2022届高考物理一轮复习热学---理想气体能力提升（1）

2022届高考物理一轮复习热学---理想气体能力提升（1）

练习

一、单选题，共10小题

1．一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下速率分布情况如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．实线对应的氧气温度为0℃

B．虚线对应的氧气分子平均动能较小

C．温度降低，曲线峰值向右移动

D．从图可以得到任意速率区间的氧气分子数

2．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时， 管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（　　）

A．加速上浮 B．加速下沉

C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动

3．下列说法中正确的是（　　）

A．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大

B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同

C．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

D．可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气，温度相同时氧气的内能小

4．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，气泡内的气体看作理想气体。则上升过程中（　　）

A．气泡内气体内能不变 B．气泡内气体的压强不变

C．气泡体积不变 D．气泡内气体吸热

5．如图所示，一端封闭，一端开口截面积相同的U形管AB，管内灌有水银，两管内水银面高度相等，管A内封有一定质量的理想气体，气体压强为72 cmHg。今将开口端B接到抽气机上，抽尽B管上面的空气，结果两水银柱产生18 cm的高度差，则A管内原来空气柱长度为（　　）

A．18 cm B．12 cm C．6 cm D．3 cm

6．关于气体分子的运动情况，下列说法正确的是（　　）

A．某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的

B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的

C．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化

D．分子的速率分布毫无规律

7．下列不是描述气体状态参量的物理量是（　　）

A．压强 B．体积

C．质量 D．温度

8．如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　）

A．过程中，气体始终放热

B．过程中，气体的温度先升高后降低

C．过程中，气体的温度先降低后升高

D．过程中，气体对外界做功

9．如图，一玻璃管上端开口下端封闭，上管内径小于下管内径，管内用水银封住一定质量的气体，在大气压强不变的情况下，气体温度缓慢升高，水银全部进入上管且未溢出，此过程中气体压强p随体积V的变化关系可能是（　　）

A． 

B． 

C．

D．

10．下列关于热学中的一些说法，正确的是（  ）

A．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小，分子的引力势能也减小

B．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在永不停息地做无规则的热运动

C．一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

D．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰鐘器壁次数随着温度降低而增大

二、多选题，共3小题

11．如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB过程变化到状态B，再由B沿直线BC过程变化到状态C，然后由C沿直线CA过程变化到状态A，在此循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A．在AB过程中，气体分子的平均速率不变

B．在AB过程中，气体对外做的功大于气体吸收的热量

C．在BC过程中，气体的内能减小

D．经过ABCA一个循环过程，气体对外做的功等于从外界吸收的热量

12．气体能够充满密闭容器，说明除相互碰撞的短暂时间外（　　）

A．气体分子可以做布朗运动

B．气体分子的速率都一样大

C．气体分子可以自由运动

D．气体分子间的相互作用力十分微弱

E.气体分子沿各个方向运动的机会（概率）相等

13．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B，等容过程B→C，等温过程C→A，又回到了状态A，则（   ）

A．A→B过程气体降温 B．B→C过程气体吸热

C．C→A过程气体放热 D．全部过程气体做功为零

三、填空题，共4小题

14．等容变化：一定质量的某种气体，在______不变时，压强随温度变化的过程。

15．恒温环境中，在导热性能良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的空气（视为理想气体）。用力缓慢向里压活塞，该过程中封闭气体的压强_________（选填“增大”或“减小”）；气体_________（选填“吸收”或“放出”）热量。

16．如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的图像，已知A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，气体对外做功为250J，则由B→C的过程中，气体温度_______（选填“升高”或“降低”），对外做功_______J，放出热量______J（大气压p0取1.0×105Pa）。

17．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图。过程ab中气体__________（选填“吸热”、“放热”或“既不吸热也不放热”）；a、b和c三个状态中，_______状态分子的平均动能最小；b状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数________（选填“大于”、“小于”或“等于”）c状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数。

四、解答题，共4小题

18．某同学中午午休前用一透明饮料管喝饮料，喝完后把饮料管平放在水平桌面上，发现饮料管前后都有饮料而中间封闭了一段空气（视为理想气体），晚上放学回来，该同学发现饮料管前后的液柱还在，只是中间的空气柱长度缩短了一些，该同学看了一下温度计，显示温度，已知晚上空气柱的长度，比中午缩短了，若当地的大气压强保持不变，饮料管的横截面积。饮料管粗细均匀，且不变形。求：

（1）中午的温度；

（2）饮料管中封闭的空气柱缩短的过程中，外界对饮料管内空气做的功W。

19．在一圆形竖直管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积为1∶3两部分，温度均为T0＝300K，活塞K上部气体压强为P0＝1.0×105Pa，活塞A重力产生的压强（S为活塞A的横截面积）。现保持K下部分气体温度不变，只对上部分气体缓慢加热，当活塞A移动到水平位置点B时（不计摩擦）。求：

①下部分气体的压强；

②上部分气体的温度。

20．正常情况下，汽车胎压为200kPa，轮胎最大限压为300kPa，汽车轮胎容积为V0。将汽车轮胎内气体视为理想气体。在冬季，某室内地下停车场温度可以保持7℃，司机发现停在地下停车场的自家汽车仪表盘显示左前轮胎压为238kPa。（忽略轮胎体积的变化）

（1）若室外温度为，司机将车开到室外，充分热交换后，通过计算分析，轮胎内气压是否满足汽车正常行驶要求；

（2）司机将车开到单位时，发现仪表盘显示左前轮胎压为204kPa，经检测此时轮胎内温度为，请判断轮胎是否漏气；并写出判断依据。如果漏气，轮胎内剩余气体与原来胎内气体的质量之。

21．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置，玻璃管长度 。现在玻璃管的中间有一段长 h2=25.0cm 的水银柱，下部封有长 h1=25.0cm 的一定质量的理想气体，上部空气柱的长度 h3=25.0cm。已知大气压强为 p0=75.0cmHg。环境温度T0=300K 。求：

（1）将玻璃管旋转到开口竖直向下，是否有水银从玻璃管流下；

（2）在（1）的情况下，让玻璃管顺时针缓慢转动的同时改变环境温度，使水银柱始终恰好位于玻璃管开口处，假设水银的体积无变化，求环境温度T和玻璃管与水平方向的夹角的关系（其中）。

参考答案

1．B

【详解】

AB．温度越高，分子平均动能越大，速率大的分子比例越高，所以实线对应的氧气温度为100℃，虚线对应的氧气温度为0℃，后者分子平均动能较小，故A错误，B正确；

C．温度降低，分子平均动能减小，曲线峰值向低速率区间移动，即向左移动，故C错误；

D．从图只能得到任意速率区间的氧气占总分子数的百分比，由于不知道总分子数，所以不能得到任意速率区间的氧气分子数，故D错误。

故选B。

2．B

【详解】

向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉，ACD错误，B正确。

故选B。

3．D

【详解】

A．温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少，故A错误；

B．温度相同，分子的平均动能就相等，氧气的分子的质量大于氢气的分子质量，那么氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故B错误；

C．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，故C错误；

D．氧气和氢气的摩尔质量不同，质量相等的氧气和氢气的摩尔数不同，所以氧气的分子数比氢气分子数少，分子平均动能相同，所以氧气的内能要比氢气的内能小，故D正确。

故选D。

4．D

【详解】

BC．气泡内气体压强

p=p0+ρgh

气泡升高过程中，其压强减小；越接近水面，湖内水的温度越高，气体的温度升高，根据理想气体状态方程

可知，体积一定增大，故气泡内气体对外界做功，故BC错误；

AD．湖内水的温度越高，气体的温度升高，气体内能增大，由上分析可知体积增大，气泡内气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气泡内气体吸热，故A错误，D正确。

故选D。

5．D

【详解】

设大气压强为p0，A管内原来空气柱长度为l，横截面积为S，根据题意可得

，

抽尽B管上面的空气，则A管内空气柱压强为

体积为

由玻意耳定律得

解得

故ABC错误，D正确。

故选D。

6．B

【详解】

AD．具有不同速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计规律分布，故AD错误；

B．由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己的运动状态，因此在某一时刻，一个分子速度的大小和方向是偶然的，故B正确；

C．某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C错误。

故选B。

7．C

【详解】

描述气体的状态参量，有压强、体积、温度。

故选C。

8．B

【详解】

A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则，而压强增大，由

可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由

可知，气体一直吸热，故A错误；

BC．由

可知，图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故B正确，C错误；

D．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，故D错误；

故选B。

9．A

【详解】

设玻璃上部的横截面积为S1，下部的横截面积S2，当水银还未全部进入上管时，上管水银柱增加，下管水银柱就减少，气体体积增加

气体压强的变化量为

可知，p-V是一条斜率不变的倾斜直线，当水银全部进入上管后，气体温度再升高，气体体积膨胀，但压强p保持不变，气体发生等压变化，故A正确， BCD错误。

故选A。

10．C

【详解】

A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，但斥力减小的快，选项A错误；

B．布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则热运动，选项B错误；

C．由理想气体状态方程可知，一定量的理想气体如果压强不变，体积增大，则温度升高。温度升高，内能增大，而体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知它一定从外界吸热，选项C正确；

D．一定量的理想气体，如果体积不变，当温度降低时，分子运动激烈程度减小，则单位时间内器壁单位面积受到气体分子平均碰鐘次数减小，选项D错误。

故选C。

11．CD

【详解】

A．根据理想气体状态方程

可知，T与PV成正比，气体由状态A沿直线变化到状态B，由图可知，PV先增大后减小，在温度T先升高后降低，则分子平均动能先增大后减小，气体分子的平均速率先增大后减小，故A错误；

B．根据理想气体状态方程得

得

所以由状态A到状态B，温度不变，内能不增加，即

从A到B体积变大，气体对外界做功，即

根据热力学第一定律

可得

知在AB过程中，气体对外做的功等于气体吸收的热量，故B错误；

C．根据理想气体状态方程得

得

可知在BC过程中，气体温度降低，则气体的内能减小，故C正确；

D．经过ABCA一个循环，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律

知气体对外做功等于从外界吸收的热量，故D正确。

故选CD。

12．CDE

【详解】

A．布朗运动是指悬浮微粒的运动，故A错误；

B．气体分子不断相互碰撞，速率不断变化，故B错误；

CDE．气体分子不停地做无规则热运动，其分子间的距离大于，因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外，相互作用力十分微弱，分子的运动是相对自由的，可以充满所能达到的整个空间，故CDE正确。

故选CDE。

13．ABC

【详解】

A．A→B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，A正确；

B．B→C过程气体等容升压，由可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功，故该过程必定从外界吸热，即B正确；

C．C→A过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，C正确；

D．A→B过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积，B→C过程气体不做功，C→A过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，D错误。

故选ABC。

14．体积

【详解】

略

15．增大    放出   

【详解】

[1]下压活塞，气体的体积变小，温度不变，由

可知，压强增大；

[2]外界对气体做正功，气体温度不变故内能不变，由

可知，气体放出热量。

16．降低    150    150   

【详解】

[1]根据理想气体状态方程

知C不变，pV越大，T越高。状态在B（2，2）处温度最高，故从A→B过程温度升高，由B→C的过程温度降低。

[2][3]在A和C状态，pV乘积相等，所以温度相等，则内能相等；A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，则B→C的过程中，理想气体内能减少300J，由

知由状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功

可知放出的热量为150J。

17．吸热    a    大于   

【详解】

[1]由图像知，过程中气体做等容变化，压强变大，温度升高，气体不做功，但内能增加，即

，

根据热力学第一定律

可得

故气体在这一过程中吸热；

[2]过程中气体做等温变化，所以可知

温度是分子平均动能的标志，故可知a状态分子平均动能最小。

[3]从中气体做等温变化，b、c两个状态分子平均动能相同，但由于压强变小，体积变大，单位体积内分子数减少，所以根据压强的微观解释可知，单位时间内容器壁单位面积b状态受到气体分子撞击的次数大于c状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数。

18．（1） ；（2）

【详解】

（1）由盖—吕萨克定律可知

其中

，，，

由题意可知中午饮料管中的空气柱长度

解得

（2）由于大气压强不变，外界对饮料管内空气做的功

解得

19．①1.5×l05Pa；②780K

【详解】

①对下部分气体，由等温变化

其中， ，，解得

②当活塞A移动到水平B时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强

对上部分气体，根据理想气体状态方程，有

其中，，解得

20．（1）可以正常行驶；（2）漏气，

【详解】

（1）对轮胎内气体，列等容变化方程有

解得

则可以正常行驶；

（2）经分析

以余下气体为研究对象，列理想气体状态方程有

则轮胎漏气，余下的气体与原气体的质量之比为。

21．（1）没有；（2）

【详解】

（1）设玻璃管的横截面积为S，水银的密度为，当玻璃管开口竖直向上时，气体的压强

假设旋转到开口竖直向下时水银不会流下，此时气体的压强

旋转过程温度不变，由玻意耳定律

解得

出于

故水银恰好与开口向平，没有水银从玻璃管流下。

（2）在（1）的情况下，由于水银的体积无变化，即气体的体积也无变化，在顺时针缓慢转动过程中气体，压强应满足

等容过程，由查理定律

解得