五年2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编30-理想气体（气体的等容变化）（含解析）

五年2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编30-理想气体（气体的等容变化）（含解析）

一、单选题

1．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（   ）

A．从a到b，气体温度保持不变 B．从a到b，气体对外界做功

C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体从外界吸热

2．（2020·北京·统考高考真题）如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、多选题

3．（2022·全国·统考高考真题）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中（　　）

A．气体一直对外做功

B．气体的内能一直增加

C．气体一直从外界吸热

D．气体吸收的热量等于其对外做的功

E．气体吸收的热量等于其内能的增加量

4．（2021·海南·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线过原点。则气体（　　）

A．在状态c的压强等于在状态a的压强

B．在状态b的压强小于在状态c的压强

C．在的过程中内能保持不变

D．在的过程对外做功

三、解答题

5．（2021·江苏·高考真题）如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中

（1）内能的增加量；

（2）最终温度T。

6．（2021·河北·高考真题）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为。

（1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；

（2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为。

7．（2021·湖南·高考真题）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为时，测得环境温度。设外界大气压强，重力加速度。

（1）当电子天平示数为时，环境温度为多少？

（2）该装置可测量的最高环境温度为多少？

8．（2021·重庆·高考真题）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为的某气罐装有温度为、压强为的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为，压强均为，为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。

（1）求密封时定高气球内气体的体积；

（2）若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为，求此时气体的压强。

9．（2020·海南·高考真题）如图，圆柱形导热气缸长，缸内用活塞（质量和厚度均不计）密闭了一定质量的理想气体，缸底装有一个触发器D，当缸内压强达到时，D被触发，不计活塞与缸壁的摩擦。初始时，活塞位于缸口处，环境温度，压强。

(1)若环境温度不变，缓慢向下推活塞，求D刚好被触发时，到缸底的距离；

(2)若活塞固定在缸口位置，缓慢升高环境温度，求D刚好被触发时的环境温度。

10．（2019·全国·高考真题）热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．

（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（2）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．

11．（2018·海南·高考真题） 一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B，活塞可无摩擦地滑动。开始时用销钉固定活塞，A中气体体积为2.5×10-4m3，温度为27℃，压强为6.0×104Pa；B中气体体积为4.0×10-4m3，温度为-17℃，压强为2.0×104Pa。现将A中气体的温度降至-17℃，然后拔掉销钉，并保持A、B中气体温度不变，求稳定后A和B中气体的压强 。

参考答案：

1．D

【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；

CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。

故选D。

2．C

【详解】由图可知状态A到状态B是一个等压过程，根据

因为VB>VA，故TB>TA；而状态B到状态C是一个等容过程，有

因为pB>pC，故TB>TC；对状态A和C有

可得TA=TC；综上分析可知C正确，ABD错误；

故选C。

3．BCE

【详解】A．因从a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；

B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；

CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律

∆U=W+Q

可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。

故选BCE。

4．AC

【详解】AB．根据

可知，因直线ac过原点，可知在状态c的压强等于在状态a的压强，b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率，可知在状态b的压强大于在状态c的压强，选项A正确，B错误；

C．在的过程中温度不变，则气体的内能保持不变，选项C正确；

D．在的过程中，气体的体积不变，则气体不对外做功，选项D错误。

故选AC。

5．（1）；（2）

【详解】（1）活塞移动时受力平衡

气体对外界做功

根据热力学第一定律

解得

（2）活塞发生移动前，等容过程

活塞向右移动了L，等压过程

且

解得

6．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知

代入数据解得

（2）当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有

解得

则增加空气的体积为

所以增加的空气质量与原有空气质量之比为

7．（1）297K；（2）309K

【详解】（1）由电子天平示数为600.0g时，则细绳对铁块拉力为

又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强

①

当电子天平示数为400.0g时，设此时气缸内气体压强为p2，对受力分析有

②

由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：

③

联立①②③式解得

（2）环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最大为0，即电子天平的示数恰好为1200g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对受力分析有

④

又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比

⑤

联立①④⑤式解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律

解得

（2）由查理定律

解得

9．(1)；(2)

【详解】(1) 设气缸横截面积为；D刚好被触发时，到缸底的距离为，根据玻意耳定律得

带入数据解得

(2)此过程为等容变化，根据查理定律得

带入数据解得

10．（1）    （2）

【详解】（1）设初始时每瓶气体的体积为，压强为；使用后气瓶中剩余气体的压强为，假设体积为，压强为的气体压强变为时，其体积膨胀为，由玻意耳定律得：

被压入进炉腔的气体在室温和条件下的体积为：

设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为，体积为，由玻意耳定律得：

联立方程并代入数据得：

（2）设加热前炉腔的温度为，加热后炉腔的温度为，气体压强为，由查理定律得：

联立方程并代入数据得：

11．p=3.2×104Pa

【详解】对A中的气体，根据查理定律

代入数据可得

拔掉销钉后，根据玻意耳定律可得

代入数据解得