（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)58 氣體（含解析）新人教版

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1、氣體 一、選擇題 1．一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中不可能的是(　　) A．使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低 B．使氣體溫度升高，體積不變，壓強(qiáng)增大 C．使氣體溫度降低，壓強(qiáng)減小，體積減小 D．使氣體溫度不變，而壓強(qiáng)體積同時(shí)增大 答案　D 解析　由理想氣體狀態(tài)方程＝常量，A、B、C三項(xiàng)均可能，故D項(xiàng)符合題意要求． 2．一定質(zhì)量的氣體，從初態(tài)(p0、V0、T0)先經(jīng)等壓變化使溫度上升到T0，再經(jīng)等容變化使壓強(qiáng)減小到p0，則氣體最后狀態(tài)為(　　) A.p0、V0、T0　　　　　 B.p0、V0、T0 C.p0、V0、T0 D.p0、V0、T0 答案　B 解析　在等壓過(guò)

2、程中，V∝T，有＝，V3＝V0，再經(jīng)過(guò)一個(gè)等容過(guò)程， 有：＝，T3＝T0，所以B項(xiàng)正確． 3．(多選)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑與外界不發(fā)生熱傳遞的氣缸固定在地面上，缸內(nèi)活塞下方封閉著一定量的氣體(不計(jì)分子間的作用力)，活塞與外界也不發(fā)生熱傳遞，若突然用豎直向上的力F將活塞向上拉一些，缸內(nèi)封閉著的氣體(　　) A．分子平均動(dòng)能不變 B．單位時(shí)間內(nèi)缸壁單位面積上受到氣體分子碰撞的次數(shù)減少 C．分子數(shù)密度減小 D．單個(gè)分子對(duì)缸壁的平均撞擊力減小 E．若活塞重力不計(jì)，拉力F對(duì)活塞做的功等于缸內(nèi)氣體的內(nèi)能改變量 答案　BCD 解析　A項(xiàng)，向上拉活塞時(shí)，氣體體積變大，氣體對(duì)外做功，W＜

3、0，由于氣缸與活塞是絕熱的，則Q＝0，由熱力學(xué)第一定律可知，ΔU＝W＋Q＜0，氣體內(nèi)能減小，溫度降低，分子平均動(dòng)能變小，A項(xiàng)錯(cuò)誤； B、C兩項(xiàng)，氣體體積變大，分子數(shù)密度變小，單位時(shí)間內(nèi)缸壁單位面積上受到氣體分子碰撞的次數(shù)減少，故B、C兩項(xiàng)正確； D項(xiàng)，因體積增大氣體溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，因此分子對(duì)缸壁的平均沖力減小，故D項(xiàng)正確； E項(xiàng)，若活塞重力不計(jì)，向上拉活塞時(shí)，活塞動(dòng)能與重力勢(shì)能均為零，拉力F與大氣壓力對(duì)活塞做的總功等于缸內(nèi)氣體的內(nèi)能改變量，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． 4.(2018·河南二模)(多選)如圖所示，A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)(　　

4、) A．子的速率分布曲線(xiàn)發(fā)生變化 B．單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)目增多 C．有可能經(jīng)過(guò)體積減小的過(guò)程 D．外界必然對(duì)氣體做正功 E．氣體必然從外界吸熱 答案　ACE 解析　A項(xiàng)，因?yàn)闅怏w溫度升高，分子的平均動(dòng)能增加，氣體分子的速率分布曲線(xiàn)發(fā)生變化，故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，溫度升高會(huì)導(dǎo)致分子平均作用力增大，而B(niǎo)狀態(tài)的壓強(qiáng)小于A(yíng)狀態(tài)的壓強(qiáng)，故單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)目應(yīng)減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，由于沒(méi)有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故C項(xiàng)正確； D項(xiàng)，因?yàn)闅怏w體積增大，所以是氣體對(duì)外做功，故D項(xiàng)錯(cuò)誤； E項(xiàng)，因?yàn)闅怏w對(duì)外

5、界做功，而氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體一定從外界吸熱，故E項(xiàng)正確． 5.(2018·淮南二模)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等容過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其V-T圖像如圖所示．其中對(duì)角線(xiàn)ac的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)O.下列判斷正確的是(　　) A．氣體在狀態(tài)b時(shí)的壓強(qiáng)大于它在狀態(tài)d時(shí)的壓強(qiáng) B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能 C．在過(guò)程bc中氣體向外界放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功 D．在過(guò)程cd中氣體從外界吸收的熱量等于氣體對(duì)外界做的功 E．在過(guò)程ab中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程cd中氣體對(duì)外界做的功 答案　ABD

6、解析　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C得：V＝·T，即V-T圖像中，斜率反應(yīng)壓強(qiáng)的倒數(shù) A項(xiàng)，V-T線(xiàn)的斜率的倒數(shù)與壓強(qiáng)成正比，可知?dú)怏w在狀態(tài)b時(shí)壓強(qiáng)大于狀態(tài)d時(shí)的壓強(qiáng)，故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，由圖像可知，氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度大于它在狀態(tài)c時(shí)的溫度，則氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，由圖像可知，由b到c過(guò)程，氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，根據(jù)＝C可知，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，該過(guò)程應(yīng)放熱，且Q＞W(wǎng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，在過(guò)程cd中氣體的溫度不變，體積變大，則內(nèi)能不變，則氣體從外界吸收的熱量等于氣體對(duì)外界做的功，故D項(xiàng)正確； E項(xiàng)，

7、根據(jù)V-T線(xiàn)的斜率的倒數(shù)與壓強(qiáng)成正比，可知ab段得壓強(qiáng)始終都比cd段的壓強(qiáng)大，而兩段體積變化相同，根據(jù)W＝pΔV可知，過(guò)程ab中外界對(duì)氣體做的功應(yīng)大于在過(guò)程cd中氣體對(duì)外界做的功，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． 6.(2018·武漢模擬)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生了a→b→c→d→a的循環(huán)，其p-圖像如圖所示．其中線(xiàn)段以ab的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，線(xiàn)段cd與橫軸平行，線(xiàn)段da與縱軸平行．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)→b的過(guò)程中，氣體溫度不變 B．b→c的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加 C．c→d的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功 D．d→a的過(guò)程中，氣體放出熱量 E．整個(gè)循環(huán)過(guò)程，氣體放出熱量 答案　ABD

8、 解析　A項(xiàng)，由理想氣體狀態(tài)方程＝C整理得：p＝CT·，在P-圖像中a到b過(guò)程斜率不變，CT不變，故說(shuō)明溫度不變；故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，由理想氣體狀態(tài)方程整理得：p＝CT·，可以判斷圖像上的各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率即為CT，所以bc過(guò)程中氣體的溫度升高、內(nèi)能增加，故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，c→d，壓強(qiáng)不變，體積減小，根據(jù)W＝pΔV可知，外界對(duì)氣體做功，故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，da過(guò)程中，體積不變，壓強(qiáng)減小，故溫度應(yīng)減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w放出熱量；故D項(xiàng)正確； E項(xiàng)，整個(gè)循環(huán)過(guò)程，根據(jù)W＝pΔV可知，氣體對(duì)外做功、內(nèi)能不變，則氣體吸收熱量，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． 7．(2018·青島二模)(多選)

9、如圖是一定質(zhì)量的理想氣體的p-T圖，氣體從a→b→c→a完成一次循環(huán)，關(guān)于氣體的變化過(guò)程．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氣體在a態(tài)的體積Va小于在c態(tài)的體積Vc B．a(chǎn)→b過(guò)程氣體的分子數(shù)密度變大 C．b→c過(guò)程外界對(duì)氣體做的功等于氣體放出的熱量 D．c→a過(guò)程氣體壓強(qiáng)增大，從微觀(guān)講是由于氣體分子與器壁碰撞的頻繁程度增大引起的 E．若a→b過(guò)程氣體吸熱300 J，c→a過(guò)程放熱400 J，則c→a過(guò)程外界對(duì)氣體做功100 J 答案　ADE 解析　A項(xiàng)，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝C(其中C為一定值)可得p＝·T，可知c到a過(guò)程中圖線(xiàn)上各點(diǎn)到原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率變大，故c到a過(guò)程體積變小

10、，故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，根據(jù)p＝·T，可知a到b過(guò)程氣體發(fā)生等容變化，故a→b過(guò)程氣體的分子數(shù)密度不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，b→c過(guò)程，氣體發(fā)生等溫變化，故內(nèi)能不變：ΔU＝0，壓強(qiáng)變小，體積變大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)：ΔU＝W＋Q＝0，氣體對(duì)外界做的功等于氣體從外界吸收的熱量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，根據(jù)p＝·T可知c→a過(guò)程體積減小，氣體壓強(qiáng)增大，溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，分子撞擊器壁的作用力變小，故根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)意義可知?dú)怏w壓強(qiáng)增大是由于氣體分子與器壁碰撞的頻繁程度增大引起的，故D項(xiàng)正確； E項(xiàng)，b狀態(tài)與c狀態(tài)的溫度相同，內(nèi)能也相同，故a→b過(guò)程內(nèi)能的增加量等于c→a過(guò)程內(nèi)能

11、的減小量，即：ΔUab＝－ΔUca a→b過(guò)程發(fā)生等容變化，W1＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：ΔUab＝Q1＝300 J c→a過(guò)程內(nèi)能：ΔUca＝W2＋Q2＝W2－400 J＝－ΔUab＝－300 J 所以W2＝100 J，則c→a過(guò)程外界對(duì)氣體做功100 J，故E項(xiàng)正確． 8.如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞，使氣缸懸空而靜止．設(shè)活塞與缸壁間無(wú)摩擦，可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)熱性良好使缸內(nèi)氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是(　　) A．若外界大氣壓增大，則彈簧將壓縮一些 B．若外界大氣壓增大，則氣缸的上底面距地面的高度將增大 C．若氣溫升

12、高，則活塞距地面的高度將減小 D．若氣溫升高，則氣缸的上底面距地面的高度將增大 答案　D 解析　若外界大氣壓增大或氣溫升高，因彈簧的彈力總等于活塞與氣缸的總重力保持不變，則彈簧長(zhǎng)度不變，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)；對(duì)氣缸分析，據(jù)平衡條件可知大氣壓增大，密封氣體的壓強(qiáng)增大，又氣體溫度不變，則體積減小，而活塞的位置不變，所以氣缸的上底面距地面的高度將減小，B項(xiàng)錯(cuò)；若氣溫升高，分析氣缸的平衡可知密封氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋－呂薩克定律知體積增大，氣缸的上底面距地面的高度將增大，D項(xiàng)正確． 二、非選擇題 9．(2018·重慶模擬)如圖所示，一豎直放置的絕熱氣缸，內(nèi)壁豎直，頂部水平，并且頂部安裝有體積可以忽

13、略的電熱絲，在氣缸內(nèi)通過(guò)絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體，氣體的溫度為T(mén)0，絕熱活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S0.若通過(guò)電熱絲緩慢加熱，使得絕熱活塞由與氣缸底部相距h的位置下滑至2h的位置，此過(guò)程中電熱絲放出的熱量為Q，已知外界大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，并且可以忽略活塞與氣缸壁之間的摩擦和氣體分子之間的相互作用，求： (1)在活塞下滑過(guò)程中，缸內(nèi)氣體溫度的增加量ΔT； (2)在活塞下滑過(guò)程中，缸內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量ΔU. 解析　(1)首先緩慢加熱氣體時(shí)氣體做等壓變化， 初狀態(tài)：V1＝hs0　T1＝T0； 末狀態(tài)：V2＝2hs0　T2＝？ 根據(jù)蓋呂薩克定律：＝ 解得：T2＝2 T

14、0 ΔT＝T2－T1＝T0 (2)以活塞為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件： pS＋mg＝p0S 得：p＝p0－ 氣體對(duì)外做功W＝pΔV＝(p0－)×hs 根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q－W＝Q－p0hs＋mgh. 10．(2018·太原三模)潛艇采用壓縮空氣排出海水控制浮沉，在海面上，潛艇將壓強(qiáng)為1.0×105 Pa、總體積為600 m3的空氣，壓入容積為3 m3貯氣筒．潛至海面下方190 m水平航行時(shí)，為控制姿態(tài)，將貯氣筒內(nèi)一部分壓縮空氣通過(guò)節(jié)流閥壓入水艙，使15 m3的水通過(guò)排水孔排向與之相通的大海．已知海面處大氣壓p0＝1.0×105 Pa，取海水的密度ρ＝1.0×103 k

15、g/m3，g＝10 m/s2 (1)潛艇下潛前貯氣筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)； (2)排出水后貯氣筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)． 解析　(1)空氣壓入前：p1＝p0＝1.0×105 Pa 體積為V1＝600 m3 壓入貯氣筒后，體積為V2＝3 m3 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2 代入數(shù)據(jù)解得：p2＝2×107 Pa (2)將貯氣筒內(nèi)一部分壓縮空氣通過(guò)節(jié)流閥壓入水艙穩(wěn)定后 氣體壓強(qiáng)為：p3＝p0＋ρgh＝1.0×105＋1.0×103×10×190 Pa＝2.0×106 Pa 氣體體積為：V3＝3＋15 m3＝18 m3 由玻意耳定律得：p2V2＝p3V2 代入數(shù)據(jù)解得：p3＝3.3

16、×106 Pa. 11．內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直放置，用質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為2×10－4 m2的活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體．先在活塞上方緩緩倒上沙子，使封閉氣體的體積逐漸變?yōu)樵瓉?lái)的一半．接著邊在活塞上方緩緩倒上沙子邊對(duì)氣缸加熱，使活塞位置保持不變，直到氣體溫度達(dá)到177 ℃.(外界環(huán)境溫度為27 ℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，g＝10 m/s2)． (1)求加熱前倒入多少質(zhì)量的沙子？ (2)求整個(gè)過(guò)程總共倒入多少質(zhì)量的沙子？ (3)在p-T圖上畫(huà)出整個(gè)過(guò)程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過(guò)程． 解析　(1)氣體做等溫變化為： V2＝ p1＝p0　p2＝p0＋ 根據(jù)玻意耳定律，有：

17、 p1v1＝p2v2 p2＝2p1＝2.0×105 Pa 由活塞和沙子受力平衡得： m1g＝(p2－p1)s＝20 N 解得：m1＝2 kg (2)氣體做等體積變化： T2＝273＋27＝300 K T3＝273＋177＝450 K ＝ 代入數(shù)據(jù)解得：p3＝3.0×105 Pa 對(duì)活塞和沙子受力平衡，有： m2g＝(p3－p1)s＝40 N m2＝4 kg 一共倒入了4 kg的砂子 (3)在p-T圖上畫(huà)出整個(gè)過(guò)程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過(guò)程，如圖所示 12.(2018·淄博一模)如圖均勻薄U形管，左管上端封閉，右管開(kāi)口且足夠長(zhǎng)．管的橫截面積為S，內(nèi)裝密度為ρ的液

18、體．右管內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間無(wú)摩擦且不漏氣，溫度為T(mén)0時(shí)，左、右管內(nèi)液面高度相等，兩管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度均為L(zhǎng).壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)p0.現(xiàn)使左、右兩管內(nèi)氣體溫度同時(shí)緩慢升高(任一時(shí)刻兩管內(nèi)氣體溫度相同)，重力加速度為g，求： (1)溫度升高到多少時(shí)，右管活塞開(kāi)始離開(kāi)卡口上升？ (2)溫度繼續(xù)升高，當(dāng)左管內(nèi)液面下降一小段距離h時(shí)，右管內(nèi)封閉氣體的長(zhǎng)度為多少？ 解析　(1)選擇右側(cè)玻璃管中被封閉氣體作為研究對(duì)象， 對(duì)活塞根據(jù)平衡可得：mg＋p0S＝p2S 初態(tài)：壓強(qiáng)p1＝p0，溫度T1＝T0 末態(tài)：壓強(qiáng)p2＝p0＋，溫度T2 在活塞離開(kāi)卡口之前

19、，兩側(cè)的氣體體積均不發(fā)生變化， 對(duì)右側(cè)氣體根據(jù)查理定律可得：＝ 解得右管活塞開(kāi)始離開(kāi)卡口上升時(shí)的溫度：T2＝(1＋)T0 (2)右管活塞離開(kāi)卡口后，右側(cè)的氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，以左側(cè)的氣體為研究對(duì)象， 當(dāng)左管內(nèi)液面下降一小段距離h時(shí)，兩兩液面的高度差為2h，根據(jù)平衡可得：p2′S＝p0S＋mg＋2ρghS 初態(tài)：壓強(qiáng)p1′＝p0，體積V1′＝LS，溫度T1′＝T0 末態(tài)：壓強(qiáng)p2′＝p0＋＋2ρgh，體積V2′＝(L＋h)S，溫度T2′ 根據(jù)理想氣體狀體方程可得：＝① 右管活塞離開(kāi)卡口后，右側(cè)被封閉氣體發(fā)生等壓過(guò)程， 初態(tài)：體積V2＝LS，溫度T2＝(1＋)T0 末態(tài)：體積

20、V3＝L3S，溫度T3＝T2′ 根據(jù)蓋－呂薩克定律可得：＝② 聯(lián)立①②兩式可得右管內(nèi)封閉氣體的長(zhǎng)度：L3＝. 13．如圖所示，在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積之比為SA∶SB＝1∶2，兩活塞以穿過(guò)B的底部的剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無(wú)摩擦滑動(dòng)．兩個(gè)氣缸都不漏氣．初始時(shí)，A、B中氣體的體積皆為V0，溫度皆為T(mén)0＝300 K．A中氣體壓強(qiáng)pA＝1.5P0，p0是氣缸外的大氣壓強(qiáng)．現(xiàn)對(duì)A加熱，使其中氣體的壓強(qiáng)升到pA′＝2p0，同時(shí)保持B中氣體的溫度不變．求此時(shí)A中氣體溫度TA. 解析　活塞平衡時(shí)，由平衡條件得： pASA＋pBSB＝p0(SA＋SB)① pA′SA＋pB′SB＝p0(SA＋SB)② 已知SB＝2SA③ B中氣體初、末態(tài)溫度相等，設(shè)末態(tài)體積為VB， 由玻意耳定律得：pB′VB＝pBV0④ 設(shè)A中氣體末態(tài)的體積為VA，因?yàn)閮苫钊苿?dòng)的距離相等， 故有＝⑤ 對(duì)氣體A由理想氣體狀態(tài)方程得：＝⑥ 解得：TA′＝TA＝500 K. 10