2025高考物理人教版選擇性必修第3冊專項復習第2章2第2課時含答案第一章2.第2課時基礎達標練1．(2024·南通高二校考階段練習)“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”時，三位同學根據實驗數據分別得到如圖所示a、b、c三條p－eq\f(1,V)圖像。下列分析正確的是(C)A．a、b不重合是由于b氣體質量大B．a、b不重合是由于b氣體溫度高C．產生c圖線可能是容器密閉性不好D．產生c圖線可能是推動活塞過于迅速答案：C解析：根據理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C可得p＝CT·eq\f(1,V)，可知p－eq\f(1,V)圖像中斜率越大，氣體溫度越大，則a、b不重合是由于a氣體溫度高或者a氣體質量大，故A、B錯誤；由圖可知，c圖線的斜率減小，若容器密閉性不好，封閉氣體的質量減小，則C減小，p－eq\f(1,V)圖像斜率減小；推動活塞過于迅速體積減小，封閉氣體溫度升高，p－eq\f(1,V)圖像斜率增大，故D錯誤，C正確。2．(2024·吉林三模)在“研究溫度不變時氣體壓強跟體積關系”的實驗時，推動活塞，注射器內空氣體積減小，多次測量得到注射器內氣體的p－V圖線，如圖實線是一條雙曲線，虛線為實驗所得圖線。環境溫度保持不變，發現實驗所得圖線與玻意耳定律明顯不符，造成這一現象的可能原因是(A)A．實驗時用手握住注射器B．實驗時緩慢推動活塞C．注射器沒有保持水平D．推動活塞過程中有氣體泄漏答案：A解析：由圖像的特點可知壓縮氣體過程中p與V的乘積增大，所以造成這一現象的原因可能是實驗時用手握住注射器或實驗時迅速推動活塞，導致溫度升高，故A正確。3．(2023·江蘇高考真題)在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是(B)A．把柱塞快速地向下壓B．把柱塞緩慢地向上拉C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞答案：B解析：因為該實驗是要探究氣體等溫變化的規律；實驗中要緩慢推動或拉動活塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態變化過程中的溫度不變；為了方便讀取封閉氣體的體積不需要在橡膠套處接另一注射器。故選B。4．(2023·揚州高二校考階段練習)用圖示裝置探究氣體等溫變化的規律。實驗室提供容積為5mL和20mL的兩種注射器。用該裝置測得多組壓強p和體積V，作出圖像甲，發現圖像向下彎曲；為減少實驗誤差，改用軟管連通注射器和壓強傳感器，作出圖像乙，發現圖像不過原點。下列對于實驗的分析和改進措施正確的是(C)A．甲圖圖線彎曲是因為快速推動柱塞B．甲圖圖線彎曲的是因為沒有把注射器固定在豎直平面內C．乙圖應該選用容積較大的注射器進行實驗D．乙圖應該用很長的軟管做實驗答案：C解析：由圖甲可知，p與V的乘積變小，可能的原因是漏氣或者是溫度降低，若是快速推動活塞，氣體的溫度會升高，則p與V的乘積會增大，直線會向上彎曲，故A錯誤；由于測量的是氣體壓強與體積之間的關系，與重力無關，且壓強是由壓力表測的，因此注射器可以水平放置，故B錯誤；乙圖不過原點的原因是由于軟管中存在一部分氣體，計算時沒有把這部分氣體加進去，導致所作圖線不過原點，因此應該采用大體積的注射器，從而使軟管的那一部分氣體可以被忽略，而若用很長的軟管做實驗，則軟管中氣體占比會更大，影響也更大，故C正確，D錯誤。故選C。5．(2024·德州市高二期末)氣體實驗可以用來測量微小植物種子的體積，一位同學進行了如下實驗：(1)取適量的種子，將種子裝入注射器內；(2)將注射器通過一段細管與壓強傳感器相連，細管內氣體體積為V0；(3)然后緩慢推動活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的刻度V，壓強傳感器自動記錄此時氣體的壓強p；(4)重復上述步驟(3)，分別記錄活塞在其他位置的刻度V和記錄相應的氣體壓強p；(5)進行數據處理。回答如下幾個問題：(1)完成本實驗的基本要求是________。A．必須在等溫條件下操作B．注射器密封性必須良好C．氣體的壓強和體積必須用Pa、m3為單位(2)為了減小誤差，在進行數據處理時，應根據所測的V、p數據，作________(選填“V－eq\f(1,p)”或“eq\f(1,V)－p”)圖像，是一條傾斜的直線。(3)正確作出圖像如圖(坐標軸所表示物理量未標出)，與縱軸的交點坐標值為b，斜率為k，可求得種子的總體積表達式為________。答案：(1)AB(2)V－eq\f(1,p)(3)b＋V0解析：(1)玻意耳定律成立的前提是等溫且質量一定，實驗要求在等溫條件和容器氣密性良好的情況下操作，故A、B正確；玻意耳定律成立的前提是等溫且質量一定，單位可以不用國際單位，故C錯誤；故選AB。(2)圖像與縱坐標有交點，所以應作V－eq\f(1,p)圖像。(3)根據一定質量的理想氣體的狀態方程可知p(V＋V0－V種)＝C，變形可知V＝eq\f(C,p)－V0＋V種，根據圖像截距可知－V0＋V種＝b，解得V種＝b＋V0。能力提升練6．(2023·江蘇省南通中學高二校考階段練習)如圖甲所示，用傳感器探究氣體等溫變化的規律，研究對象是注射器中的空氣柱。氣體壓強傳感器通過塑料管與注射器相連，可以測得氣體的壓強p。由注射器壁上的刻度可以讀出氣體的體積V，由于沒有考慮注射器與壓強傳感器連接部位氣體的體積，作出的eq\f(1,p)－V圖像如圖乙所示。橫坐標每一格代表1mL，縱坐標每一小格代表1.5×10－6(Pa－1)。則連接部位氣體的體積為(B)A．1mL B．2mLC．3mL D．4mL答案：B解析：設連接部位氣體的體積為V0，根據玻意耳定律可得p(V＋V0)＝C，可得eq\f(1,p)＝eq\f(V＋V0,C)，由eq\f(1,p)－V圖像可知，當eq\f(1,p)＝0時，V＝－2mL，代入可解得V0＝2mL，故選B。7．(2024·南京高二期末)用圖示裝置探究氣體做等溫變化的規律，將一定質量的空氣封閉在導熱性能良好的注射器內，注射器與壓強傳感器相連。實驗中(C)A．活塞涂潤滑油可減小摩擦，便于氣體壓強的測量B．注射器內裝入少量空氣進行實驗，可以減小實驗誤差C．0℃和20℃環境下完成實驗，對實驗結論沒有影響D．外界大氣壓強發生變化，會影響實驗結論答案：C解析：實驗之前，在注射器的內壁和活塞之間涂一些潤滑油，除了可以減小兩者之間的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏氣，與氣體壓強的測量無關，A錯誤；被封氣體體積越小，壓縮氣體時體積的變化量越小，會造成更大的實驗誤差，B錯誤；實驗探究氣體做等溫變化的規律，在溫度一定時，氣體的壓強和體積成反比，與環境溫度的高低無關，C正確；壓強傳感器測量的是被封氣體的壓強，與外界大氣壓強無關，故外界大氣壓強發生變化，不會影響實驗結論，D錯誤。故選C。8．(2024·江蘇宿遷高二期中)如圖所示，用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規律，操作步驟如下：①在注射器內用活塞封閉一定質量的氣體，將注射器、壓強傳感器、數據采集器和計算機逐一連接起來；②緩慢移動活塞至某位置，待示數穩定后記錄此時注射器內封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1；③重復上述步驟②，多次測量并記錄；④根據記錄的數據，作出相應圖像，分析得出結論。(1)保持溫度不變，封閉氣體的壓強p用壓強傳感器測量，體積V由注射器刻度讀出。實驗前________(選填“是”或“否”)需要對傳感器進行調零？(2)實驗過程中，下列說法正確的是(C)A．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出B．活塞移至某位置時，應迅速記錄此時注射器內氣柱的長度和氣體的壓強值C．推拉活塞時，手不可以握住注射器氣體部分D．實驗時注射器內的氣體向外發生了泄漏對實驗無影響(3)若考慮到連接注射器與傳感器的軟管內氣體體積V0不可忽略，從理論上講p－eq\f(1,V)圖像可能接近下列哪個圖(D)答案：(1)否(2)C(3)D解析：(1)實驗前不需要對傳感器進行調零，因為傳感器不調零，圖線仍然是一條直線。(2)推拉活塞時，動作要緩慢，以免氣體溫度發生變化，故A錯誤；活塞移至某位置時，要等穩定后記錄此時注射器內氣柱的長度和氣體的壓強值，故B錯誤；推拉活塞時，手不可以握住注射器氣體部分，以免氣體的溫度發生變化，故C正確；實驗時注射器內的氣體不可以向外泄漏，故D錯誤。(3)根據玻意耳定律得p0(V′＋V0)＝p(V＋V0)，解得p＝p0eq\f(V′＋V0,V＋V0)，當V0趨近于零時，有p＝p0eq\f(V′,V)，即該雙曲線的漸近線方程為p＝p0eq\f(V′,V)>p0eq\f(V′＋V0,V＋V0)，由此可知，圖線應向下彎曲，故D正確。9．(2023·濰坊市高二期末)利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內封閉一定質量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連。活塞上端固定一托盤，托盤中放入砝碼，待氣體狀態穩定后，記錄氣體壓強p和氣體體積(注射器的示數V)，逐次增加砝碼的個數，采集多組數據并作出V－eq\f(1,p)擬合圖像。(1)下列說法正確的是________；A．實驗中需要測量注射器的橫截面積B．實驗中未稱量托盤的質量，會對實驗結果產生影響C．實驗過程中，不能手握注射器(2)某同學按照上述實驗方案完成實驗，獲得如圖乙所示V－eq\f(1,p)擬合圖像，圖中的直線不過坐標原點，出現這種情況的原因是___________________________；(3)在某次實驗中，小明同學分別在室內和室外對同一理想氣體進行了實驗，其中虛線和實線分別為在室外和室內實驗得到的p－V圖線(圖線為雙曲線)。已知室內溫度高于室外溫度，則通過實驗繪制出的p－V圖線可能為圖丙中的________。答案：(1)C(2)沒有計算塑料管與壓強傳感器相連部分氣體的體積(3)D解析：(1)由于氣體的體積與長度成正比，所以實驗中不需要測量注射器的橫截面積，故A錯誤；實驗中通過壓強傳感器測量壓強，托盤的重量不會對實驗結果產生影響，故B錯誤；手握注射器會改變空氣柱的溫度，為了保證溫度不變，所以不能手握注射器，故C正確。(2)圖中的直線不過坐標原點，說明測量試管中氣體的體積小于實際的封閉氣體的體積，結合器材可知，原因是沒有計算塑料管與壓強傳感器相連部分氣體的體積。(3)在室內和室外對同一理想氣體進行實驗，室內的溫度較高，則相同體積時氣體的壓強較大；由此可知，室內氣體的實驗結果曲線始終比室外氣體的實驗結果曲線高。故選D。第二章3.基礎達標練1．(多選)關于理想氣體，下列說法中正確的是(A)A．嚴格遵守玻意耳定律、蓋—呂薩克定律和查理定律的氣體稱為理想氣體B．理想氣體客觀上是不存在的，它只是實際氣體在一定程度上的近似C．和質點的概念一樣，理想氣體是一種理想化的模型D．一定質量的理想氣體，內能增大，其溫度可能不變答案：ABC解析：理想氣體是一種理想化模型，是對實際氣體的科學抽象；溫度不太低、壓強不太大的情況下可以把實際氣體近似視為理想氣體；理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律，選項A、B、C正確；理想氣體的內能只與溫度有關，溫度升高，內能增大，溫度降低，內能減小，選項D錯誤。2．如圖所示，一定質量的氣體從狀態A沿直線變化到狀態B的過程中，其體積(B)A．保持不變 B．逐漸變大C．逐漸變小 D．先增大后減小答案：B解析：將t軸上表示絕對零度(即－273.15℃)的點D分別與A、B兩點連接起來，AD與BD均表示氣體的等容線，等容線斜率越大，體積越小。由圖知，AD斜率較大，BD斜率較小，則AD線對應的氣體體積較小，BD線對應的體積較大，故氣體由狀態A變化到狀態B，體積逐漸變大，故B正確。3．如圖所示，a、b、c三點表示一定質量理想氣體的三個狀態，則氣體在a、b、c三個狀態的熱力學溫度之比是(C)A．1∶1∶1 B．1∶2∶1C．3∶4∶3 D．1∶2∶3答案：C解析：根據理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，T∝pV，所以Ta∶Tb∶Tc＝(paVa)∶(pbVb)∶(pcVc)＝3∶4∶3，故C正確。4．(2024·湖北襄陽高二下期中)如圖所示，左端封閉、右側開口的U形管內分別用水銀封閉兩部分氣體，右側部分封閉氣體的壓強為p1，水銀面高度差為h。當左側部分氣體溫度升高較小的Δt，重新達到平衡后，h和p1的變化是(A)A．h變小 B．h不變C．p1變小 D．p1變大答案：A解析：設大氣壓強為p0，右側水銀柱的高度為h1，則右側部分封閉氣體的壓強p1＝p0＋ρgh1，由于p0和h1均不變，所以p1不變，故C、D錯誤；設左側氣體壓強為p2，當左側部分氣體溫度升高時，假設氣體體積不變，根據理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C，可知p2增大，由于p1＝p2＋ρgh，可知h變小，故A正確，B錯誤。5．(2024·河北邢臺高二下期中)一定質量的理想氣體狀態變化的p－T圖像如圖所示，由圖像可知(B)A．在a→b的過程中，氣體的內能減小B．氣體在a、b、c三個狀態的密度ρa>ρc>ρbC．在b→c的過程中，氣體分子的平均動能增大D．在c→a的過程中，氣體的體積逐漸增大答案：B解析：在a→b的過程中，氣體的溫度升高，則氣體的內能增大，故A錯誤；將a、b、c三點與坐標軸的原點O相連，則可知Oa、Ob、Oc三條直線的斜率等于eq\f(p,T)，由理想氣體的狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，斜率越大，則體積越小，可得氣體在a、b、c三個狀態的體積大小關系為Va<Vc<Vb，氣體的質量一定，則三個狀態的密度大小關系為ρa>ρc>ρb，故B正確；在b→c的過程中，氣體的溫度降低，氣體分子的平均動能減小，故C錯誤；在c→a的過程中，由于Va<Vc，則氣體的體積逐漸減小，故D錯誤。6．如圖所示，汽缸開口向上固定在水平面上，其橫截面積為S，內壁光滑，A、B為距離汽缸底部h2處的等高限位裝置，限位裝置上裝有壓力傳感器，可探測活塞對限位裝置的壓力大小。活塞質量為m，在汽缸內封閉了一段高為h1、溫度為T1的理想氣體。對汽缸內氣體緩緩降溫，已知重力加速度為g，大氣壓強為p0，變化過程中活塞始終保持水平狀態。求：(1)當活塞剛好與限位裝置接觸(無彈力)時，汽缸內氣體的溫度T2。(2)當A、B處壓力傳感器的示數之和為2mg時，汽缸內氣體的溫度T3。答案：(1)eq\f(h2,h1)T1(2)eq\f(p0S－mgh2,p0S＋mgh1)T1解析：(1)當活塞剛好與限位裝置接觸時，降溫過程氣體壓強不變，據蓋—呂薩克定律有：eq\f(h1S,T1)＝eq\f(h2S,T2)，解得T2＝eq\f(h2T1,h1)。(2)初始狀態時，對活塞有：p0S＋mg＝p1S當壓力傳感器的示數為2mg時，對活塞有p0S＋mg＝p2S＋2mg據理想氣體的狀態方程有eq\f(p1h1S,T1)＝eq\f(p2h2S,T3)解得T3＝eq\f(p0S－mgh2,p0S＋mgh1)T1。7．如圖所示，A汽缸橫截面積為500cm2，A、B兩個汽缸中裝有體積均為10L、壓強均為1atm、溫度均為27℃的理想氣體，中間用細管連接。細管中有一絕熱活塞M，細管容積不計。現給左面的活塞N施加一個推力，使其緩慢向右移動，同時給B中氣體加熱，使此過程中A汽缸內的氣體溫度保持不變。活塞M保持在原位置不動。不計活塞與器壁間的摩擦，周圍大氣壓強為1atm(1atm＝105Pa)。當推力F＝eq\f(5,3)×103N時，求：(1)活塞N向右移動的距離是多少？(2)B汽缸中的氣體升溫到多少？答案：(1)5cm(2)127℃解析：(1)對A中氣體：pA′＝p0＋eq\f(F,S)＝eq\f(4,3)×105Pa由玻意耳定律pAVA＝pA′VA′，解得VA′＝eq\f(3,4)VA因為LA＝eq\f(VA,SA)＝20cm，LA′＝eq\f(VA′,SA)＝15cm，所以Δx＝LA－LA′＝5cm。(2)對B中氣體pB′＝pA′＝eq\f(4,3)×105Pa由查理定律eq\f(pB,TB)＝eq\f(pB′,TB′)，解得TB′＝eq\f(pB′,pB)TB＝400K，所以tB＝127℃。能力提升練8．封閉在汽缸內一定質量的理想氣體由狀態A變到狀態D，其體積V與熱力學溫度T的關系如圖所示，其中O、A、D三點在同一直線上。在狀態變化的過程中，下列說法正確的是(B)A．從A變化到B氣體的壓強變小B．從B到C的過程中氣體體積增大，單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數減少C．從B到C的過程，氣體分子的平均速率增大D．從A經B到C的過程中氣體的密度不斷減小答案：B解析：從狀態A變化到狀態B，氣體體積不變，溫度升高，由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，可知壓強變大，故A錯誤；從B到C的過程中氣體體積增大，而溫度不變，氣體分子的平均速率不變，則單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數減少，故B正確，C錯誤；從狀態A變化到狀態B，氣體體積不變，質量不變，則密度不變；從B到C的過程中氣體的體積變大，密度減小，故D錯誤。9．如圖所示，一汽缸開口向右、固定于水平地面，一活塞將一定質量的氣體封閉在汽缸內。汽缸中間位置有小擋板。開始時，外界大氣壓為p0，活塞緊壓于小擋板右側。緩慢升高封閉氣體溫度T，封閉氣體壓強p隨T變化圖像可能正確的是(B)答案：B解析：當緩慢升高缸內氣體溫度時，氣體先發生等容變化，根據查理定律，缸內氣體的壓強p與熱力學溫度T成正比，圖線是過原點的傾斜直線；當缸內氣體的壓強等于外界的大氣壓時，氣體發生等壓膨脹，圖線是平行于T軸的直線，故B正確。10．(多選)如圖所示，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則(A)A．彎管左管內外水銀面的高度差為hB．若把彎管向上移動少許，則管內氣體體積增大C．若把彎管向下移動少許，則管內氣體體積減小D．若環境溫度升高，則右管內的水銀柱沿管壁上升答案：AD解析：設被封閉氣體的壓強為p，選取右管中水銀柱為研究對象，可得p＝p0＋ph，選取左管中水銀柱為研究對象，可得p＝p0＋ph1，故左管內外水銀面的高度差為h1＝h，A正確；氣體的壓強不變，溫度不變，故體積不變，B、C均錯誤；氣體壓強不變，溫度升高，體積增大，右管中水銀柱沿管壁上升，D正確。11．如圖所示為0.3mol的某種氣體的壓強和溫度關系的p－t圖線。p0表示1個標準大氣壓，則在狀態B時氣體的體積為(D)A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L答案：D解析：此氣體在0℃時，壓強為標準大氣壓，所以它的體積應為22.4×0.3L＝6.72L，根據圖線所示，從p0到A狀態，氣體是等容變化，A狀態的體積為6.72L，溫度為(127＋273)K＝400K，從A狀態到B狀態為等壓變化，B狀態的溫度為(227＋273)K＝500K，根據蓋—呂薩克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L。故選D。12．(多選)如圖，由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內為真空，B和C內都充有氣體。U形管內左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S，整個系統穩定后，U形管內左右水銀柱高度相等。假設U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積。下