2025高中物理人教版选修3-3教学资源包名师同步导学第8章　第1节含答案

PAGEPAGE72025高中物理人教版选修3-3教学资源包（名师同步导学第八章第1节气体的等温变化「基础达标练」1．在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，下列操作错误的是()A．推拉活塞时，动作要慢B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D．活塞与针筒之间要保持气密性解析：选C本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故选项A、B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故选项C错误；研究的是一定质量的气体，要保持气体的气密性良好，故选项D正确．2．(多选)一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则()A．气体分子的平均动能增大B．气体的密度变为原来的2倍C．气体的体积变为原来的一半D．气体的分子总数变为原来的2倍解析：选BC温度是分子平均动能的标志，由于温度T不变，故分子的平均动能不变，根据玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，则V2＝eq\f(1,2)V1.又ρ1＝eq\f(m,V1)，ρ2＝eq\f(m,V2)，则ρ2＝2ρ1，故B、C正确．3．如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在地面上，活塞的质量为M，底面积为S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于()A．p0 B．p0－eq\f(Mg,S)C．p0＋eq\f(Mg,S) D．条件不够，无法判断解析：选C活塞受重力、大气压力和封闭气体支持力，根据平衡得：Mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，故A、B、D错误，C正确．4．如图所示，一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银柱封闭一定质量的气体，保持温度不变，把管子以封闭端为圆心，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，可用来说明气体状态变化的p­V图象是()解析：选C水平方向上有：p1＝p0，竖直方向上有：p2＝p0＋ρgh，开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，气体的压强减小，体积增大，又因为温度不变，所以p­V图线应为双曲线的一支．故C正确．5．一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小2atm时，体积变化4L，则该气体原来的体积为()A.eq\f(4,3)L B．2LC.eq\f(8,3)L D．8L解析：选B由题意知p1＝3atm，p2＝1atm，当温度不变时，一定质量气体的压强减小则体积变大，所以V2＝V1＋4L，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得V1＝2L，故B选项正确．6.如图所示，竖直放置的汽缸内有一质量不可忽略的光滑活塞，封闭了一定质量的理想气体．现保持温度不变，把汽缸稍微倾斜一点，重新平衡后，气体的()A．压强不变 B．压强变小C．体积不变 D．体积变小解析：选B在前、后两个过程中，活塞均处于平衡状态，分析活塞的受力情况，可以判断汽缸内气体压强的变化．设活塞的表面积为S，重力为G，当汽缸竖直放置时，根据平衡条件可知，p1S＝G＋p0S.当汽缸倾斜放置时，设倾角为θ，在垂直于活塞方向，p2S＝Gcosθ＋p0S，联立可得，p1>p2，A选项错误，B选项正确；整个过程封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律可知，pV＝C，压强减小时，体积变大，C、D选项错误．7.如图所示，开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银柱高于水银槽长度为h，若将玻璃管向右旋转一定的角度(管下端未离开槽内水银面)，则H和h的变化情况为()A．H减小，h增大 B．H增大，h减小C．H和h都增大 D．H和h都减小解析：选A设将玻璃管向右旋转一定的角度时水银柱高度不变，p＋hsinθ＝p0，则封闭气体压强增大；由题意可知变化过程为等温变化，封闭气体由于压强增大，体积减小，水银柱上升，即H减小，h增大，故A正确，B、C、D错误．8．如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段高h＝2cm的水银将管内气体分隔为上下两部分A、B，已知A、B两部分的长度分别为l1＝30cm和l2＝10cm，空气柱A的压强pA＝3cmHg.现将玻璃管在竖直面内缓慢转动180°，如图，整个过程中，气体温度始终保持不变，没有气体从管的一端通过水银逸入另一端．求：在图2状态下，气柱B的压强和气柱B的长度．解析：1状态下：B的压强pB＝5cmHg，2状态下：设B的压强为pB′，B的长度为lB，气柱A的压强为pA′，A的长度为LA′，pA′＝pB′＋ph，对气柱A，有pAl1＝pA′lA，对气柱B，有pBl2＝pB′lB，又lA＋lB＝l1＋l2，联立解得：pB＝2.5cmHg，lB＝20cm.答案：2.5cmHg20cm「能力提升练」1．(多选)关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是()A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦D．处理数据时采用p­eq\f(1,V)图象，是因为p­eq\f(1,V)图象比p­V图象更直观解析：选AD本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，C错误；当p与V成反比时，p­eq\f(1,V)图象是一条过原点的直线，而p­V图象是双曲线，所以p­eq\f(1,V)图象更直观，D正确．2．如图所示，环境温度稳定不变，静止竖直放置的U形管a管开口与大气相通，b管封闭，此时b管内水银面比a管内水银面高h.若外界大气压强()A．减小一些，则h变小B．减小一些，则h变大C．变大一些，则h变小D．变大一些，则h不变解析：选A以cmHg为单位，封闭气体压强为p＝p0－ρgh，若外界大气压强p0减小，则h减小，故A正确，B错误；若外界大气压强p0增大，则h增大，故C、D错误．3.如图所示，A、B是一定质量的理想气体在两条等温线上的两个状态点，这两点与坐标原点O和对应坐标轴上的VA、VB坐标所围成的三角形面积分别为SA、SB，对应温度分别为TA和TB，则()A．SA>SB，TA>TBB．SA＝SB，TA<TBC．SA<SB，TA<TBD．SA>SB，TA<TB解析：选C根据等温线特征可知TA<TB，由于面积SA、SB反映的就是公式pV＝C中的常数的一半，而A状态的常数比B状态的常数小，所以SA<SB，即C正确．4．用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为1atm的空气125cm3，自行车内胎的容积为2.0L，假设胎内原来没有空气，且打气过程温度不变，那么打了40次后胎内空气压强为()A．5atm B．25atmC．2.5atm D．40atm解析：选C每打一次把一个大气压强的空气打进125cm3，打了40次，总体积V1＝40×125cm3＝5L，气压为p1＝1atm，压入内胎，体积减小为V2＝2.0L，根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2，代入数据解得：p2＝2.5atm，故C正确．5．“蛟龙”号载人潜水器是一艘由中国自行设计、自主研制的载人潜水器，2017年5月，“蛟龙”号完成世界最深处下潜，最大下潜深度约为4800米．某潜水器工作原理如图所示，设潜水器位于海面下90m深处静止不动，潜水器上有一容积4m3的贮气钢筒，筒内压缩气体的压强为2.0×107Pa.将贮气钢筒内一部分压缩气体通过节流阀压入水舱，排出海水20m3，在这个过程中气体温度不变，海面大气压为1.0×105Pa，海水密度取1.0×103kg/m3，重力加速度g取10m/s2.求：(1)潜水器贮气钢筒内剩余气体的压强；(2)海面下90m深处潜水器最多能排出海水的体积．解析：(1)算出液体内部压强大小，设钢筒内原有气体中注入水舱的气体体积为V1，钢筒的体积为V.在海面下90m深处的压强大小p1＝p0＋ρ海水gh＝1.0×106Pa，把原来钢筒内的气体分为两部分，根据玻意耳定律可知，pV＝p1V1＋p2V，其中V1＝20m3，V＝4m3，解得p2＝1.5×107Pa.(2)当钢筒内气体压强减小到等于海水外界液体的压强时，排出海水的体积最多．设最多能排出海水的体积为V2，根据玻意耳定律可知，pV＝p1(V＋V2)，解得V2＝76m3.答案：(1)1.5×107Pa(2)76m36．(2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S ①p10＝eq\f(1,2)(p0＋p)． ②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2.根据力的平衡条件有p2·S＝p1·2S ③由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0 ④p2V2＝p0V0 ⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V1－2V0＝2(V0－V2) ⑥联立②③④⑤⑥式解得p1＝eq\f(1,2)p0＋eq\f(1,4)pV1＝eq\f(4p0＋pV0,2p0＋p).答案：(1)eq\f(1,2)(p0＋p)(2)eq\f(1,2)p0＋eq\f(1,4)peq\f(4p0＋pV0,2p0＋p)第八章第2节气体的等容变化和等压变化「基础达标练」1．一定质量的气体，保持体积不变，当它的温度从100℃升高到200℃时，它的压强()A．变为原来的eq\f(1,2) B．变为原来的2倍C．变为原来的eq\f(100,273) D．变为原来的eq\f(473,373)解析：选D一定质量的气体，保持体积不变，温度升高，发生等容变化，根据查理定律可知，温度升高时，气体的压强跟它的热力学温度成正比，eq\f(p1,T1)＝eq\f(p0,T0)，已知T0＝100℃＝373K，T1＝200℃＝473K，代入数据解得eq\f(p1,p0)＝eq\f(T1,T0)＝eq\f(473,373)，即温度从100℃升高到200℃时，它的压强变为原来的eq\f(473,373)，A、B、C选项错误，D选项正确．2．一定质量的气体，如果保持气体的体积不变，则()A．气体的温度降低，压强一定变小B．气体的温度升高，压强可能变小C．气体的温度降低，压强一定变大D．气体的温度变化时，压强可能不变解析：选A质量一定的气体，体积不变，当温度升高或降低时，做等容变化．根据查理定律可知，eq\f(p,T)＝C，气体的温度降低，压强一定变小，A选项正确，C选项错误；气体的温度升高时，压强一定变大，B选项错误；气体的温度变化时，压强一定改变，D选项错误．3.如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V­T图象，由图象可知()A．pA>pB B．pC<pBC．VA<VB D．TA<TB解析：选D由V­T图可以看出由A→B是等容过程，TB>TA，故pB>pA，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程pB＝pC，B错误．4.如图所示，a、b表示两部分气体的等压线，根据图中所给条件可知，当t＝273℃，气体a的体积比气体b的体积大()A．0.1m3 B．0.2m3C．0.3m3 D．0.4m3解析：选D在0℃到273℃的温度区间上应用盖—吕萨克定律分别研究气体a和b可得到方程eq\f(Va,273＋273)＝eq\f(0.3,273)，eq\f(Vb,273＋273)＝eq\f(0.1,273).解得Va＝0.6m3，Vb＝0.2m3，ΔV＝Va－Vb＝0.4m3，正确选项为D.5．(多选)有一只小试管倒插在烧杯的水中，此时试管恰好浮于水面，试管内外水面的高度差为h，如图所示．如果改变温度或改变外界大气压强．则试管(不考虑烧杯中水面的升降及试管壁的厚度)()A．如仅升高温度，则试管位置上升，h不变B．如仅升高温度，则试管位置下降，h增大C．如仅升高外界压强，则试管位置下降，h不变D．如仅升高外界压强，则试管位置下降，h减小解析：选AC试管恰好浮于水面上，根据平衡条件可知，试管的重力和受到的浮力相等，试管排开水的体积相等，即试管内外的水面高度差h不变，故B、D选项错误；压强不变，封闭气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律，仅升高温度，体积变大，试管位置上升，故A选项正确；根据p＝p0＋ρgh可知，外界大气压强增大，封闭气体压强变大，做等温变化，根据玻意耳定律可知，体积减小，试管位置下降，由前面叙述可知，h保持不变，故C选项正确．6.如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p­t图线．p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为()A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L解析：选D此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3L＝6.72L，根据图线所示，从p0到A状态，气体是等容变化，A状态的体积为6.72L，温度为127K＋273K＝400K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为227K＋273K＝500K，根据盖—吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L.7．(多选)如图所示，在一个圆柱形导热汽缸中，用活塞封闭了一部分理想气体，活塞与汽缸壁间是密封而光滑的．用一弹簧测力计挂在活塞上，将整个汽缸悬挂在天花板上，当外界温度升高(大气压不变)时()A．弹簧测力计示数变大B．弹簧测力计示数不变C．汽缸下降D．汽缸内气体压强变大解析：选BC弹簧测力计上的拉力跟汽缸和活塞总重力相等，当气温升高时，不影响弹簧弹力大小，所以示数不变，故A错误，B正确；以汽缸为研究对象可知，最终达到平衡时，汽缸重力与汽缸内压力之和等于大气压力，因为重力和大气压力均不变，所以汽缸内压力不变，即汽缸内气体压强不变，故D错误；温度升高，气体的体积膨胀，汽缸下降，故C正确．8．开口向上、内壁光滑的汽缸竖直放置，开始时质量不计的活塞停在卡口处，气体温度为27℃，压强为0.9×105Pa，体积为1×10－3m3，现缓慢加热缸内气体，试通过计算判断当气体温度为67℃时活塞是否离开卡口．(已知外界大气压强p0＝1×105Pa)解析：活塞刚好离开卡口时，压强为p2＝p0，由于气体为等容变化，根据查理定律，得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，代入数据得T2＝333K，因为67℃＝340K>333K，故活塞已经离开卡口．答案：当气体温度为67℃时活塞已经离开卡口「能力提升练」1．(多选)(2018·三亚一中高二期末)如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止，设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下述结论中正确的是()A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些B．若外界大气压增大，则汽缸上底面距地面的高度将减小C．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将减小D．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将增大解析：选BD选择汽缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，弹簧弹力与汽缸和活塞的重力平衡，若外界大气压增大，则弹簧长度不发生变化，故A错误；选择汽缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡：G＋pS＝p1S，若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化pV＝C(常数)，当压强增大时，体积一定减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，故B正确；若气温升高，缸内气体做等压变化，根据eq\f(V,T)＝C，当温度升高时，气体体积增大，汽缸上升，则汽缸的上底面距地面的高度将增大，故C错误，D正确．2．(多选)(2019·嘉兴高二检测)某同学利用DIS实验系统研究一定量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如p­t图象所示．已知在状态B时气体的体积为VB＝3L，则下列说法正确的是()A．状态A到状态B气体的体积不变B．状态B到状态C气体温度增加C．状态A的压强是0.5atmD．状态C体积是2L解析：选AD状态A到状态B是等容变化，故体积不变，A对；状态B到状态C是等温变化，气体温度不变，B错；从题图中可知，pB＝1.0atm，TB＝(273＋91)K＝364K，TA＝273K，根据查理定律，有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)，即eq\f(pA,273)＝eq\f(1.0,364)，解得pA＝0.75atm，C错；pB＝1.0atm，VB＝3L，pC＝1.5atm，根据玻意耳定律，有pBVB＝pCVC，解得VC＝2L，D对．3．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()A．均向下移动，A管移动较多B．均向上移动，A管移动较多C．A管向上移动，B管向下移动D．均向下移动，B管移动较多解析：选A因为在温度降低过程中封闭气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自身重力而产生的压强之和，故封闭气柱均做等压变化．并由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变．根据盖—吕萨克定律的分比形式ΔV＝eq\f(VΔT,T)，因A、B管中的封闭气柱，初温T相同，温度降低量ΔT相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中的封闭气柱的体积都减小；又因为H1>H2，A管中封闭气柱的体积较大，所以|ΔV1|>|ΔV2|，A管中气柱长度减小得较多，故A、B两管中封闭气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱下移得较多．4．如图所示，三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，且V1＝V2>V3，h1<h2＝h3.若升高相同的温度，则管中水银柱向上移动最多的是()A．丙管 B．甲管和乙管C．乙管和丙管 D．三管中水银柱上移一样多解析：选B由于气体的气压不变，故ΔV＝eq\f(V,T)·ΔT，由于V1＝V2>V3，T和ΔT相同，故ΔV1＝ΔV2>ΔV3，即甲管与乙管中水银柱上升最多，故选项B正确，A、C、D错误．5．一个敞口的瓶子，放在空气中，气温为27℃.现对瓶子加热，由于瓶子中空气受热膨胀，一部分空气被排出．当瓶子中空气温度上升到57℃时，瓶中剩余空气的质量是原来的几分之几？解析：由于本题中瓶子是敞口的，故压强是不变的．如图所示．设瓶子的容积V0，加热后排出的空气体积为V，则T1＝27℃＝300K，V1＝V0；T2＝57℃＝330K，V2＝V0＋V.根据等压变化，盖—吕萨克定律有eq\f(V0,T1)＝eq\f(V0＋V,T2)，代入数据解得eq\f(V0,V0＋V)＝eq\f(10,11)，又因为各处密度相同，根据m＝ρV，所以剩余在瓶子里的空气质量是原来的eq\f(10,11).答案：eq\f(10,11)6．(2019·全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强．解析：(1)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1①被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V1′＝V1－V0 ②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2.由玻意耳定律p2V2＝10p1V1′ ③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107Pa. ④(2)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3.由查理定律eq\f(p3,T1)＝eq\f(p2,T0) ⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108Pa.答案：(1)3.2×107Pa(2)1.6×108Pa第八章第3节理想气体的状态方程「基础达标练」1．(多选)关于理想气体，下列说法中正确的是()A．理想气体的分子间没有分子力B．理想气体是严格遵从气体实验定律的气体模型C．理想气体是一种理想化的模型，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，可看成理想气体解析：选ABD人们把严格遵从气体实验定律的气体叫做理想气体，故B正确；理想气体分子间没有分子力，是一种理想化的模型，在研究气体的状态变化特点时忽略次要因素，使研究的问题简洁、明了，故A正确，C错误；在温度不太低、压强不太大时，实际气体可看成理想气体，故D正确．2．(多选)对一定质量的气体，下列说法正确的是()A．温度发生变化时，体积和压强可以不变B．温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化C．如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变D．只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们就说气体状态变化了解析：选BCp、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故B、C说法正确．3.(2019·舒城中学高二期末)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1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 B．先减小后增大C．单调变化 D．保持不变解析：选Beq\f(pV,T)为恒量，图象上某点与坐标轴围成的矩形面积表示pV乘积，从实线与虚线(等温线)比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T先减小后增大，而理想气体的内能完全由温度决定，所以内能先减小后增大．故选B.4．为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想．有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底，以减小大气中CO2的浓度．为使CO2液化，最有效的措施是()A．减压、升温 B．增压、升温C．减压、降温 D．增压、降温解析：选D增大压强，降低温度会使CO2气体液化，故D选项正确．5.一定质量的气体做等压变化时，其V­t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轴之间夹角不变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解析：选C对于一定质量气体的等压线，其V­t图线的延长线一定过－273℃的点，故C选项正确，D选项错误；气体压强增大后，温度还是0℃时，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，V0减小，等压线与t轴夹角减小，A、B选项错误．6．(2019·郏县高二检测)某理想气体经历的两个状态变化的p­T图如图所示，则其p­V图应是()解析：选C根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，在p­T图象中AB变化过程中压强与热力学温度成正比可知，AB过程是等容变化过程，p­V图象是垂直于V轴的直线，BC是等温变化过程，由eq\f(pV,T)＝C知压强与体积成反比，压强减小体积增加，p­V图象是双曲线，综上所述图象C正确，A、B、D错误．7．(多选)如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线，有关说法正确的是()A．a点对应的气体状态其体积大于b点对应的气体体积B．a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积C．a点对应的气体分子密集程度大于b点的分子密集程度D．a点气体分子的平均动能等于b点的分子的平均动能解析：选BCD根据题意，ab两点温度相同，但a的压强更大，根据气体的等温变化的特点，相同气体温度相同时，压强越大体积越小，故a点的体积更小，故A错误，B正确；气体分子密集程度类比于气体密度，显然两次质量相同，但a的体积更小，故分子密集程度更大，C正确；ab温度相同，故气体分子的平均动能相同，D正确．8．(2018·重庆八中高二月考)一正方体铁块质量为8000kg，体积为1m3，沉入湖底．湖面到水底深20m，现在在铁块的前后左右四个面固定四个完全相同的没有充气的气囊(不计气囊本身质量和体积)．湖面上方大气压为1×105Pa，湖面上方空气温度为27℃，湖底温度为7℃.给四个完全相同的气囊充气，估算每个气囊要打入多少体积的湖面上方的空气，铁块才开始上浮？(水的密度为1×103kg/m3，g取10m/s2)解析：湖面上的气体打入到一个气囊中，有eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(p0＋ρghV1,T1)，铁块刚要上浮，有mg＝ρgV铁＋4ρgV1联立解得V0＝5.625m3.答案：5.625m3「能力提升练」1．关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是()A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍B．气体由状态1变化到状态2时，一定满足eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)C．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半解析：选C一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100℃上升到200℃时，体积约增大为原来的1.27倍，选项A错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B项缺条件，选项B错误；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝恒量可知，选项C正确，D错误．2.(多选)一定质量的理想气体的p­V图象如图所示，下列说法中正确的是()A．气体从状态A变化到状态B为等温变化B．状态B时分子的平均动能大于状态A时的平均动能C．由A到B过程中，气体对外做功D．由A到B过程中，外界对气体做功解析：选BCp­V图象中的等温线是曲线，故A→B过程不是等温变化，故A错误；根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，由图象可知，B点的温度高于A点的温度，故状态B时的分子平均动能大于状态A时的分子平均动能，故B正确；由A到B过程，由于体积增大，故气体对外做功，故C正确，D错误．3.(多选)如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，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象表示()解析：选AD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eq\f(pV,T)＝C可知压强将减小．对A图象进行分析，p­V图象是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确；对B图象进行分析，p­V图象是直线，温度会发生变化，故B错误；对C图象进行分析，可知温度不变，体积却减小，故C错误；对D图象进行分析，可知温度不变，压强减小，体积增大，故D正确．4．(多选)下列说法正确的是()A．图1中在水加热升温的过程中，被封闭的空气内能增大，压强增大，分子间引力和斥力都减小B．图2中A到B过程中p、V值的乘积小于C到D过程中p、V值的乘积C．图3中瓶A中上方气体的压强随液面的下降而减小D．图3中在瓶中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变解析：选BD水加热升温的过程中，被封闭的空气温度升高，内能增大，则气体分子的平均动能增大，分子对器壁的撞击力增大，压强增大，分子间距离不变，故分子间作用力不变，A选项错误；图2中A到B过程和C到D过程中均做等温变化，根据理想气体的状态方程可知，图2中A到B过程中p、V值的乘积小于C到D过程中p、V值的乘积，B选项正确；瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A中上方气体的压强会增大，C选项错误；进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，D选项正确．5.如图所示，用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分A、B两部分，初态时已知A、B两部分气体的热力学温度分别为330K和220K，它们的体积之比为2∶1.末态时把A气体的温度升高了70℃，把B气体温度降低了20℃，活塞可以再次达到平衡．求再次达到平衡时(1)气体A与B体积之比；(2)气体A初态的压强p0与末态的压强p的比值．解析：(1)设活塞原来处于平衡状态时A、B的压强相等为p0，后来仍处于平衡状态压强相等为p，根据理想气体状态方程，对于A有：eq\f(p0VA,TA)＝eq\f(pVA′,TA′)，对于B有：eq\f(p0VB,TB)＝eq\f(pVB′,TB′)，VA＝2VB化简得：eq\f(VA′,VB′)＝eq\f(8,3).(2)由题意设VA＝2V0，VB＝V0，汽缸的总体积为V＝3V0，所以可得：VA′＝eq\f(8,11)V＝eq\f(24,11)V0，联立可以得到：eq\f(p0,p)＝eq\f(9,10).答案：(1)8∶3(2)9∶106.如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管，管内用水银封闭一定质量的理想气体，上管足够长．图中大小横截面积分别为S1＝2cm2、S2＝1cm2.粗细管内水银柱长度h1＝h2＝2cm，封闭气体长度L＝22cm.大气压强p0＝76cmHg，气体初始温度为57℃.求：(1)若缓慢升高气体温度，升高至多少开尔文方可将所有水银全部挤入细管内；(2)若温度升高至492K，液柱下端离开玻璃管底部的距离．解析：(1)由于水银总体积保持不变，设全部进入细管的水银长度为x，V液＝h1S1＋h2S2＝xS2，x＝eq\f(h1S1＋h2S2,S2)＝6cm，p1＝p0＋(h1＋h2)＝80cmHg，p2＝p0＋x＝82cmHg，从状态1到状态2，由理想气体状态方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，代入数据得T2＝eq\f(p2V2T1,p1V1)＝369K.(2)从状态2到状态3经历等压过程eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，设水银下表面离开粗细接口处的高度为y，y＝eq\f(L＋h1T3S1－L＋h1T2S1,T2S2)＝16cm，水银下表面离开玻璃管底部的距离h＝y＋L＋h1＝40cm.答案：(1)369K(2)40cm第八章第4节气体热现象的微观意义「基础达标练」1．(多选)关于理想气体的下列说法中正确的有()A．气体的压强是由气体的重力产生的B．气体的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C．一定质量的气体，体积不变时，分子的平均速率越大，气体压强也越大D．压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力解析：选BC气体的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的，A错，B对；气体的压强与分子密度及分子的平均速率大小有关，体积不变时，平均速率越大，压强越大，C对；压缩气体要用力，克服的是气体的压力(压强)，而不是分子间的斥力，D错．2．(多选)关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是()A．某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化解析：选BC具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计分布规律，选项A错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项B正确；虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律．由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项C正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D错误．3．下列说法正确的是()A．对于温度不同的物体，温度低的物体内能一定小B．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动C．一定质量的气体当温度不变压强增大时，其体积可能增大D．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强解析：选B温度是分子热运动平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度低的物体内能不一定小，还与分子数有关，故A错误；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，它是液体分子无规则运动的反映，故B正确；气体压强是由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生的，取决于分子数密度和分子热运动的平均动能，一定质量的气体说明分子数一定，温度不变说明分子热运动平均动能不变，压强增大只能说明分子数密度增加了，故气体体积一定减小，故C错误；封闭气体压强是由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生的，与气体宏观的运动情况无关，故完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变，故D错误．4．对一定质量的理想气体，下列论述中正确的是()A．当分子热运动变得剧烈时，压强必变大B．当分子热运动变得剧烈时，压强可以不变C．当分子间的平均距离变大时，压强必变大D．当分子间的平均距离变大时，压强必变小解析：选B选项A、B中，“分子热运动变得剧烈”说明温度升高，但不知体积变化情况，所以压强变化情况不明，所以A错误，B正确；选项C、D中，“分子间的平均距离变大”说明体积变大，但温度的变化情况未知，故不能确定压强的变化情况，所以C、D错误．5．对于一定质量的气体，下列叙述中正确的是()A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多D．如果分子数密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多解析：选B气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由单位体积内气体的分子数和分子的平均速率共同决定的．选项A和D都是单位体积内的分子数增多，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项A、C、D错误；气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现，所以选项B正确．6．有关气体压强，下列说法正确的是()A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小解析：选D气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积．平均动能或密集程度增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积也可能增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小，还可能不变．同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定．综上所述，选项D正确．7．(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是()A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小解析：选BD一定量的稀薄气体，可以认为是理想气体．气体的压强增大可能是由气体的体积缩小而引起的，不一定是分子的热运动变得剧烈所致，A错误；当气体的体积增大时，气体分子的热运动一定变得剧烈，压强才会保持不变，其他情况下，分子热运动不一定变得剧烈，B正确；气体压强增大可能是由气体的体积缩小而引起的，这样气体分子的平均距离会变小，也可能是由于分子的热运动变得剧烈所致，而气体的体积不变，这时气体分子的平均距离不会变小，C错误；如果气体分子的热运动变得缓慢时，气体的体积减小一些，即气体分子的平均距离减小一些，气体的压强也可能减小，D正确．8．(多选)下面是某地区1～7月份气温与气压的对照表：月份1234567平均最高气温/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大气压/×105Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.996由对照表可知，7月份与1月份相比较()A．空气分子无规则热运动加剧B．空气分子无规则热运动减弱C．单位时间内空气分子对地面的撞击次数增加了D．单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了解析：选AD由题表可知，7月份比1月份气温高，空气分子无规则热运动加剧，故A正确，B错误；7月份比1月份大气压强小了，而分子热运动的平均动能大了，平均每个分子对地面的冲力大了，所以单位时间内空气分子对地面的撞击次数必然减少，才能使大气压强减小，故C错误，D正确．9．(多选)关于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．气体的内能只与温度有关B．气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力C．气体分子在做永不停息的无规则热运动，分子运动的速率分布毫无规律D．等温压缩过程中，气体压强增大是因为气体分子每次碰撞器壁的冲力增大解析：选AB温度是分子平均动能的标志，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度不变，则气体的内能一定不变，故A正确；气体压强是大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的，故气体对容器的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故B正确；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故C错误；气体经历等温压缩，温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，分子热运动平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故D错误．「能力提升练」1．下列说法正确的是()A．气体对器壁的压强的大小等于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动能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解析：选A由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强．根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故A正确，B错误；气体压强与温度和体积有关．气体分子热运动的平均动能减少，即温度降低，但是如果气体体积也在减小，分子越密集，气体的压强不一定减小，故C错误；单位体积的气体分子数增加，分子越密集，但是如果温度降低，分子热运动的平均动能减少，气体的压强不一定增大，故D错误．2.(多选)如图所示是一定质量的理想气体的p­V图线，若其状态为A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时()A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nCB．气体分子的平均速率vA>vB>vCC．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA>FB，FB＝FCD．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NA>NB，NA>NC解析：选CD由题图可知B→C，气体的体积增大，密度减小，A错误；C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC，B错误；而气体分子对器壁产生作用力，B→C为等压过程，pB＝pC，FB＝FC，由题图知，pA>pB，则FA>FB，C正确；A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA>NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA>NC，D正确．3．下列说法正确的是()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，所以气体的压强一定增大B．气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，所以气体压强一定增大C．压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D．有一分子a(只受分子力)从无穷远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的分子力为零处时，a具有的动能一定最大解析：选D根据压强的微观解释可知，气体的压强与分子对器壁的平均撞击力、单位时间内打到器壁单位面积上的分子数两个因素有关．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，若同时气体的体积增大，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少，则气体的压强不一定增大，A选项错误；气体体积变小时，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，若同时气体的温度降低，分子对器壁的平均撞击力减小，则气体的压强不一定增大，B选项错误；压缩一定量的气体，气体体积减小，温度不一定升高，则气体的内能不一定增加，C选项错误；分子a在分子力作用下从无穷远处趋近固定不动的分子b，表现为引力，引力做正功，动能增大，当b对a的作用力为零时，a的动能最大，D选项正确．4．下列说法正确的是()A．一定质量的气体，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．一定质量的气体，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小C．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：每个分子动能都增大D．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子数的密度增大解析：选B一定质量的气体，保持温度不变，体积减小，单位体积内的分子数增多，分子密度增大，使压强增大，故A错误；一定质量的气体，保持温度不变，体积增大时，单位体积内的分子数减少而使分子撞击次数减少，从而使压强减小，故B正确；一定质量的气体，保持体积不变，温度升高时，分子平均动能增大而使压强升高，但并不是每个分子动能都增大，故C、D错误．5．在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5atm，温度为27℃，爆胎时胎内气体的温度为87℃，轮胎中的空气可看做理想气体．(1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因．解析：(1)气体做等容变化，由查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)， ①T1＝t1＋273， ②T2＝t2＋273， ③p1＝2.5atm，t1＝27℃，t2＝87℃.由①②③得，p2＝3atm.(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大．答案：(1)3atm(2)见解析6．(2019·赣州高二联考)为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．