高考物理新力学知识点之理想气体专项训练及答案(5)

高考物理新力学知识点之理想气体专项训练及答案(5)
一、选择题
1．两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
2．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 >
3．某自行车轮胎的容积为V ，里面已有压强为p 0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p ，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p 0的空气的体积为( )
A ．
V B ．V C ．(＋1)V D ．(
－1)V 4．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
5．一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
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．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
8．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m0，每个气体分子的体积V0，则m0＝
A
M
N，
V0＝0
m
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
9．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
10．一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
11．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
12．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
13．如图所示，将盛有温度为T 的同种气体的两容器用水平细管相连，管中有一小段水银将A 、B 两部分气体隔开，现使A 、B 同时升高温度，若A 升高到A T T +，B 升高到B T T +，已知2A B V V =，要使水银保持不动，则( )
A ．2A
B T T = B ．A B T T =
C ．12A B T T =
D ．14
A B T T = 14．一定质量的理想气体，0℃时压强为 p 0，经一等容变化过程，温度为 t ℃时，气体压强为p 。

则它每升高 1℃，压强的增量△p 的值为（ ）
A ．p t
B ．0p p t -
C ．273p
D ．0273
p t + 15．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
16．如图所示，一根竖直的弾簧支持着一倒立气缸内的活塞，使气缸处于静止状态。

设活
塞与气缸壁间无摩擦，可在气缸内自由移动，气缸壁导热性良好，使气缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列说法正确的是
A．若外界大气压强增大，则弹簧的压缩量将增大
B．若外界大气压强増大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
17．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U 形玻璃管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则（）
A．气体柱Ⅰ长度减小
B．气体柱Ⅱ长度将增大
C．左管中水银柱A将上移
D．右管中水银面将下降
18．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
19．如图是一定质量理想气体的
1
p
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
20．如图，两端开口的U 形管中装有水银，在右管中用水银封闭着一段空气，要使图中两侧水银面高度差h 增大，应( )
A ．从左侧管口滴入水银
B ．从右侧管口滴入水银
C ．让气体升温
D ．让气体降温
21．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
22．如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱（高为h 1）封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为h 2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（ ）
A．h2变长B．h2变短
C．h1上升D．h1下降
23．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
24．氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是( )
A．图中虚线对应于氧气分子平均动能较大的情形
B．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
25．水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。

当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有
750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。

当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于（设温度保持不变）（）
A．755mm高的水银柱产生的压强
B．756mm高的水银柱产生的压强
C．757mm高的水银柱产生的压强
D ．758mm 高的水银柱产生的压强
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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；
2．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。

3．D
解析：D 【解析】气体做等温变化，设充入的气体，，所以
，C 正确． 视频
4．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．
5．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 ．
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．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
8．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．
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．
10．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．
11．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．
12．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．
13．B
解析：B
【解析】
【详解】
由图分析可知原来A 、 B 两气体的压强相等，即B A P P =，要使水银保持不动，A 、B 两部分做要发生等容变化，则对任一气体有：
P C T
= 由数学知识可得：
P T T
P ∆=∆ 则
P P T T
∆=
∆ 由上知 B A P P =
且初态温度相等，则要使△P 相等，必须满足
A B T T ∆=∆
故B 正确，ACD 错误；
故选B ．
【点睛】
要使水银保持不动，AB 两部分气体压强的增加量应相等．气体的体积不变，根据理想气体的状态方程，找出AB 两部分气体的压强的变化情况，再进行分析．
14．B
解析：B
【解析】
【详解】
气体状态参量为：10p p =，T 1=273K ，2p p =，T 2=（273+t ）K ，气体发生等容变化，由查理定律得：
1212
p p T T = 即：
0273273p p t
=+ 气体温度每升高1℃，由查理定律得：
11p p T t
∆=∆ 即：
02731
p p ∆= 联立解得气体温度每升高1℃压强的增量为：
0p p p t
-∆=
故选B 。

15．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.
16．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.以活塞和气缸整体为研究对象可知，重力等于弹簧弹力，跟外界大气压强无关，即弹簧的压缩量不变，A 项错误.
B.以气缸为研究对象，若外界大气压强增大，则气缸的上底面距地面的高度将减小，B 项错误.
C.若气温升高，因为弹力不变，活塞距地面的高度不变，C 项错误.
D.若气温升高，气体体积增大，故气缸上升，所以上底面距地面的高度将增大，D 项正确.
17．A
解析：A
【解析】
【详解】
设大气压强为0p ，由图示可知，封闭气体压强：
0p P h =-Ⅰ
0p p h P =+=ⅡⅠ
当U 型管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，对封闭气体不产生压强，封闭气体压强都等于大气压0p 。

AD.气柱I 的压强变大，温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积变小，气柱长度变小，右管中的水银面上升，故A 正确，D 错误；
BC.Ⅱ部分气体压强不变，温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，气柱长度不变，左管中水银柱A 不动，故B 错误，C 错误。

18．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。

19．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．
20．B
解析：B
【解析】
【详解】
设右侧封闭气体上方水银柱高度为h 右，以右侧管中封闭气体为研究对象，封闭气体的压强：
00P P h P h =+=+右
要使图中两侧水银面高度差h 增大，封闭气体的压强要增大．
A ．从左侧管口滴入水银，h 右不变，封闭气体压强不变，两侧水银面高度差h 不变．故A 项错误．
B ．从右侧管口滴入水银，h 右变大，封闭气体压强变大，两侧水银面高度差h 变大．故B 项正确．
CD ．改变气体温度，h 右不变，封闭气体压强不变，两侧水银面高度差h 不变．故CD 项错误．
21．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 。

22．D
解析：D
【解析】
试题分析：当外界压强变大时，根据理想啊气体状态方程可知：下部气体的压强会变大，所以体积会变小．所以h 1下降
考点：力的平衡 理想气体状态方程
点评：难度一般，可以根据经验直接得出答案
23．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．
24．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．由图可以知道,具有最大比例的速率区间，100C ︒ 时对应的速率大，说明实线为100C ︒的分布图像，对应的平均动能较大，故A 错误；B 正确；
C ．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例,但无法确定分子具体数目，故C 错误；
D ．与0℃ 时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D 错误；
故选B ．
点睛：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,要注意明确图象的意义是解题的关键.
25．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
取水银柱上方封闭的空气作为研究对象，1mm 水银柱产生的压强为133Pa ，令133Pa = Y Pa ，当实际大气压相当于768mm 水银柱产生的压强时，气体的压强为
1 768YPa 750YPa=18YPa p =－
这时气体的1 80
V S =（S 为玻璃管的横截面积），当气压计读数为740mm 水银柱时，气体体积
()2 801090S V S =+=
由玻意耳定律可求出这时气体的压强
1212801890
YPa=16YPa V p p V =
=⨯ 此时实际的大气压 () 740 + 16YPa = 756YPa p =
即相当于756 mm 水银柱产生的压强。

故选B 。