高二物理理想气体状态方程练习
最新人教版高中物理选修3-3：8.3理想气体的状态方程 知识点总结及课时练习
3理想气体的状态方程记一记理想气体的状态方程知识体系一个模型——理想气体一个方程——理想气体的状态方程三个特例——p1V1T1＝p2V2T2⎩⎪⎨⎪⎧T1＝T2时，p1V1＝p2V2V1＝V2时，p1T1＝p2T2p1＝p2时，V1T1＝V2T2辨一辨1.理想气体也不能严格地遵守气体实验定律．(×)2．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体．(√)3．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍．(×)4．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程p1V1T1＝p2V2T2.(×)5．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是因为压强减半且热力学温度加倍．(√)想一想什么样的气体才是理想气体？理想气体的特点是什么？提示：在任何温度、任何压强下都严格遵从实验定律的气体；特点：①严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程，是一种理想化模型．②理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点．③理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力．④理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关．思考感悟：练一练=1.有一定质量的理想气体，如果要使它的密度减小，可能的办法是( )A ．保持气体体积一定，升高温度B ．保持气体的压强和温度一定，增大体积C ．保持气体的温度一定，增大压强D ．保持气体的压强一定，升高温度解析：由ρ＝m /V 可知，ρ减小，V 增大，又由pV T ＝C 可知A 、B 、C 三项错，D 项对．答案：D2．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的实现是( )A ．使气体体积增加而同时温度降低B ．使气体温度升高，体积不变、压强减小C ．使气体温度不变，而压强、体积同时增大D ．使气体温度升高，压强减小、体积减小解析：由理想气体状态方程pV T ＝恒量得A 项中只要压强减小就有可能，故A 项正确；而B 项中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B 项错；C 项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故C 项错；D 项中温度升高，压强减小，体积减小，导致pV T 减小，故D 项错误．答案：A3.一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一过程可以用图上的直线ABC 来表示，在A 、B 、C 三个状态上，气体的温度T A 、T B 、T C 相比较，大小关系为( )A ．TB ＝T A ＝T CB ．T A >T B >T CC ．T B >T A ＝T CD ．T B <T A ＝T C解析：由图中各状态的压强和体积的值可知：p A · V A ＝p C ·V C <p B ·V B ，因为pV T ＝恒量，可知T A ＝T C <T B .答案：C4.如图所示，1、2、3为p －V 图中一定量理想气体的三种状态，该理想气体由状态1经过程1→3→2到达状态2.试利用气体实验定律证明：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2. 证明：由题图可知1→3是气体等压过程，据盖—吕萨克定律有：V 1T 1＝V 2T3→2是等容过程，据查理定律有：p 1T ＝p 2T 2联立解得p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2.要点一对理想气体的理解1.(多选)关于理想气体，下列说法中正确的是()A．严格遵守玻意耳定律、盖—吕萨克定律和查理定律的气体称为理想气体B．理想气体客观上是不存在的，它只是实际气体在一定程度上的近似C．和质点的概念一样，理想气体是一种理想化的模型D．一定质量的理想气体，内能增大，其温度可能不变解析：理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象；温度不太低、压强不太大的情况下可以把实际气体近似视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，A、B、C三项正确；理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小，D项错误．答案：ABC2．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是()A．温度极低的气体也是理想气体B．压强极大的气体也遵从气体实验定律C．理想气体是对实际气体的抽象化模型D．理想气体实际并不存在解析：气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的，温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小，趋向于液体，故答案为C、D两项．答案：CD要点二对理想气体状态方程的理解和应用3.(多选)一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是() A．先等温膨胀，再等容降温B．先等温压缩，再等容降温C．先等容升温，再等温压缩D．先等容降温，再等温压缩解析：根据理想气体状态方程pVT＝C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来值，A项错，同理可以确定C项也错，正确为B、D两项．答案：BD4．一定质量的气体，从初态(p0、V0、T0)先经等压变化使温度上升到32T0，再经等容变化使压强减小到12p0，则气体最后状态为()A.12p0、V0、32T0 B.12p0、32V0、34T0C.12p0、V0、34T0 D.12p0、32V0、T0解析：在等压过程中，V∝T，有V0T0＝V33T02，V3＝32V0，再经过一个等容过程，有：p032T0＝p02T3，T3＝34T0，所以B项正确．答案：B5.如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变小的原因是()A．环境温度升高B．大气压强升高C．沿管壁向右管内加水银D．U形玻璃管自由下落解析：对于左端封闭气体，温度升高，由理想气体状态方程可知：气体发生膨胀，h增大，故A项错．大气压升高，气体压强将增大，体积减小，h减小，故B项对．向右管加水银，气体压强增大，内、外压强差增大，h将增大，所以C项错．当管自由下落时，水银不再产生压强，气体压强减小，h变大，故D项错．答案：B6．一水银气压计中混进了空气，因而在27 ℃、外界大气压为758 mmHg时，这个水银气压计的读数为738 mmHg，此时管中水银面距管顶80 mm.当温度降至－3 ℃时，这个气压计的读数为743 mmHg，求此时的实际大气压值为多少？解析：画出该题初、末状态的示意图分别写出被封闭气体的初、末状态的状态参量p1＝758 mmHg－738 mmHg＝20 mmHgV1＝(80 mm)·S(S是管的横截面积)T1＝(273＋27) K＝300 Kp2＝p－743 mmHgV2＝(738＋80) mm·S－743(mm)·S＝75(mm)·ST2＝(273－3)K＝270 K将数据代入理想气体状态方程p1V1 T1＝p2V2 T2解得p＝762.2 mmHg.答案：762.2 mmHg要点三理想气体变化的图象7.在下图中，不能反映理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化，又回到原来状态的图是()解析：根据p -V ，p -T 、V -T 图象的意义可以判断，其中D 项显示的理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符．答案：D8．图中A 、B 两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A 的温度为T A ，状态B 的温度为T B ；由图可知( )A. T B ＝2T AB. T B ＝4T AC. T B ＝6T AD. T B ＝8T A 解析：对于A 、B 两个状态应用理想气体状态方程p A V A T A ＝p B V B T B可得：T B T A ＝p B V B p A V A ＝3×42×1＝6，即T B ＝6T A ，C 项正确． 答案：C基础达标1.关于一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p 、V 、T 的变化情况不可能的是( )A ．p 、V 、T 都减小B ．V 减小，p 和T 增大C．p和V增大，T减小D．p增大，V和T减小解析：由理想气体状态方程pVT＝C可知，p和V增大，则pV增大，T应增大．C项不可能．答案：C2．(多选)理想气体的状态方程可以写成pVT＝C，对于常量C，下列说法正确的是()A．对质量相同的任何气体都相同B．对质量相同的同种气体都相同C．对质量不同的不同气体可能相同D．对质量不同的不同气体一定不同解析：理想气体的状态方程的适用条件就是一定质量的理想气体，说明常量C仅与气体的种类和质量有关，实际上也就是只与气体的物质的量有关．对质量相同的同种气体当然常量是相同的，而对质量不同的不同气体，只要物质的量是相同的，那么常量C也是可以相同的．答案：BC3．(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是() A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积可能都不变解析：由pVT＝C(常量)可知，V不变、p增大时T增大，故A项正确；T增大时，p与V至少有一个要发生变化，故D错误；把V＝mρ代入pVT＝C得pmρT＝C，由此式可知，T不变时，ρ随p的减小而减小，故B项正确；p不变时，ρ随T的减小而增大，故C 项错误．答案：AB4．(多选)关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是()A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍B ．一定质量的理想气体由状态1变到状态2时，一定满足方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2C ．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D ．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半解析：理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2中的温度是热力学温度，不是摄氏温度，A 项错误，B 项正确；由理想气体状态方程及各量的比例关系即可判断C 项正确，D 项错误．答案：BC5．光滑绝热的轻质活塞把密封的圆筒容器分成A 、B 两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时V A ：V B ＝1：2，现将A 中气体温度加热到127 ℃，B 中气体温度降低到27 ℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比V A ′：V B ′为( )A ．1：1B ．2：3C ．3：4D ．2：1解析：对A 部分气体有：p A V A T A ＝p A ′V ′A T A ′① 对B 部分气体有：p B V B T B ＝p B ′V B ′T B ′② 因为p A ＝p B ，p A ′＝p B ′，T A ＝T B ，所以由①②得V A V B ＝V A ′T B ′V B ′T A ′，所以V A ′V B ′＝V A T A ′V B T B ′＝1×4002×300＝23答案：B6．如图所示，内壁光滑的汽缸和活塞都是绝热的，缸内被封闭的理想气体原来体积为V ，压强为p ，若用力将活塞向右压，使封闭的气体体积变为V 2，缸内被封闭气体的( )A ．压强等于2pB ．压强大于2pC ．压强小于2pD ．分子势能增大了解析：汽缸绝热，压缩气体，其温度必然升高，由理想气体状态方程pV T ＝C (恒量)可知，T 增大，体积变为V 2，则压强大于2p ，故B 项正确，A 、C 两项错，理想气体分子无势能的变化，D 项错．答案：B7.(多选)如图所示，一定质量的理想气体，从图示A 状态开始，经历了B 、C 状态，最后到D 状态，下列判断正确的是( )A ．A →B 温度升高，压强不变B ．B →C 体积不变，压强变大C ．B →C 体积不变，压强不变D ．C →D 体积变小，压强变大解析：由图象可知，在A →B 的过程中，气体温度升高、体积变大，且体积与温度成正比，由pV T ＝C ，气体压强不变，是等压过程，故A 项正确；由图象可知，在B →C 是等容过程，体积不变，而热力学温度降低，由pV T ＝C 可知，压强p 减小，故B 、C 两项错误；由图象可知，在C →D 是等温过程，体积减小，由pV T ＝C可知，压强p 增大，故D 项正确．答案：AD8．一气泡从30 m 深的海底升到海面，设水底温度是4 ℃，水面温度是15 ℃，那么气泡在海面的体积约是水底时的( )A ．3倍B ．4倍C ．5倍D ．12倍解析：根据理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2，知V 2V 1＝p 1T 2p 2T 1，其中T 1＝(273＋4) K ＝277 K ，T 2＝(273＋15) K ＝288 K ，故T 2T 1≈1，而p 2＝p 0≈10ρ水 g ，p 1＝p 0＋p ≈40 ρ水 g ，即p 1p 2≈4，故V 2V 1≈4.故选B 项．答案：B9.(多选)如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在导热汽缸中，用水平外力F 作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p 、V 、T 表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图象表示( )解析：由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据pV T ＝C 可知压强将减小．对A 项图象进行分析，p -V图象是双曲线即等温线，且由状态①到状态②体积增大，压强减小，故A 项正确；对B 项图象进行分析，p -V 图象是直线，温度会发生变化，故B 项错误；对C 项图象进行分析，可知温度不变，但体积增大，故C 项错误；对D 项图象进行分析，可知温度不变，压强减小，D 项正确．答案：AD10.如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管中水柱上升，则外界大气的变化可能是( )A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小解析：由题意可知，封闭空气温度与大气温度相同，封闭空气体积随水柱的上升而减小，将封闭空气近似看作理想气体，根据理想气体状态方程pV T ＝常量，若温度降低，体积减小，则压强可能增大、不变或减小，A 项正确；若温度升高，体积减小，则压强一定增大，B 、C 两项错误；若温度不变，体积减小，则压强一定增大，D 项错误．答案：A11．某不封闭的房间容积为20 m 3，在温度为7 ℃、大气压强为9.8×104 Pa 时，室内空气质量为25 kg.当温度升高到27 ℃、大气压强为1.0×105 Pa 时，室内空气的质量是多少？(T ＝273 K ＋t )解析：假设气体质量不变，末态体积为V 2，由理想气体状态方程有：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2， 解得V 2＝p 1V 1T 2p 2T 1＝9.8×104×20×3001.0×105×280＝21.0 m 3. 因为V 2＞V 1，即有部分气体从房间内流出，设剩余气体质量为m 2，由比例关系有：V 1V 2＝m 2m 1，m 2＝m 1V 1V 2＝23.8 kg.答案：23.8 kg12．图甲为1 mol 氢气的状态变化过程的V -T 图象，已知状态A 的参量为p A ＝1 atm ，T A ＝273 K ，V A ＝22.4×10－3 m 3，取1 atm＝105 Pa ，在图乙中画出与甲图对应的状态变化过程的p -V 图，写出计算过程并标明A 、B 、C 的位置．解析：据题意，从状态A 变化到状态C 的过程中，由理想气体状态方程可得：p A V A T A ＝p C V C T C ，p C ＝1 atm ，从A 变化到B 的过程中有：p A V A T A＝p B V B T B，p B ＝2 atm. A 、B 、C 的位置如图所示．答案：见解析13．[2019·潍坊高二检测]内燃机汽缸里的混合气体，在吸气冲程结束瞬间，温度为50 ℃，压强为1.0×105 Pa ，体积为0.93 L ．在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155 L 时，气体的压强增大到1.2×106 Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？解析：气体初状态的状态参量为p 1＝1.0×105 Pa ，V 1＝0.93 L ，T 1＝(50＋273) K ＝323 K.气体末状态的状态参量为p 2＝1.2×106 Pa ，V 2＝0.155 L ，T 2为未知量．由p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2可求得T 2＝p 2V 2p 1V 1T 1， 将已知量代入上式，得T 2＝1.2×106×0.1551.0×105×0.93×323 K ＝646 K ， 所以混合气体的温度t ＝(646－273) ℃＝373 ℃.答案：373 ℃能力达标14.[2019·长春市质检]如图所示，绝热气缸开口向上放置在水平地面上，一质量m ＝10 kg，横截面积S＝50 cm2的活塞可沿气缸无摩擦滑动；被封闭的理想气体温度t＝27 ℃时，气柱长L＝22.4 cm.已知大气压强为标准大气压p0＝1.0×105Pa，标准状况下(压强为一个标准大气压，温度为0 ℃)理想气体的摩尔体积为22.4 L，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1，g＝10 m/s2.求：(计算结果保留两位有效数字)(1)被封闭理想气体的压强；(2)被封闭气体内所含分子的数目．解析：(1)被封闭理想气体的压强为p＝p0＋mg Sp＝1.2×105 Pa(2)由p0V0T0＝pVT得标准状况下的体积为V0＝pVT0 p0T被封闭气体内所含分子的数目为N＝N A V0 V m解得N＝3.3×1022个答案：(1)1.2×105 Pa(2)3.3×1022。
高中物理 第八章 气体 第3节 理想气体的状态方程课时检测高二物理试题
积盾市安家阳光实验学校第3节理想气体的状态方程[随堂检测]1．(多选)关于理想气体，下列说法中正确的是( )A．理想气体的分子间没有分子力B．理想气体是严格遵从气体律的气体模型C．理想气体是一种理想化的模型，没有实际意义D．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体解析：选ABD．人们把严格遵从气体律的气体叫做理想气体，故B正确；理想气体分子间没有分子力，是一种理想化的模型，在研究气体的状态变化特点时忽略次要因素，使研究的问题简洁、明了，故A正确，C错误；在温度不太低、压强不太大时，实际气体可看成理想气体，故D正确．2．(多选)对一质量的气体，下列说法正确的是( )A．温度发生变化时，体积和压强可以不变B．温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化C．如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变D．只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们就说气体状态变化了解析：选BC．p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故B、C说法正确．3.如图为一质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经容过程到状态B，再经压过程到状态C.设A、B、C状态对的温度分别为T A、T B、T C，则下列关系式中正确的是( )A．T A＜T B，T B＜T C B．T A＞T B，T B＝T CC．T A＞T B，T B＜T C D．T A＝T B，T B＞T C解析：选C．由题象可知，气体由A到B过程为容变化，由查理律得p AT A＝p BT B，p A>p B，故T A>T B；由B到C过程为压变化，由盖—吕萨克律得V BT B＝V CT C，V B<V C，故T B<T C.选项C正确．4．(多选)一质量的理想气体经列哪些过程，其压强有可能回到初始压强( )A．先容降温，后温压缩B．先容降温，后温膨胀C．先容升温，后温膨胀D．先容升温，后温压缩解析：选AC．气体先容降温，后温压缩，根据气态方程pVT＝C分析可知，气体的压强先减小后增大，初末状态的压强可能相，故A 正确；气体先容降温，后温膨胀，根据气态方程pVT ＝C 分析可知，气体的压强一直减小，其压强不可能回到初始压强，故B 错误；气体先容升温，后温膨胀，根据气态方程pVT＝C分析可知，气体的压强先增大后减小，其压强有可能回到初始压强，故C 正确；气体先容升温，后温压缩，根据气态方程pVT＝C 分析可知，气体的压强一直增大，其压强不可能回到初始压强，故D 错误．5．(2019·高考卷Ⅲ)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm 的水银柱，水银柱下密封了一量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg ，环境温度为296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．解析：(1)设细管的长度为L ，横截面的面积为S ，水银柱高度为h ，初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h 1，被密封气体的体积为V ，压强为p ；细管倒置时，气体体积为V 1，压强为p 1.由玻意耳律有pV ＝p 1V 1①由力的平衡条件有p ＝p 0＋ρgh ② p 1＝p 0－ρgh ③式中，ρ、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，p 0为大气压强．由题意有V ＝S (L －h 1－h )④V 1＝S (L －h )⑤由①②③④⑤式和题给条件得L ＝41 cm.⑥(2)设气体被加热前后的温度分别为T 0和T ，由盖－吕萨克律有V T 0＝V 1T⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得T ＝312 K ．⑧答案：(1)41 cm (2)312 K [课时作业] 一、单项选择题1．关于理想气体，下列说法正确的是( ) A ．理想气体是对实际气体的抽象化模型 B ．压强极大的气体也遵从气体律C ．温度极低的气体也是理想气体D ．理想气体实际存在解析：选A ．理想气体是对实际气体的抽象化模型，如同质点，现并不存在，只属于一种理想化模型，A 正确；只要实际气体的压强不是很高，温度不是很低，都可以近似的当成理想气体来处理，理想气体是物理学上为了简化问题而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；通常状况下，严格遵从气态方程的气体，叫做理想气体，B 、C 、D 错误．2.如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小解析：选A ．外界温度降低，泡内气体体积减小，根据pVT＝C 知：泡内气体压强可能减小，液柱上升，内外液柱高度差变大，外界大气压增大，A 项正确；由pVT＝C 可知，当T 增大V 减小，则p 一增大，而液柱上升，说明外界大气压增大，B 、C 两项错误；被封闭气体温度不变，液柱升高，气体体积减小，由pV＝C 可知气体压强增大，则外界压强一增大，D 项错误．3．如图所示描述了封闭在某容器里的理想气体在温度T a 和T b 下的速率分布情况，下列说法正确的是( )A ．T a ＞T bB ．随着温度升高，每一个气体分子的速率都增大C ．随着温度升高，气体分子中速率大的分子所占的比例会增加D ．若从T a 到T b 气体的体积减小，气体一从外界吸收热量解析：选C.由图可知，b 的分子的速率较大的分子数比较多，则b 的分子的平均动能一比较大，由于温度是分子的平均动能的标志，所以T a ＜T b .故A 错误；温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，温度升高时，气体分子中速率大的分子所占的比例会增加，但不是每一个气体分子的速率都增大．故B 错误，C 正确；从T a 到T b 气体的体积减小，则外界对气体做正功；结合T a ＜T b 可知气体的内能增大；而做功与热传递都可以改变物体的内能，所以从T a 到T b 气体的体积减小，气体不一从外界吸收热量．故D 错误．4．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 ．保持不变解析：选B ．pVT为恒量，图象与坐标轴围成的面积表示pV 乘积，从实线与虚线(温线)比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T 先减小后增大，而理想气体的内能完全由温度决，所以内能先减小后增大．故选B ．5．已知湖水深度为20 m ，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g ＝10 m/s 2，ρ＝1.0×103kg/m 3)( )A ．12.8倍B ．8.5倍C ．3.1倍D ．2.1倍解析：选C ．对气泡内气体：在湖底处p 1＝p 0＋ρgh ，V 1，T 1＝277 K在水面时，p 2＝p 0，V 2，T 2＝290 K由理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2代入数据得V 2V 1＝p 1T 2p 2T 1≈3.1，故C 对．6．对一质量的理想气体，以下状态变化中可以实现的是( )A ．降低温度时，压强不变，体积增大B ．升高温度时，压强增大，体积减小C ．温度不变时，压强体积都增大D ．升高温度时，体积不变，压强减小解析：选B ．降低温度时，压强不变，根据pVT ＝C 知V 减小，故A 错误；升高温度时，压强增大，根据pVT ＝C 知V 可能减小也可能增大，故B 正确；温度不变时，压强增大，根据pVT ＝C 知V 减小，故C 错误；升高温度时，体积不变，根据pVT＝C 知压强增大，故D 错误．二、多项选择题7. (2017·高考卷Ⅲ)如图，一质量的理想气体从状态a 出发，经过容过程ab 到达状态b ，再经过温过程bc 到达状态c ，最后经压过程ca 回到初态a .下列说法正确的是( )A ．在过程ab 中气体的内能增加B ．在过程ca 中外界对气体做功C ．在过程ab 中气体对外界做功D ．在过程bc 中气体从外界吸收热量E ．在过程ca 中气体从外界吸收热量解析：选ABD ．ab 过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A 项正确；ab 过程发生容变化，气体对外界不做功，C 项错误；一质量的理想气体内能仅由温度决，bc 过程发生温变化，内能不变，bc 过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一律可知气体从外界吸热，D 项正确；ca 过程发生压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B 项正确；ca 过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一律可知气体向外界放热，E 项错误．8.(2018·高考卷 Ⅲ )如图，一量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p －V 图中从a 到b 的直线所示．在此过程中( )A ．气体温度一直降低B ．气体内能一直增加C ．气体一直对外做功D ．气体一直从外界吸热E ．气体吸收的热量一直用于对外做功解析：选BCD.一量的理想气体从a 到b 的过程，由理想气体状态方程p a V aT a＝p b V bT b可知，T b >T a ，即气体的温度一直升高，选项A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，选项B 正确；由于从a 到b 的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，选项C 正确；根据热力学第一律，从a 到b 的过程中，气体一直从外界吸热，选项D 正确；气体吸收的热量一增加内能，一对外做功，选项E 错误． 9．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p 甲、p 乙，且p 甲<p 乙．则( )A ．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度B ．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度C ．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能D ．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能解析：选BC ．根据理想气体的状态方程可知，p 甲V 甲T 甲＝p 乙V 乙T 乙，因为p 甲<p 乙，且V 甲＝V 乙，则可判断出T 甲<T 乙，B 正确；气体的温度直接反映出气体分子的平均动能的大小，C 正确．10.如图所示，用活塞把一质量的理想气体封闭在汽缸中，用水平外力F 作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，分别用p 、V 、T 表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用图中的哪几个图象表示( )解析：选AD ．由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据pVT＝C 可知压强将减小．对A 图象进行分析，p －V 图象是双曲线即温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A 正确；对B 图象进行分析，p －V 图象是直线，温度会发生变化，故B 错误；对C 图象进行分析，可知温度不变，体积却减小，故C 错误；对D 图象进行分析，可知温度不变，压强是减小的，故体积增大，D 正确．三、非选择题11．(2018·高考卷 Ⅰ )如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相的上下两，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳律得p 0V2＝p 1V 1①p 0V2＝p 2V 2②由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ③V 2＝V 2－V 6＝V3④设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg ⑤联立以上各式得m ＝15p 0S 26g .⑥答案：见解析12．(2019·高考卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，空气的压强为p .现缓慢地将中部的空气抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)设抽气前氢气的压强为p 10，根据力的平衡条件得 (p 10－p )·2S ＝(p 0－p )·S ① 得p 10＝12(p 0＋p )．②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1，氮气的压强和体积分别为p 2和V 2.根据力的平衡条件有p 2·S ＝p 1·2S ③ 由玻意耳律得p 1V 1＝p 10·2V 0④ p 2V 2＝p 0V 0⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V 1－2V 0＝2(V 0－V 2)⑥联立②③④⑤⑥式解得 p 1＝12p 0＋14p ⑦V 1＝4（p 0＋p ）V 02p 0＋p.答案：(1)12(p 0＋p ) (2)12p 0＋14p 4（p 0＋p ）V 02p 0＋p。
人教版高中物理选修3-3 理想气体状态方程 (2)
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）理想气体状态方程同步练习 3（1）乒乓球挤瘪后，放在热水里泡一会儿，会重新鼓起来. 解释这个现象.（2）封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面哪个说法是正确的（容器的膨胀忽略不计）：A.密度和压强均增大B.密度增大，压强不变.C.密度不变，压强增大.D.密度和压强均不变.分析：封闭在容器中的气体，质量不变. 在容器膨胀忽略不计时，由于体积不变，气体的密度不变. 由查理定律可知，温度升高时，气体压强增大.（3）一定质量的某种气体在20℃时的压强是1.0×105Pa. 保持体积不变，温度升高到50℃时，压强是多大？温度降低到－17℃时，压强是多大？（4）一个密闭容器里的气体，0℃时压强是8.0×104Pa. 给容器加热，气体的压强为1.0×105Pa 时温度升高到多少度？（容器的膨胀忽略不计）（5）某气体的等容线如图所示，线上的两点A 、B 表示气体所处的两个状态. A 、B 两个状态的体积比=B A V V _______，压强比=B A p p ________，温度比=BA T T _________. （6）一定质量的气体，保持其体积不变. 设0℃时的压强为p 0，t ℃时的压强为p . 取T = t ℃+273K.a. 试证明：)2731(0t p p +=.b. 在p-t 图上画出等容线. 等容线的延长线与横轴的交点是多少摄氏度？等容线在纵轴上的截距代表什么？答案：1、答：把乒乓球放在热水里，球内空气温度升高，由查理定律知道，空气的压强增大，大于大气压强. 球上瘪下去的部分受到球内气体的较大压强的作用，最终会鼓起来.2、答：说法C 正确.3、解：气体的初状态T 1=293K ，p 1=1.0×105Pa. 由查理定律2121T T p p =可知，1122p T T p =. 气体温度为50℃时T 2 = 323K. 把已知数值代入上式，可得这时气体的压强Pa 101.1Pa 100.1293323552⨯=⨯⨯=p . 气体温度为－17℃时T 3 = 256K ，这时气体的压强1133p T T p =Pa 100.12932565⨯⨯= = 8.7×104Pa4、解：气体的初状态T 1=273K ，p 1=8.0×104Pa. 气体的末状态p 2 = 1.0×105Pa.由查理定律可知 1122T p p T = K 273100.8100.145⨯⨯⨯= = 341.3 K5、答：11；12；12 6、答： a.证明：由查理定律知道，00T p T p =，所以00p T T p =. 根据题目所给的条件，0℃时的压强为p 0. 由于摄氏温度t = T －T 0，T 0 = 273.15K ，因此上式也可以表示为T = t + 273K ，所以可以得到t ℃时的压强)2731(27327300t p p t p +=+=. 证毕.b.在p-t 图上画出的等容线如图13-8. 等容线的延长线与横轴的交点是0 K ，即－273℃. 等容线在纵轴上的截距代表0℃时气体的压强p 0。
理想气体状态方程应用练习题
理想气体状态方程应用练习题在学习物理学的过程中，理想气体状态方程是一个非常重要的知识点。
它不仅在理论研究中有着广泛的应用，在实际生活和工程领域也发挥着重要的作用。
接下来，让我们通过一些练习题来深入理解和掌握理想气体状态方程的应用。
一、基础练习题1、一密闭容器中装有一定质量的理想气体，在温度为 27℃时，压强为 10×10^5 Pa。
若将温度升高到 127℃，则容器内气体的压强变为多少？解：已知初始温度$T_1 ＝ 27 ＋ 273 ＝ 300$ K，初始压强$P_1 ＝10×10^5$ Pa，最终温度$T_2 ＝ 127 ＋ 273 ＝ 400$ K。
根据理想气体状态方程$P_1V_1/T_1 ＝ P_2V_2/T_2$，由于容器密闭，体积不变，即$V_1 ＝ V_2$。
所以$P_2 ＝ P_1×T_2/T_1 ＝10×10^5×400/300 ≈ 133×10^5$ Pa2、一个容积为 20 L 的钢瓶中装有 150 atm 的氧气，若使用掉一半的氧气后，瓶内氧气的压强变为多少？温度不变。
解：初始压强$P_1 ＝ 150$ atm，初始体积$V_1 ＝ 20$ L，使用掉一半氧气后，剩余气体的物质的量为原来的一半。
因为温度不变，根据理想气体状态方程$P_1V_1 ＝ P_2V_2$，体积不变，＄V_1 ＝ V_2$。
所以$P_2 ＝ P_1/2 ＝ 150/2 ＝ 75$ atm二、综合练习题1、一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度从 0℃升高到 100℃时，其体积增加了 1/3。
求原来气体的温度是多少？解：设原来气体的温度为$T_1$，最终温度$T_2 ＝ 100 ＋ 273 ＝373$ K。
根据理想气体状态方程$V_1/T_1 ＝ V_2/T_2$，压强不变，＄P_1 ＝ P_2$。
已知体积增加了 1/3，即$V_2 ＝ 4/3 V_1$。
(高中物理)理想气体状态方程(2)·典型例题解析
理想气体状态方程(2)·典型例题解析【例1】某房间的容积为20m3，在温度为17℃，大气压强为74 cm Hg时，室内空气质量为25kg，那么当温度升高到27℃，大气压强变为76 cm Hg时，室内空气的质量为多少千克？解析：以房间内的空气为研究对象，是属于变质量问题，应用克拉珀龙方程求解，设原质量为m，变化后的质量为m′，由克拉珀龙方程点拨：对于变质量的问题，应用克拉珀龙方程求解的比较简单．【例2】向汽车轮胎充气，轮胎内原有空气的压强为个大气压，温度为20℃，体积为20L，充气后，轮胎内空气压强增大为个大气压，温度升为25℃，假设充入的空气温度为20℃，压强为1个大气压，那么需充入多少升这样的空气(设轮胎体积不变)．解析：以充气后轮胎内的气体为研究对象，这些气体是由原有局部加上充入局部气体所混合构成．轮胎内原有气体的状态为：p1＝1.5 atm，T1＝293K，V1＝20L．需充入空气的状态为：p2＝1atm，T2＝293K，V2＝？充气后混合气体状态为：p＝，T＝298K，V＝20L点拨：凡遇到一定质量的气体由不同状态的几局部合成时，可考虑用混合气体的状态方程解决．【例3】空气的平均摩尔质量为×10-2kg/mol，试估算室温下，空气的密度．在具体估算时可取p0＝×105Pa，T＝300 K来计算．参考答案：3【例4】贮气筒的容积为100 L，贮有温度为27℃，压强为30atm的氢气，使用后温度降为20℃，压强降为20个大气压，求用掉的氢气质量．点拨：方法一：选取筒内原有的全部氢气为研究对象，且没有用掉的氢气包含在末状态中．可求出用掉的氢气的体积．再取用掉的氢气为对象，同标准状态相比较，求出用掉氢气的质量，方法二：对使用前、后筒内的氢气用克拉珀龙方程．并可比较这两种方法的繁简程度．参考答案：跟踪反响1．活塞把密闭容器分隔成容积相等的两局部A和B，如图13－59所示，在A、B中分别充进质量相同、温度相同的氢气和氧气，那么活塞将：[ ] A．向右运动B．向左运动C．不动D．不能确定2．有一个充满氢气的氢气球，球的质量为球内充入氢气的3倍，氢气压强为外面空气压强的倍，温度相同，那么氢气球开始上升的加速度为________(空气的平均摩尔质量为29g/mol)3．当温度为27℃，压强为×105Pa时，32g氧气的体积为多大？密度是多大？另有48g氧气，温度和压强跟上述数值相同，氧气密度是多大？4．如图13－60所示，气缸A和容器B由一细管经阀门K相连，A和B 的壁都是透热的，A放在27℃、1标准大气压的大气中，B浸在127℃的恒温槽内，开始时K是关断的，B内没有气体，容积V B＝，A内装有气体，体积V A＝，翻开K，使气体由A流入B，等到活塞D停止移动时，A内气体体积是多大？假设活塞D与气缸壁之间没有摩擦，细管的容积忽略不计．参考答案1．C 2．1.5g 3．32kg/m32kg/m34．3L。
高中物理 第三节 理想气体的状态方程知能演练试题 新
第三节 理想气体的状态方程础巩基固1．(双选)关于理想气体，下列说法正确的是( ) A ．理想气体能严格遵从气体实验定律B ．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体C ．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体D ．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体解析：理想气体是实际气体的科学抽象，是理想化模型，实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体．答案：AC2．关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是( )A ．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍B ．气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2C ．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D ．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半解析：一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100 ℃上升到200 ℃时，体积增大为原来的1.27倍，故A 项错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B 项缺条件，故错误．由理想气体状态方程pVT＝C 恒量可知，C 项正确，D 项错误． 答案：C3．(双选)一定质量的理想气体，初始状态为p 、V 、T 经过一系列状态变化后，压强仍为p ，则下列过程中可以实现的是( )A ．先等温膨胀，再等容降温B ．先等温压缩，再等容降温C ．先等容升温，再等温压缩D ．先等容降温，再等温压缩解析：根据理想气体状态方程pVT＝C ，若经过等温膨胀，则T 不变，V 增加，p 减小，再等容降温，则V 不变，T 降低，p 减小，最后压强p 肯定不是原来值，A 项错，同理可以确定C 项也错，正确选项为B 、D.答案：BD点评：本题应抓住无论怎样变化，这一理想气体三个状态参量之间的关系再逐一验证．4．(2014·厦门二模)一定质量的理想气体，由状态A 经状态B 沿直线AC 变化到状态C ，如图所示，气体在A 、B 、C 三个状态中的温度之比是( )A ．1∶3∶5B ．2∶4∶6C ．3∶4∶3D ．4∶3∶4解析：根据理想气体状态方程：pV T ＝C (常数)，解得：T ＝pV C所以分别代入A 、B 、C 三点的压强p 、体积V ，得：V A ∶V B ∶V C ＝3∶4∶3，故选C 项．答案：C5．图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小解析：设玻璃泡中P 气体压强为p ，外界大气压强为p 0，则p 0＝p ＋ρgh ，且玻璃泡中气体与外界大气温度相同．液柱上升，气体体积减小，根据理想气体的状态方程pVT＝C 可知，p T 变大，即p 0T变大，B 、C 、D 均不符合要求，A 正确． 答案：A6．一定质量的理想气体，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，下列关系中正确的是( )A ．p 1＝p 2，V 1＝2V 2，T 1＝12T 2B ．p 1＝p 2，V 1＝12V 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 2解析：根据理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2可以判断D 项正确，A 、B 、C 三项错误． 答案：D点评：本题属于容易题．记住公式就容易得分．能力提升7．一定质量的气体，从初态(p 0、V 0、T 0)先经等压变化使温度上升到32T 0，再经等容变化使压强减小到12p 0，则气体最后状态为( )A.12p 0、V 0、32T 0B.12p 0、32V 0、34T 0C.12p 0、V 0、34T 0D.12p 0、32V 0、T 0解析：在等压过程中，V ∝T ，有V 0T 0＝V 33T 02，V 3＝32V 0，再经过一个等容过程，有：p 032T 0＝p 02T 3，T 3＝34T 0，所以B 项正确．答案：B8．如图所示，在pT 坐标系中的a 、b 两点，表示一定质量的理想气体的两个状态，设气体在状态a 时的体积为V a ，密度为ρa ，在状态b 时的体积为V b ，密度为ρb ，则( )A ．V a >V b ，ρa >ρbB ．V a <V b ，ρa <ρbC ．V a >V b ，ρa <ρbD ．V a <V b ，ρa >ρb解析：过a 、b 两点分别作它们的等容线，由于斜率k a >k b ，所以V a <V b ，由于密度ρ＝m V，所以ρa >ρb ，故D 项正确．答案：D9．(双选)一定质量理想气体，状态变化过程如图中ABC图线所示，其中BC为一段双曲线．若将这一状态变化过程表示在下图中的pT图象或VT图象上，其中正确的是( )答案：AC10．若一定质量的理想气体分别按图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是____(填“A”、“B”或“C”)．解析：由理想气体状态方程pVT＝C，得V＝CpT，在VT图象中等压线是一条过原点的直线，故C项正确．答案：C11．内燃机汽缸里的混合气体，在吸气冲程之末，温度为50 ℃，压强为p 1＝1.0×105Pa ，体积为0.93 L ．在压缩冲程中，把气体的体积压缩为V 2＝0.155 L 时，气体的压强增大到p 2＝1.2×106Pa 这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？解析：初态：p 1＝1.0×105Pa 、V 1＝0.93 L ，T 1＝(50＋273)K ＝323 K ， 末态：p 2＝1.2×106Pa ，V 2＝0.155 L ，T 2为未知量． 由p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2可求得：T 2＝p 2V 2T 1p 1V 1＝1.2×106×0.1551.0×105×0.93×323 K＝646 K 混合气体的温度t ＝(646－273)℃＝373 ℃. 答案：373 ℃12．如图所示，一个密闭的汽缸，被活塞分成体积相等的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的；它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等．现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间，达到平衡后，左室的体积变为原来的34，气体的温度T 1＝300 K ，求右室气体的温度．解析：根据题意对汽缸中左右两室中气体的状态进行分析： 左室的气体：加热前p 0、V 0、T 0，加热后p 1、34V 0、T 1右室的气体：加热前p 0、V 0、T 0，加热后p 1、54V 0、T 2根据pV T＝C ，得：左室气体：p 0V 0T 0＝p 1·34V 0T 1右室气体：p 0V 0T 0＝p 1·54V 0T 2所以：p 1·34V 0300＝p 1·54V 0T 2解得T 2＝500 K. 答案：500 K。
人教版高中物理选择性必修第3册 第二章 气体、固体和液体 专题一 理想气体的状态方程
不成线性关系，A 错误；实际大气压强为 p0＝ρgx＋p，所以测得结果偏小，B 正确；外界温度恒定，大气 压强增大时，玻璃管内水银面上升，C 正确；若缓慢向下按玻璃管，假设液面不动，则玻璃管内气体被压缩， 体积变小，压强变大，则管内水银将下降，D 错误．
对甲气体分析，初态 p1＝p0，V1＝6S，T1＝300 K，末态 p6＝ p0，V6＝(18－x)S，
17
由理想气体状态方程得p1V1＝p6V6，联立得
T1
T6
42 200
T6＝
17
K.
专题一 理想气体的状态方程
刷基础
题型3 气体实验定律的微观解释
10．一定质量的理想气体，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( B ) 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 解析
解析
pV 根据理想气体状态方程 ＝C 可知，理想气体先等温压缩，压强增大，再等容降温，压强减小，压强可以回
T
到初始值，A 正确；同理，理想气体先等温膨胀，压强减小，再等容降温，压强减小，压强不能回到初始值， B 错误；理想气体先等容升温，压强增大，再等温压缩，压强增大，压强不能回到初始值，C 错误；理想气 体先等容降温，压强减小，再等温膨胀，压强减小，压强不能回到初始值，D 错误．
由理想气体状态方程得p2V2＝p′2V′2，
T2
T′2
解得 T′2＝312.5 K.
专题一 理想气体的状态方程
刷基础
解析
高中物理第3节理想气体的状态方程试题
高中物理第3节理想气体的状态方程 试题 2019.091,一个矩形线圈匝数为100匝，线圈面积为202.0m ，在T B 5.0=的匀强磁场中以s rad /314=ω的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁感线平行，则（ ） A 、电动势的有效值为V2157B 、s t 02.0=时的电动势V e 314=C 、s t 01.0=时，电动势V e 314=D 、s t 01.0=时，电动势为零2,某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为e=εm sin ωt ，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式 。
3,一正弦式电流u ＝102sin314t ，其有效值为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______。
4,如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s 末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．5,一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为400V ，线圈匀速转动的角速度为314rad/s ，今将该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为2000Ω。
试写出该电流的瞬时值表达式并求出该电路所消耗的交流电功率。
6,边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图中所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程中，在线圈中产生的热量是多少？7,交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？8,一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下面说法中正确的是（）A、t1时刻通过线圈的磁通量为零B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C、t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小9,将一根电阻丝接到100V直流电源上，在1min内产生的热量为Q，若将此电阻丝接到某一正弦式交流电源上，则在2min内产生的热量也为Q，那么该交流电压的最大值为（）A、50VB、502VC、100VD、100V210,一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′按顺时针方向旋转．引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻，如图所示，在线圈转动过程中，通过电阻的电流( )Ａ、大小和方向都不断变化．Ｂ、大小和方向都不变．Ｃ、大小不断变化，方向Ｄ、大小不断变化，方向从11,一交变电流的电压瞬时值表达式为u=311sin314tV，则：（1）该交变电流的电压有效值为 V，频率为 Hz，周期为 s。
高中物理 第八章 气体 第3节 理想气体的状态方程练习(含解析)新人教版选修3-3
第3节理想气体的状态方程1．了解理想气体模型，知道实际气体可以近似看成理想气体的条件。
2．能够从气体实验定律推导出理想气体的状态方程。
3．掌握理想气体状态方程的内容、表达式和适用条件，并能应用理想气体的状态方程分析解决实际问题。
一、理想气体1．定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从□01气体实验定律的气体。
2．理想气体与实际气体二、理想气体的状态方程1．内容：一定质量的某种理想气体，在从状态1变化到状态2时，尽管p、V、T都可能03热力学温度的比值保持不变。
改变，但是□01压强跟□02体积的乘积与□2．公式：□04pV T ＝C 或□05p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2。
3．适用条件：一定质量的□06某种理想气体。
判一判(1)一定质量的理想气体，先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积。
( ) (2)气体的状态由1变到2时，一定满足方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2。
( ) (3)描述气体的三个状态参量中，可以保持其中两个不变，仅使第三个发生变化。
( ) 提示：(1)× (2)× (3)×课堂任务 对理想气体的理解理想气体的特点1．严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。
2．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点。
3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。
例1 (多选)关于理想气体，下面说法哪些是正确的( )A．理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B．理想气体的分子没有体积C．理想气体是一种理想模型，没有实际意义D．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体[规范解答] 理想气体是指严格遵守气体实验三定律的气体，实际的气体在压强不太高、温度不太低时可以认为是理想气体，A、D正确。
理想气体分子间没有分子力，但分子有大小，B错误。
高中物理选修3-3理想气体状态方程练习题
理想气体状态方程一、填空题1．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U形管，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，则气体柱Ⅰ长度将________，气体柱Ⅰ长度将________。
（选填：“增大”、“减小”或“不变”）2．如图1所示，在斯特林循环的p–V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目（选填“增大”、“减小”或“不变”）．状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图2所示，则状态A对应的是（选填“Ⅰ”或“Ⅰ”）．二、解答题3．在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg．现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．4．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0=75.0cmHg．（1）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；（2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度．5．U形管两臂粗细不同，开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg.开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm，如图所示.现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：Ⅰ1）粗管中气体的最终压强；Ⅰ2）活塞推动的距离.6．如图所示，竖直放置的U 形管左端封闭，右端开口，左、右两管的横截面积均为2cm 2，在左管内用水银封闭一段长为20cm 、温度为27℃的空气柱(可看成理想气体)，左右两管水银面高度差为15cm ，外界大气压为75cmHgⅠ①若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平，求在右管中注入水银的体积V(以cm 3为单位)Ⅰ②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度，直至封闭空气柱的长度为开始时的长度，求此时空气柱的温度TⅠ7．一内壁光滑、粗细均匀的U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一轻活塞．初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示．已知大气压强075p cmHg ，环境温度不变．（1）求右侧封闭气体的压强p 右Ⅰ（2）现用力向下缓慢推活塞，直至管内两边水银柱高度相等并达到稳定．求此时右侧封闭气体的压强'p 右Ⅰ（3）求第(2)问中活塞下移的距离x Ⅰ8．如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下．质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S＝2×10－3 m2，与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离h＝24 cm，活塞距汽缸口10 cm．汽缸所处环境的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2．现将质量为m＝4 kg的物块挂在活塞中央位置上．（1）活塞挂上重物后，活塞下移，求稳定后活塞与汽缸底部之间的距离．（2）若再对汽缸缓慢加热使活塞继续下移，活塞刚好不脱离汽缸，加热时温度不能超过多少？此过程中封闭气体对外做功多少？9．如图所示，一竖直放置的足够长汽缸内有两个活塞用一根轻质硬杆相连，上面小活塞面积S1=2 cm2，下面大活塞面积S2=8 cm2，两活塞的总质量为M=0.3 kg；汽缸内封闭温度T1=300K的理想气体，粗细两部分长度相等且L=5 cm；大气压强为P o=1.01×l05PoⅠg=10mⅠs2，整个系统处于平衡，活塞与缸壁间无摩擦且不漏气．求：(1)初状态封闭气体的压强PiⅠ(2)若封闭气体的温度缓慢升高到T2 =336 K，气体的体积V2是多少；(3)上述过程中封闭气体对外界做功WⅠ10．如图所示，面积2100S cm =的轻活塞A 将一定质量的气体封闭在导热性能良好的汽缸B 内，汽缸开口向上竖直放置，高度足够大.在活塞上放一重物，质量为20m kg =，静止时活塞到缸底的距离为120L cm =，摩擦不计，大气压强为50 1.010P Pa =⨯，温度为27℃，g 取210/m s ．()1若保持温度不变，将重物去掉，求活塞A 移动的距离；()2若加热汽缸B ，使封闭气体温度升高到177℃，求活塞A 移动的距离．12．粗细均匀的U 型玻璃管竖直放置，左侧上端封闭，右侧上端开口且足够长。
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高二物理理想气体状态方程练习 【同步达纲练习】 1.一定质量的理想气体，从初态(P1，V1，T1)变化到终态(P2，V2，T2)，下列各量关系中不可能实现的应为( ) A.P1＞P2，V1＞V2，T1＞T2 B.P1＞P2，V1＞V2，T1＜T2 C.P1＜P2，V1＞V2，T1＜T2 D.P1＜P2，V1＜V2，T1＞T2 2.对一定质量的理想气体，在下列各种过程中，可能发生的过程是：( ) A.气体膨胀对外做功，温度升高 B.气体吸热，温度降低 C.气体放热，压强增大 D.气体放热，温度不变 3.如图13.3-8所示，A、B两点表示一定质量的理想气体的两个状态，当气体自状态A变化到状态B时( )
A.体积必须变大 B.有可能经过体积减小的过程 C.外界必然对气体做正功 D.气体必然从外界吸热 4.如下图所示，能反映理想气体经历了等温变化等容变化等压变化，又回到原来状态的图是( )
5.一汽泡以30m深的海底升到水面，设水底温度是4℃，水面温度是15℃，那么汽泡在水面的体积约是水底时( ) A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.12倍 6.如下图甲所示，P-T图上的图线abc表示一定质量的理想气体的状态变化过程，此过程在P-V图上(下图 (乙)所示)的图线应为( )
甲 乙 7.一定量气体可经不同的过程以状态(P1、V1、T1)变到状态(P2、V2、T2)，已知T2＞T1.则在这些过程中( ) A.气体一定都从外界吸收热量 B.气体和外界交换的热量都是相等的 C.外界对气体所做的功都是相等的 D.气体内能间变化量都是相等的 8.如下图所示，密封的圆柱形容器中盛有27℃，压强为1atm的空气，容器中间用两个绝热但能自由活动的活塞隔成体积相等的三个部分.将A部分加热到227℃，C部分加热到327℃，B部分温度不变.平衡后，A、B、C三部分体积之比为 .
9.如下图所示，A、B是两截面积相同的气缸，放在水平地面上，活塞可无摩擦地上、下移动.活塞上固定一细的刚性推杆，顶在一可绕水平固定轴O自由旋转的杠杆MN上，接触点光滑.活塞(连推杆)、杠杆的质量均可忽略，开始时，A和B中气体压强为PA=1.10×105Pa和PB=1.20×105Pa，体积均为V0=1.00L，温度均为T0=300K，杠杆处于水平位置，设大气压强始终P0=1.00×105Pa，当气缸B中气体的温度TB变为400K，体积VB=1.10L时，求气缸A中气体温度.
【素质优化训练】 1.如图所示，水平放置的密封气缸的活塞被很细的弹簧拉住，气缸内密封一定质量的气体.当缸内气体温度为27℃，弹簧的长度为30cm时，气缸内气体压强为缸外大气压的1.2倍.当缸内气体温度升高到127℃时，弹簧的长度为36cm.求弹簧的原长?(不计活塞与缸壁的摩擦)
2.如图所示，在圆筒形真空容器内，弹簧下挂一重量可忽略的活塞.当弹簧自然伸长时，活塞刚好触及容器底部.如果活塞下充入一定质量的温度为T的某种气体，则气柱高度为h.问气体温度升高到T′时，气柱的高度h′是多少?(设活塞不漏气，且与器壁无摩擦)
3.一个质量可不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图所示，最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，气体柱的高度为H0，压强等于大气压强P0，现对气体缓慢加热，当气体温度升高了△T=60K时，活塞(及铁砂)开始离开卡环而上升，继续加热直到气柱高度为H1=1.5H0.此后在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度变为H2=1.8H0.求此时气体的温度.(不计活塞与气缸之间的摩擦) 4.如图的容器内有少量红磷，充满氯气升温至400K，气体体积为1L.在恒温下充分反应. (1)写出可能发生的化学反应的化学方程式，并说明反应现象. (2)现测量容器内除存在氯气外，还有气态PCl3和气态PCl5，请写出这时容器中反应的化学方程式. (3)若容器内气体的体积已变为0.75L，气态PCl3和气态PCl5的物质的量相等，求此时氯气的转化率. (4)若升温至800K，氯气的转化率为45%，求这时容器中气体总体积.
【生活实际运用】 如下图所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环；使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦.活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为A、B两部分，A、B中各封闭同种的理想气体，开始时A、B中气体的温度均为27℃，压强等于外界大气压强P0，活塞距气缸底的高度为1.6H0，现通过B中的电热丝缓慢加热，试求：
(1)当B中气体的压强为1.5P0时，活塞距缸底的高度是多少? (2)当A中气体的压强为1.5P0时，B中气体的温度是多少?
【知识验证实验】 1.内容 实验室内备有米尺、天平、量筒、温度计、气压计等器材，需选取哪几件最必备的器材，测量哪几个数据，即可根据物理常数表和气体定律估算出教室内现有的空气分子数? 2.提示 ①选取米尺、温度计、气压计三件器材 ②用米尺测出教室的长、宽、高，算出体积V；用温度计测出室温，设为T；用气压计测出大气压，设为P
③对教室内质量为m的空气变化到标准状态下有TPV=00'TVP (P0=1atm,T0=273K) ∴V′=00TPPTV ④教室内空气分子数 N=0'VVN0(V0=22.4×10-3m3,N0=6.02×1023)
=000VTPPVTN0 【知识探究学习】 1.内容 如图所示，内径均匀的U型细玻璃管一端开口，竖直放置，开口端与一个容积很大的贮气缸B连通，封闭端由水银封闭一段空气A，已知-23℃时空气柱A长62cm，右管水银面比左管水银面低40cm，当气温上升到27℃时，水银面高度差变化4cm，B贮气缸左侧连接的细管的体积变化不计.
(1)试论证当气温上升到27℃时，水银面高度差是增大4cm还是减小4cn? (2)求-23℃时贮气缸B中气体的压强.
2.提示 (1)假设水银柱不动，由查理定律得11TP=22TP=TP△△ ∴△P=11TP△T 显然在△T、T1相同情况下，初始压强P1越大，升高相同温度时，压强的增量越大，而初始状态时，PA＜PB，所以△PA＜△PB，则A中水银上升，水银面高度差增大
(2)设-23℃时，B中气体压强为PB，对A中理想气体有AAATLP='''AAATLP，即
25062)40(BP=30062)40'(BP①
对B中气体有250BP=300'BP② 由①②得PB=140cmHg 参考答案： 【同步达纲练习】 1.BD 2.ABCD 3.ABD (提示：连接OA、OB得到两条等容线，故有VB＞VA，A项正确.由于没有限制自状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故B项正确.因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C项错误.因为气体对外界做功，而气体的温度升高，内能增大，所以气体一定从外界吸热，D项正确.) 4.A
5.B (提示：对气泡内的气体，在水底时有P1=P0+766.1310302P0=4atm,T1=277K，在水面
时P2=1atm,T2=288K,则111TVP=222TVP，得12VV=4) 6.C (提示：由图 (甲)的P-T图像可以看出，a→b为等容升压，b→c是等温降压，而在图中的四个图中能同时满足这一条件及先后顺序的只有C图) 7.D (提示：在P-V图中，分别作两条与温度T1、T2对应的等温线t1、t2，如下图所示，设气体从状态A经不同的过程AB、AC、AD到达B、C、D状态，(B、C、D在温度为T2的等温线上，A在温度为T1的等温线上)若由A→B，从图中看出气体压缩，外界对气体做的功若大于气体内能的增加，则气体向外放热，所以A项错误；若由A→D，由图可见气体等压膨胀，气体内能增加的同时，还需对外做功，所以吸收的热量肯定比从A→c(A→c，气体等容升压)多.因为从A→c气体不对外做功，故B、C项也是错误的.理想气体的内能只与温度有关，气体从状态(P1、V1、T1)不管经什么过程到状态(P2、V2、T2)其温度的变化量相等，内能的变化量也相等，故D项正确.)
8.5∶3∶6 (提示：对A中气体有3001V=500AVP，B中气体3001V=300BVP，C中气体3001V=600CVP)
9.设l1、l2是开始时，A、B推杆作用于杠杆的推力的力臂.由力矩平衡得(PA-P0)l1=(PB-P0)l2，∴l1=2l2
设VA为末态气缸A中气体的体积，由几何关系可知10lVVA=20lVVB，解得：VA=1.20升 设BP为末态气缸B中的压强，由气态方程得10TVPB=BBBTVP'，解得PB′=1.45×105Pa 设PA′为末态气缸中压强，由力矩平衡得 (PA′-P0)l1=(PB′-P0)l2，解得PA′=1.23×105Pa 设TA为末态气缸A的温度，由气态方程
00TVPA=AAAT
VP'
，得TA=402.5k 【素质优化训练】 1.21cm (提示：设弹簧原长为l，活塞截面积为S，弹簧劲度系数为k，由题意得
300302.10SP=40036SP•①，1.2P0S=P0S+k(0.3-l)②，PS=P0S+k(0.36-l)③，由①②③得l)
2.h·TT' (提示：设活塞截面积为S，弹簧劲度系数为k，由题意得：TPhs='''T
shP
①，kh=PS②，kh′=P′S③，由①②③得h′) 3.540k (提示：设气体最初温度为T0，则活塞刚离开卡环时温度为T0+△T，设气柱高
为H1时温度为T1，高为H2时温度为T2.由等压升温过程得：TTH△00=11TH①，联系初态和
终态的气态方程得：00TH=22TH②，利用T1=T2由①②解得：T2=)(12121HHHHH△T，代入数据得：T2=540k.) 4.(1)2P+3Cl2点燃2PCl3；PCl3+Cl2=PCl5 (2)PCl3+Cl2PCl5+Q (3)设生成PCl3的体积为V，运用伏加德罗定律和原子守恒定律.求出反应中消耗Cl2的体积为4V1(1L-4V)+V+V=0.75L,V=0.125L；Cl2的转化率=LL14125.0×100%=50% (4)据题意，温度升高后，又有1L×0.05=0.05L.Cl2生成. PCl3 + Cl2 PCl5 升温后(0.125+0.05)L. (0.5+0.05)L (0.125-0.05)L V总=(0.125+0.05)L+(0.5+0.05)L+(0.125-0.05)L=0.8L(末考虑温度对气体体积的影响) 没400K时的压强、温度、气体体积为P1、T1、V1、800K时为P2、T2、V2.根据气体定律知：