（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

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、T0B.p0、V0、T0C.p0、V0、T0 D.p0、V0、T0答案B解析在等壓過程中，VT，有，V3V0，再經(jīng)過一個(gè)等容過程，有：，T3T0，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，W0，由于氣缸與活塞是絕熱的，則Q0，由熱力學(xué)第一定律可知，UWQ0，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)()A子的速率分布曲線發(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)過體積減小的過程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狀態(tài)的壓強(qiáng)小于A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)，由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，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開始，經(jīng)歷等溫或等容過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其V­T圖像如圖所示其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(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在過程ab中外界對(duì)氣體做的功等于在過程cd中氣體對(duì)外界做的功答案ABD解析根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程C得：V·T，即V­T圖像中，斜率反應(yīng)壓強(qiáng)的倒數(shù)A項(xiàng)，V­T線的斜率的倒數(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，該過程應(yīng)放熱，且QW，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在過程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)，根據(jù)V­T線的斜率的倒數(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)WpV可知，過程ab中外界對(duì)氣體做的功應(yīng)大于在過程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abcda的循環(huán)，其p­圖像如圖所示其中線段以ab的延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)，線段cd與橫軸平行，線段da與縱軸平行下列說法正確的是()Aab的過程中，氣體溫度不變Bbc的過程中，氣體內(nèi)能增加Ccd的過程中，氣體對(duì)外界做功Dda的過程中，氣體放出熱量E整個(gè)循環(huán)過程，氣體放出熱量答案ABD解析A項(xiàng)，由理想氣體狀態(tài)方程C整理得：pCT·，在P­圖像中a到b過程斜率不變，CT不變，故說明溫度不變；故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，由理想氣體狀態(tài)方程整理得：pCT·，可以判斷圖像上的各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率即為CT，所以bc過程中氣體的溫度升高、內(nèi)能增加，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，cd，壓強(qiáng)不變，體積減小，根據(jù)WpV可知，外界對(duì)氣體做功，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，da過程中，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)過程，根據(jù)WpV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)如圖是一定質(zhì)量的理想氣體的p­T圖，氣體從abca完成一次循環(huán)，關(guān)于氣體的變化過程下列說法正確的是()A氣體在a態(tài)的體積Va小于在c態(tài)的體積VcBab過程氣體的分子數(shù)密度變大Cbc過程外界對(duì)氣體做的功等于氣體放出的熱量Dca過程氣體壓強(qiáng)增大，從微觀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ab過程氣體吸熱300 J，ca過程放熱400 J，則ca過程外界對(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過程中圖線上各點(diǎn)到原點(diǎn)連線的斜率變大，故c到a過程體積變小，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)p·T，可知a到b過程氣體發(fā)生等容變化，故ab過程氣體的分子數(shù)密度不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，bc過程，氣體發(fā)生等溫變化，故內(nèi)能不變：U0，壓強(qiáng)變小，體積變大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)：UWQ0，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ca過程體積減小，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ab過程內(nèi)能的增加量等于ca過程內(nèi)能的減小量，即：UabUcaab過程發(fā)生等容變化，W10，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：UabQ1300 Jca過程內(nèi)能：UcaW2Q2W2400 JUab300 J所以W2100 J，則ca過程外界對(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略的電熱絲，在氣缸內(nèi)通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體，氣體的溫度為T0，絕熱活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S0.若通過電熱絲緩慢加熱，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)在活塞下滑過程中，缸內(nèi)氣體溫度的增加量T；(2)在活塞下滑過程中，缸內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量U.解析(1)首先緩慢加熱氣體時(shí)氣體做等壓變化，初狀態(tài)：V1hs0T1T0；末狀態(tài)：V22hs0T2？根據(jù)蓋呂薩克定律：解得：T22 T0TT2T1T0(2)以活塞為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件：pSmgp0S得：pp0氣體對(duì)外做功WpV(p0)×hs根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UQWQp0hsmgh.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節(jié)流閥壓入水艙，使15 m3的水通過排水孔排向與之相通的大海已知海面處大氣壓p01.0×105 Pa，取海水的密度1.0×103 kg/m3，g10 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：p1p01.0×105 Pa體積為V1600 m3壓入貯氣筒后，體積為V23 m3由玻意耳定律得：p1V1p2V2代入數(shù)據(jù)解得：p22×107 Pa(2)將貯氣筒內(nèi)一部分壓縮空氣通過節(jié)流閥壓入水艙穩(wěn)定后氣體壓強(qiáng)為：p3p0gh1.0×1051.0×103×10×190 Pa2.0×106 Pa氣體體積為：V3315 m318 m3由玻意耳定律得：p2V2p3V2代入數(shù)據(jù)解得：p33.3×106 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2×104 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)樵瓉淼囊话虢又呍诨钊戏骄従彽股仙匙舆厡?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，g10 m/s2)(1)求加熱前倒入多少質(zhì)量的沙子？(2)求整個(gè)過程總共倒入多少質(zhì)量的沙子？(3)在p­T圖上畫出整個(gè)過程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過程解析(1)氣體做等溫變化為：V2p1p0p2p0根據(jù)玻意耳定律，有：p1v1p2v2p22p12.0×105 Pa由活塞和沙子受力平衡得：m1g(p2p1)s20 N解得：m12 kg(2)氣體做等體積變化：T227327300 KT3273177450 K代入數(shù)據(jù)解得：p33.0×105 Pa對(duì)活塞和沙子受力平衡，有：m2g(p3p1)s40 Nm24 kg一共倒入了4 kg的砂子(3)在p­T圖上畫出整個(gè)過程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過程，如圖所示12.(2018·淄博一模)如圖均勻薄U形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長(zhǎng)管的橫截面積為S，內(nèi)裝密度為的液體右管內(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，活塞與管壁間無摩擦且不漏氣，溫度為T0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)，右管活塞開始離開卡口上升？(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：mgp0Sp2S初態(tài)：壓強(qiáng)p1p0，溫度T1T0末態(tài)：壓強(qiáng)p2p0，溫度T2在活塞離開卡口之前，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：解得右管活塞開始離開卡口上升時(shí)的溫度：T2(1)T0(2)右管活塞離開卡口后，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：p2Sp0Smg2ghS初態(tài)：壓強(qiáng)p1p0，體積V1LS，溫度T1T0末態(tài)：壓強(qiáng)p2p02gh，體積V2(Lh)S，溫度T2根據(jù)理想氣體狀體方程可得：右管活塞離開卡口后，右側(cè)被封閉氣體發(fā)生等壓過程，初態(tài)：體積V2LS，溫度T2(1)T0末態(tài)：體積V3L3S，溫度T3T2根據(jù)蓋呂薩克定律可得：聯(lián)立兩式可得右管內(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SASB12，兩活塞以穿過B的底部的剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無摩擦滑動(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T0300 KA中氣體壓強(qiáng)pA1.5P0，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pA2p0，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：pASApBSBp0(SASB)pASApBSBp0(SASB)已知SB2SAB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：pBVBpBV0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，故有對(duì)氣體A由理想氣體狀態(tài)方程得：解得：TATA500 K.10