高考物理力学知识点之理想气体难题汇编含答案解析

高考物理力学知识点之理想气体难题汇编含答案解析
一、选择题
1．如图所示为一定质量理想气体的p —t 图，a 、b 、c 分别是三个状态点，设a 、b 、c 状态的气体密度为,,a b c ρρρ，内能为,,a b c E E E ，则下列关系中正确的是（ ）
A ．a b c ρρρ>>;a b c E E E >>
B ．a b c ρρρ<=；a b c E E E =>
C ．a b c ρρρ>=；a b c E E E >=
D ．a b c ρρρ=>；a b c
E E E >= 2．一定质量的理想气体，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 3．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
4．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
5．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
6．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 >
7．如图是一定质量的气体由A 状态到B 状态变化过程的p -V 图线，从图线上可以判断，气体的变化过程中，其温度（ ）
A ．一直降低
B ．一直升高
C ．先降低后升高
D ．先升高后降低
8．一定质量的气体，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
9．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
10．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
11．下列说法正确的是（ ）
A ．一定质量的气体，当温度升高时，压强一定增大
B ．一定质量的气体，当体积减小压强一定增大
C ．一定质量的气体，当温度不变时,体积减小，压强一定增大
D ．一定质量的气体，当体积不变时,温度升高，压强一定减小
12．物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确。

根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度v （单位m/s ）与飞机发动机燃烧室内气体的压强p （单位N/m 2）、气体密度ρ（单位kg/m 3）及外界大气压强0p （单位N/m 2）有关。

试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数v 1的表达式正确的是 A ．)
(210p p v +=ρ B ．)(210p p v
-=ρ C ．ρ
2)(210p p v -= D ．)(210p p v
-=ρ 13．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 ．h 2变长
B ．h 2变短
C ．h 1上升
D ．h 1下降
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
16．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
17．一个横截面积为S=10Cm2的圆筒形容器竖直放置，金属圆块的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角是300，圆筒的质量为M=10Kg，不计圆块与容器壁之间的摩擦，若大气压强为P0=1.01×105Pa，则被圆块封闭在容器中的气体的压强P为（）
A．1.01×105Pa
B．1.02×105Pa
C．2.01×105Pa
D．3.01×105Pa
18．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
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．如图甲所示，P-T图上的a→b→c表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在P-V图上的图线应是选项中的（P、V和T分别表示气体的压强、体积和热力学温度）（）
A．B．
C ．
D ．
21．在下列叙述中，正确的是
A ．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
B ．—定质量的气体，体积不变时，温度越高，气体的压强就越大
C ．对一定质量的气体加热，其内能一定增加
D ．随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力一定减小
22．如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置.金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为.M 不计圆板与容器内壁之间的摩擦.若大气压强为0p ，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p 等于( )
A ．0cos P Mg S θ+
B ．0cos cos P Mg S θθ+
C ．20cos Mg P S θ+
D ．0Mg P S
+ 23．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
24．一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 25．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 ．14A B T T =
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一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
a 、
b 是一条过点（-273，0）的倾斜直线上的两点．所以a 、b 体积相等．根据密度M V
ρ= ，所以ρa =ρb ；理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大．根据p -t 图象得a 的温度大于b 的温度，所以E a ＞E b ．b 、c 温度相同，b 的压强大于c 的压强，根据气体方程得b 的体积小于c 的体积，根据密度M V
ρ=
，所以ρb ＞ρc ，b 、c 温度相同，所以E b =E c ．
A. a b c ρρρ>>;a b c E E E >>，与上述结论不符，故A 错误；
B. a b c ρρρ<=；a b c E E E =>，与上述结论不符，故B 错误；
C. a b c ρρρ>=；a b c E E E >=，与上述结论不符，故C 错误；
D. a b c ρρρ=>；a b c E E E >=，与上述结论相符，故D 正确．
2．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。

3．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．
4．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．
5．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。

6．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。

7．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据理想气体状态方程pV C T
=可知，气体的温度与pV 乘积成正比，由图像可知，直线上各点的横纵坐标之和一定（均为4），由数学知识可知，当横纵坐标相等时，pV 乘积最大,可知从A 到B 过程中，pV 乘积先增大后减小，即该气体的温度先升高后降低；故ABC 错误，D 正确．
故选D.
8．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 ． 9．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．
10．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．
11．C
解析：C
【解析】
【详解】
根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当温度不断升高，若增大体积，
其压强不一定增大，故A 错误；根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，
当体积减小，若温度减小，压强可能减小，故B 错误；根据理想气体的状态方程
，一定质量的理想气体，当温度不变时时体积减小，压强一定增大，故C 正确；根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当体积不变时时温度升高，压强一定减小，故D 错误；故选C 。

12．A
解析：A
【解析】
试题分析：物理表达式两侧单位要相同，AB 选项右侧单位为
1/m s
＝，C 选项右侧单位不是1/m s ，D 选项右侧单位也不是1/m s
，故CD 均错误；结合实际情况，内外压强差越大，喷气速度越大，显然A 符合，B 不符合，故A 正确，B 错误；故选A 。

考点：单位制
名师点睛：此题考查了物理量单位之间的换算；在平时的物理解题中，可以通过量纲、实际情况、化解过程对表达式进行检验。

13．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
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】
【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.
16．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；
17．C
解析：C
【解析】
【详解】
以活塞为研究对象，分析受力：重力Mg 、外界大气压力P o S ，气缸壁的压力N 和气缸内气体的压力F ，其中cos S F P θ
=⋅
根据平衡条件得： 0cos P S Mg F θ+=
代入数据解得：
52.0110Pa P ⨯=
故C 正确，ABD 错误
18．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，100
C ︒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。

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．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
气体a 到b 为等容变化，b 到c 为等温变化，则P -V 图象中，a 到b 对应V 不变，P -V 图象中的双曲线为等温线，故b -c 为双曲线，故选A ．
21．B
解析：B
【解析】
试题分析：由分子动理论的知识知，物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能，所以A 选项错误；对一定质量的气体，当体积不变时，气体的压强和热力学温度成正比，所以B 选项正确；由热力学第一定律W Q U +=∆可知，对一定质量的气体加热，气体的热量增加，但是不知道气体的做功情况，所以气体的内能的变化不能判断，所以C 选项错，随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力可能是先增大，后减小，也可能减小，原因是题中没有清楚的说明分子间的距离从什么位置开始增大，所以D 选项错误．
考点：物体的内能 玻意耳定律 热力学第一定律W Q U +=∆分子间的距离和分子力的关系 22．D
解析：D
【解析】
以活塞为研究对象，分析受力如图所示：
重力Mg 、外界大气压力P 0S ，气缸壁的压力N 和气缸内气体的压力F ，
其中F=cos PS θ
…① 根据平衡条件，竖直方向上：
P 0S+Mg=Fcosθ…②
联立①②得：P=P 0+
Mg S
故选D
点睛：以活塞为研究对象，分析受力，气缸内气体的压力方向与活塞截面垂直，活塞的合力为零，由平衡条件求解气体的压强P ． 23．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 。

24．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 ．
25．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．。