2024年高考物理二轮专题复习：理想气体

试卷更新日期：2024-02-27 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为 $52 c m$ （忽略此时洗衣缸内水位的高度），大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，水的密度 $ρ = 1.0 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。当空气柱被压缩到 $50 c m$ 长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，则此时洗衣缸内水位高度为（设整个过程中细管内气体可看作理想气体且温度保持不变）（）

A、 $40 c m$ B、 $42 c m$ C、 $44 c m$ D、 $46 c m$

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2. 严冬时节，梅花凌寒盛开，淡淡的花香沁人心脾，这个现象与分子的热运动有关。下列关于分子热运动说法中正确的是（）

A、清晨阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的灰尘在做布朗运动 B、扩散现象是由分子无规则运动产生的，在气体、液体和固体中都能发生 C、夏天自行车容易“爆胎”是车胎内气体分子间斥力急剧增大造成的 D、当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大而减小

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3. 如图所示，两端封闭的细玻璃管竖直放置，用一段水银将管内空气分成a、b两部分，玻璃管导热良好。若缓慢转动玻璃管至水平位置，则转动过程中（）

A、a气体压强变小，吸收热量 B、a气体压强变大，放出热量 C、b气体吸收的热量等于a气体放出的热量 D、b气体吸收的热量小于a气体放出的热量

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4. 一定质量的理想气体，其状态经历 $a \to b \to c$ 的变化， $V - T$ 图象如图所示，则（）

A、 $a \to b$ 过程中气体分子平均动能减小 B、 $a \to b$ 过程中气体压强增大 C、 $b \to c$ 过程中单位体积内的分子数增多 D、 $b \to c$ 过程中气体内能减小

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5. 大气压强为 $1.0 \times 10^{5} Pa$ 。某容器的容积为10L，装有压强为 $1.0 \times 10^{6} Pa$ 的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开口打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩余气体的质量与原来气体的质量之比为（）

A、1∶9 B、1∶10 C、1∶11 D、1∶20

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6. 如图所示的汽车轮胎内有一定质量的理想空气。入秋后胎内气体的温度降低，假设此过程气体的体积视为不变。下列轮关于胎内空气说法正确的是（　　）

A、每个分子运动的动能都减小 B、速率大的区间的分子数减少 C、气体的压强增大 D、气体从外界吸收热量

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7. 2020年初，新冠病毒来袭。我国广大医务工作者表现出无私无畏的献身精神，给国人留下了深刻的印象。如图是医务人员为患者输液的示意图，在输液的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、A瓶与B瓶中的药液一起用完 B、B瓶中的药液先用完 C、随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大 D、随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变

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8.
如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内．若大气压强为P0，管内液面高度为h1、h2、h3，则B端气体的压强为（）

A、P₀﹣ρg（h₁+h₂﹣h₃） B、P₀﹣ρg（h₁+h₃） C、P₀﹣ρg（h₁﹣h₂+h₃） D、P₀﹣ρg（h₁+h₂）

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9.
如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外高度差为h₁ ，右管有一段水银柱，高度差为h₂ ，中间封有一段空气．则不正确的是（）

A、若大气压升高，h1减小 B、若环境温度升高，h2增大 C、若把弯管向上移动少许，则管内气体体积不变 D、若把弯管向下移动少许，则管内气体压强增大

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10.
一位同学为了表演“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．则关于气球内气体的压强，下列说法正确的是（）

A、气球内气体的压强小于大气压强 B、气球内气体的压强是由于气体重力而产生的 C、气球内气体的压强是由于气体分子之间的斥力而产生的 D、气球内气体的压强是由于大量气体分子的碰撞而产生的

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11.
如图所示，开口向下的小玻璃管封闭一定质量的空气，浸在液体中处于静止状态，管内、外液面高度差为h ，管内空气柱长为L ，已知大气压强为p₀ ，则下列判断正确的是（）

A、p₀减小时，h减小 B、p₀减小时，L减小 C、p₀增大时，h不变 D、p₀增大时，L不变

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二、多项选择题

12. 如图，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从状态b等容变化到状态c，最后从状态c等温变化回到状态a、下列说法正确的是（）

A、气体在状态a的温度小于在状态b的温度 B、从状态a到状态b的过程气体对外做正功 C、从状态b到状态c的过程气体从外界吸热 D、气体在状态a的内能等于在状态c的内能 E、从状态c到状态a的过程气体从外界吸热

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13. 如图，2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服密封一定质量的气体，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为 $V_{1} = 1.4 L$ ，压强 $p_{1} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，温度 $t_{1} = 27 ℃$ 。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到 $V_{2} = 2.0 L$ ，温度变为 $t_{2} = - 3 ℃$ ，此时航天服内气体压强为p₂。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出。出舱后气压降到 $p_{3} = 2.1 \times 1 0^{4} P a$ ，假设释放气体过程中温度不变，航天服内剩余气体体积变 $V_{3} = 3.0 L$ ，航天服内封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是为（）

A、 $p_{2} = 7.2 \times 1 0^{4} P a$ B、 $p_{2} = 6.3 \times 1 0^{4} P a$ C、航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 $\frac{1}{2}$ D、航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 $\frac{1}{3}$

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14. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．该循环过程中，下列说法正确的是____．（）

A、A→B过程中，气体对外界做功，吸热 B、B→C过程中，气体分子的平均动能增加 C、C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D、D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化 E、该循环过程中，气体吸热

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15. 某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。如图所示，在这个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封。吸管中引入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度刻度值。罐内气体可视为理想气体，外界大气压不变，以下说法中正确的有（　　）

A、吸管上的温度刻度值左小右大 B、吸管上的温度刻度分布不均匀 C、气温升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量 D、在完全失重的环境下，这个气温计仍可使用

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16. 一定质量的理想气体的状态变化图像如图所示，它由状态a经过状态b到状态c。关于这一过程的说法，正确的是____

A、理想气体的体积先增大后保持不变 B、理想气体的体积一直增加 C、理想气体的内能先增大后保持不变 D、理想气体对外做功，吸收热量 E、外界对理想气体做功，理想气体放出热量

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17. 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，将气泡内看做理想气体。则上升过程中，以下说法正确的是____。

A、气泡内气体对外界做功 B、气泡内气体分子平均动能增大 C、气泡内气体温度升高导致放热 D、气泡内气体的压强可能不变 E、气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小。

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三、非选择题

18. 某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律．实险方案如下：在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接．气体压强p由传感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积 $(1 c m^{3})$ 之和．

(1)、实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是；

(2)、下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请在图中补充描出第6至9个数据点，并画出 $p - \frac{1}{V}$ 图线；
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
$p / k P a$
99.0
110.0
120.9
135.4
154.7
181.2
223.3
291.1
330.0
$V / c m^{3}$
21.0
19.0
17.0
15.0
13.0
11.0
9.0
7.0
5.0
$\frac{1}{V} / c m^{- 3}$
0.048
0.053
0.059
0.067
0.077
0.091
0.111
0.143
0.200

(3)、由 $p - \frac{1}{V}$ 图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积关系为；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想．
A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管
B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化

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19.

(1)、如图甲装置为探究加速度与力、质量的关系的装置。
①实验中，需要平衡摩擦，下列相关操作正确的是。
A．平衡摩擦力时，应先将空砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动
C．器材调整完毕后，每一次都要保证小车从同一位置由静止释放
D．平衡摩擦力后，改变小车质量多次实验，但长木板与水平桌面间的角度无需再调整
②操作正确的情况下得到一条纸带如图乙所示，已知打点计时器电源的频率为50Hz，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。则小车的加速度a＝m/s²。（结果保留两位有效数字）
③图丙为实验得到的a $- \frac{1}{M}$ 图像，从图像上可以看到直线不过原点，可能的原因是
A．平衡摩擦过度
B．长木板左端偏低
C．钩码质量偏大
D．小车质量偏小

(2)、如图丁所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，下列操作或说法正确的是 ____

A、注射器必须固定在水平面内 B、活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 C、不必测出注射器内封闭气体的质量 D、气体的压强和体积必须用国际制单位

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20. “探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。

(1)、某小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作出的 $V - \frac{1}{p}$ 图像如图乙所示，图线 $a$ 与 $b$ 在横轴上截距之比为 $1 ： 2$ ，则 $a$ 与 $b$ 密闭气体质量之比为；

(2)、两条图像都不过坐标原点，图中 $V_{0}$ 表示的体积。

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21. 如图所示，竖直放置的导热气缸A和B底面积相同，高度都为L，气缸侧壁分别安装阀门 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ 。两气缸通过长度也为L的绝热管道连接，厚度不计的绝热轻活塞a、b可以上下无摩擦地移动，活塞a的横截面积为b的两倍。气缸外面大气压强为 $p_{0}$ 、温度恒为 $T_{0}$ ，开始时A、B内都封闭有压强为 $p_{0}$ 、温度为 $T_{0}$ 的空气，活塞a在气缸A最上端活塞在管道最上端。若先用一细软管（软管图中未画出）将阀门 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ 连在一起后再分别打开，用力向下缓慢推动活塞a，使活塞a先向下移动 $0.5 L$ ，而后关闭阀门 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ ，继续向下缓慢推动活塞a，当活塞b移动到管道中时（活塞a仍在阀门 $K_{1}$ 的上端），停止推动活塞a并将其固定，接着缓慢加热气缸B中的气体，直到活塞回到最初始的位置。求

(1)、从气缸A移动到气缸B中气体质量占气缸A、B内气体总质量的比值；

(2)、活塞a向下移动的总位移；

(3)、活塞b回到初始位置时，气缸B中气体的温度。

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22. 如图所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为 $1 \times 10^{- 3} m^{2}$ ，汽缸内有质量 $m = 2 kg$ 的活塞，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦。开始时活塞被销子K销于如图位置，离缸底12cm，此时汽缸内密闭气体的压强为 $1.5 \times 10^{5} Pa$ ，温度为300K、外界大气压为 $1.0 \times 10^{5} Pa$ ， $g = 10 {m/s}^{2}$ 。

(1)、现对密闭气体加热，当温度升到400K时，其压强多大？

(2)、若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度为360K，则这时活塞离缸底的距离为多少？

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23. 如图，圆柱形气缸开口向上静置于水平地面上，其内部的横截面积S=10cm² ，开口处两侧有厚度不计的挡板，挡板距底部高H=18cm。缸内有一可自由移动、质量不计、厚度不计的活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞刚好在挡板处，且与挡板之间无挤压，缸内气体温度为t₁=27℃。将一定质量为m的小物块放在活塞中央，稳定时活塞到缸底的距离h=12cm（忽略该过程中气体的温度变化）。对气缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升，最终缸内气体的温度上升到t₂=627℃。已知大气压p₀=1.0×10⁵Pa，重力加速度取为g=10m/s² ，汽缸与活塞均为绝热材料制成。

试求：

(1)、小物块的质量m；

(2)、最终稳定时气体的压强p。

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24. 如图，一个盛有气体的容器内壁光滑，被隔板分成A、B两部分，隔板绝热。开始时系统处于平衡状态，A和B体积均为 $V$ 、压强均为大气压 $p_{0}$ 、温度均为环境温度 $T_{0}$ 。现将A接一个打气筒，打气筒每次打气都把压强为 $p_{0}$ 、温度为 $T_{0}$ 、体积为 $\frac{1}{6} V$ 的气体打入A中。缓慢打气若干次后，B的体积变为 $\frac{1}{3} V$ 。（所有气体均视为理想气体）

(1)、假设打气过程中整个系统温度保持不变，求打气的次数 $n$ ；

(2)、保持A中气体温度不变，加热B中气体使B的体积恢复为 $V$ ，求B中气体的温度 $T$ 。

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25. 一定量的理想气体从状态A开始，经历A、B、C三个状态变化完成循环，其压强p与体积V的关系图像如图所示。已知A（ $V_{0}$ ， $2 p_{0}$ ），B（ $2 V_{0}$ ， $p_{0}$ ），C（ $3 V_{0}$ ， $2 p_{0}$ ），状态A的温度为 $T_{0}$ 。

(1)、求状态C的温度 $T_{C}$ ；

(2)、类比直线运动中根据速度一时间图像求位移的方法，求过程B→C中，气体对外界做的功W；

(3)、求过程A→B中，气体从外界吸收的热量Q。

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26. 如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为L ．两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m ，大活塞的横截面积为2S、质量为2m ．两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气．小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热．开始时，氮气和外界环境的温度均为T₀ ，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力．重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为 $\frac{4 m g}{S}$ ，氧气和氮气均可看做理想气体，则

(1)、开始时氮气的压强是多少？

(2)、若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升 $\frac{L}{4}$ 时，氮气的温度是多少？

(3)、当氮气的温度上升到3T₀时，压强多大？

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27. 居家学习期间，小鑫向一个空的铝制饮料罐中水平插入一根透明吸管，设计并制成了一个简易的气湿计。在吸管与罐接口处用胶密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略），如图所示。当温度为t₁时，油柱距离罐口x₁ ，罐内气体的压强为p₁；当温度增加到t₂时，油柱距离罐口x₂ ，罐内气体的压强为p₂。若吸管粗细均匀，饮料罐容积不变，大气压强恒为p₀。

(1)、请比较p₂与p₁的大小关系，并说明理由；

(2)、请在V—T图中定性画出密封气体体积随温度变化的图像；

(3)、若在吸管上标出温度值，你认为刻度是否均匀，请推理说明。

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序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
$p / k P a$	99.0	110.0	120.9	135.4	154.7	181.2	223.3	291.1	330.0
$V / c m^{3}$	21.0	19.0	17.0	15.0	13.0	11.0	9.0	7.0	5.0
$\frac{1}{V} / c m^{- 3}$	0.048	0.053	0.059	0.067	0.077	0.091	0.111	0.143	0.200