高考物理襄阳力学知识点之理想气体难题汇编

高考物理襄阳力学知识点之理想气体难题汇编
一、选择题
1．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h 1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h 2减小
2．一定质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 ．气体在状态c 体积最小
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 ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
3．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 4．用打气筒将压强为1atm 的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积△V=500cm 3，轮胎容积V=3L ，原来压强p=1.5atm ．现要使轮胎内压强变为p′=4atm ，问用这个打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（ ）
A ．5次
B ．10次
C ．15次
D ．20次
5．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
6．一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
7．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
8．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p 0=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
9．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 >=
10．如图是氧气分子在不同温度(T 1和T 2)下的速率分布，由图可确定
A ．温度T 1高于温度T 2
B ．两条曲线与横轴所围成的面积不相等
C ．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
D ．同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
11．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
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．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
14．一定质量的理想气体，0℃时压强为 p0，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．0
p p
t
-
C．
273
p
D．0
273
p
t+
15．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
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
18．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 ．
19．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 20．一定质量的理想气体，其状态变化的P-T 图像如图所示。

气体在由状态1变化到状态
2的过程中，下列说法正确的是
A．分子热运动的平均速率增大
B．分子热运动的平均速率减小
C．单位体积内分子数增多
D．单位面积、单位时间内撞击器壁的分子数增多
21．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
22．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
23．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
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．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
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一、选择题
1．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。

2．D
解析：D
【解析】
试题分析：气体从a 到b 发生等容变化，V a =V b ，b 到c 发生等温变化，压强减小，体积增大，故气体在状态C 体积最大，故A 错误；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；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 错误由图象可知，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，b 、c 状态气体的分子数密度不同，b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故D 正确；故选D 。

考点：P-T 图线；热力学第一定律；盖吕萨克定律
【名师点睛】本题考查气体的状态方程中对应的图象，分析清楚图示图象、知道理想气体内能由气体的温度决定即可解题，解题时要抓住在P-T 图象中等容线为过原点的直线。

3．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。

4．C
解析：C
【解析】
试题分析：打气N 次后，空气压强达到4标准大气压，打入的气体在标准大气压下的体积为△VN ．根据玻意耳定律
pV+p 0△VN=4p 0V
解得N=15次
故选C
5．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．
6．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 ．
7．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。

8．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；
9．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．
10．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．温度越高中等速率分子占据的比例越大；由速率分布图可知，温度T 1低于温度T 2．故A 错误；
B ．由题图可知，在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，即两条曲线与横轴所围成的面积相等，故B 错误；
C ．随着温度的升高，分子的平均动能增大，但并不是每一个氧气分子的速率都增大，故C 错误；
D ．由速率分布图可知，同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，故D 正确；
11．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．
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．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.
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．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。

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．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．
18．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 ．
19．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 。

20．A
解析：A
【解析】
【分析】
本题考查分子动理论。

【详解】
AB ．温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，分子热运动平均动能增加，分子热运动的平均速率增大，A 正确，B 错误；
C ．由理想气体状态方程，
PV nRT =
nRT V P
= 温度升高，压强变小，体积变大，单位体积内分子数减少，C 错误；
D ．温度升高，分子热运动的平均速率增大，压强却减小了，故单位面积，单位时间内撞击壁的分子数减少，D 错误；
故选A 。

21．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．
22．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.
23．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。

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．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.。