2-3-2理想氣體的狀態(tài)方程(人教版2019選擇性必修第三冊)(解析版)

2.3.2理想氣體的狀態(tài)方程分層作業(yè)題組一理想氣體1.(多選)關(guān)于理想氣體，下面說法正確的是()A．理想氣體是嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體模型B．理想氣體的分子沒有體積C．理想氣體是一種理想模型，沒有實(shí)際意義D．實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，可當(dāng)成理想氣體【答案】AD【詳解】理想氣體是指嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)三定律的氣體，實(shí)際的氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時(shí)可以認(rèn)為是理想氣體，A、D正確。理想氣體分子間沒有分子力，但分子有大小，B錯(cuò)誤。理想氣體是一種理想模型，對(duì)研究氣體狀態(tài)變化具有重要意義，C錯(cuò)誤。2.(多選)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有()A．理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B．只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律【答案】AD【詳解】理想氣體是在忽略了實(shí)際氣體分子間相互作用力的情況下而抽象出的一種理想模型，實(shí)際上并不存在，A正確。實(shí)際氣體能視為理想氣體的條件是溫度不太低、壓強(qiáng)不太大，B錯(cuò)誤。理想氣體分子間無分子力作用，也就無分子勢能，故一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能與體積無關(guān)，只取決于溫度，C錯(cuò)誤。由理想氣體的定義可知D正確。題組二理想氣體的狀態(tài)方程3．（2023·全國·高三專題練習(xí)）一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)C（6，2）沿直線CB變化到A（2，6），如圖所示，氣體在C、B、A三個(gè)狀態(tài)中的溫度之比是（）A．1:1:1 B．1:2:3 C．3:4:3 D．4:3:4【答案】C【詳解】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV可知T結(jié)合圖像可得T故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。4．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考一模）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C狀態(tài)變化，已知該氣體在狀態(tài)C時(shí)的熱力學(xué)溫度為280K，則該氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)B時(shí)的熱力學(xué)溫度分別為（

A．567K，280K B．420K，280K C．567K，300K D．420K，300K【答案】B【詳解】從狀態(tài)B到狀態(tài)C，由理想氣體狀態(tài)方程可知p解得T又因狀態(tài)A到狀態(tài)B為等容過程，有p解得TA=4205．（2022春·河北邯鄲·高二校考期中）兩端開口的玻璃管中有兩段水銀，封閉有一段氣體LB，左邊的活塞也封閉了一段氣體LA．LA不變，LB減小 B．LAC．LA增大，LB減小 D．LA【答案】B【詳解】對(duì)于右邊封閉的氣體LBPV可知，體積不變，所以LB不變；由于右側(cè)壓強(qiáng)不變，在壓迫LA過程中，造成左右壓強(qiáng)差增加，所以PV可知，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)變大，所以體積減小即LA6．（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖像。已知BC與T軸平行，AB的反向延長線過原點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能減少B．與狀態(tài)A相比，狀態(tài)C單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增多C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體密度變大D．氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度為600K【答案】D【詳解】A．AB的反向延長線過原點(diǎn)，由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C（C為常量）分析可知，氣體由狀態(tài)A到狀態(tài)BB．與狀態(tài)A相比，狀態(tài)C溫度不變，則分子的平均動(dòng)能不變，體積增大，分子的數(shù)密度減小，所以單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)減少，故B錯(cuò)誤；C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體體積不變，則氣體密度不變，故C錯(cuò)誤；D．氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B發(fā)生的是等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律有V代入數(shù)據(jù)解得TB=600K故D正確。故選D。7．（2023春·山東濰坊·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）爆米花酥脆可口，是許多人喜歡的零食。如圖為傳統(tǒng)爆米花機(jī)，它的“爆米”原理是：封閉在鐵爐內(nèi)的米粒和空氣同時(shí)受熱，爐內(nèi)產(chǎn)生高壓，米粒中的水分蒸發(fā)受阻。打開鐵爐，“嘭”的一聲，米粒突遇內(nèi)外壓力差而爆炸形成爆米花。開始時(shí)，封閉鐵爐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）的溫度為室溫t0=27℃，氣體的壓強(qiáng)為p0。玉米粒內(nèi)外壓強(qiáng)差為3.5pA．為使玉米粒炸成爆米花，爐內(nèi)溫度至少為777℃B．為使玉米粒炸成爆米花，爐內(nèi)溫度至少為1077°CC．打開爐蓋，當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時(shí)，爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質(zhì)量之比為1：3D．打開爐蓋，當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時(shí)，爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質(zhì)量之比為1：4【答案】B【詳解】AB．開始時(shí)，封閉鐵爐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）的溫度為室溫t0=27℃，氣體的壓強(qiáng)為p0。玉米粒內(nèi)外壓強(qiáng)差為3.5p解得爐內(nèi)溫度至少為1077°C，故B正確A錯(cuò)誤；CD．打開爐蓋，當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時(shí)p爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質(zhì)量之比為V故CD錯(cuò)誤。故選B。題組三氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋8．(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述中正確的是()A．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)一定變大B．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加D．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變【答案】AC【詳解】若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，說明體積不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)一定變大，A正確，B錯(cuò)誤；若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則體積減小，即單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加，C正確，D錯(cuò)誤。9．在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，這是由于()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)單位面積器壁碰撞的次數(shù)增多B．氣體分子的數(shù)密度變大，分子對(duì)器壁的吸引力變大C．每個(gè)氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力變大D．氣體分子數(shù)密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大【答案】A【詳解】氣體壓強(qiáng)的微觀解釋是氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)與每個(gè)氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力的乘積，由分子的平均動(dòng)能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)共同決定。溫度一定說明氣體分子的平均動(dòng)能一定，氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，故單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)單位面積器壁碰撞的次數(shù)增多，氣體的壓強(qiáng)增大。故A正確。10．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無摩擦。a態(tài)是汽缸放在冰水混合物中氣體達(dá)到的平衡態(tài)，b態(tài)是汽缸從容器中移出后，在室溫(27℃)中達(dá)到的平衡態(tài)。氣體從a態(tài)變化到b態(tài)的過程中大氣壓強(qiáng)保持不變。若忽略氣體分子之間的勢能，下列說法中正確的是()A．與b態(tài)相比，a態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)較多B．與a態(tài)相比，b態(tài)的氣體對(duì)活塞的沖擊力較大C．a(chǎn)、b兩態(tài)的氣體對(duì)活塞的沖擊力相等D．從a態(tài)到b態(tài)，氣體的內(nèi)能增加，氣體密度增加【答案】AC【詳解】由分析活塞受力可知兩狀態(tài)的壓強(qiáng)相等，由于Tb>Ta，故a狀態(tài)氣體分子碰撞活塞的平均沖擊力較小，則單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)一定較多，A正確；由于壓強(qiáng)相等，故氣體對(duì)活塞的沖擊力大小相等，B錯(cuò)誤，C正確；從a態(tài)到b態(tài)，溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，壓強(qiáng)不變，則體積增大，氣體密度減小，D錯(cuò)誤。11．（2023·全國·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，豎直放置導(dǎo)熱良好的汽缸缸體質(zhì)量m=10kg，輕質(zhì)活塞橫截面積S=5×10?3m2，活塞上部的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的下表面與勁度系數(shù)k=2.5×103N/m的彈簧相連，活塞不漏氣且與汽缸壁無摩擦。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為27°C時(shí)，缸內(nèi)氣柱長l=50cm，汽缸下端邊緣距水平地面l20（1）當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度緩慢降低到多少K時(shí)，汽缸下端邊緣剛好接觸地面？（2）當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度緩慢降低到多少K時(shí)，彈簧恢復(fù)原長？【答案】（1）285K；（2）【詳解】（1）汽缸下端邊緣恰好接觸地面前，彈簧長度不變，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，氣體發(fā)生等壓變化lS解得T（2）設(shè)初態(tài)彈簧壓縮量為x，氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p對(duì)汽缸，由平衡條件有kx=mg解得x=0.04初態(tài)氣體壓強(qiáng)為p1，根據(jù)解得p末態(tài)氣體壓強(qiáng)為p0，由理想氣體狀態(tài)方程解得T12．（2023春·河南·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，足夠長U形管豎直放置，左右兩側(cè)分別用水銀封有A、B兩部分氣體，氣柱及液柱長度如圖中標(biāo)注所示。已知大氣壓強(qiáng)為p0=76cmHg，L1=6cm，h1=4cm，h2=32cm，管壁導(dǎo)熱良好，環(huán)境溫度為t1（i）若從右側(cè)緩慢抽出一部分水銀，使下方液柱左右液面相平，則需要從右側(cè)管中抽出多長的水銀？（ii）若僅緩慢加熱A部分氣體，使下方液柱左右液面相平，則此時(shí)A部分氣體溫度為多少？（結(jié)果保留整數(shù)）【答案】（i）30cm；（ii）【詳解】（i）設(shè)抽出的水銀長度為Δ?，設(shè)管的橫截面積為S，A部分氣體初始?jí)簭?qiáng)為p1，液面相平時(shí)，A部分氣體壓強(qiáng)為p解得pp對(duì)A氣體，根據(jù)玻意耳定律可得p聯(lián)立解得Δ（ii）若僅緩慢加熱A部分氣體，使下方液柱左右液面相平，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p其中T1=(?3+273)解得T13．（2022·重慶·高考真題）某同學(xué)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(qiáng)p隨溫度t的變化如圖所示。已知圖線Ⅰ描述的是體積為V1的等容過程，當(dāng)溫度為t1時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p1；圖線Ⅱ描述的是壓強(qiáng)為p2的等壓過程。?、俚热葸^程中，溫度為0℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)；②等壓過程中，溫度為0℃時(shí)氣體的體積?！敬鸢浮竣賞0=【詳解】①在等容過程中，設(shè)0℃時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0；根據(jù)查理定律有p解得p②當(dāng)壓強(qiáng)為p2，溫度為0℃時(shí)，設(shè)此時(shí)體積為V2，則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p解得V14．（2020·山東·統(tǒng)考高考真題）中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進(jìn)而治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，左側(cè)為火罐，下端開口；右側(cè)為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時(shí)，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐時(shí)，罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同，溫度為450K，最終降到300K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的2021。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的20【答案】Δ【詳解】設(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1，溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V