專題37氣體- 三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題37氣體考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1氣體實驗定律（5年5考）2024年高考海南卷：用鋁制易拉罐制作溫度計。2024年高考江蘇卷：科研實驗站的密閉容器內(nèi)有溫度為300K，壓強為105Pa的氣體，容器內(nèi)有一個面積0.06平方米的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球。2024年高考廣東卷：差壓閥可控制氣體進行單向流動，廣泛應用于減震系統(tǒng)。2024高考甘肅卷：剛性容器內(nèi)壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分。1.氣體實驗定律是高考考查頻率較高的知識點，命題一般設(shè)置情景。氣體實驗定律中玻意耳定律考查頻率高于查理定律和蓋呂薩克定律。2.理想氣體狀態(tài)方程考查一般與氣體圖像結(jié)合，與熱力學第一定律結(jié)合考查有增加的趨勢。考點2理想氣體狀態(tài)方程（5年幾考）2023高考河北卷：實驗小組測量一個葫蘆的容積；2023年高考廣東卷：在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化；2022年重慶高考：某同學探究一封閉氣缸內(nèi)理想氣體的狀態(tài)變化特性，得到壓強p隨溫度t的變化圖像?？键c01氣體實驗定律1.（2024年高考海南卷）用鋁制易拉罐制作溫度計，一透明薄吸管里有一段油柱（長度不計）粗細均勻，吸管與罐密封性良好，罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，已知罐體積為，薄吸管底面積，罐外吸管總長度為20cm，當溫度為27℃時，油柱離罐口10cm，不考慮大氣壓強變化，下列說法正確的是（）A.若在吸管上標注等差溫度值，則刻度左密右疏B.該裝置所測溫度不高于31.5℃C.該裝置所測溫度不低于23.5℃D.其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，則油柱離罐口距離增大【答案】B【解析】由蓋—呂薩克定律得其中，，代入解得根據(jù)可知故若在吸管上標注等差溫度值，則刻度均勻，故A錯誤；BC．當時，該裝置所測的溫度最高，代入解得故該裝置所測溫度不高于，當時，該裝置所測的溫度最低，代入解得故該裝置所測溫度不低于，故B正確，C錯誤；D．其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，由蓋—呂薩克定律可知，油柱離罐口距離不變，故D錯誤。2.（2024年高考江蘇卷）某科研實驗站有一個密閉容器，容器內(nèi)有溫度為300K，壓強為105Pa的氣體，容器內(nèi)有一個面積0.06平方米的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球，容器內(nèi)的溫度變成240K，整個過程可認為氣體的體積不變，月球表面為真空狀態(tài)。求：（1）氣體現(xiàn)在的壓強；（2）觀測臺對氣體的壓力?！敬鸢浮浚?）8×104Pa；（2）4.8×103N【解析】（1）由題知，整個過程可認為氣體的體積不變，則有解得p2=8×104Pa（2）根據(jù)壓強的定義，觀測臺對氣體的壓力F=p2S=4.8×103N3.（2024年高考廣東卷）差壓閥可控制氣體進行單向流動，廣泛應用于減震系統(tǒng)。如圖所示，A、B兩個導熱良好的氣缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變。當A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于時差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等于時差壓閥關(guān)閉。當環(huán)境溫度時，A內(nèi)氣體體積，B內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強，已知活塞的橫截面積，，，重力加速度大小取，A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體，忽略活塞與氣缸間的摩擦、差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計。當環(huán)境溫度降到時：（1）求B內(nèi)氣體壓強；（2）求A內(nèi)氣體體積；（3）在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強回到并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量。【解析】（1）對B氣缸中氣體，由查理定律=，解得pB2=9.0×104Pa。，（2）由蓋呂薩克定律可得=，解得VA2=3.6×102m3，：（3）根據(jù)題述，當A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于△p時差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等于△p時差壓閥關(guān)閉?？傻胮A-pB=△p=0.11p0設(shè)加入鐵砂的質(zhì)量為m，所以pAS=p0S+mg且pB=p0解得m=110kg！4.（2024高考甘肅卷）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S、長為2l。開始時系統(tǒng)處于平衡態(tài)，A、B體積均為Sl，壓強均為，彈簧為原長?，F(xiàn)將B中氣體抽出一半，B的體積變?yōu)樵瓉淼?。整個過程系統(tǒng)溫度保持不變，氣體視為理想氣體。求：（1）抽氣之后A、B的壓強。（2）彈簧勁度系數(shù)k。【答案】（1），；（2）【解析】（1）設(shè)抽氣前兩體積為，對氣體A分析：抽氣后根據(jù)玻意耳定律得解得對氣體B分析，若體積不變的情況下抽去一半的氣體，則壓強變?yōu)樵瓉淼囊话爰矗瑒t根據(jù)玻意耳定律得解得（2）由題意可知，彈簧的壓縮量為，對活塞受力分析有根據(jù)胡克定律得聯(lián)立得5.（2024高考江西卷）可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)完成循環(huán)過程，和均為等溫過程，和均為等容過程。已知，氣體在狀態(tài)A的壓強，體積，氣體在狀態(tài)C的壓強。求：（1）氣體在狀態(tài)D的壓強；（2）氣體在狀態(tài)B的體積?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）從D到A狀態(tài)，根據(jù)查理定律解得（2）從C到D狀態(tài)，根據(jù)玻意耳定律解得6.（2024高考廣西卷）如圖甲，圓柱形管內(nèi)封裝一定質(zhì)量的理想氣體，水平固定放置，橫截面積的活塞與一光滑輕桿相連，活塞與管壁之間無摩擦。靜止時活塞位于圓管的b處，此時封閉氣體的長度。推動輕桿先使活塞從b處緩慢移動到離圓柱形管最右側(cè)距離為的a處，再使封閉氣體緩慢膨脹，直至活塞回到b處。設(shè)活塞從a處向左移動的距離為x，封閉氣體對活塞的壓力大小為F，膨脹過程曲線如圖乙。大氣壓強。（1）求活塞位于b處時，封閉氣體對活塞的壓力大小；（2）推導活塞從a處到b處封閉氣體經(jīng)歷了等溫變化；（3）畫出封閉氣體等溫變化的圖像，并通過計算標出a、b處坐標值?！敬鸢浮浚?）；（2）見解析；（3）【解析】（1）活塞位于b處時，根據(jù)平衡條件可知此時氣體壓強等于大氣壓強，故此時封閉氣體對活塞的壓力大小為（2）根據(jù)題意可知圖線為一條過原點的直線，設(shè)斜率為k，可得根據(jù)可得氣體壓強為故可知活塞從a處到b處對封閉氣體得故可知該過程中對封閉氣體的值恒定不變，故可知做等溫變化。（3）分析可知全過程中氣體做等溫變化，開始在b處時在b處時氣體體積為在a處時氣體體積為根據(jù)玻意耳定律解得故封閉氣體等溫變化的圖像如下7.（2024高考湖南卷）一個充有空氣的薄壁氣球，氣球內(nèi)氣體壓強為p、體積為V。氣球內(nèi)空氣可視為理想氣體。（1）若將氣球內(nèi)氣體等溫膨脹至大氣壓強p0，求此時氣體的體積V0（用p0、p和V表示）；（2）小贊同學想測量該氣球內(nèi)氣體體積V的大小，但身邊僅有一個電子天平。將氣球置于電子天平上，示數(shù)為m=8.66×10?3kg（此時須考慮空氣浮力對該示數(shù)的影響）。小贊同學查閱資料發(fā)現(xiàn)，此時氣球內(nèi)氣體壓強p和體積V還滿足：(p?p0)(V?VB0)=C，其中p0=1.0×105Pa為大氣壓強，VB0=0.5×10?3m3為氣球無張力時的最大容積，C=18J為常數(shù)。已知該氣球自身質(zhì)量為m0=8.40×10?3kg，外界空氣密度為ρ0=1.3kg/m3，求氣球內(nèi)氣體體積V的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）理想氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有解得（2）設(shè)氣球內(nèi)氣體質(zhì)量為，則對氣球進行受力分析如圖所示根據(jù)氣球的受力分析有結(jié)合題中p和V滿足的關(guān)系為解得8.（2024年高考安徽卷）某人駕駛汽車，從北京到哈爾濱，在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車的某個輪胎內(nèi)氣體的壓強有所下降（假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變，且沒有漏氣，可視為理想氣體）。于是在哈爾濱給該輪胎充入壓強與大氣壓相同的空氣，使其內(nèi)部氣體的壓強恢復到出發(fā)時的壓強（假設(shè)充氣過程中，輪胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境相同，且保持不變）。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積，從北京出發(fā)時，該輪胎氣體的溫度，壓強。哈爾濱的環(huán)境溫度，大氣壓強取。求：（1）在哈爾濱時，充氣前該輪胎氣體壓強的大小。（2）充進該輪胎的空氣體積?！久麕熃馕觥浚?）初狀態(tài)，T1=273K-3K=270K，T2=273K-23K=250K，由查理定律，=解得（2）設(shè)充進該輪胎的空氣體積為V，由玻意耳定律，p2V0+p0V=p1V0，解得V=6L9（2024高考全國理綜甲卷）11.如圖，一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體，一不計厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動，移動范圍被限制在卡銷a、b之間，b與汽缸底部的距離，活塞的面積為。初始時，活塞在卡銷a處，汽缸內(nèi)氣體的壓強、溫度與活塞外大氣的壓強、溫度相同，分別為和。在活塞上施加豎直向下的外力，逐漸增大外力使活塞緩慢到達卡銷b處（過程中氣體溫度視為不變），外力增加到并保持不變。（1）求外力增加到時，卡銷b對活塞支持力大小；（2）再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，求當活塞剛好能離開卡銷b時氣體的溫度?！敬鸢浮浚?）100N；（2）327K【解析】（1）活塞從位置到過程中，氣體做等溫變化，初態(tài)、末態(tài)、根據(jù)解得此時對活塞根據(jù)平衡條件解得卡銷b對活塞支持力的大?。?）將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，求當活塞剛好能離開卡銷b時，氣體做等容變化，初態(tài)，末態(tài)，對活塞根據(jù)平衡條件解得設(shè)此時溫度為，根據(jù)解得10.（2024高考甘肅卷）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S、長為2l。開始時系統(tǒng)處于平衡態(tài)，A、B體積均為Sl，壓強均為，彈簧為原長?，F(xiàn)將B中氣體抽出一半，B的體積變?yōu)樵瓉淼摹Ｕ麄€過程系統(tǒng)溫度保持不變，氣體視為理想氣體。求：（1）抽氣之后A、B的壓強。（2）彈簧勁度系數(shù)k?！敬鸢浮浚?），；（2）【解析】（1）設(shè)抽氣前兩體積為，對氣體A分析：抽氣后根據(jù)玻意耳定律得解得對氣體B分析，若體積不變的情況下抽去一半的氣體，則壓強變?yōu)樵瓉淼囊话爰矗瑒t根據(jù)玻意耳定律得解得（2）由題意可知，彈簧的壓縮量為，對活塞受力分析有根據(jù)胡克定律得聯(lián)立得11.（2024高考江蘇卷）某科研實驗站有一個密閉容器，容器內(nèi)有溫度為300K，壓強為105pa的氣體，容器內(nèi)有一個面積0.06平方米的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球，容器內(nèi)的溫度變成240K，整個過程可認為氣體的體積不變，月球表面為真空狀態(tài)。求：（1）氣體現(xiàn)在的壓強；（2）觀測臺對氣體的壓力?！敬鸢浮浚?）8×104Pa；（2）4.8×103N【解析】（1）由題知，整個過程可認為氣體的體積不變，則有解得p2=8×104Pa（2）根據(jù)壓強的定義，觀測臺對氣體的壓力F=p2S=4.8×103N12.（2）（2023高考全國甲卷）（10分）一高壓艙內(nèi)氣體的壓強為1.2個大氣壓，溫度為17℃，密度為1.46kg/m3。（i）升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至27℃時艙內(nèi)氣體的密度；（ii）保持溫度27℃不變，再釋放艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.0個大氣壓，求艙內(nèi)氣體的密度?！緟⒖即鸢浮浚╥）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3【命題意圖】本題考查氣體實驗定律、密度及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】（i）將整個氣體作為研究對象，設(shè)高壓艙的容積為V，溫度升高到27℃時同壓強氣體的體積為V2，T1=（273+17）K=290K，T2=（273+27）K=300K，由蓋呂薩克定律，=，溫度為17℃時氣體密度ρ1=m/V，溫度為27℃時氣體密度ρ2=m/V2，聯(lián)立解得：ρ2==1.41kg/m3。（ii）保持溫度27℃不變，由玻意耳定律，p1V2=p2V3，壓強為p1=1.2atm時氣體密度ρ2=m/V2，壓強為p2=1.0atm時氣體密度ρ3=m/V3，聯(lián)立解得ρ3==1.175kg/m3。13.（2）（2023高考全國乙卷）如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為的A、B兩段細管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方。管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開。水銀柱在兩管中的長度均為?，F(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長度改變。求B管在上方時，玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強。（氣體溫度保持不變，以為壓強單位）【命題意圖】本題考查氣體實驗定律及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】B管在上方時，設(shè)B管中氣體壓強為pB，lB=10cm，則A管中氣體壓強為pA=pB+20cmHg，長度lA=10cm，倒置后，A管在上方，A管中氣體壓強為pA’，A管內(nèi)空氣柱長度lA'=11cm，水銀柱長度為h=9cm+14cm=23cm，則B管中氣體壓強為pB’=pA'+23cm.，B管內(nèi)空氣柱長度lB'=40cm-11cm-23cm=6cm，對A管中氣體，由玻意耳定律，=對B管中氣體，由玻意耳定律，=聯(lián)立解得：pB=54.36cmHg，pA=pB+20cmHg=74.36cmHg.考點02理想氣體狀態(tài)方程1.（2023高考選擇性考試遼寧卷）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應的p-V圖像可能是（）A. B.C. D.【參考答案】B【名師解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，而a、c處于同一等溫線上，p——T圖線c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c態(tài)的體積大于b態(tài)體積。所以圖像B正確。2.（2023高考江蘇學業(yè)水平選擇性考試）如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中（）A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小【參考答案】B【名師解析】．根據(jù)，可得則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，選項A錯誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能變大，則選項B正確；從A到B氣體的壓強變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積的器壁的碰撞力變大，選項C錯誤；氣體的分子密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)變大，選項D錯誤。3．（2022·全國理綜甲卷·33（2））（10分）如圖，容積均為、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為、溫度為的環(huán)境中：兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通；汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的體積分別為和。環(huán)境壓強保持不變，不計活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦。（i）將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；（ⅱ）將環(huán)境溫度緩慢改變至，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強?！緟⒖即鸢浮浚╥）（ii）6p0?！久}意圖】本題考查氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程。【解題思路】（i）封閉氣體做等圧変化，對IV部分氣體，由蓋·呂薩克定律，=解得：T1=。（ii）從開口C向氣缸中注入氣體，II和III部分封閉氣體做等圧変化，初狀態(tài)體積V1=+=，由蓋·呂薩克定律，=，解得V2=2V1=對IV部分氣體，末狀態(tài)體積為，由理想氣體狀態(tài)方程，=解得：p=6p0?！舅悸伏c撥】正確選擇研究對象是解題的關(guān)鍵。4.（2023高考山東高中學業(yè)水平等級考試）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為，壓強為。經(jīng)等容過程，該氣體吸收的熱量后溫度上升；若經(jīng)等壓過程，需要吸收的熱量才能使氣體溫度上升。下列說法正確的是（）A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為 B.等壓過程中，氣體對外做功 C.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的 D.兩個過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為【參考答案】AD【名師解析】令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強，體積和溫度分別為，等容過程后為狀態(tài)二，等壓過程后為狀態(tài)三，由理想氣體狀態(tài)方程可得解得體積增加了原來的，C錯誤；等容過程中氣體做功為零，由熱力學第一定律兩個過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為，D正確；等壓過程內(nèi)能增加了，吸收熱量為，由熱力學第一定律可知氣體對外做功為，即做功的大小為解得，A正確B錯誤。5.（2023高考河北卷）如圖，某實驗小組為測量一個葫蘆的容積，在葫蘆開口處豎直插入一根兩端開口、內(nèi)部橫截面積為的均勻透明長塑料管，密封好接口，用氮氣排空內(nèi)部氣體，并用一小段水柱封閉氮氣。外界溫度為時，氣柱長度為；當外界溫度緩慢升高到時，氣柱長度變?yōu)?。已知外界大氣壓恒為，水柱長度不計。（1）求溫度變化過程中氮氣對外界做的功；（2）求葫蘆的容積；（3）試估算被封閉氮氣分子的個數(shù)（保留2位有效數(shù)字）。已知氮氣在狀態(tài)下的體積約為，阿伏伽德羅常數(shù)取?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）由于水柱的長度不計，故封閉氣體的壓強始終等于大氣壓強。設(shè)大氣壓強為，塑料管的橫截面積為，初、末態(tài)氣柱的長度分別為，氣體對外做的功為。根據(jù)功的定義有解得（2）設(shè)葫蘆的容積為，封閉氣體的初、末態(tài)溫度分別為，體積分別為，根據(jù)蓋—呂薩克定律有聯(lián)立以上各式并代入題給數(shù)據(jù)得（3）設(shè)在狀態(tài)下，氮氣的體積為、溫度為，封閉氣體的體積為，被封閉氮氣的分子個數(shù)為。根據(jù)蓋一呂薩克定律有其中聯(lián)立以上各式并代入題給數(shù)據(jù)得個6.（2023高考海南卷）某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量理想氣體，時，壓強（1）時，氣壓是多大？（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？【參考答案】（1）；（2）0.97【名師解析】（1）瓶內(nèi)氣體的始末狀態(tài)的熱力學溫度分別為，溫度變化過程中體積不變，故由查理定律有解得（2）保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有解得7.（2022福建高考）帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體開始處于a狀態(tài)，然后經(jīng)過狀態(tài)變化過程到達c狀態(tài)。在V——T圖中變化過程如圖所示。（1）氣體從a狀態(tài)經(jīng)過到達b狀態(tài)的過程中壓強____________。（填“增大”、“減小”或“不變”）（2）氣體從b狀態(tài)經(jīng)過到達c狀態(tài)的過程要____________。（填“吸收”或“放出”）熱量?！緟⒖即鸢浮竣?增大②.放出【命題意圖】此題考查對V——T圖像的理解，氣體實驗定律，熱力學第一定律及其相關(guān)知識點。【名師解析】（1）[1]由V——T圖像可知，氣體從a狀態(tài)經(jīng)過到達b狀態(tài)的過程中，氣體的體積保持不變，溫度升高，根據(jù)，可知氣體的壓強增大。（2）[2]由V——T圖像可知，氣體從b狀態(tài)經(jīng)過到達c狀態(tài)的過程，氣體的溫度保持不變，則氣體的內(nèi)能保持不變；氣體的體積減小，則外界對氣體做正功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體對外放出熱量。8．（9分）（2023年高考廣東卷）在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹