高考物理57气体精解分析

1、高考题精解分析：57气体高频考点：气体实验定律、理想气体状态方程动态发布：2011新课标理综卷第 33题、2011海南物理卷17题（1）、2011山东理综36题（2）、2010江苏物理第12题、2010海南物理第17题、2010山东理综第36题命题规律：高考对气体考查的内容包括：气体实验定律、理想气体状态方程、饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压、相对湿度等，重点是气体实验定律、理想气体状态方程和前提状态变化的图象等。难度中等。命题分析考查方式一气体实验定律、理想气体状态方程【命题分析】高考对 气体实验定律、理想气体状态方程的考查一般为计算题，难度中等。例1 （2011新课标理综卷第33题）如图，

2、一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下 部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长 l 2=6.6cm的空气柱，上部有长 l 3=44cm的水银柱， 此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为p0=70cmHg如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周， 求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。解析：设玻璃管开口向上时，空气柱压强为p1= P0+ pgl3式中，p和g分别表示水银的密度和重力加速度。玻璃管开口响下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x,则p2= p gl 1 , p2+p g

3、x = p0,式中，p2管内空气柱的压强。由玻意耳定律得p1（Sl 2）= p2（Sh）式中,h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积。由式和题给条件得h=12cm 从开始转动一周后，设空气柱的压强为6,则p3= p0+ p gx 由玻意耳定律得Pi（SI 2）= p3（Sh）软胶管式中，h是此时空气柱的长度。由 h = 9.2cm 【点评】此题考查压强、气体实验定律等。例2 （2011海南物理卷17题（1）如图，容积为 V的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为 V。打开气阀，左管中水银

4、下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为 ho已知水银的密度为 P ,大气压强为pc重力 加速度为g;空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强pi。【解析】由气体实触定律及具相关知识可看F. r； V：汴黜M二，解得p *pc*H厂。【点评】此题初状慈两就分个体,末状态合为一体，物大了难度.例3 （%11山东理综犬题（2）气体温度计结构如图所示.玻璃测温泡一内中有理惠气 体,通过细装瑞菅B和水银压强计相连.开始时A处干冰水混合法中 左管C中水银面在。击处.右菅D中水原面高出。点*m 将人放入待强相温槽中，上下移动D，使C牛才正

5、面书在1悬处、测得D中水镀面高出0点与一He.己制:卜堀文/上去标准大气压 1标准大气压相当干-;：r.H ； 求恒温神的集度.此过程A内气体向限i前增大或 被小），气体不对外侬功，气冲将 用一吸热或?W.【解析】。设恒温槽的温度为 T2,由题意知Ti=273K。A内气体发生等容变化，根据查理定律得pi/ Ti= pi/ Tipi= po + phip2= po + ph2联立上述三式，代入数据解得T2=364K。此过程A内气体温度升高，内能增大。由热力学第一定律，气体不对外做功，气体将吸热。【答案】Q364Ko 增大 吸热【点评】此题综合考查气体实验定律和热力学第一定律。例4. （20i0江

6、苏物理第i2题）（i）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 (A)(B)(C)(D)(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了 5kJ的热量.在上述两个过程中，空气的内能共减小kJ ，空气(选填“吸收”或“放出”)的总能量为 kJ .【解析】根据理想气体状态方程，空气等温压缩，pV=C p与1/V成正比，所以该过程中空气的压强p和体积V关系的是图Bo将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，气体内能

7、保持不变；外界做了24kJ的功，空气放出24kJ能量.气瓶缓慢地潜入海底的过程中，放出了 5kJ的热量，所以在上述两个过程中，空气的内能共减小 5kJ,空气放出的总能量为 24kJ+5kJ=29kJ。【答案】.(1)B (2)5;放出；29例5. (2010海南物理第17题)如右图，体积为 M内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量Hi TOC o 1-5 h z 和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4 T。、压强为1.2 po的理想?广气体.p0和To分别为大气的压强和温度.已知：气体内能U与温度T的关系 ；一：为U= T, a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求二(i)气

8、缸内气体与大气达到平衡时的体积V1：L二I(ii)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q .【解析】(i)在气体由压强p=1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T=2.4。变为Ti,由查理定律得宜=也；T p在气体温度由Ti变为To的过程中，体积由 V减小到Vi,气体压强不变，由盖吕萨克定律得V TicVi To由式得V=U2 .。(ii)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=Po(V-Vi),在这一过程中，气体内能的减少为U=(Ti- To),由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为Q=W八U ,由式得Q= pV/2+ a T0。【点评】此题考查热力学第一定律和气体实验定律

9、等知识点。注意应用查理定律时温度必须变换成热力学温度。例6. (2010山东理综第36题)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为 V0,开始时内部封.-：一一 一 ，石口闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒，气体进气,口Xllil温度由 T0=300K 升至 Ti=350K。(1)求此时气体的压强。(2)保持Ti=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0O求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。【解析】：(1)由查理定律 也=凡得p1 =立p0 =7 p0。T0TiyT y 6 y(2)由玻意耳

10、定律 p1Vo = p0V得V =史V0 = 7 Vo, 1 00p6所以比值为抽气道程/体穿积殳大，对外做功，而温度不变内能不变，由效力学第一定律却工体应吸效.【点评】 本题卷查查理定律和玻意耳定律的应用等知识点，意在广西生也用疝得解决实际I可题注意应用查理定律时温度必须变换成？&力学温度.例，(2C-0P年山东卷).一定质黛的理想气体由状态V姬状态B变为陆 G其中.13过程为等压变1ase过程为等容变1匕BM沁Jfj-MOOK.(1)求气体在状态5时的体积.( 2)说明3-(:过程压强变化的融制亲因， 没过程气体吸收护量力没程弋阚幽静重为心 比较户的大小说明原因.【辞析】1设3片在5状口时

11、的博枳为理，由盖吕即克定律得I %=5. 看玛代入数据得U=0.4m3o(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，分子平均速度减小，导致气体压强减小。(3)Q 1大于Q;因为Ta=Tb,故A-B增加的内能与 C减小的内能相同，而 Z B过程气体对 外做正功，Bf C过程气体不做功，由热力学第一定律可知 Q大于Q。【点评】此题考查盖吕萨克定律、压强变化的微观原因和热力学第一定律。注意应用盖吕 萨克定律时，温度必须变换成热力学温度，而体积只要两边单位相同即可。例8. (2009年海南物理第17题)一气象探测气球，在充有压强为1.00atm (即76.0cmHg

12、)、温度为27.0 C的氨气时，体积为 3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氨气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmGg,气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-48.0 C。求：(1)氨气在停止加热前的体积；(2)氨气在停止加热较长一段时间后的体积。【解析】(1)在气球上升至海拔 6.50km高空的过程中，气球内氨气经历一等温过程。根据玻意耳一马略特定律有P1 V1= p2 V2,式中，p1=76.0cmHg, V=3.50m3, p2=36.0cmHg, %是在此等温过程末氨气的体积。由上式得V=7.39m

13、3(2)在停止加热较长一段时间后，氨气的温度逐渐从Ti=300K下降到与外界气体温度相同，即T2=225K。这是一等压过程 根据盖一吕萨克定律有 V/ Ti=M/ T2式中，M是在此等压过程末氨气的体积。由上式得V3=5.54m3【点评】此题考查玻意耳一马略特定律和盖吕萨克定律的应用。在应用玻意耳一马略特定 律列式时，只要两边压强和体积的单位相同即可，而应用盖吕萨克定律和查理定律时，温 度必须变换成热力学温度。例9.( 2009年宁夏卷第33题)(1)带有活塞的汽缸内封闭一定量 的理想气体。气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c, b、c状态温度相同，如 V-T图

14、所示。设气体 在状态b和状态c的压强分别为pb、和pc,在过程ab和ac中吸收的 热量分别为Qb和Qc,则 (填入选项前的字母，有填错的不 得分)A. pb pc, QbQcB.pb pc, QbQcC. pb QcD. pb pc, QbQc(2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成,足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0,温度为T)=273K,两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p 0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒

15、温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h o氮气和氢气均可视为理想气体。求(i)第二次平衡时氮气的体积；(ii )水的温度。【解析】(1)由V-T图象可知，状态 b的体积大于状态 c的体积，状态b的温度等于状态 c 的温度，根据理想气体状态方程pV/T=C可知，状态b的压强小于状态 c的压强，即pb Qc。所以选项 C正确。(2) (1)考虑氢气的等温过程.该过程的初蠲玉强为体积为崂.末态体积为设末森的压强为和由玻意耳定律p：消=9o断$ TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 解得片1上52.活塞*从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程.该过程的初态压强为11.体积为 末态的压强