2020高中物理竞赛(热学篇)气体动理论基础(含真题练习题)理想气体状态方程(共14张PPT)
热学篇[基础版] （含往年物理竞赛真题练习）
玻耳兹曼
麦克斯韦
三、理想气体状态方程
当系统处于平衡态时，各个状态参量之间的关系式。
理想气体 pV M RT
M mol
M 气体质量
p
Mmol 气体的摩尔质量
R 普适气体常量
8.31J / mol
o
I ( p1,V1,T1)
选A1面求其所 受压强。
y
i分子动量增量
mv ix
pix 2mv ix
A2 O
mv ix A1 i分子对器壁的冲量 2mv ix
i分子相继与A1面碰撞的时间间隔
l1
x t 2l / vix
单位时间内i分子对A1面的碰撞次数 Z 1 / t vix / 2l1
单位时间内i分子对A1面的冲量 2mv ix vix / 2l1
p1 V1 M1 p2 V2 M2 p3 V3 M3 使用时的温度为T
设可供 x 天使用
原有 x 每天用量 剩余
p1 V1 M1 T
p2 V2 M2 T
p3 V3 M3 T
分别对它们列出状态方程，有
p1 V1
M1 M mol
RT
p2 V2
M2 M mol
RT
p3 V3
M3 M mol
RT
V1 V3 M1 M3 xM2
•
•
II ( p2,V2,VT2 )
例：（19物理初赛真题）氧气瓶的压强降到106Pa即应 重新充气，以免混入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧
气，容积为32L，压强为1.3107Pa，若每天用105Pa的 氧气400L，问此瓶氧气可供多少天使用？设使用时温
度不变。 解: 根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气 体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为
平衡态下Leabharlann vx2vy2vz2
1 v2 3
p
nmv x 2
1 3
nmv 2
w 1 mv 2 ——分子的平均平动动能 2
p 2 nw 3
本身的大小比起它们之间的平均距离可忽略不计。 2、除碰撞外，分子之间的作用可忽略不计。 3、分子间的碰撞是完全弹性的。 理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。
二、理想气体的分子性质 平衡态下：
1、平均而言，沿各个方向运动的分子数相同。 2、气体的性质与方向无关，
即在各个方向上速率的各种平均值相等。
vx vy vz vx2 vy2 vz2
3、不因碰撞而丢失具有某一速度的分子。
三．理想气体的压强公式
一定质量的处于平衡态的某种理想气体。(V,N,m )
y l1
平衡态下器壁
A2 O viy viz
A1 l2 vi
vix l3 x
z
vi vixi viy j vizk
各处压强相同，
x M1 M3 ( p1 p3 )V1
M2
p2V2
(130 10 ) 32 9.6天 1 400
6-2 理想气体的压强公式
气体对器壁的压强是大量分子对容器不断碰撞 的统计平均
每个分子对器壁的作用 f t
所有分子对器壁的作用 F f t
t
理想气体的压强公式
p F S
一、理想气体的分子模型 1、分子可以看作质点
i分子对A1面的平均冲力 Fix 2mvix vix / 2l1
所有分子对A1面的平均作用力
压强
Fx
N i 1
Fix
m l1
N
vix2
i 1
N
p
Fx l2l3
m l1l2l3
N
vix2
i 1
mN vix2
i 1
l1l2l3 N
N
vix2
i 1
N
vix2
N n
l1l2l3
p nmvix2
高考物理《气体实验定律和理想气体状态方程》真题练习含答案
高考物理《气体实验定律和理想气体状态方程》真题练习含答案1．[2024·新课标卷](多选)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程．上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程．下列说法正确的是() A．1→2过程中，气体内能增加B．2→3过程中，气体向外放热C．3→4过程中，气体内能不变D．4→1过程中，气体向外放热答案：AD解析：1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU>0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W<0，由盖吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU<0，气体内能减小，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，气体对外放热，D正确．2．[2023·辽宁卷]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量．“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的pT图像如图所示．该过程对应的pV图像可能是()答案：B解析：根据pVT ＝C可得p ＝CVT从a 到b ，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b 到c ，气体压强减小，温度降低，因c 点与原点连线的斜率小于b 点与原点连线的斜率，c 点的体积大于b 点体积．故选B .3．如图所示，一长度L ＝30 cm 气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S ＝50 cm 2.活塞与水平平台上的物块A 用水平轻杆连接，A 的质量为m ＝20 kg ，物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.75.开始时活塞距缸底L 1＝10 cm ，缸内气体压强等于外界大气压强p 0＝1×105 Pa ，温度t 1＝27 ℃.现对气缸内的气体缓慢加热，g ＝10 m /s 2，则( )A ．物块A 开始移动时，气缸内的温度为35.1 ℃B ．物块A 开始移动时，气缸内的温度为390 ℃C ．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功30 JD ．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功130 J 答案：D解析：初态气体p 1＝p 0＝1×105 Pa ，温度T 1＝300 K ，物块A 开始移动时，p 2＝p 0＋μmgS＝1.3×105 Pa ，根据查理定律可知p 1T 1 ＝p 2T 2 ，解得T 2＝390 K ＝117 ℃，A 、B 两项错误；活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功W ＝p 2S(L －L 1)＝130 J ，C 项错误，D 项正确．4．如图是由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车减震装置，该装置的质量、活塞柱与汽缸摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好．该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，汽缸内的气体可视为理想气体，压强为1.0×105 Pa ，封闭气体和活塞柱长度均为0.20 m ．活塞柱横截面积为1.0×10－2 m 2；该装置竖直安装到汽车上后，其承载的力为3.0×103 N 时，弹簧的压缩量为0.10 m ．大气压强恒为1.0×105 Pa ，环境温度不变．则该装置中弹簧的劲度系数为( )A ．2×104 N /mB ．4×104 N /mC ．6×104 N /mD ．8×104 N /m 答案：A解析：设大气压为p 0，活塞柱横截面积为S ；设装置未安装在汽车上之前，汽缸内气体压强为p 1，气体长度为l ，汽缸内气体体积为V 1；装置竖直安装在汽车上后，平衡时弹簧压缩量为x ，汽缸内气体压强为p 2，汽缸内气体体积为V 2，则依题意有p 1＝p 0，V 1＝lS ，V 2＝(l －x)S ，对封闭气体，安装前、后等温变化，有p 1V 1＝p 2V 2，设弹簧劲度系数为k ，对上支座进行受力分析，设汽车对汽缸上支座的压力为F ，由平衡条件p 2S ＋kx ＝p 0S ＋F ，联立并代入相应的数据，解得k ＝2.0×104 N /m ，A 正确，B 、C 、D 错误．5．如图所示为一定质量的理想气体等温变化p V 图线，A 、C 是双曲线上的两点，E 1和E 2则分别为A 、C 两点对应的气体内能，△OAB 和△OCD 的面积分别为S 1和S 2，则( )A ．S 1<S 2B ．S 1＝S 2C ．E 1>E 2D ．E 1<E 2 答案：B解析：由于图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳定律可得p A V A ＝p C V C ，而S 1＝12p A V A ，S 2＝12 p C V C ，S 1＝S 2，A 项错误，B 项正确；由于图为理想气体等温变化曲线，T A ＝T C ，则气体内能E 1＝E 2，C 、D 两项错误．6．[2024·云南大理期中考试]如图所示，在温度为17 ℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为h ＝49 cm ，已知弹簧原长l ＝50 cm ，劲度系数k ＝100 N/m ，汽缸的质量M ＝2 kg ，活塞的质量m ＝1 kg ，活塞的横截面积S ＝20 cm 2，若大气压强p 0＝1×105 Pa ，且不随温度变化．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同．(弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚度)(1)求弹簧的压缩量；(2)若环境温度缓慢上升到37 ℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度． 答案：(1)0.3 m (2)51 cm解析：(1)对汽缸和活塞整体受力分析有 (M ＋m )g ＝k Δx解得Δx ＝（M ＋m ）gk＝0.3 m(2)由于气缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为h ＝49 cm活塞离地面50 cm －30 cm ＝20 cm故初始时，内部气体的高度为l ＝49 cm －20 cm ＝29 cm 升温过程为等压变化V 1＝lS ，T 1＝290 K ，V 2＝l ′S ，T 2＝310 K 根据V 1T 1 ＝V 2T 2解得l ′＝31 cm故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度h ′＝h ＋l ′－l ＝51 cm7．[2024·河北省邢台市期末考试]如图所示，上端开口的内壁光滑圆柱形汽缸固定在倾角为30°的斜面上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40 cm 2的活塞相连接，汽缸内封闭有一定质量的理想气体．在汽缸内距缸底70 cm 处有卡环，活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，温度为300 K ．现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度增加60 K 时，活塞恰好离开卡环，当温度增加到480 K 时，活塞移动了10 cm.重力加速度取g ＝10 m/s 2，求：(1)活塞的质量； (2)弹簧的劲度系数k .答案：(1)16 kg (2)800 N/m解析：(1)根据题意可知，气体温度从300 K 增加到360 K 的过程中，经历等容变化，由查理定律得p 0T 0 ＝p 1T 1解得p 1＝1.2×105 Pa此时，活塞恰好离开卡环，可得p 1＝p 0＋mg sin θS解得m ＝16 kg(2)气体温度从360 K 增加到480 K 的过程中，由理想气体状态方程有 p 1V 1T 1 ＝p 2V 2T 2解得p 2＝1.4×105 Pa对活塞进行受力分析可得p 0S ＋mg sin θ＋k Δx ＝p 2S 解得k ＝800 N/m8．[2024·湖南省湘东九校联考]如图所示，活塞将左侧导热汽缸分成容积均为V 的A 、B 两部分，汽缸A 部分通过带有阀门的细管与容积为V4 、导热性良好的汽缸C 相连．开始时阀门关闭，A 、B 两部分气体的压强分别为p 0和1.5p 0.现将阀门打开，当活塞稳定时，B 的体积变为V2 ，然后再将阀门关闭．已知A 、B 、C 内为同种理想气体，细管及活塞的体积均可忽略，外界温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计．求：(1)阀门打开后活塞稳定时，A部分气体的压强p A；(2)活塞稳定后，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比．答案：(1)2.5p0(2)527解析：(1)初始时对活塞有p0S＋mg＝1.5p0S得到mg＝0.5p0S打开阀门后，活塞稳定时，对B气体有1.5p0·V＝p B·V2对活塞有p A S＋mg＝p B S所以得到p A＝2.5p0(2)设未打开阀门前，C气体的压强为pC0，对A、C两气体整体有p0·V＋pC0·V4＝p A·(3V2＋V4)得到pC0＝272p0所以，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比M2M0＝p ApC0＝5 27。
高中物理竞赛——理想气体
高中物理竞赛——理想气体1、气体实验三定律在压强不太大，温度不太低的条件下，气体的状态变化遵从以下三个实验定律a 、玻意耳-马略特定律：一定质量气体温度不变时，P 1V 1 = P 2V 2或PV = 恒量b 、查理定律：一定质量气体体积不变时，11T P = 22T P 或TP = 恒量c 、盖·吕萨克定律：一定质量气体压强不变时，11T V = 22T V 或TV = 恒量【例题4】如图6-6所示，一端封闭、内径均匀的玻璃管长L = 100cm ，其中有一段长L ′= 15cm 的水银柱把一部分空气封闭在管中。
当管水平放置时，封闭气柱A 长L A = 40cm 。
现把管缓慢旋转至竖直后，在把开口端向下插入水银槽中，直至A 端气柱长"A L = 37.5cm 为止，这时系统处于静止平衡。
已知大气压强P 0 = 75cmHg ，过程温度不变，试求槽内水银进入管内的水银柱的长度h 。
【解说】在全过程中，只有A 部分的气体质量是不变的，B 部分气体则只在管子竖直后质量才不变。
所以有必要分过程解本题。
过程一：玻管旋转至竖直A 部分气体，L A ′='AA P P L A =157575-×40 = 50cm此时B 端气柱长L B ′= L − L A ′− L ′= 100 − 50 − 15 = 35cm 过程二：玻管出入水银槽A 部分气体（可针对全程，也可针对过程二），"A P ="'AA L L 'A P = 5.3750×60 = 80cmHgB 部分气体，"B L ="'BB P P 'B L = L A 0P P P '+"'B L = 158075+×35 ≈ 27.6cm 最后，h = L - "A L − L ′− "B L【答案】19.9cm 。
高中物理热学--理想气体状态方程试题及答案
高中物理热学-- 理想气体状态方程试题及答案一、单选题1.一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 1、V 1、T 1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 2、V 2、T 2，下列关系正确的是A ．p 1 =p 2，V 1=2V 2，T 1= 21T 2B ．p 1 =p 2，V 1=21V 2，T 1= 2T 2C ．p 1 =2p 2，V 1=2V 2，T 1= 2T 2D ．p 1 =2p 2，V 1=V 2，T 1= 2T 22．已知理想气体的内能与温度成正比。
如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能A.先增大后减小 B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变3.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变4.下列说法正确的是A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大5．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的A ．温度和体积B ．体积和压强C ．温度和压强D ．压强和温度6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。
气体开始处于状态a ，然后经过过程ab 到达状态b 或进过过程ac 到状态c ，b 、c 状态温度相同，如V-T 图所示。
设气体在状态b 和状态c 的压强分别为Pb 、和PC ,在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Qab 和Qac ，则A. Pb >Pc ，Qab>QacB. Pb >Pc ，Qab<QacC. Pb <Pc ，Qab>QacD. Pb <Pc ，Qab<Qac7.下列说法中正确的是A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B.气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C.压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D.分子a 从远处趋近固定不动的分子b ，当a 到达受b 的作用力为零处时，a 的动能一定最大8．对一定量的气体，若用N 表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则A 当体积减小时，V必定增加B 当温度升高时，N必定增加C 当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D 当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变二、双选题9.一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示。
高中物理专题-理想气体状态方程
高中物理专题-理想气体状态方程【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国ni卷）【母题原题】（2020.全国n卷）（多选）如图，一开口向上的导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。
现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。
环境温度保持不变, 系统始终处于平衡状态。
在活塞下降过程中（）A.气体体积逐渐减小，内能增知B.气体压强逐渐增大，内能不变C.气体压强逐渐增大，放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷）【母题原题】（2020.山东等级考）一定质量的理想气体从状态a开始，经a-b、b-c、c-a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。
已知三个状态的坐标分别为a（V0, 2p0）、b （2V0,p0）、c（3V0,2p0）,以下判断正确的是（）A.气体在a-b过程中对外界做的功小于在b-c过程中对外界做的功B.气体在a-b过程中从外界吸收的热量大于在b-c过程中从外界吸收的热量C.在c-a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D.气体在c-a过程中内能的减少量大于b-c过程中内能的增加量【母题来源三】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国I卷）【母题原题】（2020.全国I卷）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体），甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为1 p。
现通过连接两罐的细管把2甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。
求调配后①两罐中气体的压强；②甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国n卷）【母题原题】（2020.全国n卷）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器,外形与钟相似。
高中物理热学--理想气体状态方程试题及答案
高中物理热学--理想气体状态方程试题及答案、单选题1•一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为压强、体积和温度分别为P2、V2、A. p i =p2, V i=2V2, T i= 1T22 C. p i =2p2, V i=2V2, T i= 2T2 T2,下列关系正确的是iB. p i =p2, V i= 2 V2 , T i= 2T2D . p i =2p2 , V i=V2, T i= 2T22.已知理想气体的内能与温度成正比。
如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态i到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能A.先增大后减小C.单调变化B.先减小后增大D.保持不变3•地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计•已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C•体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变4.下列说法正确的是A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大5 .气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的A .温度和体积B .体积和压强C.温度和压强 D .压强和温度6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。
气体开始处于状态a,然后经过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c, b、c状态温度相同，如V-T所示。
设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC ,在过程ab和ac 吸收的热量分别为Qab和Qac,贝UA. Pb >Pc, Qab>QacB. Pb >Pc, Qab<QacC. Pb <Pc, Qab>QacD. Pb <Pc, Qab<Qac中7.下列说法中正确的是A. 气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B. 气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C. 压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D. 分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大&对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则p i、V i、T i,在另一平衡状态下的14.一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变为状A 当体积减小时，V 必定增加B 当温度升高时，N 必定增加C 当压强不变而体积和温度变化时,D 当压强不变而体积和温度变化时,二、双选题9•一位质量为60 kg 的同学为了表演“轻功”，他用打气筒 只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体） ，然 这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上， 在气球的 放置一轻质塑料板，如图所示。
高中物理理想气体练习题(含解析)
高中物理理想气体练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列关于气体分子热运动特点的说法中正确的是（）A．气体分子的间距比较大，所以不会频繁碰撞B．气体分子的平均速率随温度升高而增大C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D．当温度升高时，气体分子的速率将偏离正态分布2．关于分子动理论，下列描述正确的是（）A．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒分子永不停息地做无规则的运动B．分子间同时存在引力和斥力，分子间距离小于平衡位置时，分子力表现为斥力C．气体压强是气体分子间斥力的宏观表现D．布朗运动和扩散现象都是分子运动3．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。
已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。
抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。
在此过程中（）A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目不变4．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。
将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（）A ．气体对外做的功小于气体吸收的热量B ．气体对外做的功等于气体吸收的热量C ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大D ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力减小5．一定质量的气体从状态a 经历如图所示的过程，最后到达状态c ，设a 、b 、c 三状态下的密度分别为a ρ、b ρ、c ρ，则（ ）A ．a b c ρρρ>>B ．a b c ρρρ==C ．a b c ρρρ>=D ．a b c ρρρ<=6．一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，其过程如V T -图上的线段所示，则气体在这个过程中（ ）A ．气体压强不断变大B ．分子平均动能减小C ．外界对气体做功D ．气体从外界吸收的热量大于其增加的内能7．在被抓出水面后河鲀会通过吸气使体内的气囊迅速膨胀，假设某河鲀吸气前总体积为是3108cm V = ，吸气后整体近似为半径5cmr = 的球体，河鲀皮肤的张力系数为70N /m ，河鲀内压强差与半径R 、张力系数α的关系为2Δp Rα=。
热学气体试题及答案高中
热学气体试题及答案高中一、选择题1. 气体压强的微观解释是气体分子对容器壁的（）A. 碰撞次数B. 碰撞力C. 碰撞频率D. 碰撞次数和碰撞力答案：D2. 温度是表示物体冷热程度的物理量，其微观意义是（）A. 分子的动能B. 分子的势能C. 分子的总能量D. 分子的平均动能答案：D3. 气体分子的平均动能与气体的（）成正比。
A. 压强B. 体积C. 温度D. 质量答案：C4. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是（）A. 气体常数B. 温度C. 体积D. 压强答案：A5. 在一定温度下，气体分子的平均速率与气体的（）无关。
A. 压强B. 体积C. 温度D. 质量答案：D二、填空题1. 气体分子在容器内做无规则运动，这种运动称为______运动。
答案：热2. 气体分子的平均自由程是指分子在两次碰撞之间自由飞行的______。
答案：平均距离3. 根据理想气体状态方程，当温度不变时，气体的压强与体积成______。
答案：反比4. 气体分子的碰撞是______碰撞，即碰撞前后动量守恒。
答案：弹性5. 温度是分子平均动能的量度，温度升高，分子的平均动能______。
答案：增大三、简答题1. 简述气体分子运动的特点。
答案：气体分子运动具有以下特点：（1）分子在空间内做无规则运动；（2）分子之间存在相互碰撞；（3）分子运动速度与气体温度有关；（4）分子运动速度分布遵循麦克斯韦分布。
2. 为什么气体可以轻易被压缩，而固体和液体则不能？答案：气体分子之间距离较大，分子间作用力较弱，因此气体分子可以轻易地被压缩，改变其体积。
而固体和液体分子间距离较小，分子间作用力较强，因此固体和液体不易被压缩。
四、计算题1. 一个气体分子的质量为m，速度为v，求该分子在碰撞时对容器壁的平均冲击力。
答案：设分子与容器壁碰撞后速度反向，则碰撞前后动量变化为2mv。
设碰撞时间为t，则平均冲击力F=Δp/Δt=2mv/t。
2. 已知理想气体的压强P、体积V和温度T，求气体的摩尔数n。
分子动理论练习题及讲解高中
分子动理论练习题及讲解高中### 分子动理论练习题及讲解#### 练习题一：温度与分子运动的关系1. 题目：解释为什么温度升高时，气体分子的平均动能会增加。
2. 解答要点：- 温度是分子平均动能的量度。
- 温度升高，分子获得更多能量，导致平均动能增加。
- 气体分子在容器内运动速度加快，碰撞更频繁。
#### 练习题二：理想气体状态方程1. 题目：使用理想气体状态方程 \( PV = nRT \) 解释在恒定温度和压力下，气体体积的变化。
2. 解答要点：- 理想气体状态方程描述了气体的四个基本物理量：压力（P）、体积（V）、温度（T）和摩尔数（n）。
- 在恒定温度和压力下，气体的体积与摩尔数成正比。
- 若摩尔数增加，体积也会相应增加；反之亦然。
#### 练习题三：分子间作用力1. 题目：比较气体、液体和固体中分子间作用力的强度。
2. 解答要点：- 固体中分子间作用力最强，因为分子间距离小，作用力大。
- 液体中分子间作用力次之，分子间距离较固体大，但分子间仍有较强的吸引力。
- 气体中分子间作用力最弱，分子间距离大，作用力几乎可以忽略不计。
#### 练习题四：布朗运动1. 题目：描述布朗运动是什么，并解释它如何证明分子的无规则运动。
2. 解答要点：- 布朗运动是指悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动。
- 这种运动是由于液体分子对颗粒的不均匀碰撞造成的。
- 布朗运动是分子动理论的一个实验证据，证明了分子的无规则运动。
#### 练习题五：分子动理论的应用1. 题目：举例说明分子动理论在日常生活中的应用。
2. 解答要点：- 扩散现象，如香水的香味在房间内扩散。
- 热传导，如金属导热。
- 蒸发过程，如水分子从液体状态变为气体状态。
#### 练习题六：阿伏伽德罗常数1. 题目：解释阿伏伽德罗常数在化学中的重要性，并给出其数值。
2. 解答要点：- 阿伏伽德罗常数是化学中用于将摩尔数与实际分子数联系起来的一个常数。
- 其数值约为 \( 6.022 \times 10^{23} \) 个分子/mol。
2020高中物理竞赛(热学篇)气体动理论基础(含真题练习题)温度的统计解释(共15张PPT)
T2 273 177 450K
p2
V1T2 V2T1
p1
2V2 450 V2 300
3 p1
3 ( 2 ) w kT
2
w
w2
w1
3 2
k( T2
T1
)
3 1.38 1023( 450 300 ) 3.111021 J 2
二、气体分子的方均根速率
w 1 mv2 3 kT
2
2
v2
大量分子速率的平方平均值的平方根
v2 3kT 3RT
m
M mol
v2 T v2 1 / Mmol
气体分子的方均根速率与气体的热力学温度的 平方根成正比，与气体的摩尔质量的平方根成反比。
6-4 能量均分定理 理想气体的内能
一、自由度 确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。
He
O2
E
i1 2
n1 RT
i2 2
n2 RT
i3 2
n3 RT
1 2 ( i1n1 i2n2 i3n3 )RT
1 (5 0.789 5 0.208 3 0.007)8.31 273 2
5.68103 J
温度改变，内能改变量为 E M i RT
Mmol 2
例（15徐州物理预赛真题） 就质量而言，空气是
由76%的N2，23%的O2和1%的Ar三种气体组成，它 们的分子量分别为28、32、40。空气的摩尔质量为
28.910-3kg，试计算1mol空气在标准状态下的内能。
解： 在空气中
N2质量 M1 28.9103 7子内原子间距离保持不变）为例
z
z
C(x, y, z)
y
C(x, y, z)
2020年高中物理竞赛辅导课件：热学(热力学第一定律)04总结和真题练习(共18张PPT)
[思考] ①P-V图上等温线两侧的温度分布有 何特点？
②对本题⑵的其它分析方法？
⒌一定量的氮气经绝热压缩,压强变为原来的
2倍,问气体分子平均速率变为原来的几倍？
(A)22/5 (B)21/5 (C)22/7 (D) 21/7
[]
解：v 8kT v2 T2
m
v1 T1
P2 1 T2
P1 1 T1
压缩到原体积V，则在此循环过程中
(A)气体向外界放热. (B)气体对外界做功.
(C)气体内能增加. (D)不确定.
[]
解：P
此为逆循环，A<0
放热
(A)
OV
V 2V
[思考] (B)(C)为什么不对？
⒎一定量的理想气体经历如图所示的循环过
程，其中ab、cd是绝热过程，则该循环的效
率 =
.
P(atm)
E+A=0
PV C1 TV 1 C2 P 1T C3
——绝热过程方程
CP / CV
⒐绝热自由膨胀——非准静态过程
Q=A=E=0
T2=T1
⒑循环过程
E=0
Q=A
⒒热机效率 A 1 Q2
Q1
Q1
卡诺热机： 1 T2
T1
*⒓致冷机的致冷系数 w Q2 Q2 A Q1 Q2
T2
(
P2
)
1
7 / 51
2 7/5
22/7
T1 P1
v2 21/7 (D) v1
[思考] ①方均根速率是原来的几倍？
②若为单原子或多原子气体, 结果？
③若氮气经绝热压缩, 体积变为原来 的1/2, 结果？
⒍理想气体初态为(T,V)，绝热膨胀到2V，再