高考物理力学知识点之理想气体经典测试题含解析(1)
高考物理力学知识点之理想气体经典测试题含解析(1)
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．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
3．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
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．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0的空气的体积为( )
A． V B．V
C．(＋1)V D．(－1)V
6．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
7．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
8．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
9．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
10．如图所示,容器左边的体积是右边的4倍,两边充有同种气体,温度分别为20℃和10℃,此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止,如果容器两边的气体温度各升高10℃,忽略水银柱及容器的膨胀,则水银柱将（）
A．向右移动B．向左移动C．静止不动D．条件不足,无法判断11．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
12．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
13．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
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，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
16．两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
17．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 18．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
19．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
+
20．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
21．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
22．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23．如图所示，p T
p V
-图上的图线应是图中的()
A．B．
C．D．
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．关于下列实验及现象的说法正确的是
A ．图甲说明蜂蜡是晶体
B ．图乙说明气体速率分布随温度变化，且T 1>T 2
C ．图丙说明气体压强的大小只与分子的密集程度有关
D ．图丁中水黾能停在水面上是因为水的表面张力作用的缘故
【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】
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】
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
3．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。
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．D
解析：D
【解析】气体做等温变化，设充入的气体，，所以
，C正确．
视频
6．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．
7．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．
8．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=P0+h=P0+h右，要使两侧水银面高度差h增大，封闭气体的压强P=P0+h变大；A、从左侧管口滴入水银，h右不变，封闭气体压强P=P0+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=P0+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=P0+h右变大，由P=P0+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=P0+h=P0+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．9．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．
10．B
解析：B 【解析】 【详解】
设两个容器的体积不变，即1V ，2V 不变，所装气体温度分别为293,283K K
当温度升高T ?时，左边的压强由1P 增至'
1P ，'111P P P ?=-
右边的压强由2P 增至'2P ，'
222P P P ?=-
由查理定律得：
1
1293P P T K ?=? 2
2283P P T K
?=
? 因为21P P = ，所以12P
P ?
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
12．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．
13．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；
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：
12
12
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：
p p p t
-?=
故选B 。
15．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。
16．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；
17．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．
18．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
19．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 ．
20．A
解析：A 【解析】
根据理想气体状态方程：1122
12
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．
21．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．
22．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。
23．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．
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．D
解析：D
【解析】
【详解】
图甲说明组成薄板的物质各向同性，可能是多晶体，或者非晶体，选项A错误；图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，可知T2＞T1．故B错误；如图丙可以说明，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错误；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 正确。