高考物理力学知识点之理想气体知识点(1)
高考物理力学知识点之理想气体知识点(1)
一、选择题
1．如图是氧气分子在不同温度(T1和T2)下的速率分布，由图可确定
A．温度T1高于温度T2
B．两条曲线与横轴所围成的面积不相等
C．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
D．同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
2．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管而平衡，此时管内外水银面高度差为h1，弹簧测力计示数为F1．若在水银槽中缓慢地倒入部分水银，使槽内水银面升高一些，稳定后管内外水银面高度差为h2，弹簧测力计示数为F２，则（填选项前的字母）
A．h1= h2，F1= F２B．h1 > h2，F1 > F２
C．h1> h2，F1
3．（3-3）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p -T图上都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴，由图可以判断( )
A．ab过程中气体体积不断减小,外界对气体做正功，气体内能减小
B．bc过程中气体体积不断减小，外界对气体做正功，气体内能不变
C．cd过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能增加
D．da过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能不变
4．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
5．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
6．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
7．如图所示，一定质量的氢气(可看作理想气体)由状态A经状态B变化到状态C，设由A 到B、由B到C的过程外界对气体做的功分别为W1、W2，气体从外界吸收的热量分别为Q1、Q2，则
A ．10W >，20W >
B ．10Q >，20Q >
C ．1212W W Q Q +=+
D ．1212W W Q Q +>+
8．如图所示，两个容器A 、B ，用截面均匀的水平细玻璃管相连，A 、B 所装气体的温度分别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果两边气体温度都升高10℃，则水银柱将( )
A ．向右移动
B ．向左移动
C ．不动
D ．条件不足，不能确定
9．下列说法正确的是（ ）
A ．一定质量的气体，当温度升高时，压强一定增大
B ．一定质量的气体，当体积减小压强一定增大
C ．一定质量的气体，当温度不变时,体积减小，压强一定增大
D ．一定质量的气体，当体积不变时,温度升高，压强一定减小 10．关于一定量的气体，下列说法正确的是( )．
A ．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B ．只要条件满足，气体的温度就可以无限降低
C ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
11．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管 A 和 B ，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度 H 1>H 2，水银柱长度 h 1>h 2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是：（ ）
A．均向下移动，A 管移动较多 B．均向上移动，A 管移动较多
C．A 管向上移动，B 管向下移动 D．无法判断
12．如图，竖直放置的右管上端开口的U型玻璃管内用水银封闭了一段气体，右管内水银面高于左管内水银面，若U型管匀减速下降，管内气体（）
A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小
13．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。则气体在
A．ab过程中对外界做功
B．bc过程中从外界吸收热量
C．cd过程中内能保持不变
D．da过程中体积保持不变
14．如图，玻璃管下端开口插入水银槽中，上端封有一定质量的气体，当玻璃管绕顶端转过一个角度时，水银面的高度h和空气柱的长度l的变化情况是（）
A．h增大，l增大
B．h增大，l减小
C．h减小，l增大
D．h减小，l减小
15．下列说法正确的是（）
A．气体的温度升高，分子动能都增大
B．功可以全部转化为热，但吸收的热量一定不能全部转化为功
C．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化
16．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U 形玻璃管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则（）
A．气体柱Ⅰ长度减小
B．气体柱Ⅱ长度将增大
C．左管中水银柱A将上移
D．右管中水银面将下降
17．如图所示，氧气在0 ℃和100 ℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系．下列说法正确的是
A．甲为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少
B．乙为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少
C．甲为100 ℃时情形，速率小的分子比例比0 ℃时多
D．乙为100 ℃时情形，速率小的分子比例比0 ℃时多
18．如图是一定质量理想气体的
1
p
V
图象，线段AB连线过坐标原点，线段BC垂直于
横轴．当气体状态沿图线由A经B到C变化时气体的温度应( )
A．不断增大，且T C小于T A
B．不断增大，且T C大于T A
C．先保持不变再减小，即T C小于T A
D．先保持不变再增大，即T C大于T A
19．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．
20．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 ，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
p，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
+
21．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
22．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
23．潜水员使用的氧气钢瓶内部装有氧气和氮气，当瓶内气体即将用完时，内部剩余气体可视为理想气体。冬季将该氧气瓶从室内移至室外，一段时间后（ ） A ．氧气分子的平均速率等于氮气分子的平均速率 B ．氧气分子的平均速率大于氮气分子的平均速率 C ．单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时不变 D ．单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时减少
24．一定质量的理想气体经历了A→B→C 的三个变化过程，其压强随摄氏温度变化的p ﹣t 图如图所示，A 、B 、C 三个状态时气体的体积分别为V A 、V B 、V C ， 则通过图象可以判断它们的大小关系是（ ）
A ．V A =V
B ＞V
C B ．V A =V B ＜V C C ．V A ＜V B
＜V C
D ．V A ＞V B ＞V C
25．以下说法中正确的是
A ．分子力做正功，分子势能一定增大
B．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的
C．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
D．绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时，用实验方法测出的温度
【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．温度越高中等速率分子占据的比例越大；由速率分布图可知，温度T1低于温度T2．故A错误；
B．由题图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，即两条曲线与横轴所围成的面积相等，故B错误；
C．随着温度的升高，分子的平均动能增大，但并不是每一个氧气分子的速率都增大，故C错误；
D．由速率分布图可知，同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，故D正确；
2．B
解析：B
【解析】
试题分析：若环境温度升高，则内部气体的温度也随之升高，假设体积不变，则压强将变大，故液面一定会下降；以保持新的平衡；故h1一定会减小；故h2＜h1；因为题目中提出不计玻璃管的重力和浮力，因此，向上的拉力F与水银柱的重力相平衡，而水银柱的高度h变小，所以水银柱的重力变小，拉力F的大小会变小．故选B．
考点：物体的平衡
【名师点睛】在本题的分析中，一定要抓住关键，就是大气压的大小与管内水银柱压强和封闭空气的压强相等．明确管内上方有空气而不是真空，是本题最易出错之处．而水银柱高度的大小又决定了水银柱的重力，也就决定了力F的大小．搞清这几个量之间的关系，才能最终做出正确的推理．
3．D
解析：D
【解析】
ab过程是等容变化，内能减小，bc过程中，根据PV
C
T
可以知道，体积减小，温度降
低，则内能减小，cd 过程中是等容变化，内能增加，da 过程中是等温变化，压强减小，则体积增大，气体气体对外界做正功，气体内能不变，故选项D 正确．
点睛：本题考查气体的状态方程中对应的图象，要抓住在P T -图象中等压线为过原点的直线，解决此类题目得会从图象中获取有用信息，判断出气体状态情况．
4．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．
5．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
6．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。
7．B
解析：B 【解析】 【详解】
A ．气体由A 经状态
B 变化到状态
C 过程中，图象上的点与原点连线的斜率p/T 减小，由气态方程pV/T =C 知，气体的体积不断增大，气体对外界做功，所以W 1＜0，W 2＜0，所以A 错误；
B ．在AB 过程中，气体的温度不断升高，同时对外做功，要吸热，所以Q 1＞0，在B
C 过程中，气体的温度不变，内能不变，但同时对外做功，要吸热，所以Q 2＞0，所以B 正确；
CD ．在全程中，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律△U =Q +W 得知，气体吸收的热量大于气体对外做功，即有
|W 1|+|W 2|＜|Q 1|+|Q 2|．
所以CD 错误． 故选B ．
点睛：本题要知道AO 、BO 、CO 连线可表示等容变化，根据斜率分析对应的体积大小，并掌握热力学第一定律，能用来分析能量的变化．较好的考查了应用图象解决物理问题的能力．
8．A
解析：A 【解析】
假定两个容器的体积不变，即12V V ，不变，A 、B 中所装气体温度分别为290K 和300K ，当温度升高T ?时，容器A 的压强由1p 增至1'p ，111'p p p ?=-，容器B 的压强由2p 增至
2p '，222p p p ?='-，由查理定律得：1
1290P P T ?=
?，22300
P P T ?=?， 因为21p p =，所以12p p ??＞，即水银柱应向右移动，故选项A 正确．
点睛：本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系．
9．C
解析：C 【解析】 【详解】
根据理想气体的状态方程
，一定质量的理想气体，当温度不断升高，若增大体积，
其压强不一定增大，故A 错误；根据理想气体的状态方程
，一定质量的理想气体，
当体积减小，若温度减小，压强可能减小，故B 错误；根据理想气体的状态方程
，
一定质量的理想气体，当温度不变时时体积减小，压强一定增大，故C 正确；根据理想气体的状态方程
，一定质量的理想气体，当体积不变时时温度升高，压强一定减小，
故D 错误；故选C 。
10．A
解析：A
【解析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A 正确；绝对零度是不可能达到的，B 错误；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C 错误；气体从外界吸收热量同时对外界做功，其内能不一定增大，D 错误．
11．A
【解析】对于管内封闭气体的压强可得： 101p p h =+，对气体2也可以有：
202p p h =+，因为12h h ＞，故12P P ＞，封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据理想气体状态方程得： '11'11V V V T T T ?==
?，解得： 11V V T T ?=?，同理： 2
22
V V T T ?=
?,又因为： 12H H ＞，即12V V ＞， 12T T =，所以： 2V V ??＞，故气柱上方水银柱均向下移动，A 管移动较多，故A 正确，BCD 错误。
点睛：先求开始时，各个封闭气体的压强，确定气体做等压变化，温度减小，气体发生等压变化，根据理想气体状态方程分析管内封闭气体体积的变化，即可作出判断。
12．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 初始状态
h p p p =+左大气
若匀减速下降，加速度向上，超重，则右侧水银对气体的压力增大，h p 增大，p 左变大，由玻意耳定律知
pV =C
故V 减小，B 正确，ACD 错误。 故选B 。
13．A
解析：A 【解析】 【详解】
A .ab 过程气体发生等温过程，压强降低，根据PV / T =C ，知体积增大，气体对外界做功，故A 正确；
B.bc 过程，连线过坐标原点，则bc 过程中体积不变，W =0，温度降低，内能减小，根据?U =W+Q 可知，气体放热，故B 错误；
C. cd 过程中气体压强不变，温度降低，则内能减小，选项C 错误；
D. da 过程，d 与原点连线的斜率大于a 与原点连线的斜率，据C
p T V
=知，d 状态气体的体积小于a 状态气体的体积，即da 过程中体积增大，故D 错误。
14．A
解析：A 【解析】
先判断玻璃管绕顶端转过一个角度后管内气体压强的变化，再根据玻意耳定律分析气体体积的变化，即可分析管内液面如何变化． 【详解】
当玻璃管绕顶端转过一个角度时，假设管内水银不动，则管内水银的竖直高度增大，根据
0h p p p =-知，管内气体的压强减小，根据玻意耳定律pV c =知气体的体积将增大，则
l 增大；最终稳定时气体的压强减小，所以根据0h p p p =-知，管内液面升高，所以h 增大，A 正确． 【点睛】
在玻璃管绕顶端转过一个角度的过程中，要抓住封闭气体的温度不变，发生了等温变化，判断气体的压强如何变化，再分析体积如何变化，这是常用的思路．
15．C
解析：C 【解析】 【详解】
A .气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，故A 错误.
B .当存在其他影响时，吸收的热量可以全部转化为功，故B 错误.
C .液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C 正确.
D .一切宏观自然过程除了要符合能量守恒定律，还得符合热力学第二定律，故D 错误.
16．A
解析：A 【解析】 【详解】
设大气压强为0p ，由图示可知，封闭气体压强：
0p P h =-Ⅰ 0p p h P =+=ⅡⅠ
当U 型管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，对封闭气体不产生压强，封闭气体压强都等于大气压0p 。
AD.气柱I 的压强变大，温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积变小，气柱长度变小，右管中的水银面上升，故A 正确，D 错误；
BC.Ⅱ部分气体压强不变，温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，气柱长度不变，左管中水银柱A 不动，故B 错误，C 错误。
17．A
解析：A 【解析】 【分析】
由题意可知考查分子速率分布图线，根据分子热运动的特点分析可得。 【详解】
A B ．一定质量的气体分子，温度升高，大部分分子速率增大，反映在图象上峰值右移，分子平均速率越大，分子速率大的占有比例越大。由此可知甲为0 ℃时情形，速率大的分子比例比100 ℃时少，故A 正确，B 错误；
C D ．如前分析可知甲为0℃时情形，速率小的分子比例比100℃时多，故CD 均错误。 【点睛】
温度升高，大部分分子速率增大，图象的峰值右移，个别分子速率可能增大，也可能减小。
18．C
解析：C 【解析】
由图示图象可知，从A 到B 过程p 与V 成反比，气体温度不变，A B T T =，从B 到C 过程，气体体积不变而压强减小，由查理定律可知，气体温度降低，A B C T T T =>，C 正确．
19．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 ．
20．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 ．
21．A
解析：A 【解析】
根据理想气体状态方程：
11
2212
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．
22．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
121280
1890
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 。
23．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．温度相同，氧气、氮气的平均分子动能相等，氧气分子质量比氮气分子质量大，故氧气分子的平均速率小于氮气分子的平均速率，故AB 错误； CD ．根据理想气体方程
pV
C T
= 可知温度降低，气体压强减小，单位时间内气体分子撞击内壁的次数相比在室内时减少，故C 错误，D 正确。 故选D 。
24．D
解析：D 【解析】
过理想气体A 和B 点，分别做它们的等容变化的P-t 图，如图所示．根据PV/T=C ，可得
(273)C
P t V
=
+，
可以看出，B 态的斜率大于A 态的斜率，所以V A ＞V B ；B 到C 的过程，温度相等，压强增加P C ＞P B ，由PV/T=C ，得V B ＞V C ；所以：V A ＞V B ＞V C ．故答案D 正确．故选D ．
25．C
解析：C 【解析】 【详解】
A 、分子力做正功，分子势能减小，A 错误
B 、气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，B 错误
C 、分子间引力和斥力随分子间的距离的增大而减小，随分子间的距离的减小而增大，C 正确
D 、绝对零度是不可能达到的最低温度，自然界的温度只能无限逼近。D 错误