高考物理最新力学知识点之理想气体易错题汇编含答案解析

高考物理最新力学知识点之理想气体易错题汇编含答案解析
一、选择题
1．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
2．如图所示，U形试管竖直放置，左端封闭，右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的理想气体，试管壁导热良好，外界大气压恒定．若环境温度缓慢升高（水银不溢出），则（）
A．气体的压强不变，内能增加
B．气体的压强变大，内能减少
C．气体放出热量，内能增加
D．气体吸收热量，内能减少
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（）
A．1：1：1
B．1：2：1
C．3：4：3
D．1：2：3
4．图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。

现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。

若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是（）
A ．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B ．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C ．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D ．ABC 三种说法都不对
5．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp 1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp 2，则Δp 1与Δp 2之比是( ) A ．1:1 B ．1:110 C ．10:110 D ．110:10
6．下列说法正确的是
A ．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B ．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C ．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大
D ．温度一定，分子密集程度越大，气体的压强越大
7．一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，使其压强增大，则在这一过程中气体 ( ) A ．从外界吸收了热量
B ．对外界做了功
C ．密度增大
D ．分子的平均动能增大
8．如图所示，两端开口的U 型管中装有水银，在右管中用水银封闭着一段空气，要使两侧水银面高度差h 曾大，应该( )
A ．从左管滴入水银
B ．让气体升温
C ．从右管滴入水银
D ．增大大气压强
9．下列说法中正确的是（ ）
A ．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量
B ．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动
C ．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大
D ．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
10．下列关于热学问题的说法正确的是( )
A ．一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表着较为有序
B ．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
C ．.某气体的摩尔质量为M 、密度为ρ，用N A 表示阿伏加德罗常数，每个气体分子的质量
m 0，每个气体分子的体积V 0，则m 0＝A M N ，V 0＝0m
D ．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均
作用力增大
11．一定质量的理想气体，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
12．如图，竖直放置的右管上端开口的U型玻璃管内用水银封闭了一段气体，右管内水银面高于左管内水银面，若U型管匀减速下降，管内气体（）
A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小
13．如图所示，两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管相连，A、B所装气体的温度分别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果两边气体温度都升高10℃，则水银柱将()
A．向右移动B．向左移动
C．不动D．条件不足，不能确定
14．如图，玻璃管下端开口插入水银槽中，上端封有一定质量的气体，当玻璃管绕顶端转过一个角度时，水银面的高度h和空气柱的长度l的变化情况是（）
A．h增大，l增大
B．h增大，l减小
C．h减小，l增大
D．h减小，l减小
15．下列说法正确的是（）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
C．物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击
16．如图所示，在一端开口且足够长的玻璃管内，有一小段水银柱封住了一段空气柱。

玻璃管绕通过其封闭端的水平轴，从竖直位置开始，顺时针方向缓慢转动，在转动一周的过程中(水银不溢出)，管内空气压强p随夹角θ变化的关系图象大致为
A．B．
C．D．
17．空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为
A．2.5 atm B．2.0 atm C．1.5 atm D．1.0 atm
18．医院里的某一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．病人每次吸氧需要消耗1个大气压的氧气9 L，当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若病人吸氧过程中氧气的温度保持不变，则这瓶氧气重新充气前可供病人吸氧的次数为
A．160次B．180次
C．200次D．250次
19．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p 随热力学温度T的变化如图乙所示，图中AB线段平行于T轴，BC线段延长线通过坐标原点，CA线段平行于p轴．由图线可知
A．A→B过程中外界对气体做功
B．B→C过程中气体对外界做功
C．C→A过程中气体内能增大
D．A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功
20．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
21．如图是一定质量理想气体的1p V
-
图象，线段AB 连线过坐标原点，线段BC 垂直于横轴．当气体状态沿图线由A 经B 到C 变化时气体的温度应( )
A ．不断增大，且T C 小于T A
B ．不断增大，且T
C 大于T A
C ．先保持不变再减小，即T C 小于T A
D ．先保持不变再增大，即T C 大于T A
22．如图所示，一定质量的理想气体沿图线从状态a ，经状态b 变化到状态c ，在整个过程中，其体积
A ．逐渐增大
B ．逐渐减小
C ．先减小后增大
D ．先增大后减小
23．如图，长为h 的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A 处管内外水银面相平．将玻璃管缓慢向上提升H 高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为1p ∆和2p ∆，体积变化分别为1V ∆和2V ∆．已知水银密度为ρ，玻璃管截面积为S ，则
A ．2p ∆一定等于1p ∆
B ．2V ∆一定等于1V ∆
C ．2p ∆与1p ∆之差为gh ρ
D ．2V ∆与1V ∆之和为HS
24．潜水员使用的氧气钢瓶内部装有氧气和氮气，当瓶内气体即将用完时，内部剩余气体可视为理想气体。

冬季将该氧气瓶从室内移至室外，一段时间后（ ）
A ．氧气分子的平均速率等于氮气分子的平均速率
B ．氧气分子的平均速率大于氮气分子的平均速率
C ．单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时不变
D ．单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时减少
25．如图所示，粗细均匀的玻璃管竖直放置且开口向上，管内由两段长度相同的水银柱封闭了两部分体积相同的空气柱．向管内缓慢加入少许水银后，上下两部分气体的压强变化分别为Δp 1和Δp 2，体积减少分别为ΔV 1和ΔV 2．则 （ ）
A ．Δp 1<Δp 2
B ．Δp 1>Δp 2
C ．ΔV 1<ΔV 2
D ．ΔV 1>ΔV 2
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一、选择题
1．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．
2．A
解析：A
【解析】
封闭压强0p gh p ρ=+，由于水银不溢出，即水银的高度不变，而外界大气压恒定，所以
封闭气体的压强不变，由于理想气体的分子势能为零，即分子内能等于分子平均动能，温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，A 正确．
3．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】 根据理想气体状态方程pV C T
=，可得pV T pV C =∝，由图示图象可知：a 、b 、c 三个状态的温度之比为::::31:22:133:4:3a b c a a b b c c T T T p V p V p V ==⨯⨯⨯=，C 正确．
4．C
解析：C
【解析】试题分析：气体等温膨胀，内能不变，从外界吸收的热量全部对外做功，但这个过程引起了其他变化，如有外力控制着活塞缓慢的移动，而非自动进行的，有“第三方”的参与，不违背热力学第二定律，故选C 。

考点：热力学第二定律。

5．A
解析：A
【解析】
【详解】
一定质量的理想气体，在体积不变的情况下发生等容变化，根据查理定律得：=C ， 由数学知识可得：
=C ，
则△p =C △T
由T =t +273K ，得：△T =△t
所以△p =C △t
据题条件知：从0℃升到10℃温度的变化量等于从100℃升到110℃温度的变化量，所以可得：△P 1=△P 2．故A 正确，BCD 错误
故选：A ． 6．D
解析：D
【解析】A 、外界对气体做功，W ＞0，由于不知道气体是吸热还是放热，根据△U =W +Q 无法确定气体的内能增加还是减小，故A 错误。

B 、气体从外界吸收热量，Q ＞0，由于不知道外界对气体做功还是气体对外界做功，根据△U =W +Q 无法确定气体的内能增加还是减小，故B 错误。

C 、温度是分子平均动能变化的标志，所以气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越小，故C 错误。

D 、温度一定，分子平均动能不变，分子密集程度越大，单位面积撞击分子数增多，气体的压强越大，故D 正确；故选D 。

【点睛】在运用 来分析问题时，首先必须理解表达式的物理意义，掌握它的符号法则：
①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功；②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热；③△U＞0，表示系统内能增加；△U＜0，表示内能减少．我们判断内能变化时，做功和热传递都要考虑．
7．C
解析：C
【解析】
气体的温度不变，内能不变，使其压强增大，玻意耳定律PV=C可知，其体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知气体向外放热．故AB错误．由A知气体的体积减小，分子密度增大．故C正确．温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子的平均动能不变，D错误；故选C．
点睛：根据温度是分子平均动能的标志、一定质量的理想气体内能只与温度有关进行判断．对于气体状态变化过程，要掌握气态方程，分析参量的变化．
8．C
解析：C
【解析】以右侧管中封闭气体做为研究对象，封闭气体的压强P=P0+h=P0+h右，要使两侧水银面高度差h增大，封闭气体的压强P=P0+h变大；A、从左侧管口滴入水银，h右不变，封闭气体压强P=P0+h右不变，两侧水银面高度差h不变，故A错误；B、使气体升温，h右不变，封闭气体压强P=P0+h右不变，两侧水银面高度差h不变，故B错误；C、从右侧管口滴入水银，h右变大，封闭气体压强P=P0+h右变大，由P=P0+h可知，两侧水银高度差h 增大，故C正确；D、增大大气压强，封闭气体的压强P=P0+h=P0+h右，h=h右，不变，故D错误；故选C。

【点睛】封闭气体的压强等于大气压与左侧水银柱h产生的压强之和，使两侧水银面高度差变大，则封闭气体压强变大，分析各选项能否使封闭气体压强变大是正确解题的关键．9．A
解析：A
【解析】试题分析：已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，则该物质分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故B错误；当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小；若分子力的合力做正功，分子势能减小；若分子力的合力做负功，分子势能一定增大；故C错误；用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明气压很大，气体压强是气体分子对容器壁的碰撞造成的，与分子力无关，故D错误；
考点：阿伏加德罗常数；布朗运动；分子间的相互作用力
10．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A、根据熵增加原理，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表
着较为无序；A 错误．B 、当人们感到潮湿时，空气的相对湿度0100%s P B P =
⨯一定较大；B 错误．C 、每个气体分子的质量0A
M m N =，每个气体分子的平均空间体积0A M V N ρ=，它不是气体分子的体积；C 错误．D 、密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，由
nRT P V =知压强变大，而根据压强的微观表示N F P S
⋅=可知，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，D 正确．故选D ．
【点睛】 考查热力学第二定律、相对湿度、气体压强和阿伏伽德罗常数知识比较全面深入，要求学生全面掌握3-3的重点知识．
11．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．1→2是等温变化
p 1V 1=p 2V 2
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 。

12．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
初始状态
h p p p =+左大气
若匀减速下降，加速度向上，超重，则右侧水银对气体的压力增大，h p 增大，p 左变大，由玻意耳定律知
pV =C
故V 减小，B 正确，ACD 错误。

故选B 。

13．A
解析：A
【解析】
假定两个容器的体积不变，即12V V ，不变，A 、B 中所装气体温度分别为290K 和300K ，当温度升高T ∆时，容器A 的压强由1p 增至1'p ，111'p p p ∆=-，容器B 的压强由2p 增至2p '，222p p p ∆='-，由查理定律得：11290P P T ∆=∆，22300
P P T ∆=∆， 因为21p p =，所以12p p ∆∆＞，即水银柱应向右移动，故选项A 正确．
点睛：本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系．
14．A
解析：A
【解析】
【分析】
先判断玻璃管绕顶端转过一个角度后管内气体压强的变化，再根据玻意耳定律分析气体体积的变化，即可分析管内液面如何变化．
【详解】
当玻璃管绕顶端转过一个角度时，假设管内水银不动，则管内水银的竖直高度增大，根据0h p p p =-知，管内气体的压强减小，根据玻意耳定律pV c =知气体的体积将增大，则l 增大；最终稳定时气体的压强减小，所以根据0h p p p =-知，管内液面升高，所以h 增大，A 正确．
【点睛】
在玻璃管绕顶端转过一个角度的过程中，要抓住封闭气体的温度不变，发生了等温变化，判断气体的压强如何变化，再分析体积如何变化，这是常用的思路．
15．D
解析：D
【解析】
试题分析：液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因为布朗运动不是液体分子运动的直接反映，而是液体分子对花粉颗粒的无规则碰撞所反映出来的现象，故选项A 错误；物体从外界吸收热量，如果它再对外做功，则其内能不一定增加，选项B 错误；物体温度升高，分子的平均动能增大，而不是其中每个分子热运动的动能均增大，选项C 错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，选项D 正确．
考点：分子动理论，内能，温度及压强的微观含义．
16．D
解析：D
【详解】
AB.设玻璃管内的水银柱的长度为h ，当玻璃管竖直开口向上时，其产生的压强为P h ，此时被封闭气体的压强为P =P 0+P h ，当玻璃管顺时针方向转动角度θ时，水银柱产生的压强为P h cosθ，被封闭气体的压强为：P =P 0+P h cosθ，管内空气压强p 随夹角θ变化的关系图象应是余弦图象的形状，选项AB 错误。

CD.由P =P 0+P h cosθ可知，当角度为90°和270°是，管内气体的压强与大气压相等，当角度为180°时，压强最小，但不会小于零，选项C 错误，D 正确。

17．A
解析：A
【解析】
【详解】 将充气之前的两部分气体合起来作为初状态，压强都是
，故初始体积为两部分的和； 初状态：， 末状态： 根据玻意耳定律得： 代入数据解得，故A 正确，BCD 错误。

18．A
解析：A
【解析】
【详解】
设这瓶氧气重新充气前可供病人吸氧的次数为n ，则由等温变化方程可知：
002011p V p V np V =+，即2080=28019n ⨯⨯+⨯⨯，解得n =160次；
A. 160次，与结论相符，选项A 正确；
B. 180次，与结论不相符，选项B 错误；
C. 200次，与结论不相符，选项C 错误；
D. 250次，与结论不相符，选项D 错误；
19．D
解析：D
【解析】
【详解】
A. A→B 过程中，压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外界做功，选项A 错误；
B. B→C 过程中气体做等容变化，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，选项B 错误；
C. C→A 过程中温度不变，则气体内能不变，选项C 错误；
D. A→B 过程中气体压强不变，温度升高，体积变大，内能变大，气体对外做功，根据∆E =W+Q 可知，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D 正确．
解析：D
【解析】
注入H 高度的水银后右管中的气体压强增大gH ρ，假设左管水银柱高度不变，则A 向下运动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．
21．C
解析：C
【解析】
由图示图象可知，从A 到B 过程p 与V 成反比，气体温度不变，A B T T =，从B 到C 过程，气体体积不变而压强减小，由查理定律可知，气体温度降低，A B C T T T =>，C 正确．
22．A
解析：A
【解析】 根据理想气体状态方程：112212
PV PV T T =,由a 到b 再到c ，压强减小，温度升高，所以体积一定增加，且一直增加，A 对．
23．A 解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
当玻璃管缓慢向上提升H 高度时，气体的体积变大，压强变小，有部分水银进入玻璃管，也就是管中的水银面会比管外的水银面高，设高度差为
，初状态上面气体的压强，末状态上面气体的压强
，所以，同理可求出
，故A 正确，C 错误；由玻意耳定律得，所以气体的变化
，同理可求出，故B 错误；因为有水银进入玻璃
管内，所以与之和小于HS ，故D 错误． 24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．温度相同，氧气、氮气的平均分子动能相等，氧气分子质量比氮气分子质量大，故氧气分子的平均速率小于氮气分子的平均速率，故AB 错误；
CD．根据理想气体方程
pV
C
T
可知温度降低，气体压强减小，单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时减少，故C错误，D正确。

故选D。

25．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
加入少许水银后，上部分气体压强变化量为，下部分气体压强的变化量，所以，A、B错误；由玻意耳定律得
,，可得:,,解得：,故选D．。