02x1（）23（阿伏伽德罗常

量）个分子，已知氧气分子的质量和阿伏伽德罗常量，可以求出氧气的摩尔质量，故

A正确；其余三项所给物理量均不能求出氧气的摩尔质量，故B、C、D错误.

2.答案：D

解析：设上、下两段水银柱的竖直高度分别为小、hB,则气体3的压强为

0B=Po-。水银g%气体A的压强为PA=PB-夕水银g4=A）-。水银g（4+4），当管由竖

直变为倾斜，水银柱竖直高度都将减小，则气体43的压强外和外均增大，又由于

气体是等温变化，由玻意耳定律PM=2%得，气体43的体积均减小，D正确.

3.答案：B

解析：活塞向下缓慢上升过程，气体体积增大，则气体对外界做功

W<0

由于是绝热汽缸

Q=0

由热力学第一定律

可知

AU<0

所以要内能减小，则温度降低；又气体体积增大，由理想气体状态方程

pv

----=Cr

T

可知，压强逐渐减小。故B正确，ACD错误。

故选B。

4.答案：D

解析：由题图可知，从状态。到状态6属于等容过程，气体体积不变，由查理定律可

得牛=牛，又Pb=P。，得P〃=2po,所以A错误。由题图可知，从状态人到状态c

属于等温过程，气体温度不变，由玻意耳定律可得已匕=2匕，解得匕=4匕，所以B

错误。从状态。到状态。，气体体积不变，所以气体不对外做功，所以C错误。从状

态C到状态a,可以等效为先从状态C到状态江再从状态人到状态。，从状态c到状

态b,温度不变，即气体内能AU不变；体积增大，所以气体对外做功，即W<0,由

热力学第一定律AU=Q+W,可知气体要从外界吸收热量。从状态6到状态a,体积

不变，即W=0,温度升高，即AU〉O,由热力学第一定律AU=Q+W,可知气体要

从外界吸收热量。所以从状态c到状态a,气体从外界吸热，所以D正确。

5.答案：AB

解析：由图示图象可知，溺过程气体体积V不变而压强p增大，由一定质量的理想气

体状态方程叱=C

T

可知，气体温度升高，气体内能增大A。〉。

气体体积不变，外界对气体不做功，由热力学第一定律AU=W+Q

可知。=AU-W=AU>0

气体始终从外界吸收热量，故A正确；

由图示图象可知，ca过程气体压强"不变而体积V减小，由一定质量的理想气体状态

方程且i=C可知，

T

气体温度T降低，气体内能减小AU<0

气体体积减小，外界对气体做功W>0

由热力学第一定律AU=W+Q

可知。=AU—W<0

气体始终向外界放出热量，故C错误，B正确；

由图示图象可知，A过程气体压强p与体积V的乘积先增大后减小，由一定质量的理

想气体状态方程或=C

T

可知，气体温度T先升高后降低，故D错误。

故选ABo

6.答案：AD

解析：若p-工图像是过原点的一条直线，则说明气体发生等温变化，故。fA是一

V

个等温过程，A正确/到3过程体积不变，则分子数密度不变；A到3过程压强增

大，可知压强增大是由于分子平均速率增大引起的，则气体温度一定升高，则

TA<TB,B、C错误.3fC是一个等温过程，V增大，2减小，D正确.

7.答案：AD

解析：将烧瓶浸在热水中时，气体温度升高，压强变大，左管水银面下降，应适当向

下移动A管使两管水银面等高，即保证了气体压强不变，故A正确，B错误.将烧瓶浸

在冷水中时，气体温度降低，压强减小，左管水银面上升，应适当向上移动A管使两

管水银面等高，故C错误，D正确.

8.答案：B=74.25cmHg

解析：由于

Lj>L]

可知。型玻璃管旋转前A端气体压强0大于3端气体压强外，旋转后A端气体压强

小于8端气体压强外’，则对于A端气体，初状态压强B，气柱长度

L,=20cm

末状态压强p；,气柱长度

=22cm

对于3端气体，初状态压强

P2=B-8cmHg

气柱长度

L2=12cm

末状态压强

p；=p；+12cmHg

气柱长度

L；=10cm

由等温变化规律可得

P1A=P；L；

P2G=p2L2

联立解得

Pi=74.25cmHg

9.答案：(1)25cm(2)675K

解析：（1）设玻璃管的横截面积为S,由玻意耳定律可知

（Po_Pi）Sh2-pShj

其中Pi=30cmHg

解得：

p=30cmHg

分析可知

%+为+A/z—勿=75cm-30cm

解得：

A/z=25cm

（2）由理想气体状态方程可知

pS%_（%一九）5丸4

T=T

分析可知

h4=「+A/z=45cm

解得：

T=675K

10.答案：（1）450K

（2）729K

解析：（1）