2025高考物理 人教版选择性必修第3册专项复习第2章　2　第2课时含答案

2025高考物理人教版选择性必修第3册专项复习第2章2第2课时含答案第一章2.第2课时基础达标练1．(2024·南通高二校考阶段练习)“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”时，三位同学根据实验数据分别得到如图所示a、b、c三条p－eq\f(1,V)图像。下列分析正确的是(C)A．a、b不重合是由于b气体质量大B．a、b不重合是由于b气体温度高C．产生c图线可能是容器密闭性不好D．产生c图线可能是推动活塞过于迅速答案：C解析：根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可得p＝CT·eq\f(1,V)，可知p－eq\f(1,V)图像中斜率越大，气体温度越大，则a、b不重合是由于a气体温度高或者a气体质量大，故A、B错误；由图可知，c图线的斜率减小，若容器密闭性不好，封闭气体的质量减小，则C减小，p－eq\f(1,V)图像斜率减小；推动活塞过于迅速体积减小，封闭气体温度升高，p－eq\f(1,V)图像斜率增大，故D错误，C正确。2．(2024·吉林三模)在“研究温度不变时气体压强跟体积关系”的实验时，推动活塞，注射器内空气体积减小，多次测量得到注射器内气体的p－V图线，如图实线是一条双曲线，虚线为实验所得图线。环境温度保持不变，发现实验所得图线与玻意耳定律明显不符，造成这一现象的可能原因是(A)A．实验时用手握住注射器B．实验时缓慢推动活塞C．注射器没有保持水平D．推动活塞过程中有气体泄漏答案：A解析：由图像的特点可知压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器或实验时迅速推动活塞，导致温度升高，故A正确。3．(2023·江苏高考真题)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(B)A．把柱塞快速地向下压B．把柱塞缓慢地向上拉C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞答案：B解析：因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。故选B。4．(2023·扬州高二校考阶段练习)用图示装置探究气体等温变化的规律。实验室提供容积为5mL和20mL的两种注射器。用该装置测得多组压强p和体积V，作出图像甲，发现图像向下弯曲；为减少实验误差，改用软管连通注射器和压强传感器，作出图像乙，发现图像不过原点。下列对于实验的分析和改进措施正确的是(C)A．甲图图线弯曲是因为快速推动柱塞B．甲图图线弯曲的是因为没有把注射器固定在竖直平面内C．乙图应该选用容积较大的注射器进行实验D．乙图应该用很长的软管做实验答案：C解析：由图甲可知，p与V的乘积变小，可能的原因是漏气或者是温度降低，若是快速推动活塞，气体的温度会升高，则p与V的乘积会增大，直线会向上弯曲，故A错误；由于测量的是气体压强与体积之间的关系，与重力无关，且压强是由压力表测的，因此注射器可以水平放置，故B错误；乙图不过原点的原因是由于软管中存在一部分气体，计算时没有把这部分气体加进去，导致所作图线不过原点，因此应该采用大体积的注射器，从而使软管的那一部分气体可以被忽略，而若用很长的软管做实验，则软管中气体占比会更大，影响也更大，故C正确，D错误。故选C。5．(2024·德州市高二期末)气体实验可以用来测量微小植物种子的体积，一位同学进行了如下实验：(1)取适量的种子，将种子装入注射器内；(2)将注射器通过一段细管与压强传感器相连，细管内气体体积为V0；(3)然后缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V，压强传感器自动记录此时气体的压强p；(4)重复上述步骤(3)，分别记录活塞在其他位置的刻度V和记录相应的气体压强p；(5)进行数据处理。回答如下几个问题：(1)完成本实验的基本要求是________。A．必须在等温条件下操作B．注射器密封性必须良好C．气体的压强和体积必须用Pa、m3为单位(2)为了减小误差，在进行数据处理时，应根据所测的V、p数据，作________(选填“V－eq\f(1,p)”或“eq\f(1,V)－p”)图像，是一条倾斜的直线。(3)正确作出图像如图(坐标轴所表示物理量未标出)，与纵轴的交点坐标值为b，斜率为k，可求得种子的总体积表达式为________。答案：(1)AB(2)V－eq\f(1,p)(3)b＋V0解析：(1)玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，实验要求在等温条件和容器气密性良好的情况下操作，故A、B正确；玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，单位可以不用国际单位，故C错误；故选AB。(2)图像与纵坐标有交点，所以应作V－eq\f(1,p)图像。(3)根据一定质量的理想气体的状态方程可知p(V＋V0－V种)＝C，变形可知V＝eq\f(C,p)－V0＋V种，根据图像截距可知－V0＋V种＝b，解得V种＝b＋V0。能力提升练6．(2023·江苏省南通中学高二校考阶段练习)如图甲所示，用传感器探究气体等温变化的规律，研究对象是注射器中的空气柱。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连，可以测得气体的压强p。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V，由于没有考虑注射器与压强传感器连接部位气体的体积，作出的eq\f(1,p)－V图像如图乙所示。横坐标每一格代表1mL，纵坐标每一小格代表1.5×10－6(Pa－1)。则连接部位气体的体积为(B)A．1mL B．2mLC．3mL D．4mL答案：B解析：设连接部位气体的体积为V0，根据玻意耳定律可得p(V＋V0)＝C，可得eq\f(1,p)＝eq\f(V＋V0,C)，由eq\f(1,p)－V图像可知，当eq\f(1,p)＝0时，V＝－2mL，代入可解得V0＝2mL，故选B。7．(2024·南京高二期末)用图示装置探究气体做等温变化的规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连。实验中(C)A．活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量B．注射器内装入少量空气进行实验，可以减小实验误差C．0℃和20℃环境下完成实验，对实验结论没有影响D．外界大气压强发生变化，会影响实验结论答案：C解析：实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气，与气体压强的测量无关，A错误；被封气体体积越小，压缩气体时体积的变化量越小，会造成更大的实验误差，B错误；实验探究气体做等温变化的规律，在温度一定时，气体的压强和体积成反比，与环境温度的高低无关，C正确；压强传感器测量的是被封气体的压强，与外界大气压强无关，故外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，D错误。故选C。8．(2024·江苏宿迁高二期中)如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；③重复上述步骤②，多次测量并记录；④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。(1)保持温度不变，封闭气体的压强p用压强传感器测量，体积V由注射器刻度读出。实验前________(选填“是”或“否”)需要对传感器进行调零？(2)实验过程中，下列说法正确的是(C)A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出B．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏对实验无影响(3)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，从理论上讲p－eq\f(1,V)图像可能接近下列哪个图(D)答案：(1)否(2)C(3)D解析：(1)实验前不需要对传感器进行调零，因为传感器不调零，图线仍然是一条直线。(2)推拉活塞时，动作要缓慢，以免气体温度发生变化，故A错误；活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值，故B错误；推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以免气体的温度发生变化，故C正确；实验时注射器内的气体不可以向外泄漏，故D错误。(3)根据玻意耳定律得p0(V′＋V0)＝p(V＋V0)，解得p＝p0eq\f(V′＋V0,V＋V0)，当V0趋近于零时，有p＝p0eq\f(V′,V)，即该双曲线的渐近线方程为p＝p0eq\f(V′,V)>p0eq\f(V′＋V0,V＋V0)，由此可知，图线应向下弯曲，故D正确。9．(2023·潍坊市高二期末)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和气体体积(注射器的示数V)，逐次增加砝码的个数，采集多组数据并作出V－eq\f(1,p)拟合图像。(1)下列说法正确的是________；A．实验中需要测量注射器的横截面积B．实验中未称量托盘的质量，会对实验结果产生影响C．实验过程中，不能手握注射器(2)某同学按照上述实验方案完成实验，获得如图乙所示V－eq\f(1,p)拟合图像，图中的直线不过坐标原点，出现这种情况的原因是___________________________；(3)在某次实验中，小明同学分别在室内和室外对同一理想气体进行了实验，其中虚线和实线分别为在室外和室内实验得到的p－V图线(图线为双曲线)。已知室内温度高于室外温度，则通过实验绘制出的p－V图线可能为图丙中的________。答案：(1)C(2)没有计算塑料管与压强传感器相连部分气体的体积(3)D解析：(1)由于气体的体积与长度成正比，所以实验中不需要测量注射器的横截面积，故A错误；实验中通过压强传感器测量压强，托盘的重量不会对实验结果产生影响，故B错误；手握注射器会改变空气柱的温度，为了保证温度不变，所以不能手握注射器，故C正确。(2)图中的直线不过坐标原点，说明测量试管中气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合器材可知，原因是没有计算塑料管与压强传感器相连部分气体的体积。(3)在室内和室外对同一理想气体进行实验，室内的温度较高，则相同体积时气体的压强较大；由此可知，室内气体的实验结果曲线始终比室外气体的实验结果曲线高。故选D。第二章3.基础达标练1．(多选)关于理想气体，下列说法中正确的是(A)A．严格遵守玻意耳定律、盖—吕萨克定律和查理定律的气体称为理想气体B．理想气体客观上是不存在的，它只是实际气体在一定程度上的近似C．和质点的概念一样，理想气体是一种理想化的模型D．一定质量的理想气体，内能增大，其温度可能不变答案：ABC解析：理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象；温度不太低、压强不太大的情况下可以把实际气体近似视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，选项A、B、C正确；理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小，选项D错误。2．如图所示，一定质量的气体从状态A沿直线变化到状态B的过程中，其体积(B)A．保持不变 B．逐渐变大C．逐渐变小 D．先增大后减小答案：B解析：将t轴上表示绝对零度(即－273.15℃)的点D分别与A、B两点连接起来，AD与BD均表示气体的等容线，等容线斜率越大，体积越小。由图知，AD斜率较大，BD斜率较小，则AD线对应的气体体积较小，BD线对应的体积较大，故气体由状态A变化到状态B，体积逐渐变大，故B正确。3．如图所示，a、b、c三点表示一定质量理想气体的三个状态，则气体在a、b、c三个状态的热力学温度之比是(C)A．1∶1∶1 B．1∶2∶1C．3∶4∶3 D．1∶2∶3答案：C解析：根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，T∝pV，所以Ta∶Tb∶Tc＝(paVa)∶(pbVb)∶(pcVc)＝3∶4∶3，故C正确。4．(2024·湖北襄阳高二下期中)如图所示，左端封闭、右侧开口的U形管内分别用水银封闭两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h。当左侧部分气体温度升高较小的Δt，重新达到平衡后，h和p1的变化是(A)A．h变小 B．h不变C．p1变小 D．p1变大答案：A解析：设大气压强为p0，右侧水银柱的高度为h1，则右侧部分封闭气体的压强p1＝p0＋ρgh1，由于p0和h1均不变，所以p1不变，故C、D错误；设左侧气体压强为p2，当左侧部分气体温度升高时，假设气体体积不变，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知p2增大，由于p1＝p2＋ρgh，可知h变小，故A正确，B错误。5．(2024·河北邢台高二下期中)一定质量的理想气体状态变化的p－T图像如图所示，由图像可知(B)A．在a→b的过程中，气体的内能减小B．气体在a、b、c三个状态的密度ρa>ρc>ρbC．在b→c的过程中，气体分子的平均动能增大D．在c→a的过程中，气体的体积逐渐增大答案：B解析：在a→b的过程中，气体的温度升高，则气体的内能增大，故A错误；将a、b、c三点与坐标轴的原点O相连，则可知Oa、Ob、Oc三条直线的斜率等于eq\f(p,T)，由理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，斜率越大，则体积越小，可得气体在a、b、c三个状态的体积大小关系为Va<Vc<Vb，气体的质量一定，则三个状态的密度大小关系为ρa>ρc>ρb，故B正确；在b→c的过程中，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，故C错误；在c→a的过程中，由于Va<Vc，则气体的体积逐渐减小，故D错误。6．如图所示，汽缸开口向上固定在水平面上，其横截面积为S，内壁光滑，A、B为距离汽缸底部h2处的等高限位装置，限位装置上装有压力传感器，可探测活塞对限位装置的压力大小。活塞质量为m，在汽缸内封闭了一段高为h1、温度为T1的理想气体。对汽缸内气体缓缓降温，已知重力加速度为g，大气压强为p0，变化过程中活塞始终保持水平状态。求：(1)当活塞刚好与限位装置接触(无弹力)时，汽缸内气体的温度T2。(2)当A、B处压力传感器的示数之和为2mg时，汽缸内气体的温度T3。答案：(1)eq\f(h2,h1)T1(2)eq\f(p0S－mgh2,p0S＋mgh1)T1解析：(1)当活塞刚好与限位装置接触时，降温过程气体压强不变，据盖—吕萨克定律有：eq\f(h1S,T1)＝eq\f(h2S,T2)，解得T2＝eq\f(h2T1,h1)。(2)初始状态时，对活塞有：p0S＋mg＝p1S当压力传感器的示数为2mg时，对活塞有p0S＋mg＝p2S＋2mg据理想气体的状态方程有eq\f(p1h1S,T1)＝eq\f(p2h2S,T3)解得T3＝eq\f(p0S－mgh2,p0S＋mgh1)T1。7．如图所示，A汽缸横截面积为500cm2，A、B两个汽缸中装有体积均为10L、压强均为1atm、温度均为27℃的理想气体，中间用细管连接。细管中有一绝热活塞M，细管容积不计。现给左面的活塞N施加一个推力，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使此过程中A汽缸内的气体温度保持不变。活塞M保持在原位置不动。不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为1atm(1atm＝105Pa)。当推力F＝eq\f(5,3)×103N时，求：(1)活塞N向右移动的距离是多少？(2)B汽缸中的气体升温到多少？答案：(1)5cm(2)127℃解析：(1)对A中气体：pA′＝p0＋eq\f(F,S)＝eq\f(4,3)×105Pa由玻意耳定律pAVA＝pA′VA′，解得VA′＝eq\f(3,4)VA因为LA＝eq\f(VA,SA)＝20cm，LA′＝eq\f(VA′,SA)＝15cm，所以Δx＝LA－LA′＝5cm。(2)对B中气体pB′＝pA′＝eq\f(4,3)×105Pa由查理定律eq\f(pB,TB)＝eq\f(pB′,TB′)，解得TB′＝eq\f(pB′,pB)TB＝400K，所以tB＝127℃。能力提升练8．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，其中O、A、D三点在同一直线上。在状态变化的过程中，下列说法正确的是(B)A．从A变化到B气体的压强变小B．从B到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C．从B到C的过程，气体分子的平均速率增大D．从A经B到C的过程中气体的密度不断减小答案：B解析：从状态A变化到状态B，气体体积不变，温度升高，由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，可知压强变大，故A错误；从B到C的过程中气体体积增大，而温度不变，气体分子的平均速率不变，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，故B正确，C错误；从状态A变化到状态B，气体体积不变，质量不变，则密度不变；从B到C的过程中气体的体积变大，密度减小，故D错误。9．如图所示，一汽缸开口向右、固定于水平地面，一活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内。汽缸中间位置有小挡板。开始时，外界大气压为p0，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T，封闭气体压强p随T变化图像可能正确的是(B)答案：B解析：当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故B正确。10．(多选)如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则(A)A．弯管左管内外水银面的高度差为hB．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C．若把弯管向下移动少许，则管内气体体积减小D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升答案：AD解析：设被封闭气体的压强为p，选取右管中水银柱为研究对象，可得p＝p0＋ph，选取左管中水银柱为研究对象，可得p＝p0＋ph1，故左管内外水银面的高度差为h1＝h，A正确；气体的压强不变，温度不变，故体积不变，B、C均错误；气体压强不变，温度升高，体积增大，右管中水银柱沿管壁上升，D正确。11．如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线。p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为(D)A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L答案：D解析：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(127＋273)K＝400K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为(227＋273)K＝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。故选D。12．(多选)如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。下