專題70氣體實驗定律和圖像（原卷版）

2024年高考物理一輪大單元綜合復習導學練專題70氣體實驗定律和圖像導練目標導練內(nèi)容目標1氣體實驗定律的基本規(guī)律及推論目標2理想氣體的常見圖像目標3探究溫度不變情況下一定質量氣體的壓強和體積的關系【知識導學與典例導練】氣體實驗定律的基本規(guī)律及推論1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關系p2.兩個重要的推論（1）查理定律的推論:Δp=p1T（2）蓋呂薩克定律的推論:ΔV=V1T【例1】如圖所示，兩端封閉的玻璃管在常溫下豎直放置，管內(nèi)充有理想氣體，一段汞柱將氣體封閉成上下兩部分，兩部分氣體的長度分別為l1，l2，且l1l2，下列判斷正確的是（）A．將玻璃管轉至水平，穩(wěn)定后兩部分氣體長度B．將玻璃管轉至水平，穩(wěn)定后兩部分氣體長度C．保持玻璃管豎直，使兩部分氣體升高相同溫度，穩(wěn)定后兩部分氣體長度D．保持玻璃管豎直，使兩部分氣體升高相同溫度，穩(wěn)定后兩部分氣體長度理想氣體的常見圖像1．一定質量的氣體不同圖像的比較類別特點(其中C為常量)舉例p-VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小[注意]上表中各個常量“C”意義有所不同?？梢愿鶕?jù)pV＝nRT確定各個常量“C”的意義。2．氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在V-T圖像(p-T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(或體積)越??；斜率越小，壓強(或體積)越大。(3)明確圖像面積物理意義：在p-V圖像中，p-V圖線與V軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功?！纠?】一定質量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，該圖由4段圓弧組成，表示該氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)狀態(tài)b、c、d，最終回到狀態(tài)a的狀態(tài)變化過程，則下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)c是等壓膨脹B．從狀態(tài)c到狀態(tài)d是等溫變化C．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體對外做功，內(nèi)能減小D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體放出熱量【例3】如圖所示為一定質量的理想氣體的壓強隨體積變化的圖像，其中AB段為雙曲線，BC段與橫軸平行，則下列說法正確的是（

）A．過程①氣體分子單位時間內(nèi)對容器壁單位面積的平均作用力增大B．過程②中氣體分子單位時間內(nèi)對容器壁的碰撞次數(shù)減少C．過程③中氣體內(nèi)能不變，氣體從外界吸收熱量D．整個循環(huán)過程中，氣體對外界做的功大于外界對氣體做的功【例4】如圖所示描述了一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ab的延長線過原點，則下列說法正確的是（）A．氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積增大B．氣體從狀態(tài)b到c的過程，一定向外界放出熱量C．氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對氣體做功D．氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小【例5】一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其變化過程的圖像如圖所示，的反向延長線通過坐標原點O。已知該氣體在狀態(tài)A時的壓強為，下列說法正確的是（）A．該氣體在狀態(tài)B時的壓強為B．該氣體在狀態(tài)C時的壓強為C．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中吸收的熱量為100JD．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中放出的熱量為200J探究溫度不變情況下一定質量氣體的壓強和體積的關系注意事項：(1)為了保持封閉氣體的質量不變,實驗中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤滑油。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變,實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分?！纠?】某同學用如圖所示實驗裝置探究一定質量的氣體發(fā)生等溫變化時壓強與體積的關系。將注射器活塞移動到體積最大的位置，接上軟管和壓強傳感器，記錄此時注射器內(nèi)被封閉氣體的壓強p和體積V；推動活塞壓縮氣體，記錄多組氣體的壓強和體積。（1）為保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變化，以下說法正確的是()A．要盡可能保持環(huán)境溫度不變B．實驗過程中應緩慢地推動活塞C．實驗過程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞D．實驗前要在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油（2）分別在環(huán)境溫度為T1、T2時完成上述探究活動。下列各圖能正確且直觀地反映實驗過程中，氣體壓強p隨體積V變化規(guī)律的是()A．

B．

C．

D．（3）實驗中發(fā)現(xiàn)，氣體壓強與體積的乘積pV越來越小，原因可能是()A．實驗時用手長時間握住注射器氣體部分B．涂抹潤滑劑過多，部分進入到密封氣體腔內(nèi)C．注射器與傳感器連接直管內(nèi)有部分氣體D．實驗時注射器內(nèi)的氣體發(fā)生了泄露（4）該同學用此裝置測量大米的密度。他取少許大米，先用天平測出其質量，再將其裝入注射器內(nèi)，重復上述實驗操作，記錄注射器上的體積刻度V和壓強傳感器讀數(shù)p，根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)，作出圖像可能是圖中的。（選填“A”“B”或“C”）（5）該同學用第（4）問中圖線與縱軸交點坐標（或坐標的絕對值）作為大米體積，由此求出大米的密度比真實值（選填“A。偏大”“B。偏小”或“C。相等”）【綜合提升專練】1．某次籃球比賽前，籃球在器材室被打入溫度為19℃的空氣后，球內(nèi)壓強為1.46atm。比賽過程中，籃球內(nèi)氣體的溫度升高為33℃。比賽中，籃球被打出場外刺出一小孔開始漏氣，換下后置于館內(nèi)穩(wěn)定后籃球內(nèi)氣體的溫度為27℃，壓強為p0=1.00atm。將空氣看成理想氣體，認為整個過程中籃球的容積不變，則下列分析正確的是（）A．溫度升高為33℃時球內(nèi)氣體的壓強為1.53atmB．溫度升高為33℃時球內(nèi)氣體的壓強為1.55atmC．籃球漏出空氣的質量與比賽前籃球內(nèi)空氣質量的比值D．籃球漏出空氣的質量與比賽前籃球內(nèi)空氣質量的比值2．如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個截面積不同的圓柱構成，各有一個活塞且用細桿相連，上、下分別封有兩部分氣體A和B，兩活塞之間是真空，原來活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，A、B兩部分氣體壓強pA<pB?，F(xiàn)在將兩部分氣體同時緩慢升高相同溫度，直到再次達到穩(wěn)定，（兩活塞始終沒有移動到兩圓柱的交界處）則（

）A．兩活塞將靜止不動B．兩活塞將一起向上移動C．A氣體的壓強改變量比B氣體的壓強改變量大D．B氣體的壓強改變量比A氣體的壓強改變量大3．一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)a，變化過程的pV圖像如圖所示。關于理想氣體經(jīng)歷的三個過程，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩狀態(tài)下氣體溫度之比為1：1B．bc過程中，氣體一定從外界吸熱C．bc過程中，氣體體積變小，外界對氣體做功D．ca過程中，氣體壓強增大，溫度升高E．a(chǎn)b過程中，氣體分子的平均動能保持不變4．2022年5月15日凌晨1時許，“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4270米的中科院珠峰站附近發(fā)放場地升空，4時40分，浮空艇升空高度達到4762米，創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學觀測世界紀錄。假設該型浮空艇的結構可簡化成一個球體，上半部分密封著一定質量的氦氣，下半部分是空氣，且下半部分可通過氣閥向外界排出氣體，控制整體的體積不發(fā)生較大變化，海拔4千米處大氣壓強約為5.6kPa，海拔9千米處大氣壓強約為3.2kPa，從海拔4千米升高到海拔9千米的過程溫度降低了40℃，上半部分氣壓、下半部分氣壓均近似等于外界大氣壓，開始時上、下兩部分氣體體積之比為2∶1。取海拔4千米處的溫度為－13℃，浮空艇內(nèi)氣體均可視為理想氣體，則下列說法正確的是（）A．上半部分在海拔4千米和海拔9千米處的體積之比為52∶77B．下半部分在海拔4千米和海拔9千米處的體積之比為52∶3C．上升過程下半部分向外界排出氣體的質量占開始時下半部分氣體質量的D．上升過程下半部分向外界排出氣體的質量占開始時下半部分氣體質量的5．某同學在探究氣體等溫變化規(guī)律的實驗中，得到以密閉容器內(nèi)氣體壓強p為縱坐標，體積V的倒數(shù)為橫坐標的圖像如圖所示。在1、2、3三種不同狀況下，得到斜率不同的圖形。若以與分別代表三種情況下的氣體分子摩爾數(shù)與氣體溫度，則下列敘述正確的是（

）A．若溫度，則氣體分子摩爾數(shù)B．若溫度，則氣體分子摩爾數(shù)C．若氣體分子摩爾數(shù)，則氣體溫度D．若氣體分子摩爾數(shù)，則氣體溫度E．實驗結果表明，一定質量的氣體，在溫度一定的情況下，則氣體壓強p與體積V成反比6．帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質量的理想氣體，氣體開始處于A狀態(tài)，經(jīng)過狀態(tài)變化過程到達C狀態(tài)，變化過程如圖中圖像所示，則下列說法正確的是（）A．氣體從過程中，體積增大B．氣體從過程中，從外界吸收熱量C．氣體從過程中，內(nèi)能不變D．氣體從過程中，向外界放出熱量E．氣體在A狀態(tài)和C狀態(tài)的體積之比為7．一定質量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c回到狀態(tài)a，其p－T圖像如圖所示。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c三個狀態(tài)的體積關系為Va<Vb<VcB．a(chǎn)到b過程，外界對氣體做功，吸收熱量C．b到c過程，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)減少D．c到a過程，氣體對外做功，分子的平均動能減少8．一定質量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過狀態(tài)B、C，D再回到狀態(tài)A，其體積V與熱力學溫度T的關系圖像如圖所示，其中BC的延長線過O點，氣體在狀態(tài)A時的壓強為。下列說法正確的是（

）A．A→B過程中氣體的壓強增大了B．B→C過程中氣體對外界放出的熱量小于外界對氣體做的功C．C→D過程中氣體的壓強變小，氣體從外界吸收熱量D．D→A過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積容器壁的碰撞次數(shù)減少9．一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過程的TV圖像如圖所示，則（）A．由A變化到B的過程中，氣體的壓強不變B．狀態(tài)A處的壓強與狀態(tài)B處的壓強之比為4：3C．由A變化到B的過程中，氣體從外界吸熱D．由A變化到B，單位時間內(nèi)單位面積上氣體分子對容器壁的撞擊次數(shù)變少10．質量為M、半徑為R的圓柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封閉一定質量的理想氣體，如圖甲所示，活塞用細線連接并懸掛在足夠高的天花板上。初始時封閉氣體的熱力學溫度為，活塞與容器上、下部的距離分別為h和，現(xiàn)讓封閉氣體的溫度緩慢升高，氣體從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到達狀態(tài)C，其圖像如圖乙所示，已知外界大氣壓恒為，點O、A、C共線，活塞氣密性良好，重力加速度大小為g。則理想氣體在狀態(tài)（）A．B的熱力學溫度為 B．B的壓強為C．C的壓強為 D．C的熱力學溫度為11．網(wǎng)上熱賣的一科普小制作斯特林發(fā)動機如圖甲所示，它是通過汽缸內(nèi)的氣體經(jīng)過冷卻、壓縮、吸熱、膨脹為一個周期的循環(huán)來輸出動力的，因此又被稱為熱氣機。如圖乙所示，在斯特林循環(huán)的圖像中，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個過程由兩個等溫過程和兩個等容過程組成，下列說法正確的是（

）A．B→C過程中，氣體壓強與攝氏溫度成正比B．狀態(tài)A氣體的溫度小于狀態(tài)C氣體的溫度C．C→D過程中，氣體放出的熱量等于外界對氣體做功D．經(jīng)歷一次循環(huán)過程中，氣體從外界吸收熱量12．卡塔爾世界杯聚集來自世界各地的球迷，為了保障球迷安全，儲備了大量的氧氣瓶，賽前醫(yī)療團隊對氧氣瓶做檢測時發(fā)現(xiàn)一氧氣瓶內(nèi)的氧氣圖如圖所示，瓶內(nèi)氧氣視為理想氣體，外界環(huán)境溫度不變，下列關于瓶內(nèi)氧氣從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程分析正確的是（）A．氧氣瓶正在漏氣B．單位時間內(nèi)撞擊氧氣瓶單位面積的分子數(shù)增多C．瓶內(nèi)氧氣溫度降低的主要原因是氧氣對外做功D．瓶內(nèi)每個氧氣分子的動能都減小13．如圖甲所示，活塞將一定質量的理想氣體封閉在氣缸里。設法讓氣缸中的氣體經(jīng)歷A→B→C→D的變化，氣體的壓強與攝氏溫度的關系如圖乙中實線所示。圖中O為坐標原點，A在p軸上，，，軸，BA的延長線經(jīng)過，CD的延長線經(jīng)過O。關于氣體各個階段的情況，下列說法正確的是（）A．A→B和C→D氣體都做等容變化 B．從C到D，氣體的分子數(shù)密度逐漸減小C．從B到C，氣體從外界吸收熱量 D．從A到D全過程，外界對氣體做正功14．某實驗小組的同學利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，注射器中密封了一定質量的理想氣體。（1）實驗時，為判斷氣體壓強與體積的關系，（選填“需要”或“不需要”）測出空氣柱的橫截面積。（2）測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強與體積之間的關系，若以p為縱坐標，則應以為橫坐標在坐標系中描點作圖，作出的圖線如圖乙所示。（3）為能更準確地測出氣體的壓強，某同學直接用細軟管連通注射器和另一壓強傳感器（測量壓強更準確），如圖丁所示。測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數(shù)據(jù)后，若以為縱坐標作出的圖線如圖丙所示，而該圖線不過原點，為減小這一實驗誤差且圖線仍為直線，下列措施不可行的是。A．選用容積較大的注射器B．實驗中氣體的體積不要壓縮得過小C．改用p為縱坐標，為橫坐標D．測出細軟管中氣體的體積15．用氣體壓強傳感器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗，實驗裝置如圖甲所示。（1）關于該實驗下列說法正確的是。A．為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油B．為方便推拉活塞，應用手握住注射器C．為節(jié)約時間，實