高考物理专题力学知识点之理想气体难题汇编附答案解析

高考物理专题力学知识点之理想气体难题汇编附答案解析
一、选择题
1．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
2．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=500cm3，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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．一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
8．下列说法正确的是________．
A．晶体体积增大，其分子势能一定增大
B．大头针能浮在水面上，是由于水的表面存在张力
C．人感觉到空气湿度大，是因为空气中水蒸气的饱和汽压大
D．气体分子热运动越剧烈，气体压强越大
9．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h1）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h2，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
10．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
11．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
12．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
13．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
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．密封在容积不变的容器中的气体，当温度降低时（）
A．压强减小，密度减小；B．压强减小，密度增大；
C．压强不变，密度减小；D．压强减小，密度不变；
16．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
17．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
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，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
20．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
21．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
22．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
23．将一定质量的氧气从0℃缓慢升高到100℃，下列说法中正确的是
A ．氧气分子的平均动能一定变大
B ．每个氧气分子的运动速率一定变大
C．氧气分子的密集程度一定变大
D．气体的压强一定变大
24．一横截面积为S的气缸水平放置，固定不动，气缸壁是导热的。

两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积之比为5：4，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞A，使之向右移动一段距离d，不计活塞与气缸壁之间的摩擦，则活塞B向右移动的距离为（）
A．d
B．d
C．d
D．d
25．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【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】
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. 2．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
3．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．
4．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.
5．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．
6．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。

7．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．
8．B
解析：B
【解析】
【分析】
液体表面层中分子间距大于液体内部分子间距，分子间的作用力表现为引力，则液体表面存在张力；人感觉到空气湿度大，是由于空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距增大；气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的，取决于分子数密度和分子热运动的平均动能.
【详解】
A、当两分子间的距离增大时，若分子力是斥力，则分子力做正功，所以分子势能减小；若分子是引力，则分子力做负功，所以分子势能增大；故A错误.
B、大头针能浮在水面上，是由于水的表面层的分子距离较大，分子间为引力即存在张
力；故B正确.
C、空气的相对湿度指水在空气中的蒸汽压与同温度同压强下水的饱和蒸汽压的比值，人感觉到空气湿度大，是由于空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距增大；故C错误.
D、气体分子热运动越剧烈表示温度较高，但压强
n
p RT
V
=由温度和体积共同决定，单纯
气体分子热运动越剧烈，则不能确定气体的压强如何变化；故D错误.
故选B.
【点睛】
本题考查了压强、液体表面张力、分子力、分子势能等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，知道分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大．9．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h1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
10．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。

11．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。

12．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．
13．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. 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．D
解析：D
【解析】
【详解】
密封在容积不变的容器中的气体，体积不变，则密度不变。

气体温度降低时，发生等容变化，由查理定律
P T
得知，压强减小。

A.选项与分析不一致，故A 错误；
B.选项与分析不一致，故B 错误；
C.选项与分析不一致，故C 错误；
D.选项与分析一致，故D 正确； 16．D
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．
17．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．
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】 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．
20． 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． 21．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
1
21
280
18
90
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。

22．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。

23．A
解析：A
【解析】
【详解】
AB、温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均动能越大，故平均速率越大，但不是所有分子运动速率都变大，故A正确，B错误；
CD、气体的压强与分子的密集程度以及分子的平均撞击力有关；一定质量的气体的温度升高，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大；若气体的体积增大，单位体积内的分子数减小（即气体的密集程度减小），气体的压强不一定增大，故CD错误。

24．D
解析：D
【解析】
【分析】
温度保持不变，封闭在气缸中的气体发生等温变化，根据玻意耳定律，分别对气室1和气室2列方程，由这两方程可解得活塞B向右移动的距离。

【详解】
以活塞为研究对象：初状态气室1、2的体积分别为，、
末状态气室1、2的体积分别为，
在活塞A向右移动d的过程中活塞B向右移动的距离为x，因温度不变，分别对气室1和气室2的气体运用玻意耳定律，得：
代入数据可解得：故ABC错误，D正确
故选：D。

【点睛】
本题关键要确定气体发生何种状态变化，再选择合适的实验定律列式求解。

正确确定初末各个状态参量，找出两部分气体的体积关系。

25．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．。