高考物理新力学知识点之理想气体经典测试题及答案解析(2)

高考物理新力学知识点之理想气体经典测试题及答案解析(2)
一、选择题
1．如图所示，在一端开口且足够长的玻璃管内，有一小段水银柱封住了一段空气柱。

玻璃管绕通过其封闭端的水平轴，从竖直位置开始，顺时针方向缓慢转动，在转动一周的过程中(水银不溢出)，管内空气压强p随夹角θ变化的关系图象大致为
A．B．
C．D．
2．如图所示，一导热性能良好的气缸吊在弹簧下，缸内被活塞封住一定质量的气体（不计活塞与缸壁摩擦），当温度升高到某一数值时，变化了的量有：（）
A．活塞高度h B．气体压强p C．缸体高度H D．弹簧长度L
3．一定质量的理想气体，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
4．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
5．如图所示，一个内壁光滑、绝热的气缸固定在地面上，绝热的活塞下方封闭着空气，若用竖直向上的力F将活塞缓慢向上拉一些距离. 则缸内封闭着的气体
A．分子平均动能不变
B．单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少
C．每个分子对缸壁的冲力都会减小
D．若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能的改变量
6．关于下列现象的说法正确的是（）
A．甲图说明分子间存在间隙
B．乙图在用油膜法测分子大小时，多撒痱子粉比少撒好
C．丙图说明，气体压强的大小既与分子平均动能有关，也与分子的密集程度有关
D．丁图水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的浮力作用
7．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
8．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 >
9．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
10．一定质量的气体，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
11．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 = 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．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
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．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
16．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
17．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
18．一定质量的理想气体，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
19．雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物（PM是颗粒物的英文缩写）．某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．据此材料，以下叙述正确的是（）
A．PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物
B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
20．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
21．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
-图上的abc表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在22．如图所示，p T
-图上的图线应是图中的()
p V
A．B．
C．D．
23．一定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．过程ab中气体一定吸热
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．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最大
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，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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB.设玻璃管内的水银柱的长度为h，当玻璃管竖直开口向上时，其产生的压强为P h，此时被封闭气体的压强为P=P0+P h，当玻璃管顺时针方向转动角度θ时，水银柱产生的压强为P h cosθ，被封闭气体的压强为：P=P0+P h cosθ，管内空气压强p随夹角θ变化的关系图象应是余弦图象的形状，选项AB错误。

CD.由P=P0+P h cosθ可知，当角度为90°和270°是，管内气体的压强与大气压相等，当角度为180°时，压强最小，但不会小于零，选项C错误，D正确。

2．C
解析：C
【解析】A、选择活塞与气缸为整体对其受力分析，受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，在升温过程中，总重力不变，所以弹簧拉力不变，即弹簧长度不变，活塞的位置不变，故A错误；
B、气缸内的气体做等压变化，根据理想气体状态方程可以判断，温度升高时，体积增大气缸下落，所以缸体的高度变化，故C正确，B错误；
D、选择活塞与气缸为整体对其受力分析，受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，在升温过程中，总重力不变，所以弹簧拉力不变，即弹簧长度不变，故D错误。

点睛：气缸内的气体做等压变化，根据理想气体状态方程可以判断，温度升高时，体积增大气缸下落，结合牛顿第二定律判断气缸的受力情况。

3．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。

4．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．
5．B
解析：B 【解析】
试题分析：向上拉活塞时，气体体积变大，气体对外做功，W ＜0，由于气缸与活塞是绝热的，在此过程中气体既不吸热，也不放热，则Q=0，由热力学第一定律可知，△U=W+Q ＜0，气体内能减小，温度降低，分子平均动能变小，但并不是每一个分子动能都减小，每个分子对缸壁的冲力都会减小，故AC 错误；气体物质的量不变，气体体积变大，分子数密度变小，单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少，B 正确；若活塞重力不计，则活塞质量不计，向上拉活塞时，活塞动能与重力势能均为零，拉力F 与大气压力对活塞做的总功等于缸内气体的内能改变量，D 错误．
考点：本题考查热力学第一定律．
6．C
解析：C
【解析】
试题分析：两铅块相互挤压后粘在一起，是因为分子间相互吸引而造成的；故A 错误；在用油膜法测分子大小时，应少撒痱子粉以便于实验；故B 错误；C 图可以说明，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关；故C 正确；水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用；故D 错误；故选C ．
考点：分子动理论；表面张力
7．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。

8．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。

9．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.
10．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 ． 11．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．
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】
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．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。

16．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.
17．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．
18．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 。

19．C
解析：C
【解析】
试题分析：PM10表示直径小于或等于1．0×10-5m 的悬浮颗粒物，选项A 错误；颗粒物悬浮时，受到的空气分子作用力的合力与其重力相等，选项B 错误；PM10和大悬浮颗粒物都在天空中做无规则运动，即它们在做布朗运动，选项C 正确；由题意可知，PM2． 5浓度随高度的增加逐渐减小，选项D 错误．
考点：雾霾天气．
20．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。

21．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。

22．C
解析：C
【解析】
【详解】
-图象可知，气体由a到b过程，气体压强p增大、温度升高，压强p与温度由图示p T
T成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变；b到c过程气体温度不变而压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大；由此可知，由a到b过程气体体积V不变而压强p
-图象符合气增大，由b到c过程压强p减小、体积V增大，由此可知，选项C所示p V
体状态变化过程，故选项C正确，A、B、D错误．
23．A
解析：A
【解析】
A、由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体
∆=+
积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律U Q W 可知，气体吸收热量，故A正确；
B、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
∆=+可知，气体吸热，故律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律U Q W
B错误；
C、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，U Q W
故C错误；
D、由图象可知，a状态温度最低，分子平均动能最小，故D错误；
故选A．
【点睛】由图示图象判断气体的状态变化过程，应用气态方程判断气体体积如何变化，然后应用热力学第一定律答题．
24．D
解析：D
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．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。