三年高考真题（2022-2024）分类汇编 物理 专题37气体 含解析

专题37气体考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1气体实验定律（5年5考）2024年高考海南卷：用铝制易拉罐制作温度计。2024年高考江苏卷：科研实验站的密闭容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球。2024年高考广东卷：差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。2024高考甘肃卷：刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分。1.气体实验定律是高考考查频率较高的知识点，命题一般设置情景。气体实验定律中玻意耳定律考查频率高于查理定律和盖吕萨克定律。2.理想气体状态方程考查一般与气体图像结合，与热力学第一定律结合考查有增加的趋势。考点2理想气体状态方程（5年几考）2023高考河北卷：实验小组测量一个葫芦的容积；2023年高考广东卷：在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化；2022年重庆高考：某同学探究一封闭气缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化图像。考点01气体实验定律1.（2024年高考海南卷）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（）A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏B.该装置所测温度不高于31.5℃C.该装置所测温度不低于23.5℃D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大【答案】B【解析】由盖—吕萨克定律得其中，，代入解得根据可知故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；BC．当时，该装置所测的温度最高，代入解得故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得故该装置所测温度不低于，故B正确，C错误；D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。2.（2024年高考江苏卷）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：（1）气体现在的压强；（2）观测台对气体的压力。【答案】（1）8×104Pa；（2）4.8×103N【解析】（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有解得p2=8×104Pa（2）根据压强的定义，观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103N3.（2024年高考广东卷）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时：（1）求B内气体压强；（2）求A内气体体积；（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。【解析】（1）对B气缸中气体，由查理定律=，解得pB2=9.0×104Pa。，（2）由盖吕萨克定律可得=，解得VA2=3.6×102m3，：（3）根据题述，当A内气体压强减去B内气体压强大于△p时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于△p时差压阀关闭。可得pA-pB=△p=0.11p0设加入铁砂的质量为m，所以pAS=p0S+mg且pB=p0解得m=110kg！4.（2024高考甘肃卷）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：（1）抽气之后A、B的压强。（2）弹簧劲度系数k。【答案】（1），；（2）【解析】（1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后根据玻意耳定律得解得对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得解得（2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有根据胡克定律得联立得5.（2024高考江西卷）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求：（1）气体在状态D的压强；（2）气体在状态B的体积。【答案】（1）；（2）【解析】（1）从D到A状态，根据查理定律解得（2）从C到D状态，根据玻意耳定律解得6.（2024高考广西卷）如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。（1）求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小；（2）推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化；（3）画出封闭气体等温变化的图像，并通过计算标出a、b处坐标值。【答案】（1）；（2）见解析；（3）【解析】（1）活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强，故此时封闭气体对活塞的压力大小为（2）根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得根据可得气体压强为故可知活塞从a处到b处对封闭气体得故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。（3）分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时在b处时气体体积为在a处时气体体积为根据玻意耳定律解得故封闭气体等温变化的图像如下7.（2024高考湖南卷）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。（1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p和V表示）；（2）小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m=8.66×10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0)=C，其中p0=1.0×105Pa为大气压强，VB0=0.5×10−3m3为气球无张力时的最大容积，C=18J为常数。已知该气球自身质量为m0=8.40×10−3kg，外界空气密度为ρ0=1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有解得（2）设气球内气体质量为，则对气球进行受力分析如图所示根据气球的受力分析有结合题中p和V满足的关系为解得8.（2024年高考安徽卷）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求：（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。（2）充进该轮胎的空气体积。【名师解析】（1）初状态，T1=273K-3K=270K，T2=273K-23K=250K，由查理定律，=解得（2）设充进该轮胎的空气体积为V，由玻意耳定律，p2V0+p0V=p1V0，解得V=6L9（2024高考全国理综甲卷）11.如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处（过程中气体温度视为不变），外力增加到并保持不变。（1）求外力增加到时，卡销b对活塞支持力大小；（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。【答案】（1）100N；（2）327K【解析】（1）活塞从位置到过程中，气体做等温变化，初态、末态、根据解得此时对活塞根据平衡条件解得卡销b对活塞支持力的大小（2）将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态，末态，对活塞根据平衡条件解得设此时温度为，根据解得10.（2024高考甘肃卷）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：（1）抽气之后A、B的压强。（2）弹簧劲度系数k。【答案】（1），；（2）【解析】（1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后根据玻意耳定律得解得对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得解得（2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有根据胡克定律得联立得11.（2024高考江苏卷）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：（1）气体现在的压强；（2）观测台对气体的压力。【答案】（1）8×104Pa；（2）4.8×103N【解析】（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有解得p2=8×104Pa（2）根据压强的定义，观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103N12.（2）（2023高考全国甲卷）（10分）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。（i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度；（ii）保持温度27℃不变，再释放舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。【参考答案】（i）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3【命题意图】本题考查气体实验定律、密度及其相关知识点。【解题思路】（i）将整个气体作为研究对象，设高压舱的容积为V，温度升高到27℃时同压强气体的体积为V2，T1=（273+17）K=290K，T2=（273+27）K=300K，由盖吕萨克定律，=，温度为17℃时气体密度ρ1=m/V，温度为27℃时气体密度ρ2=m/V2，联立解得：ρ2==1.41kg/m3。（ii）保持温度27℃不变，由玻意耳定律，p1V2=p2V3，压强为p1=1.2atm时气体密度ρ2=m/V2，压强为p2=1.0atm时气体密度ρ3=m/V3，联立解得ρ3==1.175kg/m3。13.（2）（2023高考全国乙卷）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以为压强单位）【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。【解题思路】B管在上方时，设B管中气体压强为pB，lB=10cm，则A管中气体压强为pA=pB+20cmHg，长度lA=10cm，倒置后，A管在上方，A管中气体压强为pA’，A管内空气柱长度lA'=11cm，水银柱长度为h=9cm+14cm=23cm，则B管中气体压强为pB’=pA'+23cm.，B管内空气柱长度lB'=40cm-11cm-23cm=6cm，对A管中气体，由玻意耳定律，=对B管中气体，由玻意耳定律，=联立解得：pB=54.36cmHg，pA=pB+20cmHg=74.36cmHg.考点02理想气体状态方程1.（2023高考选择性考试辽宁卷）“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p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（）A. B.C. D.【参考答案】B【名师解析】根据理想气体状态方程，可得从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，而a、c处于同一等温线上，p——T图线c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。所以图像B正确。2.（2023高考江苏学业水平选择性考试）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（）A.气体分子的数密度增大B.气体分子的平均动能增大C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小【参考答案】B【名师解析】．根据，可得则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，选项C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，选项D错误。3．（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。（i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ⅱ）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。【参考答案】（i）（ii）6p0。【命题意图】本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。【解题思路】（i）封闭气体做等圧変化，对IV部分气体，由盖·吕萨克定律，=解得：T1=。（ii）从开口C向气缸中注入气体，II和III部分封闭气体做等圧変化，初状态体积V1=+=，由盖·吕萨克定律，=，解得V2=2V1=对IV部分气体，末状态体积为，由理想气体状态方程，=解得：p=6p0。【思路点拨】正确选择研究对象是解题的关键。4.（2023高考山东高中学业水平等级考试）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（）A.初始状态下，气体的体积为 B.等压过程中，气体对外做功 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 D.两个过程中，气体的内能增加量都为【参考答案】AD【名师解析】令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为，等容过程后为状态二，等压过程后为状态三，由理想气体状态方程可得解得体积增加了原来的，C错误；等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确；等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为解得，A正确B错误。5.（2023高考河北卷）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；（2）求葫芦的容积；（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有解得（2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有联立以上各式并代入题给数据得（3）设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。根据盖一吕萨克定律有其中联立以上各式并代入题给数据得个6.（2023高考海南卷）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，时，压强（1）时，气压是多大？（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？【参考答案】（1）；（2）0.97【名师解析】（1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为，温度变化过程中体积不变，故由查理定律有解得（2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有解得7.（2022福建高考）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，然后经过状态变化过程到达c状态。在V——T图中变化过程如图所示。（1）气体从a状态经过到达b状态的过程中压强____________。（填“增大”、“减小”或“不变”）（2）气体从b状态经过到达c状态的过程要____________。（填“吸收”或“放出”）热量。【参考答案】①.增大②.放出【命题意图】此题考查对V——T图像的理解，气体实验定律，热力学第一定律及其相关知识点。【名师解析】（1）[1]由V——T图像可知，气体从a状态经过到达b状态的过程中，气体的体积保持不变，温度升高，根据，可知气体的压强增大。（2）[2]由V——T图像可知，气体从b状态经过到达c状态的过程，气体的温度保持不变，则气体的内能保持不变；气体的体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体对外放出热量。8．（9分）（2023年高考广东卷）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和