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有溫度為300K，壓強為105Pa的氣體，容器內有一個面積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合，與熱力學第一定律結合考查有增加的趨勢?？键c2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，容器內有溫度為300K，壓強為105Pa的氣體，容器內有一個面積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。【答案】（1）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內輕質活塞的上方與大氣連通，B內氣體體積不變。當A內氣體壓強減去B內氣體壓強大于時差壓閥打開，A內氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等于時差壓閥關閉。當環(huán)境溫度時，A內氣體體積，B內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、差壓閥與連接管內的氣體體積不計。當環(huán)境溫度降到時：（1）求B內氣體壓強；（2）求A內氣體體積；（3）在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內氣體壓強回到并保持不變，求已倒入鐵砂的質量?！窘馕觥浚?）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）根據題述，當A內氣體壓強減去B內氣體壓強大于△p時差壓閥打開，A內氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等于△p時差壓閥關閉?？傻胮A-pB=△p=0.11p0設加入鐵砂的質量為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，隔板與容器右側用一根輕質彈簧相連（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k?！敬鸢浮浚?），；（2）【解析】（1）設抽氣前兩體積為，對氣體A分析：抽氣后根據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?，則根據玻意耳定律得解得（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。一定質量的理想氣體經完成循環(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)，根據查理定律解得（2）從C到D狀態(tài)，根據玻意耳定律解得6.（2024高考廣西卷）如圖甲，圓柱形管內封裝一定質量的理想氣體，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）根據題意可知圖線為一條過原點的直線，設斜率為k，可得根據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，氣球內氣體壓強為p、體積為V。氣球內空氣可視為理想氣體。（1）若將氣球內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，示數為m=8.66×10?3kg（此時須考慮空氣浮力對該示數的影響）。小贊同學查閱資料發(fā)現(xiàn)，此時氣球內氣體壓強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。已知該氣球自身質量為m0=8.40×10?3kg，外界空氣密度為ρ0=1.3kg/m3，求氣球內氣體體積V的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）理想氣體做等溫變化，根據玻意耳定律有解得（2）設氣球內氣體質量為，則對氣球進行受力分析如圖所示根據氣球的受力分析有結合題中p和V滿足的關系為解得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)汽車的某個輪胎內氣體的壓強有所下降（假設輪胎內氣體的體積不變，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，使其內部氣體的壓強恢復到出發(fā)時的壓強（假設充氣過程中，輪胎內氣體的溫度與環(huán)境相同，且保持不變）。已知該輪胎內氣體的體積，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。【名師解析】（1）初狀態(tài)，T1=273K-3K=270K，T2=273K-23K=250K，由查理定律，=解得（2）設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密封有一定量的氣體，一不計厚度的輕質活塞可在汽缸內無摩擦滑動，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??；（2）再將汽缸內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)、根據解得此時對活塞根據平衡條件解得卡銷b對活塞支持力的大?。?）將汽缸內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)，對活塞根據平衡條件解得設此時溫度為，根據解得10.（2024高考甘肅卷）如圖，剛性容器內壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側用一根輕質彈簧相連（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k?！敬鸢浮浚?），；（2）【解析】（1）設抽氣前兩體積為，對氣體A分析：抽氣后根據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，容器內有溫度為300K，壓強為105pa的氣體，容器內有一個面積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部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至27℃時艙內氣體的密度；（ii）保持溫度27℃不變，再釋放艙內部分氣體使艙內壓強降至1.0個大氣壓，求艙內氣體的密度。【參考答案】（i）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3【命題意圖】本題考查氣體實驗定律、密度及其相關知識點?！窘忸}思路】（i）將整個氣體作為研究對象，設高壓艙的容積為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管的內徑是B管的2倍，B管在上方。管內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管內的空氣柱長度改變。求B管在上方時，玻璃管內兩部分氣體的壓強。（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知識點?！窘忸}思路】B管在上方時，設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，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中（）A.氣體分子的數密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小【參考答案】B【名師解析】．根據，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，則單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數變大，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；汽缸內的兩活塞將缸內氣體分成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鍵。4.（2023高考山東高中學業(yè)水平等級考試）一定質量的理想氣體，初始溫度為，壓強為。經等容過程，該氣體吸收的熱量后溫度上升；若經等壓過程，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能變化相同，因此內能增加都為，D正確；等壓過程內能增加了，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（保留2位有效數字）。已知氮氣在狀態(tài)下的體積約為，阿伏伽德羅常數取。【答案】（1）；（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。根據功的定義有解得（2）設葫蘆的容積為，封閉氣體的初、末態(tài)溫度分別為，體積分別為，根據蓋—呂薩克定律有聯(lián)立以上各式并代入題給數據得（3）設在狀態(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為。根據蓋一呂薩克定律有其中聯(lián)立以上各式并代入題給數據得個6.（2023高考海南卷）某飲料瓶內密封一定質量理想氣體，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）帶有活塞的汽缸內封閉一定質量的理想氣體，氣體開始處于a狀態(tài)，然后經過狀態(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知識點?！久麕熃馕觥浚?）[1]由V——T圖像可知，氣體從a狀態(tài)經過到達b狀態(tài)的過程中，氣體的體積保持不變，溫度升高，根據，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)經過到達c狀態(tài)的過程，氣體的溫度保持不變，則氣體的內能保持不變；氣體的體積減小，則外界對氣體做正功，根據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