高考物理力学知识点之理想气体真题汇编含答案解析(5)

高考物理力学知识点之理想气体真题汇编含答案解析(5)

一、选择题

1．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

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从状态a变化到状态b的P-V图像如图所示，在这一过程中，下列表述正确的是

A．气体在a状态的内能比b状态的内能大

B．气体向外释放热量

C．外界对气体做正功

D．气体分子撞击器壁的平均作用力增大

4．如图所示，a、b、c三点表示一定质量理想气体的三个状态，则气体在a、b、c三个状态的热力学温度之比是（）

A．1：1：1

B．1：2：1

C．3：4：3

D．1：2：3

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

6．一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，使其压强增大，则在这一过程中气体 ( ) A．从外界吸收了热量

B．对外界做了功

C．密度增大

D．分子的平均动能增大

7．下列说法中正确的是（）

A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量

B．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动

C．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大

D．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力

8．一定质量的理想气体，经图所示方向发生状态变化，在此过程中，下列叙述正确的是（）

A．1→2气体体积增大B．3→1气体体积增大

C．2→3气体体积不变D．3→1→2气体体积不断减小

9．一定质量的理想气体经历了如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四个过程在p ﹣T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab而cd平行于ab，由图可以判断下列说法错误的是（）

A ．ab 过程中气体体积不断减小

B ．bc 过程中气体体积不断减小

C ．cd 过程中气体体积不断增大

D ．da 过程中气体体积不断增大

10．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 = 11．下列说法正确的是

A ．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B ．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C ．气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D ．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

12．下列说法正确的是（ ）

A ．液体分子的无规则运动称为布朗运动

B ．物体从外界吸收热量，其内能一定增加

C ．物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大

D ．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击

13．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

14．下列有关热学的叙述中，正确的是（ ）

A．同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均速率相同

B．在绝热条件下压缩理想气体，则其内能不一定增加

C．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动

D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力

15．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．处于竖直面内两端开口粗细均匀的U形管内用两段水银柱封闭一定质量的空气．稳定后空气柱的长为l，各液面P、Q、M、N位置如图．当气体温度升高时，下列说法中正确的是（）

A．空气柱的长度l减小

B．空气柱的长度l不变

C．液面MN间高度差减小

D．液面MN间高度差不变

18．如图甲所示，P-T图上的a→b→c表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在P-V图上的图线应是选项中的（P、V和T分别表示气体的压强、体积和热力学温度）（）

A ．

B ．

C ．

D ．

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．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p 随热力学温度T 的变化如图乙所示，图中AB 线段平行于T 轴，BC 线段延长线通过坐标原点，CA 线段平行于p 轴．由图线可知

A ．A →

B 过程中外界对气体做功

B ．B →

C 过程中气体对外界做功

C ．C →A 过程中气体内能增大

D．A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功

21．在射向高空的火箭仪器舱内，起飞前用水银气压计测舱内气体的压强P0=76cmHg，气体温度T0=300K，仪器舱是密封的。取竖直向上为正方向，当火箭以加速度a竖直方向运动时，仪器舱内水银气压计指示的压强为P=0.6P0，则( )

A．a=g，舱内气体温度比起飞前温度增加20%

B．a=g，舱内气体温度是起飞前温度的0.6倍

C．a=1

2

g，舱内气体温度比起飞前温度增加10%

D．a=-1

2

g，舱内气体温度比起飞前温度降低10%

22．如图所示，U形试管竖直放置，左端封闭，右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的理想气体，试管壁导热良好，外界大气压恒定．若环境温度缓慢升高（水银不溢出），则（）

A．气体的压强不变，内能增加

B．气体的压强变大，内能减少

C．气体放出热量，内能增加

D．气体吸收热量，内能减少

23．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为1h，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为2h，中间封有一段空气。()

A．若大气压升高，1h减小，2h增大

B．若把弯管向上移动少许，重新平衡后，管内气体体积不变

C．若把弯管向下移动少许，重新平衡后，管内气体压强不变

D．弯管无论向上还是向下移动，重新平衡后，1h始终等于2h

24．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为( )

A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大

B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多

C．气体分子的总数增加

D．单位体积内的分子数目不变

25．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

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．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。

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．D

解析：D

【解析】

试题分析：由P-V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，有理想气体状态方程： PV C T ＝可知，气体温度升高，平均动能增大，所以内能增大，故选项A 错误；由P-V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，气体对外做功，0W ＜；根据理想气体状态方程： PV C T

＝可知，气体温度升高，理想气体内能由温度决定，故内能增加，即0U ?＞，根据热力学第一定律：U W Q ?=+可知，0Q ＞，气体从外界吸收热量，故选项B 、C 错误；由P-V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，单位体积内分子数减少，又压强增大，故气体分子撞击器壁的作用力增大，故选项D 正确；

4．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

根据理想气体状态方程pV C T

=，可得pV T pV C =∝，由图示图象可知：a 、b 、c 三个状态的温度之比为::::31:22:133:4:3a b c a a b b c c T T T p V p V p V ==???=，C 正确．

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．C

解析：C

【解析】

气体的温度不变，内能不变，使其压强增大，玻意耳定律PV=C 可知，其体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知气体向外放热．故AB 错误．由A 知气体的体积减小，分子密度增大．故C 正确．温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子的平均动能不变，D 错误；故选C ．

点睛：根据温度是分子平均动能的标志、一定质量的理想气体内能只与温度有关进行判断．对于气体状态变化过程，要掌握气态方程，分析参量的变化．

7．A

解析：A

【解析】试题分析：已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，则该物质分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，故A 正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故B 错误；当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小；若分子力的合力做正功，分子势能减小；若分子力的合力做负

功，分子势能一定增大；故C 错误；用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明气压很大，气体压强是气体分子对容器壁的碰撞造成的，与分子力无关，故D 错误；

考点：阿伏加德罗常数；布朗运动；分子间的相互作用力

8．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A ．1→2是等温变化

p 1V 1=p 2V 2

压强变大，所以体积变小，故A 错；

B ．3→1是等压变化

3131V V T T =

温度变小，所以体积变小，故B 正确；

C ．2→3压强变小温度变高，根据

332223

p V p V T T = 体积应变大，故C 错；

D ．综上，3→1→2气体体积一直减小，故D 错误。

故选D 。

9．A

解析：A

【解析】

【详解】

A 、由理想气体状态方程

PV C T =整理得：C P T V =，在P ﹣T 图象中a 到b 过程斜率不变，P T

不变，则得气体的体积不变，故A 错误； BC 、由理想气体状态方程整理得：C P T V =

，可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为

C V

，所以bc 过程中气体体积不断减小，cd 过程中气体体积不断增大，故B ，C 正确； D 、da 过程中，od 线的斜率大于oa 线的斜率，

C V 减小，则气体的体积变大，故

D 正确； 本题选择错误选项，故选：A

【点睛】

根据理想气体状态方程整理出压强﹣温度的表达式，依据表达式和数学知识判断体积的变

10．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．

11．A

解析：A

【解析】

【详解】

根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强

A ．温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A 正确；

B ．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B 错误；

C ．由压强公式PV nRT =可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，故C 错误；

D ．温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D 错误．

12．D

解析：D

试题分析：液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因为布朗运动不是液体分子运动的直接反映，而是液体分子对花粉颗粒的无规则碰撞所反映出来的现象，故选项A 错误；物体从外界吸收热量，如果它再对外做功，则其内能不一定增加，选项B 错误；物体温度升高，分子的平均动能增大，而不是其中每个分子热运动的动能均增大，选项C 错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，选项D 正确．

考点：分子动理论，内能，温度及压强的微观含义．

13．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。

14．D

解析：D

【解析】

【详解】

A. 同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，选项A 错误；

B. 在绝热条件下压缩理想气体，外界对气体做功，根据?U =W +Q 可知其内能一定增加，选项B 错误；

C. 布朗运动是指悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的热运动，选项C 错误；

D. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力，选项D 正确.

15．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．

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】

【详解】

AB.封闭气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知当气体温度升度高时，封闭气体的体积增大，空气柱的长度增大；故A项，B项错误.

CD.封闭气体做等压变化，故液面MN间高度差不变；故C项错误，D项正确.

18．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

气体a到b为等容变化，b到c为等温变化，则P-V图象中，a到b对应V不变，P-V图象中的双曲线为等温线，故b-c为双曲线，故选A．

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．D

解析：D

【解析】

【详解】

A. A→B 过程中，压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外界做功，选项A 错误；

B. B→C 过程中气体做等容变化，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，选项B 错误；

C. C→A 过程中温度不变，则气体内能不变，选项C 错误；

D. A→B 过程中气体压强不变，温度升高，体积变大，内能变大，气体对外做功，根据?E =W+Q 可知，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D 正确．

21．A

解析：A

【解析】设起飞前气压计的水银柱高度为h 0，若火箭加速度向上时，则000.60.6ghs gh s h sa ρρρ-=，若a=g 则解得：h=1.2h 0，即此时舱内压强P=1.2P 0；舱内气体进行等容变化，则由理想气体状态可得： 00P P T T =，即001.2300P P T

= ，解得T=360K ，即舱内气体温度比起飞前温度增加20%，选项A 正确，B 错误；

若火箭加速度向下时，则000.6-0.6gh s ghs h sa ρρρ=，若a=

12

g ，则解得：h=0.3h 0，即此时舱内压强P=0.3P 0；舱内气体进行等容变化，则由理想气体状态可得： 00P P T T =，即

000.3300P P T

= ，解得T=90K ，即舱内气体温度比起飞前温度降低了70%，选项CD 错误；故选A.

22．A

解析：A

【解析】

封闭压强0p gh p ρ=+，由于水银不溢出，即水银的高度不变，而外界大气压恒定，所以封闭气体的压强不变，由于理想气体的分子势能为零，即分子内能等于分子平均动能，温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，A 正确．

23．D

解析：D

【解析】

【分析】

管中封闭气体的压强0102P P gh P gh ρρ=+=+，可得12.h h =根据气态方程分析大气压时，气体的体积如何变化，即知道1h 和2h 如何变化。若把弯管向上移动少许或下移少许，封闭气体的压强将要变化，根据玻意耳定律分析体积如何变化

【详解】

平衡后管中封闭气体的压强0102P P gh P gh ρρ=+=+，则得12.h h =若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律PV c =得知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使1h 和2h 同时减小，二者始终相等。故A 错误，D 正确。若把弯管向上移动少许，假设左侧管内水银面不动，则封闭气体的体积将增大，压强减小，而外界大气压不变，左侧管内水银面高度差不变，所以左侧管内水银面将上升，管内气体压强减小，由pV c =知，最终管内气体体积增大。故B 错误。若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，压强增大，故C 错误。

故选：D 。

【点睛】

本题关键要根据压强判断出12.h h =再结合气态方程进行动态分析。

24．B

解析：B

【解析】气体体积减小，分子数密度增加，故气体分子碰撞器壁更频繁，B 正确．

25．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。 故选B 。