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)關于理想氣體，下面說法正確的是()A．理想氣體是嚴格遵從氣體實驗定律的氣體模型B．理想氣體的分子沒有體積C．理想氣體是一種理想模型，沒有實際意義D．實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下，可當成理想氣體【答案】AD【詳解】理想氣體是指嚴格遵從氣體實驗三定律的氣體，實際的氣體在壓強不太大、溫度不太低時可以認為是理想氣體，A、D正確。理想氣體分子間沒有分子力，但分子有大小，B錯誤。理想氣體是一種理想模型，對研究氣體狀態(tài)變化具有重要意義，C錯誤。2.(多選)下列對理想氣體的理解，正確的有()A．理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型B．只要氣體壓強不是很高就可視為理想氣體C．一定質量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關D．在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵從氣體實驗定律【答案】AD【詳解】理想氣體是在忽略了實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，實際上并不存在，A正確。實際氣體能視為理想氣體的條件是溫度不太低、壓強不太大，B錯誤。理想氣體分子間無分子力作用，也就無分子勢能，故一定質量的理想氣體，其內(nèi)能與體積無關，只取決于溫度，C錯誤。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）一定質量的理想氣體，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結合圖像可得T故C正確，ABD錯誤。故選C。4．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考一模）一定質量的理想氣體經(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時的熱力學溫度為280K，則該氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)B時的熱力學溫度分別為（

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?？计谥校﹥啥碎_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】對于右邊封閉的氣體LBPV可知，體積不變，所以LB不變；由于右側壓強不變，在壓迫LA過程中，造成左右壓強差增加，所以PV可知，在溫度不變時，壓強變大，所以體積減小即LA6．（2023·全國·高三專題練習）如圖所示為一定質量的理想氣體的體積V隨熱力學溫度T變化的圖像。已知BC與T軸平行，AB的反向延長線過原點。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，對外做功，內(nèi)能減少B．與狀態(tài)A相比，狀態(tài)C單位時間內(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時的溫度為600K【答案】D【詳解】A．AB的反向延長線過原點，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，則分子的平均動能不變，體積增大，分子的數(shù)密度減小，所以單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)減少，故B錯誤；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）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，它的“爆米”原理是：封閉在鐵爐內(nèi)的米粒和空氣同時受熱，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，封閉鐵爐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）的溫度為室溫t0=27℃，氣體的壓強為p0。玉米粒內(nèi)外壓強差為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，當爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時，爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質量之比為1：3D．打開爐蓋，當爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時，爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質量之比為1：4【答案】B【詳解】AB．開始時，封閉鐵爐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）的溫度為室溫t0=27℃，氣體的壓強為p0。玉米粒內(nèi)外壓強差為3.5p解得爐內(nèi)溫度至少為1077°C，故B正確A錯誤；CD．打開爐蓋，當爐內(nèi)溫度變?yōu)?27°C時p爐內(nèi)剩余氣體與加熱前氣體的質量之比為V故CD錯誤。故選B。題組三氣體實驗定律的微觀解釋8．(多選)對于一定質量的理想氣體，下列論述中正確的是()A．若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當分子熱運動加劇時，壓強一定變大B．若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當分子熱運動加劇時，壓強可能不變C．若氣體的壓強不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加D．若氣體的壓強不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)可能不變【答案】AC【詳解】若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，說明體積不變，當分子熱運動加劇時，壓強一定變大，A正確，B錯誤；若氣體的壓強不變而溫度降低，則體積減小，即單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加，C正確，D錯誤。9．在一定的溫度下，一定質量的氣體體積減小時，氣體的壓強增大，這是由于()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)分子對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，分子對器壁的吸引力變大C．每個氣體分子對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】氣體壓強的微觀解釋是氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)與每個氣體分子對器壁的平均撞擊力的乘積，由分子的平均動能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)共同決定。溫度一定說明氣體分子的平均動能一定，氣體體積減小時，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，故單位時間內(nèi)分子對單位面積器壁碰撞的次數(shù)增多，氣體的壓強增大。故A正確。10．(多選)如圖所示，質量為m的活塞將一定質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間內(nèi)撞擊活塞的個數(shù)較多B．與a態(tài)相比，b態(tài)的氣體對活塞的沖擊力較大C．a(chǎn)、b兩態(tài)的氣體對活塞的沖擊力相等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，則單位時間內(nèi)撞擊活塞的個數(shù)一定較多，A正確；由于壓強相等，故氣體對活塞的沖擊力大小相等，B錯誤，C正確；從a態(tài)到b態(tài)，溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，壓強不變，則體積增大，氣體密度減小，D錯誤。11．（2023·全國·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，豎直放置導熱良好的汽缸缸體質量m=10kg，輕質活塞橫截面積S=5×10?3m2，活塞上部的汽缸內(nèi)封閉一定質量的理想氣體，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。當汽缸內(nèi)氣體溫度為27°C時，缸內(nèi)氣柱長l=50cm，汽缸下端邊緣距水平地面l20（1）當缸內(nèi)氣體溫度緩慢降低到多少K時，汽缸下端邊緣剛好接觸地面？（2）當缸內(nèi)氣體溫度緩慢降低到多少K時，彈簧恢復原長？【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)氣體壓強不變，氣體發(fā)生等壓變化lS解得T（2）設初態(tài)彈簧壓縮量為x，氣體初態(tài)壓強為p對汽缸，由平衡條件有kx=mg解得x=0.04初態(tài)氣體壓強為p1，根據(jù)解得p末態(tài)氣體壓強為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）如圖所示，足夠長U形管豎直放置，左右兩側分別用水銀封有A、B兩部分氣體，氣柱及液柱長度如圖中標注所示。已知大氣壓強為p0=76cmHg，L1=6cm，h1=4cm，h2=32cm，管壁導熱良好，環(huán)境溫度為t1（i）若從右側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A部分氣體溫度為多少？（結果保留整數(shù)）【答案】（i）30cm；（ii）【詳解】（i）設抽出的水銀長度為Δ?，設管的橫截面積為S，A部分氣體初始壓強為p1，液面相平時，A部分氣體壓強為p解得pp對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的變化如圖所示。已知圖線Ⅰ描述的是體積為V1的等容過程，當溫度為t1時氣體的壓強為p1；圖線Ⅱ描述的是壓強為p2的等壓過程。?、俚热葸^程中，溫度為0℃時氣體的壓強；②等壓過程中，溫度為0℃時氣體的體積。【答案】①p0=【詳解】①在等容過程中，設0℃時氣體壓強為p0；根據(jù)查理定律有p解得p②當壓強為p2，溫度為0℃時，設此時體積為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，進而治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，左側為火罐，下端開口；右側為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時，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。某次使用火罐時，罐內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓相同，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