2027届新高考物理热点精准复习气体

2027届新高考物理热点精准复习气体【学习目标】1.掌握气体状态参量的微观解释,理解理想气体状态方程及气体实验定律的适用条件。2.能运用统计规律与动力学理论分析气体压强、温度的微观本质,解决实际气体问题(如变质量、多过程问题)。3.认识气体实验定律在气象、工程中的应用,关注理想模型与实际问题的差异。知识构建【答案】

气体实验定律大小相互作用力不太大不太低温度减少数密度不变理想基础转化1.(2025·河北唐山阶段练习)如图,把一粗细均匀的玻璃管开口端插入水银中,如果当时大气压强为一个标准大气压(标准大气压强为76cmHg),管内外水银面高度差h为20cm,则管内气体的压强为(

)A.20cmHg

B.56cmHgC.76cmHg D.96cmHgD2.(2025·辽宁朝阳三模)如图为某兴趣小组发射的自制水火箭。发射前瓶内空气的体积为

1.2L,水的体积为0.8L,瓶内空气压强为3atm。打开喷嘴后水火箭发射升空,忽略瓶内空气温度的变化,外界大气压强为1atm。在瓶内的水刚喷完瞬间,瓶内空气的压强为(

)A.1.8atm B.2.1atmC.2.5atm D.2.8atmA3.(2025·安徽淮南月考)如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态的温度TA、TB和TC的关系,正确的是(

)A.TA<TB,TB>TCB.TA>TB,TB=TCC.TA=TC,TB=TCD.TA<TC,TB<TCA考点一气体压强的计算1.活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。2.连通器模型如图所示,U形管竖直放置且处于平衡状态,则同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。对气体B,根据平衡条件有pB+ρgh2=pA,而pA=p0+ρgh1,所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。[例1]【活塞封闭气体压强的计算】

(2025·安徽亳州模拟)如图甲、乙中两个汽缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m。图甲中,汽缸静止在水平面上;图乙中,活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B,大气压强为p0,重力加速度为g,封闭气体A、B的压强各为多大?[例2]【液柱密封气体压强的计算】(2025·安徽黄山阶段检测)如图甲所示,足够长的U形细玻璃管内分别由水银封有L1、L2两部分气体,两气柱封闭的水银柱高度差为

h(cm)。U形管水平部分长为L3,L2上方水银柱长为h0(cm)。(1)稳定时两段气柱压强分别为多少?【答案】

(1)右侧封闭的气体压强为p0+h0(cmHg)左侧封闭的气体压强为p0+h0-h(cmHg)【解析】

(1)根据平衡条件,可知题图甲右侧管中封闭的气体压强p1=p0+h0(cmHg),设题图甲左侧管中封闭的气体压强为p2,同理有p2+h=p1,得p2=p0+h0-h(cmHg)。(2)若把图甲逆时针转过90°(U形管L3保持竖直状态,如图乙),此时L1、L2两部分气体的压强分别为多大?(大气压强为p0)【答案】

(2)上方封闭的气体压强为p0下方封闭的气体压强为p0+L3(cmHg)【解析】

(2)将U形管逆时针转过90°,则题图乙中上方封闭的气体压强p3=p0,设下方密封的气体压强为p4,则p4=p0+L3(cmHg)。考点二气体实验定律理想气体状态方程1.气体实验定律和理想气体状态方程的应用条件(1)气体质量保持不变,即使问题中质量发生变化,也必须转化为等质量问题。(2)气体实验定律适用于所研究气体的温度不太低、压强不太大的情况。(3)状态方程只适用于理想气体。[例3]【玻意耳定律的应用】

(2025·广东卷,13)如图,是某铸造原理示意图,往气室注入空气增加压强,使金属液沿升液管进入已预热的铸型室,待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通,大气压强p0=1.0×105Pa,铸型室底面积S1=0.2m2,高度h1=0.2m,底面与注气前气室内金属液面高度差H=0.15m,柱状气室底面积S2=0.8m2,注气前气室内气体压强为p0,金属液的密度ρ=5.0×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2,空气可视为理想气体,不计升液管的体积。(1)求金属液刚好充满铸型室时,气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。【答案】

(1)0.05m

1.2×105Pa【解析】

(1)根据体积关系S1h1=S2h2,可得气室内金属液面下降高度h2=0.05

m,此时气室内气体的压强p1=p0+ρg(h1+H+h2),代入数据可得p1=1.2×105

Pa。(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封,且注气过程中铸型室内温度不变,求注气后铸型室内的金属液高度为h3=0.04m时,气室内气体压强p2。【答案】

(2)1.35×105Pa【解析】

(2)初始时,上方铸型室气体的压强为p0,体积V=S1h1,当上方铸型室液面高为h3=0.04

m时体积为V′=S1(h1-h3), 根据玻意耳定律p0V=p′V′,可得此时上方铸型室液面高为h3=0.04

m时气体的压强为p′=1.25×105

Pa,同理根据体积关系S1h3=S2h4,可得h4=0.01

m,此时下方气室内气体压强p2=p′+ρg(H+h3+h4),代入数据可得p2=1.35×105

Pa。[例4]【盖-吕萨克定律及查理定律的应用】

(2025·江苏南京二模)如图,固定的竖直汽缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,汽缸内气体的初始热力学温度为T0,高度为h0。已知大气压强为p0,重力加速度为g。现对缸内气体缓慢加热,忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦。(1)当气体的温度变为1.5T0时,求活塞上升的距离Δh;【答案】

(1)0.5h0

(2)若在对气体缓慢加热的同时,在活塞上缓慢加沙子,使活塞位置保持不变。当汽缸内气体的温度变为1.5T0时,求所加沙子的质量M。[例5]【理想气体状态方程的应用】

(2025·湖南衡阳开学考试)如图,有一质量为m、面积为S、厚度可忽略的活塞静止于一竖直放置的汽缸内,活塞下方密封有一定质量的理想气体,活塞与汽缸底部的距离为2h,活塞上端与轻弹簧拴接,弹簧处于拉伸状态,劲度系数为k,形变量为h,开始时汽缸内封闭气体的温度为T0,现用电热丝缓慢加热汽缸内的气体,(汽缸位置不变)直至活塞缓慢上升2h,活塞始终在汽缸内,不计活塞和汽缸壁之间的摩擦,大气压强为p0,重力加速度为g,求:(1)开始时和最终汽缸内封闭气体的压强;(2)最终汽缸内封闭气体的温度。考点三气体状态变化的图像问题气体状态变化的图像比较项目图像特点其他图像等温线同一气体体积相同时压强越大,对应的温度越高,离原点越远;图线与横轴所围面积表示气体做的功同一气体图线斜率越大(体积相同时压强大),对应的温度越高;不同气体图线均过原点等容线同一气体斜率越大(温度相同时压强大),对应的体积越小;不同气体图线均过原点所有气体图线的延长线均过点(-273.15℃,0);同一气体斜率越大(温度相同时压强大),对应的体积越小等压线同一气体斜率越大(温度相同时体积大),对应的压强越小;不同气体图线均过原点所有气体图线延长线均过点(-273.15℃,0);同一气体斜率越大(温度相同时体积大)对应的压强越小[例6]【p-V图像】

(2024·江西卷,13)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程。已知T1=1200K,T2=300K,气体在状态A的压强pA=8.0×105Pa,体积V1=1.0m3,气体在状态C的压强pC=1.0×105Pa。求:(1)气体在状态D的压强pD;【答案】

(1)2.0×105Pa(2)气体在状态B的体积V2。【答案】

(2)2.0m3【解析】

(2)从C到D状态,根据玻意耳定律有pCV2=pDV1,解得V2=2.0

m3。[例7]【p-T图像】

(2025·河北秦皇岛一模)一定质量的理想气体从初状态a经b、c、d最终回到状态a,该过程中气体的体积(V)随热力学温度(T)的变化规律如图所示。则下列与该变化过程相对应的变化过程正确的是(

)ABCDDa→b是等压过程,p