高考物理新力学知识点之理想气体经典测试题及答案(3)

高考物理新力学知识点之理想气体经典测试题及答案(3)
一、选择题
1．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（ ）
A ．第二类永动机违背能量守恒定律
B ．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C ．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
D ．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别
2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是 ( )
A ．当气体温度升高，气体的压强一定增大
B ．当气体温度升高，气体的内能可能增大也可能减小
C ．当外界对气体做功，气体的内能一定增大
D ．当气体在绝热条件下膨胀，气体的温度一定降低
3．如图所示，1、2是一定质量的某气体在温度分别是1t ，2t 时状态变化的等温线，A 、B 为线上的两点，表示它们的状态参量分别为1p 、1V 和2p 、2V ，则由图像可知（ ）
A ．12t t >
B ．12t t =
C ．12t t <
D ．1122p V p V >
4．一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p V -图象如图所示，已知该气体在状态A 时的温度为27℃，则（ ）
A ．该气体在状态
B 时的温度300K
B ．该气体在状态
C 时的温度600K
C ．该气体在状态A 和状态C 内能相等
D ．该气体从状态A 经B 再到C 的全过程中从外界吸热
5．如图所示，一定质量的氢气(可看作理想气体)由状态A 经状态B 变化到状态C ，设由A 到B 、由B 到C 的过程外界对气体做的功分别为W 1、W 2，气体从外界吸收的热量分别为Q 1、Q 2，则
A ．10W >，20W >
B ．10Q >，20Q >
C ．1212W W Q Q +=+
D ．1212W W Q Q +>+
6．如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到初态a .下列说法正确的是( )
A ．在过程ab 中气体的外界对气体做功
B ．在过程ab 中气体对外界做功
C ．在过程ca 中气体从外界吸收热量
D ．在过程bc 中气体从外界吸收热量
7．一定质量的理想气体，经图所示方向发生状态变化，在此过程中，下列叙述正确的是（ ）
A ．1→2气体体积增大
B ．3→1气体体积增大
C ．2→3气体体积不变
D ．3→1→2气体体积不断减小
8．一定质量的理想气体经历了如图所示的一系列过程，ab 、bc 、cd 和da 这四个过程在p ﹣T 图上都是直线段，其中ab 的延长线通过坐标原点O ，bc 垂直于ab 而cd 平行于ab ，由图可以判断下列说法错误的是（ ）
A ．ab 过程中气体体积不断减小
B ．bc 过程中气体体积不断减小
C．cd过程中气体体积不断增大
D．da过程中气体体积不断增大
9．关于一定量的气体，下列说法正确的是( )．
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B．只要条件满足，气体的温度就可以无限降低
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
10．如图所示,容器左边的体积是右边的4倍,两边充有同种气体,温度分别为20℃和10℃,此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止,如果容器两边的气体温度各升高10℃,忽略水银柱及容器的膨胀,则水银柱将（）
A．向右移动B．向左移动C．静止不动D．条件不足,无法判断11．一定质量的理想气体，当温度保持不变时，压缩体积，气体的压强会变大，这是因为气体分子的（）
A．平均动能增大
B．平均动能减小
C．密集程度增加
D．密集程度减小
12．下列有关热学的叙述中，正确的是（）
A．同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均速率相同
B．在绝热条件下压缩理想气体，则其内能不一定增加
C．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力
13．一横截面积为S的气缸水平放置，固定不动，气缸壁是导热的。

两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积之比为5：4，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞A，使之向右移动一段距离d，不计活塞与气缸壁之间的摩擦，则活塞B向右移动的距离为（）
A．d
B．d
C．d
D．d
14．一定质量的理想气体经历了A→B→C的三个变化过程，其压强随热力学温度变化的
p-T图象如图所示，A、B、C三个状态时气体的体积分别为V A、V B、V C，则通过图象可以判断它们的大小关系是（）
A．V A＝V B＞V C
B．V A＝V B＜V C
C．V A＜V B＜V C
D．V A＞V B＞V C
15．如图所示，左端封闭、右端开口的足够长U形管竖直放置，内有被空气柱隔开的两段水银柱，左管上端为真空．从右端缓慢再注入H高的水银，关于稳定后水银面A沿管壁向下移动的距离，最为准确的判断是（）
A．小于0.5H
B．等于0.5H
C．介于0.5H与H之间
D．大于0.5H
16．如图所示，氧气在0 ℃和100 ℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系．下列说法正确的是
A．甲为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少
B．乙为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少
C．甲为100 ℃时情形，速率小的分子比例比0 ℃时多
D ．乙为100 ℃时情形，速率小的分子比例比0 ℃时多
17．如图所示，A 、B 是两个定积相同的密闭容器，由细玻璃管连通，管内有一段汞柱。

当A 容器气体温度为0C ︒，B 容器内气体温度为10C ︒，汞柱在管中央静止。

若分别给A 、B 容器加热，使它们的温度都升高10°C ，管内汞柱将（ ）
A ．向右移动
B ．向左移动
C ．保持不动
D ．无法确定 18．如图，由于下落的许多小钢珠不断地撞击托盘，托盘就受到一个持续的压力，这个现
象可以类比说明（ ）
A ．气体温度的实质
B ．气体体积的可变性
C ．气体压强产生的原因
D ．气体密度的可变性 19．一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p －T 图
象如图所示．下列判断正确的是( )
A ．过程ab 中气体一定吸热
B ．过程bc 中气体既不吸热也不放热
C ．过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最大
20．下列说法正确的是
A ．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B ．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C ．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D ．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
21．两端封闭的内径均匀的直玻璃管,水平放置,如图所示,V 左 =V 右,温度均为20℃,现将右端空气柱降为0℃,左端空气柱降为10℃,则管中水银柱将
A．不动B．向左移动
C．向右移动D．无法确定是否移动
22．对于一定质量的理想气体，下列四个论述中正确的是（）
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
23．如图，开口向下的玻璃管竖直插在水印漕中，管内封闭了一定质量的气体，管内液面高与水印漕中液面。

保持气体温度不变，缓慢的将玻璃管向下压。

能描述该过程中管内气体变化的图像是（箭头表示状态变化的方向）（）
A．B．
C．D．
24．如图所示是氧气在0 ℃和100 ℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系，下列说法错误的是( )
A．虚线曲线对应的温度为0 ℃
B．100 ℃的氧气速率大的分子比例较多
C．0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点
D．在0 ℃和100 ℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积相等
25．一定质量的理想气体经历了A→B→C的三个变化过程，其压强随摄氏温度变化的p﹣t 图如图所示，A、B、C三个状态时气体的体积分别为V A、V B、V C，则通过图象可以判断它们的大小关系是（）
A．V A=V B＞V C B．V A=V B＜V C C．V A＜V B ＜V C D．V A＞V B＞V C
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律；故A错误.
B.改变内能的方式有做功和热传递，物体从外界吸收了热量，物体的内能不一定增加；故B错误.
C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，压强增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多；故C正确.
D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能时转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的；故D错误.
2．D
解析：D
【解析】当气体温度升高，由PV
C
T
=知，压强不一定增大，还与体积有关，A错误．对
于一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大，B错误；外界对气体做功，根据热力学第一定律U W Q
∆=+分析可知，内能不一定增大，C错误；当气体在绝热条件下膨胀，气体对外做功，根据热力学第一定律U W Q
∆=+分析可知，内能一定减小，温度一定降低，故D正确．
3．C
解析：C
【解析】
【详解】
ABC ．由图示图象可知，气体在体积V 相同时，12p p <，由理想气体状态方程：
pV C T
= 可知12T T <则：
12t t <
故AB 错误，C 正确；
D ．由理想气体状态方程：
pV C T
= 可知：
PV CT =
由于C 相同而12T T <，则1122p V p V <，故D 错误；
故选C 。

【点睛】
本题考查了判断气体温度高低、气体压强与体积乘积大小之比，分析清楚图示图象、应用理想气体状态方程即可正确解题。

4．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．A
B →是等容变化，由查理定律得A B A B
P P T T =，解得600B T K =，故A 错误； B ．B C →过程中，根据理想气体状体方程可得C C B B B C
P V P V T T =，解得300C T K =，故B 错误；
C ．对于一定质量的理想气体，内能只与温度有关，所以该气体在状态A 和状态C 内能相等，故C 正确；
D ．A B C →→的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，由于气体在状态A 和状态C 内能，根据热力学第一定律可知U Q W ∆=+，所以该气体从状态A 经B 再到C 的全过程放热，故D 错误；
故选C ．
5．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．气体由A 经状态
B 变化到状态
C 过程中，图象上的点与原点连线的斜率p/T 减小，由
气态方程pV/T=C知，气体的体积不断增大，气体对外界做功，所以W1＜0，W2＜0，所以A错误；
B．在AB过程中，气体的温度不断升高，同时对外做功，要吸热，所以Q1＞0，在BC过程中，气体的温度不变，内能不变，但同时对外做功，要吸热，所以Q2＞0，所以B正确；
CD．在全程中，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律△U=Q+W得知，气体吸收的热量大于气体对外做功，即有
|W1|+|W2|＜|Q1|+|Q2|．
所以CD错误．
故选B．
点睛：本题要知道AO、BO、CO连线可表示等容变化，根据斜率分析对应的体积大小，并掌握热力学第一定律，能用来分析能量的变化．较好的考查了应用图象解决物理问题的能力．
6．D
解析：D
【解析】
在过程ab中气体体积不变，根据W=p△V可知，气体对外界做功为零，外界也不对气体做功，故AB错误；在过程ca中压强不变，体积减小，温度降低，所以外界对气体做功，内能减小，根据热力学第一定律△U=W+Q可知，气体放出热量，故C错误；在过程bc中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变；根据热力学第一定律△U=W+Q可知，气体从外界吸收热量，故D正确；故选D．
点睛：本题主要是考查了理想气体的状态方程和热力学第一定律的知识，要能够根据热力学第一定律判断气体内能的变化与哪些因素有关（功和热量）；热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义；△U为正表示内能变大，Q为正表示物体吸热；W为正表示外界对物体做功．
7．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．1→2是等温变化
p1V1=p2V2
压强变大，所以体积变小，故A错；
B．3→1是等压变化
3131V V T T =
温度变小，所以体积变小，故B 正确；
C ．2→3压强变小温度变高，根据
332223
p V p V T T = 体积应变大，故C 错；
D ．综上，3→1→2气体体积一直减小，故D 错误。

故选D 。

8．A
解析：A
【解析】
【详解】
A 、由理想气体状态方程
PV C T =整理得：C P T V =，在P ﹣T 图象中a 到b 过程斜率不变，P T
不变，则得气体的体积不变，故A 错误； BC 、由理想气体状态方程整理得：C P T V =
，可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为
C V
，所以bc 过程中气体体积不断减小，cd 过程中气体体积不断增大，故B ，C 正确； D 、da 过程中，od 线的斜率大于oa 线的斜率，
C V 减小，则气体的体积变大，故
D 正确； 本题选择错误选项，故选：A
【点睛】
根据理想气体状态方程整理出压强﹣温度的表达式，依据表达式和数学知识判断体积的变化情况．
9．A
解析：A
【解析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A 正确；绝对零度是不可能达到的，B 错误；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C 错误；气体从外界吸收热量同时对外界做功，其内能不一定增大，D 错误．
10．B
解析：B
【解析】
【详解】
设两个容器的体积不变，即1V ，2V 不变，所装气体温度分别为293,283K K
当温度升高T ∆时，左边的压强由1P 增至'
1P ，'111P P P ∆=-
右边的压强由2P 增至'2P ，'
222P P P ∆=-
由查理定律得：
1
1293P P T K ∆=∆ 2
2283P P T K
∆=
∆ 因为21P P = ，所以12P
P ∆<∆，故水银柱应向左移运动，故B 正确。

11．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
CD ．当温度保持不变时，压缩气体，气体的压强会变大．体积减小，所以气体密度增大，即气体分子的密集程度增加，故C 正确D 错误；
AB ．温度保持不变时，所以分子平均动能不变，故AB 错误。

故选Ｃ。

12．D
解析：D 【解析】 【详解】
A. 同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，选项A 错误；
B. 在绝热条件下压缩理想气体，外界对气体做功，根据∆U =W +Q 可知其内能一定增加，选项B 错误；
C. 布朗运动是指悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的热运动，选项C 错误；
D. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力，选项D 正确.
13．D
解析：D 【解析】 【分析】
温度保持不变，封闭在气缸中的气体发生等温变化，根据玻意耳定律，分别对气室1和气室2列方程，由这两方程可解得活塞B 向右移动的距离。

【详解】
以活塞为研究对象：初状态 气室1、2的体积分别为
，
、
末状态
气室1、2的体积分别为
，
在活塞A 向右移动d 的过程中活塞B 向右移动的距离为x ，因温度不变，分别对气室1和
气室2的气体运用玻意耳定律，得：
代入数据可解得：故ABC错误，D正确
故选：D。

【点睛】
本题关键要确定气体发生何种状态变化，再选择合适的实验定律列式求解。

正确确定初末各个状态参量，找出两部分气体的体积关系。

14．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据理想气体状态方程，可得：，则在P-T图象上过原点的倾斜直线为等容线.由图可知，AB在同一条等容线上，故V A＝V B；
B到C的过程，温度相等，压强增加P C＞P B，由，得V B＞V C；所以:V A＝V B＞V C.
A.V A＝V B＞V C与分析结果相符，故A项正确.
B.V A＝V B＜V C与分析结果不相符，故B项错误.
C.V A＜V B＜V C与分析结果不相符，故C项错误.
D.V A＞V B＞V C与分析结果不相符，故D项错误.
15．D
解析：D
【解析】
，假设左管水银柱高度不变，则A向下注入H高度的水银后右管中的气体压强增大gH
运动H，由于右管气体压强增大，所以右管水银面升高，因为原来两水银面存在一定高度差，所以右管水银面上升高度小于0.5H，所以A下降长度大于0.5H，故D正确．16．A
解析：A
【解析】
【分析】
由题意可知考查分子速率分布图线，根据分子热运动的特点分析可得。

【详解】
A B．一定质量的气体分子，温度升高，大部分分子速率增大，反映在图象上峰值右移，分子平均速率越大，分子速率大的占有比例越大。

由此可知甲为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少，故A正确，B错误；
C D．如前分析可知甲为0℃时情形，速率小的分子比例比100℃时多，故CD均错误。

【点睛】
温度升高，大部分分子速率增大，图象的峰值右移，个别分子速率可能增大，也可能减小。

17．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
假设体积不变，对A 进行状态分析有
'
'
A A
A A p p T T = 得
''27310283
1.037273273
A A A A A A A p p T p p p T +=
==≈ 对B 进行状态分析有
'
'
B B
B B p p T T = 得
''27320293
1.035273+10283
B B B B B B B p p T p p p T +=
==≈ 由于A B p p =，则
''
A B p p >
所以管内汞柱将向右移动 故选A 。

18．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
大量气体分子无规则的热运动会不断的碰撞接触面而产生一个持续的压力，单位面积的压力就是压强，故下落的许多小钢珠不断地撞击托盘，托盘就受到一个持续的压力的现象与气体压强产生的原因相类似，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

19．A
解析：A 【解析】
A 、由图示可知，ab 过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律U Q W
∆=+
可知，气体吸收热量，故A 正确；
B 、由图示图象可知，bc 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律U Q W ∆=+可知，气体吸热，故B 错误；
C 、由图象可知，ca 过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W >0，气体温度降低，内能减少，△U <0，由热力学第一定律
U Q W ∆=+可知，气体要放出热量，过程ca 中外界对气体所做的功小于气体所放热量，
故C 错误；
D 、由图象可知，a 状态温度最低，分子平均动能最小，故D 错误； 故选A ．
【点睛】由图示图象判断气体的状态变化过程，应用气态方程判断气体体积如何变化，然后应用热力学第一定律答题．
20．A
解析：A 【解析】 【详解】
根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强
A ．温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A 正确；
B ．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B 错误；
C ．由压强公式PV nRT =可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，故C 错误；
D ．温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D 错误．
21．C
解析：C 【解析】 【详解】
假设水银柱不动，则气体体积不变，由查理定律得： p p T T '=
'
，则T T
p p p p T
'-='-=
，开始时两部分气体压强p 与初温T 都相等，左边气体降低的压强：201010p p p T T -=
=左 ；右边气体降低的压强：20020p
p p T T
-==右，右边气体降低的压强大于左边气体降低的压强，则左边气体压强大于右边气体压强，水银柱将向右移动；
A. 不动，与结论不相符，选项A 错误；
B. 向左移动，与结论不相符，选项B 错误；
C. 向右移动，与结论相符，选项C 正确；
D. 无法确定是否移动，与结论不相符，选项D错误；
22．B
解析：B
【解析】试题分析：当分子热运动变剧烈时，可知温度升高，分子平均动能增大，气体的压强在微观上与分子的平均动能和分子的密集程度有关．要看压强的变化还要看气体的密集程度的变化，所以压强可能增大、可能减小、可能不变．故A错误，B正确；当分子间的平均距离变大时，可知分子的密集程度变小，要看气体的变化还要看分子的平均动能（或温度），所以压强可能增大、可能减小、可能不变．故CD错误．故选B。

考点：气体压强的微观解释
【名师点睛】解决本题的关键是理解气体的压强在微观上与分子的平均动能和分子的密集程度有关，一个因素变化，不能说明压强一定变大或变小。

23．A
解析：A
【解析】
【详解】
=，对于一定量的理想气态在温度不变时有pV ABCD．根据理想气体状态方程：pV nRT
为常数，由数学知识知p-V图线为双曲线，缓慢的将玻璃管向下压，则封闭气体体积减小，故对应图象为A；故A项正确，B、C、D项错误.
24．A
解析：A
【解析】
【分析】
温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同
【详解】
A．同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，所以对应的图象的峰值温度越高，峰值对应的速度越大，故实线为0C︒时情形，故A错误；
B．具有最大比例的速率区间是指曲线峰值附近对应的速率，显然，100C︒时对应的峰值速率大，故B正确；
C．同一温度下，气体分子速率分布总呈“中间多，两头少”的分布特点，即速率处于中等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比较小，故C正确；
D．由题图可知，在0C︒和100C︒两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故D正确。

【点睛】
本题考查了分子运动速率的统计分布规律，课本中有原图和说明，需要着重记忆；温度是分子平均动能的标志，要体会平均两字的含义。

25．D
解析：D
【解析】
过理想气体A 和B 点，分别做它们的等容变化的P-t 图，如图所示．根据PV/T=C ，可得
(273)C
P t V
=
+，
可以看出，B 态的斜率大于A 态的斜率，所以V A ＞V B ；B 到C 的过程，温度相等，压强增加P C ＞P B ，由PV/T=C ，得V B ＞V C ；所以：V A ＞V B ＞V C ．故答案D 正确．故选D ．。