高考物理新力学知识点之理想气体知识点训练及答案

高考物理新力学知识点之理想气体知识点训练及答案
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．如图所示为一定质量的某种理想气体压强P与热力学温度T的变化关系图象，下列说法正确的是( )
A．A→B压强不变，体积减小
B．B→C温度不变，体积增大
C．C→A温度降低，体积不变
D．C→A压强减小，体积减小
3．（3-3）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p ­T图上都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴，由图可以判断( )
A．ab过程中气体体积不断减小,外界对气体做正功，气体内能减小
B．bc过程中气体体积不断减小，外界对气体做正功，气体内能不变
C．cd过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能增加
D．da过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能不变
4．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
5．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
6．一定质量的理想气体，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
7．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
8．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
9．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为1h，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为2h，中间封有一段空气。

()
A．若大气压升高，1h减小，2h增大
B．若把弯管向上移动少许，重新平衡后，管内气体体积不变
C．若把弯管向下移动少许，重新平衡后，管内气体压强不变
D．弯管无论向上还是向下移动，重新平衡后，1h始终等于2h
10．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管 A 和 B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度 H1>H2，水银柱长度 h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是：（）
A．均向下移动，A 管移动较多 B．均向上移动，A 管移动较多
C．A 管向上移动，B 管向下移动 D．无法判断
11．如图所示，两个直立气缸由管道相通。

具有一定质量的活塞a、b用钢性杆固连，可在气缸内无摩擦地移动。

缸内及管中封有一定质量的气体。

整个系统处于平衡状态。

大气压强不变。

现令缸内气体的温度缓慢升高一点，则系统再次达到平衡状态时（）
A．活塞向下移动了一点，缸内气体压强不变
B．活塞向下移动了一点，缸内气体压强增大
C．活塞向上移动了一点，缸内气体压强减小
D．活塞的位置没有改变，缸内气体压强增大
12．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为( )
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C．气体分子的总数增加
D．单位体积内的分子数目不变
13．如图所示，一弹簧秤上端固定，下端拉住活塞提起气缸，活塞与气缸间无摩擦，气缸内装一定质量的理想气体，系统处于静止状态，现使缸内气体的温度升高，则在此过程中，气体体积V与弹簧秤拉力F的变化情况是（）
A．V增大，F增大B．V增大，F减小
C．V不变，F不变D．V增大，F不变
14．气体压强从微观角度看是大量气体分子频繁碰撞容器壁而产生的一个持续的压力效果。

一同学用下图实验装置模拟这一情景。

桌面上放一台秤，用杯子向台秤上倾倒大豆，观察台秤的示数。

关于实验现象及推论，下列说法正确的是（）
A．只增大倾倒大豆的杯子高度，台秤示数会减小
B．只增加相同时间内倾倒大豆的数量，台秤示数会减小
C．气体分子与容器壁的碰撞越剧烈、越频繁，则气体压强就越大
D．一定质量的气体，其温度越高、体积越大，则气体压强就越大
15．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。

其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。

则气体在
A．ab过程中对外界做功
B．bc过程中从外界吸收热量
C．cd过程中内能保持不变
D．da过程中体积保持不变
16．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
17．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
18．如图所示的p-V图像， 1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，下列说法中正确的是()
A．气体从1状态变化到2状态要放热，N1 > N2，T1>T2
B．气体从2状态变化到3状态对外做功，吸热，N2= N3，T3>T2
C．气体从3状态变化到1状态内能不变，放热，N1<N3，T1=T3
D．以上说法都不对
19．关于封闭容器内的气体压强，下列说法正确的是
A．封闭容器内的气体压强是由于容器内气体受到重力作用而产生
B．等温变化过程中，若气体的体积减小，则分子的密集程度增大，则压强变大
C．等容变化过程中，若气体分子平均动能增大，则气体压强变小
D．当压强不变而体积和温度变化时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数可能不变20．处于竖直面内两端开口粗细均匀的U形管内用两段水银柱封闭一定质量的空气．稳定后空气柱的长为l，各液面P、Q、M、N位置如图．当气体温度升高时，下列说法中正确的是（）
A．空气柱的长度l减小
B．空气柱的长度l不变
C．液面MN间高度差减小
D．液面MN间高度差不变
21．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分，A侧水银有一部分在水平管中。

若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，稳定后
A．右侧水银面高度差h1增大
B．空气柱B的长度不变
C．空气柱B的压强增大
D．左侧水银面高度差h2减小
22．下列说法正确的是（）
A．气体的温度升高，分子动能都增大
B．功可以全部转化为热，但吸收的热量一定不能全部转化为功
C．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化
23．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
24．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．
25．如图所示，长L＝34 cm的粗细均匀的长直玻璃管竖直放置，上端开口，用长h=15 cm 的水银将一定质量的气体封闭在管的下端，稳定后气体长度l=10 cm。

已知外界大气压
p0=75cmHg，现保持温度不变的情况下从管的上端开口处缓慢加入水银，则加入水银的最大长度为
A．9 cm
B．10 cm
C．14 cm
D．15 cm
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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】试题分析：根据公式PV C T
=分析解题． A →B 压强不变，属于等压不变，根据
PV C T =可得温度升高时，体积增大，B →C 温度不变，根据公式
PV C T =可知压强增大，体积减小，C →A 过程直线通过原点，为等容变化，根据PV C T
=可得温度降低，压强减小，故C 正确． 3．D
解析：D
【解析】
ab 过程是等容变化，内能减小，bc 过程中，根据PV C T
=可以知道，体积减小，温度降低，则内能减小，cd 过程中是等容变化，内能增加，da 过程中是等温变化，压强减小，则体积增大，气体气体对外界做正功，气体内能不变，故选项D 正确．
点睛：本题考查气体的状态方程中对应的图象，要抓住在P T -图象中等压线为过原点的直线，解决此类题目得会从图象中获取有用信息，判断出气体状态情况．
4．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．
5．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 =P 0+h =P 0+h 右，要使两侧水银面高度差h 增大，封闭气体的压强P =P 0+h 变大；A 、从左侧管口滴入水银，h 右不变，封闭气体压强P =P 0+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 =P 0+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 =P 0+h 右变大，由P =P 0+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 =P 0+h =P 0+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．
6．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 。

7．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．
8．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 。

9．D
解析：D
【解析】
【分析】
管中封闭气体的压强0102P P gh P gh ρρ=+=+，可得12.h h =根据气态方程分析大气压时，气体的体积如何变化，即知道1h 和2h 如何变化。

若把弯管向上移动少许或下移少许，封闭气体的压强将要变化，根据玻意耳定律分析体积如何变化
【详解】
平衡后管中封闭气体的压强0102P P gh P gh ρρ=+=+，则得12.h h =若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律PV c =得知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使1h 和2h 同时减小，二者始终相等。

故A 错误，D 正确。

若把弯管向上移动少许，假
设左侧管内水银面不动，则封闭气体的体积将增大，压强减小，而外界大气压不变，左侧管内水银面高度差不变，所以左侧管内水银面将上升，管内气体压强减小，由pV c =知，最终管内气体体积增大。

故B 错误。

若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，压强增大，故C 错误。

故选：D 。

【点睛】
本题关键要根据压强判断出12.h h =再结合气态方程进行动态分析。

10．A
解析：A
【解析】对于管内封闭气体的压强可得： 101p p h =+，对气体2也可以有： 202p p h =+，因为12h h ＞，故12P P ＞，封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压
变化，根据理想气体状态方程得： '11'11V V V T T T
∆==∆，解得： 11V V T T ∆=∆，同理： 222
V V T T ∆=∆,又因为： 12H H ＞，即12V V ＞， 12T T =，所以： 2V V ∆∆＞，故气柱上方水银柱均向下移动，A 管移动较多，故A 正确，BCD 错误。

点睛：先求开始时，各个封闭气体的压强，确定气体做等压变化，温度减小，气体发生等压变化，根据理想气体状态方程分析管内封闭气体体积的变化，即可作出判断。

11．A
解析：A
【解析】
试题分析：根据
,温度升高，压强增大，整体受力分析
温度升高时，
活塞会下移，当再次平衡时，受力会再次平衡，内部压强不变，A 对。

考点：气体状态方程
点评：本题考察了克拉珀龙方程，即理想气体的状态方程的理解和应用。

12．B
解析：B
【解析】气体体积减小，分子数密度增加，故气体分子碰撞器壁更频繁，B 正确．
13．D
解析：D
【解析】
【详解】
设活塞与气缸的质量分别为m 和M ，活塞的横截面积为S ，大气压为o P ，封闭气体的压强为P ．
以气缸为研究对象，根据平衡条件得：0P S PS Mg =+，得：0Mg P P S
=-，可知，封闭气体的压强P 保持不变，使气缸内气体的温度升高时，气体发生等压变化，由盖•吕萨克定律分析得知气缸内气体的温度升高，体积V 增大．对活塞与气缸为研究对象，由平衡条件得，弹簧秤拉力F =（M +m ）g ，则得F 保持不变．
A. V 增大，F 增大，与上述结论不符，故A 错误
B. V 增大，F 减小，与上述结论不符，故B 错误
C. V 不变，F 不变，与上述结论不符，故C 错误
D. V 增大，F 不变，与上述结论相符，故D 正确。

14．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．倾倒大豆的杯子高度增大，类似于器壁发生碰撞的气体分子的平均速率增大，压强增大，压力增大，因此台秤示数增大，故A 错误；
B ．倾倒大豆时大豆对台秤有力的作用，这个力是大豆对台秤的压力，相同时间内倾倒的大豆越多，类似于器壁发生碰撞的气体分子的数目越多，压强越大，压力越大，因此台秤的示数越大，故B 错误；
C ．气体分子与容器壁的碰撞越剧烈、越频繁，即在单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力增大，则气体压强增大，故C 正确；
D ．一定质量的气体，其温度越高、体积越大，气体压强不一定越大，故D 错误。

故选C 。

15．A
解析：A
【解析】
【详解】
A .ab 过程气体发生等温过程，压强降低，根据PV / T =C ，知体积增大，气体对外界做功，故A 正确；
B.bc 过程，连线过坐标原点，则bc 过程中体积不变，W =0，温度降低，内能减小，根据∆U =W+Q 可知，气体放热，故B 错误；
C. cd 过程中气体压强不变，温度降低，则内能减小，选项C 错误；
D. da 过程，d 与原点连线的斜率大于a 与原点连线的斜率，据C p T V
=
知，d 状态气体的体积小于a 状态气体的体积，即da 过程中体积增大，故D 错误。

16．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。

17．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. 18．A
解析：A
【解析】
【详解】
A. 气体从1状态变化到2状态，体积不变，压强减小，则温度降低，即T1>T2；温度降低，内能减小，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，所以气体要放热；体积不变，气体的数密度不变，而温度减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数减小，即N1 > N2，故选项A正确；
B. 气体从2状态变化到3状态，体积变大，压强不变，则温度升高，即T3>T2；体积变大，则气体对外做功，温度升高，则气体内能增加，所以气体吸热。

状态2到状态3，温度升高，分子运动更加剧烈，单个分子对器壁的平均作用力变大，压强不变，所以在状态2单位时间内撞击器壁单位面积的分子数大于状态3单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，即N2>N3，选项B错误；
C. 由图像可知气体在状态3和状态1的pV乘积相同，则温度相同，即T1=T3，所以气体从3状态变化到1状态内能不变，体积减小，则外界对气体做功，所以气体放热；因从3状态变化到1状态体积减小，气体的数密度变大，又温度不变，所以气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数增加，即N1>N3，选项C错误；
D. 由以上分析可知，选项D错误。

19．B
解析：B
【解析】
【详解】
A、封闭容器内的气体压强是由于大量的气体分子对器壁频繁的碰撞产生的，选项A错误；
B、等温变化过程中，若气体的体积减小，则分子的密集程度增大，则单位时间碰到器壁的单位面积上的分子数增加，则气体的压强变大，选项B正确；
C、等容变化过程中，若气体分子平均动能增大，则温度升高，根据pV/T=C可知，气体压强变大，选项C错误；
D、一定质量的气体当压强不变而体积和温度变化时，温度变化，则物体分子运动的激烈程度发生变化，引起分子对器壁的平均撞击力发生变化；气体的压强不变，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定改变．故D错误．
20．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB.封闭气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知当气体温度升度高时，封闭气体的体积增大，空气柱的长度增大；故A项，B项错误.
CD.封闭气体做等压变化，故液面MN间高度差不变；故C项错误，D项正确.
21．D
解析：D
【解析】
【详解】
ACD.向右管注入少量水银，左侧的压强就增大，左侧的水银就会向左移动，从而左侧的水银A
向上运动，这时左侧水银的高度差h2就会减小，气体的压强减小，而空气柱B的压强为
，得：，所以右管与B的水银面的高度差h1也减小，
故AC错误，D正确；
B.温度保持不变，气体的压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积就会增大，长度变大，故B错误。

22．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，故A错误.
B.当存在其他影响时，吸收的热量可以全部转化为功，故B错误.
C.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确.
D.一切宏观自然过程除了要符合能量守恒定律，还得符合热力学第二定律，故D错误. 23．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．
24．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 ．
25．B
解析：B
【解析】
【详解】
设水银柱的最大长度为x ，此时气体的压强p 2=(p 0+x )cmHg ；气体的体积为V 2=（L -x ）S ；开始时：p 1= p 0+h =90cmHg ；气体的体积：V 1=lS ；由玻意耳定律可知：p 1V 1= p 2V 2，解得x =25cm ；则加入水银的最大长度为：25-15=10cm ；
A. 9 cm ，与结论不相符，选项A 错误；
B. 10 cm ，与结论相符，选项B 正确；
C. 14 cm ，与结论不相符，选项C 错误；
D. 15 cm ，与结论不相符，选项D 错误；。