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物理选择性必修三2.3 气体的等压变化和等容变化同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列说法正确的是（ ）
A．扩散现象是不同物质进行的化学反应
B．布朗运动就是固体分子的无规则运动
C．物体温度升高时每一个分子的动能都增大
D．分子间的相互作用力同时存在引力和斥力
2．一只轮胎容积为V=8L，已装有p1=1 atm的空气．现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1 atm，要使胎内气体压强达到p2=2.5 atm，应至少打多少次气？（ ）
A．8次 B．10次 C．12次 D．15次
3．一个密闭钢瓶中封有一定质量气体，当温度变化时气体压强减小，则气体（ ）
A．密度增大 B．分子平均动能增大
C．密度减小 D．分子平均动能减小
4．一定质量的理想气体，在温度升高的过程中（ ）
A．气体的内能一定增加 B．外界一定对气体做功
C．气体一定从外界吸收热量 D．气体分子的平均动能可能不变
5．春节，“胜哥”乘火车从金华去哈尔滨，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（ ）
A．内能变小 B．压强变大
C．分子的数密度变大 D．每个分子动能都变大
6．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．赫兹通过测量光电效应中几个重要物理量，算出了普朗克常量h
B．法拉第提出了场的概念，库仑用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C．牛顿发现了万有引力定律，并第一次测定了万有引力常量
D．盖—吕萨克首先通过实验发现一定质量的理想气体，在压强不变时，体积和热力学温度成正比
7．如图所示，p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时做功300J。当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，做功200J，求此过程中气体吸收或放出的热量是（ ）
A．吸热80J B．吸热220J C．放热520J D．放热320J
8． 如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。“胜哥”用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体的压强变小 B．气体的体积变小
C．气体对外界做功 D．气体的内能减小
9．如图所示，两端封闭的倾斜玻璃管内，有一段水银柱将管内气体分为两部分。在保持玻璃管与水平面间角度不变的情况，将玻璃管整体浸入较热的水中，重新达到平衡。水银柱的位置变化情况是（ ）
A．上移 B．下移 C．不动 D．无法确定
10．汽缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气体的温度从T1迅速升高至T2。下列各图中，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图线I、Ⅱ分别为缸内气体在T1、T2两种温度下的分子速率分布曲线，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．如图所示，一粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h1，水银柱cd的长度为h2，且h2 = h1，a面与c面恰处于同一高度。已知大气压强为p0，水银的密度，重力加速度为g）。
A．气体A的压强是：p0 B．气体A的压强是：
C．气体B的压强是： D．气体B的压强是：
12．密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
13．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－ 图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与 轴垂直。气体在此状态变化过程中（ ）
A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大
B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小
C．c→d，压强不变、温度降低、体积减小
D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变
14．一定质量的理想气体可以经过程1、过程2从状态A到达状态B，也可以经过程3到达状态C，还可以经过程4到达状态D，其p-V图像如图所示，且B、C、D在一条平行于纵轴的直线上。已知在这四个过程的某一过程中，气体始终与外界无热量交换；在过程3中，A到C的曲线是双曲线的一部分。对于这四个过程，下列说法正确的是（ ）
A．在A，B，C，D四个状态中，B状态气体温度最高
B．在过程1中，外界先对气体做功，然后气体再对外界做功
C．在过程2中，气体温度先逐渐降低后逐渐升高
D．在过程3中，气体温度始终不变
15．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回到状态a。下列说法正确的是（ ）
A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体向外界放出热量
16．“胜哥”想用易拉罐制作一个简易装置，用来判定环境温度是否发生变化。其做法是：向空的易拉罐插入一根粗细均匀的透明吸管，接口用石蜡密封，吸管内有一液滴封闭着可看作理想气体的空气，整个装置水平放置。在忽略大气压变化的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．易拉罐不变，吸管越细，装置越灵敏
B．当液滴向右移动时，环境温度降低
C．当液滴向左移动时，易拉罐内气体内能减少
D．液滴向右移动过程中，易拉罐内气体分子运动激烈程度增大
17．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图象，由图象可知（ ）
A．VA＝VB B．VB＝VC C．VBVC
三、非选择题
18．小物通过视频号“胜哥课程”观看了《孔明灯的原理》，如图所示。普通的孔明灯用薄竹片架成圆桶形，外面以薄纸密实包围，开口朝下。释放时，通过开口处的火焰对灯内气体缓慢加热，直到灯能浮起来，如图所示，在缓慢加热过程中，灯内气体分子的平均动能 （填“变大”“变小”或“不变”），灯内气体的密度 （填“变大”“变小”或“不变”）。
19．“胜哥”将消毒碗柜里刚经过高温消毒的一个圆柱型茶杯和杯盖小心取出后，立刻用杯盖盖住茶杯，并放置在水平桌面上，如图．开始时茶杯内部封闭气体的温度t1＝87℃、压强等于外界大气压强p0．放置一段时间后，茶杯内气体的温度等于室内温度t2＝27℃．已知杯盖的质量为m，茶杯横截面圆形面积为S，杯盖住茶杯后密封良好没有发生漏气．茶杯内部封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g。
（i）求最后茶杯内部封气体的压强和杯盖对茶杯的压力大小；
（ii）在茶杯连同杯内气体的温度达到稳定后，用力作用在杯盖上缓慢上提，结果发现茶杯能随杯盖一起向上离开桌面，求茶杯的质量M满足什么条件？
20．空气悬挂是一种汽车减震系统，它通过充气和放气来调整车辆底盘的离地间隙。某汽车的空气悬挂简化模型图所示，直立圆筒形汽缸固定在车的轮轴上，汽缸内一横截面积的活塞封闭一定质量的空气，活塞通过连杆与车身相连，并可无摩擦滑动。已知封闭气体的初始状态温度，长度；压强。外界大气压强为，重力加速度，气体视为理想气体。
（1）为提升汽车底盘的离地间隙，将体积为，温度为的外界大气充入汽缸，让活塞缓慢上升，设此过程中气体温度保持不变，求；
（2）在（1）问充气结束后，当车辆载重时，相当于在图示活塞顶部加一质量为m的物体，如果某时刻活塞达到平衡时气体温度为，缸内气柱长度，求m。
21．水银气压计中混入了一个空气泡，空气泡上升到水银柱的上方，使水银柱的上方不再是真空，使得水银气压计的读数比实际的大气压要小。已知地的实际大气压是，温度是27℃，水银气压计放在地时的读数是，此时管中水银面到管顶的长度是。把水银气压计放在地时的读数是，地的实际大气压是，，求地的实际气温是多少摄氏度？
22．如图，在汽油内燃机的汽缸里，当温度为时，混合气体（可视为理想气体）的体积为，压强为。压缩冲程移动活塞使混合气体的温度升高，体积减小到，压强增大到。汽油内燃机在压缩冲程阶段，汽缸内气体分子平均动能 （填“增加”、“减少”、“不变”）；汽油内燃机在压缩冲程结束时，汽缸内混合气体的温度为 摄氏度。
23．根据以下三幅图按要求作答：
（1）图a中时引力 斥力（填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）图b中 （填“大于”“小于”或“等于”）。
（3）图c中从状态A到状态B过程气体 热量（填“吸收”或“放出”）。
24．一定质量理想气体的压强体积（p-V）图像如图所示，其中a到b为等温过程，b到c为等压过程，c到a为等容过程。已知气体状态b的温度Tb=297K、压强pb=1×105Pa、体积Vb=24L，状态a的压强pa=3×105Pa。
（1）求气体状态a的体积V以及状态c的温度T；
（2）若b到c过程中气体内能改变了2×104J，求该过程气体放出的热量Q。
25．如图所示，一定质量的理想气体从状态b经过等温过程到状态c，经等压过程到状态a，再经等容过程回到状态b。从状态a到状态b的过程中气体 （填“吸收”或“放出”）热量；从状态c到状态a的过程中，单位时间内碰撞单位器壁面积的分子个数 （填“增加”或“减少”）。
26．胜哥”为某企业的一个特殊车间制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度可以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积，的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物m，若轻绳拉力刚好为零，警报器即开始报警。当缸内温度为时，活塞与缸底相距，与重物相距。环境空气压强，重力加速度大小，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。
（1）当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度；
（2）某时刻警报器开始报警，若重物质量为，求此时缸内气体温度。
27．如图所示，一根长度为L = 120 cm、横截面积为S、两端封闭、粗细均匀且导热良好的玻璃管竖直放置。在玻璃管顶部开一小孔。堵住小孔，管内有一段高h = 30 cm的水银柱，上方为真空，下方则封闭着长为a = 60 cm的空气柱。已知玻璃管所处地理位置的大气压强p0 = 60 cmHg，热力学温度T1 = 300 K，空气可视为理想气体。
（1）若只缓慢加热玻璃管，当水银刚到达玻璃管顶部时，求封闭气体的热力学温度T2；
（2）若松开孔，空气从外界进入，最终稳定时，水银柱下降距离Δh（整个过程外界温度为T1保持不变）。
28．在一端开口、一端封闭、粗细均匀的导热玻璃管内，一段长的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置，环境的热力学温度时，管内封闭的气柱长度，如图甲所示；现将玻璃管缓慢地逆时针旋转，使它开口向上，并竖直浸入热水（图中未画出）中，稳定后玻璃管内气柱的长度仍为，如图乙所示。已知外界大气压强恒为，求：
（1）图乙中管内气体的压强；
（2）图乙中管内气体的热力学温度。
29．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图像如图所示。AB的过程中，外界对气体做 （填“正功”、“负功”或“不做功”），AC的过程中，气体内能 （选“增大”、“减小”或“不变”）。
30．“胜哥”利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”，图中装置1为压强传感器，装置2为数据采集器．带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V，实验所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp，在多次改变体积后，得到如下数据：
0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
（1）每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了 ．
（2）“胜哥”基于数据，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是 ．
（3）若图像斜率为k，该直线的函数表达式是 ，图像纵轴截距的绝对值的物理含义是 。
答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】C
3．【答案】D
4．【答案】A
5．【答案】B
6．【答案】D
7．【答案】D
8．【答案】C
9．【答案】A
10．【答案】A
11．【答案】A
12．【答案】C
13．【答案】A,C
14．【答案】A,D
15．【答案】A,B
16．【答案】A,C,D
17．【答案】A,C
18．【答案】变大；变小
19．【答案】（i）杯内封闭气体发生等容变化，有 代入数据解得：最后杯内气体的压强 ；对杯盖，有P'S+N＝P0S+mg，解得：
由牛顿第三定律可知，杯盖对茶杯的压力大小为：
（ii）茶杯能离开桌面，条件是：P'S+Mg＜P0S，故茶杯的质量M满足的条件为：
20．【答案】（1）解：由玻意耳定律可得
解得
（2）解：对活塞受力分析可得
对缸内气体，由理想气体状态方程可得
解得
21．【答案】当实际大气压为时，封闭气体压强为
设管内部横截面积为S，则封闭气体体积为
温度为
在地时，封闭气体的压强
此时水银柱高度下降，封闭气体体积为
根据理想气体状态方程
代入数据求得
所以，B地的实际气温是
22．【答案】增加；367
23．【答案】（1）大于
（2）小于
（3）吸收
24．【答案】（1）解：a到b为等温过程，由波意尔定律有
将
代入方程解得
b到c为等压过程，由盖—吕萨克定律有
将
代入方程解得
（2）解：对b到c为等压压缩过程，外界对气体做功为
代入数据解得
由于温度降低，该过程中气体内能减小，故
由热力学第一定律有
解得
25．【答案】吸收；增加
26．【答案】（1）解：从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则
解得
（2）解：从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有
气体为等容变化过程
解得
27．【答案】（1）解：题意可知水银刚到达玻璃管顶部时，空气柱的长度为
由等压过程规律知
代入数据得
（2）解：据题意，原封闭空气柱压强
稳定后空气柱压强
代入数据得
由等温过程规律知
代入数据解得
28．【答案】（1）解：根据平衡条件有
解得
（2）解：根据理想气体状态方程，体积不变，有
解得
29．【答案】正功；减小
30．【答案】（1）充分的热交换，保持封闭气体的温度不变
（2）
（3）；大气压强
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物理选择性必修三2.3 气体的等压变化和等容变化同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列说法正确的是（ ）
A．扩散现象是不同物质进行的化学反应
B．布朗运动就是固体分子的无规则运动
C．物体温度升高时每一个分子的动能都增大
D．分子间的相互作用力同时存在引力和斥力
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A：扩散现象是分子热运动的物理现象，无化学反应，A错误；
B：布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，反映液体分子的热运动，并非固体分子运动，B错误；
C：温度升高时分子平均动能增大，但并非每个分子动能都增大，C错误；
D：分子间同时存在引力和斥力，距离变化时二者大小关系改变但同时存在，D正确。
故答案为：D。
【分析】围绕扩散现象、布朗运动、分子动能与温度的关系、分子间作用力的基本概念，逐一分析选项。
2．一只轮胎容积为V=8L，已装有p1=1 atm的空气．现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1 atm，要使胎内气体压强达到p2=2.5 atm，应至少打多少次气？（ ）
A．8次 B．10次 C．12次 D．15次
【答案】C
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】设打气n次，根据波意尔定理：即：，解得：，ABD不符合题意C符合题意
故答案为：C。
【分析】打气之后根据玻意耳定律得出打气的次数。
3．一个密闭钢瓶中封有一定质量气体，当温度变化时气体压强减小，则气体（ ）
A．密度增大 B．分子平均动能增大
C．密度减小 D．分子平均动能减小
【答案】D
【知识点】物体的内能；理想气体的实验规律
【解析】【解答】AC．一个密闭容器，又不考虑容器热胀冷缩，所以体积不变，质量不变，根据可知密度不变，AC不符合题意；
BD．气体的体积不变，压强减小，根据查理定律可知温度降低，而温度是分子平均动能的标志，温度降低分子平均动能减小，B不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物体密度和质量的关系判断密度的变化情况，结合查理定律得出气体温度的变化情况，温度是分子平均动能的标志。
4．一定质量的理想气体，在温度升高的过程中（ ）
A．气体的内能一定增加 B．外界一定对气体做功
C．气体一定从外界吸收热量 D．气体分子的平均动能可能不变
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】AD．理想气体不计分子势能，温度升高，平均动能增大，内能一定增加，A符合题意，D不符合题意；
BC．温度升高，外界可能对气体做功，也可能从外界吸收热量，BC不符合题意。
故答案为：A.
【分析】改变内能的方法有两种，做功和热传递，气体吸热但对外做功，内能就不能确定。
5．春节，“胜哥”乘火车从金华去哈尔滨，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（ ）
A．内能变小 B．压强变大
C．分子的数密度变大 D．每个分子动能都变大
【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；分子动能；物体的内能；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】A、糖果瓶被带进温暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度会升高，其内能增加，故A错误；B、瓶内气体的体积不变，温度升高，发生等容变化，根据查理定律：，可知瓶内气体的压强变大，故B正确；
C、瓶内气体的物质的量与体积均不变，分子数密度表示单位体积分子的数量，分子的数密度不变，故C错误；
D、瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大，而不是每个分子动能都变大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据封闭气体内能与温度的关系判断内能的变化；根据查理定律判断瓶内气体的压强的变化；瓶内气体的质量与体积均不变，分子的数密度不变；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大。
6．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．赫兹通过测量光电效应中几个重要物理量，算出了普朗克常量h
B．法拉第提出了场的概念，库仑用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C．牛顿发现了万有引力定律，并第一次测定了万有引力常量
D．盖—吕萨克首先通过实验发现一定质量的理想气体，在压强不变时，体积和热力学温度成正比
【答案】D
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；引力常量及其测定；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；能量子与量子化现象
【解析】【解答】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
A．密立根通过测量光电效应中几个重要物理量，算出了普朗克常量h，故A错误；
B．法拉第提出了场的概念，法拉第同时提出用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什第一次测定了万有引力常量，故C错误；
D．盖—吕萨克首先通过实验发现一定质量的理想气体，在压强不变时，体积和热力学温度成正比，这就是盖—吕萨克定律，故D正确。
故选D。
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
7．如图所示，p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时做功300J。当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，做功200J，求此过程中气体吸收或放出的热量是（ ）
A．吸热80J B．吸热220J C．放热520J D．放热320J
【答案】D
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】由题意知一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时， 为负功， 为正（吸收的热量），根据热力学第一定律则有
内能增加120J；
当气体从状态B经过程II回到状态A时， 为正，内能减小120J，根据热力学第一定律则有
所以放出热量320J，A、B、C不符合题意，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】对于P-V图像，从图中得到气体处在某种状态的压强和体积，根据理想气体物态方程求解气体的温度即可。
8． 如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。“胜哥”用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体的压强变小 B．气体的体积变小
C．气体对外界做功 D．气体的内能减小
【答案】C
【知识点】热平衡与热平衡定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】 AB、由于水柱处于水平玻璃管中，即烧瓶内气体的压强等于大气压，水柱在移动过程中，烧瓶中的气体可看成等压变化，而 用手捂住烧瓶， 烧瓶中的气体温度上升，由知气体体积变大，故可以观察到水柱缓慢向外移动，AB错误；
CD、烧瓶中气体温度升高，说明气体内能增大，而气体体积变大，说明气体对外做功，C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题考查气体等压变化及该过程气体内能变化，要求学生能够在题意中获取信息：水柱处于水平玻璃管中。说明这是等压变化过程。其次： 用手捂住烧瓶 。烧瓶导热性能良好，故瓶中气体温度升高。通过判断气体体积的变化，理解了水柱缓慢向外移动的原因。理想气体的内能由气体的温度决定，进而可以判断烧瓶中气体内能的变化，而气体体积变大时，说明气体对外做功，气体体积变小时，说明外界对气体做功。
9．如图所示，两端封闭的倾斜玻璃管内，有一段水银柱将管内气体分为两部分。在保持玻璃管与水平面间角度不变的情况，将玻璃管整体浸入较热的水中，重新达到平衡。水银柱的位置变化情况是（ ）
A．上移 B．下移 C．不动 D．无法确定
【答案】A
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】原来平衡温度为T，后来平衡温度为，暂假定水银柱不移动，设两次平衡时下面气体的压强分别为、；上面气体相应的压强分别为、，按假定，上、下均为等容过程，故有
可得
为水银柱的压强，因为，故有
由此可见，如设水银柱位置不变，则温度升高后，下面气体与上面气体的压强之差必然大于水银柱产生的压强。故此水银柱位置不可能保持不变，它必然向上移动。
故答案为：A。
【分析】本题考查查理定律在倾斜气体柱中的应用，核心思路是通过假设水银柱不动，分析等容变化下的压强差变化，进而判断水银柱的移动方向。
10．汽缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气体的温度从T1迅速升高至T2。下列各图中，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图线I、Ⅱ分别为缸内气体在T1、T2两种温度下的分子速率分布曲线，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】气体热现象的微观意义
【解析】【解答】本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图像的特点，会分析温度与图像的关系，知道温度越高，分子的平均速率增大，但并不是每个分子的速率均增大。温度越高，分子平均动能越大，图像的峰值越靠右，两图线与横轴所围面积相等。
故选A。
【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，图像的面积总和相同。
11．如图所示，一粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h1，水银柱cd的长度为h2，且h2 = h1，a面与c面恰处于同一高度。已知大气压强为p0，水银的密度，重力加速度为g）。
A．气体A的压强是：p0 B．气体A的压强是：
C．气体B的压强是： D．气体B的压强是：
【答案】A
【知识点】气体热现象的微观意义
【解析】【解答】CD．对水银柱的cd的下表面进行受力分析，可得，水银面上方的液柱压强与大气压强之和等于B部分气体的压强，即
故CD错误；
AB．水银柱ab的右侧液面进行分析，A部分气体压强与a，b液面产生的压强之和等于B部分气体的压强，即又因为
解得
故A正确，B错误。
故选A。
【分析】
对水银柱cd的最低液面进行受力分析计算B部分气体的压强；再对ab的左侧液面进行受力分析，计算气体A的压强。
12．密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学图像类问题
【解析】【解答】根据理想气体状态方程有：PV=nRT，可得；
从a到b的过程，V和T成比例上升，是一个常数，所以P-T图像是一条平行于T的直线，A错误；
从b到c的过程，T没有发生变化，V在变大，则P在变小，所以BD错误；
从c到d的过程，V不变，T变大，P随着T的增大而增大，所以C正确；
故选C。
【分析】将理想气体方程变形可得P与T的关系，再根据V和T的变化，判断出P的变化。
二、多项选择题
13．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－ 图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与 轴垂直。气体在此状态变化过程中（ ）
A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大
B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小
C．c→d，压强不变、温度降低、体积减小
D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变
【答案】A,C
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．由图象可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，A符合题意；
B．由理想气体状态方程可知： 由图示可知，连接Ob的直线的斜率小，所以b的温度小，b→c过程温度升高，由图还可知，同时压强增大，且体积也增大，B不符合题意；
C．由图象可知，c→d过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程 可知，气体温度降低，C符合题意；
D．由图象可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由由理想气体状态方程 可知，气体温度降低，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据理想状态方程整理出温度、压强的公式，依据表达式和数学知识判断体积变化。
14．一定质量的理想气体可以经过程1、过程2从状态A到达状态B，也可以经过程3到达状态C，还可以经过程4到达状态D，其p-V图像如图所示，且B、C、D在一条平行于纵轴的直线上。已知在这四个过程的某一过程中，气体始终与外界无热量交换；在过程3中，A到C的曲线是双曲线的一部分。对于这四个过程，下列说法正确的是（ ）
A．在A，B，C，D四个状态中，B状态气体温度最高
B．在过程1中，外界先对气体做功，然后气体再对外界做功
C．在过程2中，气体温度先逐渐降低后逐渐升高
D．在过程3中，气体温度始终不变
【答案】A,D
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】ACD．在过程3中，A到C的曲线是双曲线的一部分，可知从A到C为等温线，即PV乘积不变；则在过程1和过程2的从A到B的过程，PV乘积逐渐变大，温度逐渐升高；过程4中，pV乘积逐渐减小，可知温度逐渐降低，由以上分析可知，在A、B、C、D四个状态中，B状态气体温度最高，AD符合题意，C不符合题意；
B．在过程1中，气体的体积一直变大，可知气体对外做功，B不符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用理想气体状态方程代入即可。气体体积变大， 气体再对外界做功 。
15．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回到状态a。下列说法正确的是（ ）
A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体向外界放出热量
【答案】A,B
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．从a到b等容升压，根据 ＝C可知温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，A符合题意；
B．在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，B符合题意；
C．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，C不符合题意；
D．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，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】对于P-V图像，从图中得到气体处在某种状态的压强和体积，根据理想气体物态方程求解气体的温度即可。
16．“胜哥”想用易拉罐制作一个简易装置，用来判定环境温度是否发生变化。其做法是：向空的易拉罐插入一根粗细均匀的透明吸管，接口用石蜡密封，吸管内有一液滴封闭着可看作理想气体的空气，整个装置水平放置。在忽略大气压变化的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．易拉罐不变，吸管越细，装置越灵敏
B．当液滴向右移动时，环境温度降低
C．当液滴向左移动时，易拉罐内气体内能减少
D．液滴向右移动过程中，易拉罐内气体分子运动激烈程度增大
【答案】A,C,D
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】A.罐内气体等压变化，由盖一吕萨克定律，当罐内气体温度升高时，气体体积增大，吸管内液滴向右移动，则吸管上温度刻度值左小右大，由V = SL，当易拉罐不变，温度变化相同时，体积变化相同，吸管越细，液滴移动距离越大，装置越灵敏，故A 正确；
B.当液滴向右移动时，气体的体积增大，环境温度升高，故 B 错误；
C.当液滴向左移动时，气体的体积减小，环境温度降低，易拉罐内气体内能减少，故 C正确；
D.液滴向右移动过程中，气体的体积增大，环境温度升高，则易拉罐内气体分子运动激烈程度增大，故D正确。
故选：ACD
【分析】运用盖-吕萨克定律分析易拉罐内气体体积与温度的关系，再分析灵敏度、环境温度变化、气体内能变化、分子运动剧烈程度。
17．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图象，由图象可知（ ）
A．VA＝VB B．VB＝VC C．VBVC
【答案】A,C
【知识点】热力学图像类问题
【解析】【解答】A、由理想气体状态方程知：当气体体积不变时，气体压强和气体温度成正比例关系，即A到B是气体等容变化过程，A正确；
BC、由图可知，B到C是气体等温变化过程，由理想气体状态方程知，压强变小，气体体积变大，即B错误，C正确；
D、由图可知，C到A是气体等压变化过程，由理想气体状态方程知，温度降低，体积变小，即D错误。
故答案为：AC。
【分析】本题考查理想气体状态方程的应用，解决此类问题关键在于对图像的观察和分析以及掌握理想气体状态方程的公式，明确气体在各个不同状态下的各个参量的变化，进行定性分析或定量计算。
三、非选择题
18．小物通过视频号“胜哥课程”观看了《孔明灯的原理》，如图所示。普通的孔明灯用薄竹片架成圆桶形，外面以薄纸密实包围，开口朝下。释放时，通过开口处的火焰对灯内气体缓慢加热，直到灯能浮起来，如图所示，在缓慢加热过程中，灯内气体分子的平均动能 （填“变大”“变小”或“不变”），灯内气体的密度 （填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】变大；变小
【知识点】温度和温标；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】随着加热，灯内气体温度升高，分子的平均动能变大；对于灯内气体，根据盖-吕萨克定律，压强不变，温度升高，气体体积增大。因为孔明灯的体积几乎不变，所以部分气体外溢，灯内气体的质量减小，密度变小。
故第一空答案为变大，第二空答案为变小。
【分析】 在热现象的研究中，组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子动能的平均值。这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
19．“胜哥”将消毒碗柜里刚经过高温消毒的一个圆柱型茶杯和杯盖小心取出后，立刻用杯盖盖住茶杯，并放置在水平桌面上，如图．开始时茶杯内部封闭气体的温度t1＝87℃、压强等于外界大气压强p0．放置一段时间后，茶杯内气体的温度等于室内温度t2＝27℃．已知杯盖的质量为m，茶杯横截面圆形面积为S，杯盖住茶杯后密封良好没有发生漏气．茶杯内部封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g。
（i）求最后茶杯内部封气体的压强和杯盖对茶杯的压力大小；
（ii）在茶杯连同杯内气体的温度达到稳定后，用力作用在杯盖上缓慢上提，结果发现茶杯能随杯盖一起向上离开桌面，求茶杯的质量M满足什么条件？
【答案】（i）杯内封闭气体发生等容变化，有 代入数据解得：最后杯内气体的压强 ；对杯盖，有P'S+N＝P0S+mg，解得：
由牛顿第三定律可知，杯盖对茶杯的压力大小为：
（ii）茶杯能离开桌面，条件是：P'S+Mg＜P0S，故茶杯的质量M满足的条件为：
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（i）对杯内气体进行分析，由等容变化可求得气体压强；再对杯盖分析，根据受力分析确定压力大小；
（ii）对茶杯进行分析，明确茶杯离开桌面的条件，即可确定质量范围。
20．空气悬挂是一种汽车减震系统，它通过充气和放气来调整车辆底盘的离地间隙。某汽车的空气悬挂简化模型图所示，直立圆筒形汽缸固定在车的轮轴上，汽缸内一横截面积的活塞封闭一定质量的空气，活塞通过连杆与车身相连，并可无摩擦滑动。已知封闭气体的初始状态温度，长度；压强。外界大气压强为，重力加速度，气体视为理想气体。
（1）为提升汽车底盘的离地间隙，将体积为，温度为的外界大气充入汽缸，让活塞缓慢上升，设此过程中气体温度保持不变，求；
（2）在（1）问充气结束后，当车辆载重时，相当于在图示活塞顶部加一质量为m的物体，如果某时刻活塞达到平衡时气体温度为，缸内气柱长度，求m。
【答案】（1）解：由玻意耳定律可得
解得
（2）解：对活塞受力分析可得
对缸内气体，由理想气体状态方程可得
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）此过程中气体温度保持不变，由玻意耳定律列式求解；
（2）对缸内气体，明确各个状态，由理想气体状态方程列式求解。
（1）由玻意耳定律可得
解得
（2）对活塞受力分析可得
对缸内气体，由理想气体状态方程可得
解得m＝100kg
21．水银气压计中混入了一个空气泡，空气泡上升到水银柱的上方，使水银柱的上方不再是真空，使得水银气压计的读数比实际的大气压要小。已知地的实际大气压是，温度是27℃，水银气压计放在地时的读数是，此时管中水银面到管顶的长度是。把水银气压计放在地时的读数是，地的实际大气压是，，求地的实际气温是多少摄氏度？
【答案】当实际大气压为时，封闭气体压强为
设管内部横截面积为S，则封闭气体体积为
温度为
在地时，封闭气体的压强
此时水银柱高度下降，封闭气体体积为
根据理想气体状态方程
代入数据求得
所以，B地的实际气温是
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】以气压计水银柱上方气体为研究对象，求出气体的状态参量，应用理想气体状态方程求出气体的温度即为B地的实际气温是。
22．如图，在汽油内燃机的汽缸里，当温度为时，混合气体（可视为理想气体）的体积为，压强为。压缩冲程移动活塞使混合气体的温度升高，体积减小到，压强增大到。汽油内燃机在压缩冲程阶段，汽缸内气体分子平均动能 （填“增加”、“减少”、“不变”）；汽油内燃机在压缩冲程结束时，汽缸内混合气体的温度为 摄氏度。
【答案】增加；367
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；温度和温标
【解析】【解答】 本题考查了理想气体状态方程，注意当气体的状态参量都发生变化时，则满足理想气体状态方程。温度是分子平均动能的标志，根据题意可知，汽缸混合气体的温度升高，则汽缸内气体分子平均动能增大。
根据题意可知，初状态气体的状态参量为
末状态气体的状态参量为
由理想气体状态方程有
代入数据解得
【分析】由温度是分子平均动能的标志可知气体分子平均动能的变化；由理想气体状态方程可得气体末状态的温度。
23．根据以下三幅图按要求作答：
（1）图a中时引力 斥力（填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）图b中 （填“大于”“小于”或“等于”）。
（3）图c中从状态A到状态B过程气体 热量（填“吸收”或“放出”）。
【答案】（1）大于
（2）小于
（3）吸收
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】（1）图a中时引力大于斥力，分子力表现为引力。
（2）因为温度越高，则分子的平均速率越大，则速率较大的分子占分子总数的比例越大，则图线的“腰”越粗，则图b中小于。
（3）图c中从状态A到状态B过程气体体积变大，对外做功，温度升高，内能增加，则根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。
【分析】（1）分子距离较大，分子力表现为引力。
（2）因为温度越高，分子的平均速率越大，速率较大的分子占分子总数的比例越大。
（3）状态A到状态B过程气体体积变大，对外做功，由理想气体状态方程，温度升高。结合能量守恒定律，气体要吸收热量。
24．一定质量理想气体的压强体积（p-V）图像如图所示，其中a到b为等温过程，b到c为等压过程，c到a为等容过程。已知气体状态b的温度Tb=297K、压强pb=1×105Pa、体积Vb=24L，状态a的压强pa=3×105Pa。
（1）求气体状态a的体积V以及状态c的温度T；
（2）若b到c过程中气体内能改变了2×104J，求该过程气体放出的热量Q。
【答案】（1）解：a到b为等温过程，由波意尔定律有
将
代入方程解得
b到c为等压过程，由盖—吕萨克定律有
将
代入方程解得
（2）解：对b到c为等压压缩过程，外界对气体做功为
代入数据解得
由于温度降低，该过程中气体内能减小，故
由热力学第一定律有
解得
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【分析】气体从a到b的过程属于等温变化，结合理想气体的状态方程可以求出气体在a状态下的体积大小；气体从b到c过程属于等压变化，利用理想气体的状态方程可以求出气体在c状态下的温度大小。
25．如图所示，一定质量的理想气体从状态b经过等温过程到状态c，经等压过程到状态a，再经等容过程回到状态b。从状态a到状态b的过程中气体 （填“吸收”或“放出”）热量；从状态c到状态a的过程中，单位时间内碰撞单位器壁面积的分子个数 （填“增加”或“减少”）。
【答案】吸收；增加
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】从a到b等容升压，根据
可知温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，根据热力学第一定律
可知，气体不做功，气体从外界吸收热量。
在过程中压强不变，体积减小，则温度降低，则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加。
【分析】根据理想气体状态方程几何热力学第一定律判断气体的吸放热，根据等压变化得出 单位时间内碰撞单位器壁面积的分子个数 的变化情况。
26．胜哥”为某企业的一个特殊车间制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度可以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积，的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物m，若轻绳拉力刚好为零，警报器即开始报警。当缸内温度为时，活塞与缸底相距，与重物相距。环境空气压强，重力加速度大小，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。
（1）当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度；
（2）某时刻警报器开始报警，若重物质量为，求此时缸内气体温度。
【答案】（1）解：从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则
解得
（2）解：从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有
气体为等容变化过程
解得
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）活塞接触重物前根据等压变化求解气体温度；
（2）刚接触到重物到绳子拉力为零时，根据理想气体等容变化结合活塞受力分析求解缸内气体温度；
（1）从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则
解得
（2）从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有
气体为等容变化过程
解得。
27．如图所示，一根长度为L = 120 cm、横截面积为S、两端封闭、粗细均匀且导热良好的玻璃管竖直放置。在玻璃管顶部开一小孔。堵住小孔，管内有一段高h = 30 cm的水银柱，上方为真空，下方则封闭着长为a = 60 cm的空气柱。已知玻璃管所处地理位置的大气压强p0 = 60 cmHg，热力学温度T1 = 300 K，空气可视为理想气体。
（1）若只缓慢加热玻璃管，当水银刚到达玻璃管顶部时，求封闭气体的热力学温度T2；
（2）若松开孔，空气从外界进入，最终稳定时，水银柱下降距离Δh（整个过程外界温度为T1保持不变）。
【答案】（1）解：题意可知水银刚到达玻璃管顶部时，空气柱的长度为
由等压过程规律知
代入数据得
（2）解：据题意，原封闭空气柱压强
稳定后空气柱压强
代入数据得
由等温过程规律知
代入数据解得
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】（1）根据等压变化求解；
（2）根据等温变化求解。
（1）题意可知水银刚到达玻璃管顶部时，空气柱的长度为
由等压过程规律知
代入数据得
（2）据题意，原封闭空气柱压强
稳定后空气柱压强
代入数据得
由等温过程规律知
代入数据解得
28．在一端开口、一端封闭、粗细均匀的导热玻璃管内，一段长的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置，环境的热力学温度时，管内封闭的气柱长度，如图甲所示；现将玻璃管缓慢地逆时针旋转，使它开口向上，并竖直浸入热水（图中未画出）中，稳定后玻璃管内气柱的长度仍为，如图乙所示。已知外界大气压强恒为，求：
（1）图乙中管内气体的压强；
（2）图乙中管内气体的热力学温度。
【答案】（1）解：根据平衡条件有
解得
（2）解：根据理想气体状态方程，体积不变，有
解得
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）根据平衡条件求解管内气体的压强；
（2） 气体体积不变，根据查理定律列式求解。
（1）根据平衡条件有
解得
（2）根据理想气体状态方程，体积不变，有
解得
29．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图像如图所示。AB的过程中，外界对气体做 （填“正功”、“负功”或“不做功”），AC的过程中，气体内能 （选“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】正功；减小
【知识点】热力学图像类问题
【解析】【解答】
过程中，气体的体积减小，外界对气体做正功；温度不变，内能不变。过程中，温度降低，内能减少。
【分析】根据气体体积的变化判断外界对气体做功情况，根据温度的变化判断气体内能的变化。
30．“胜哥”利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”，图中装置1为压强传感器，装置2为数据采集器．带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V，实验所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp，在多次改变体积后，得到如下数据：
0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
（1）每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了 ．
（2）“胜哥”基于数据，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是 ．
（3）若图像斜率为k，该直线的函数表达式是 ，图像纵轴截距的绝对值的物理含义是 。
【答案】（1）充分的热交换，保持封闭气体的温度不变
（2）
（3）；大气压强
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1）由实验原理可知，为了充分的热交换，保持封闭气体的温度不变，每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据；
（2）由玻意耳定律可知，即，整理得，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是；
（3）由可知，若图像斜率为k，该直线的函数表达式是 ， 图像纵轴截距的绝对值为p0即为大气压强。
【分析】（1）由实验原理和操作步骤分析即可；
（2）由玻意耳定律结合题意分析得出结论；
（3）由玻意耳定律结合数学知识得出该直线的函数表达式和图像纵轴截距的绝对值的物理含义。
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