文档内容
2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题70 气体实验定律和图像
导练目标 导练内容
目标1 气体实验定律的基本规律及推论
目标2 理想气体的常见图像
目标3 探究温度不变情况下一定质量气体的压强和体积的关系
【知识导学与典例导练】
一、气体实验定律的基本规律及推论
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
温度不变:p V =p V 玻意耳定律
{ 1 1 2 2
p p
p V p V 体积不变: 1= 2 查理定律
1 1= 2 2
T T
T T 1 2
1 2 V V
压强不变: 1= 2 盖—吕萨克定律
T T
1 2
2.两个重要的推论
（1）查理定律的推论:Δp=p ΔT
1
T
1（2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=V ΔT
1
T
1
【例1】如图所示，容器A和容器B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管相通，管内有一段水银柱
将两种气体隔开，当氢气的温度为0 ℃， 氧气温度是20 ℃时，水银柱静止。下列说法正确的是（ ）
A．两气体均升高温度20℃时，水银柱向右边移动
B．两气体均升高温度20℃时，水银柱向左边移动
C．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都
升高10℃，则水银柱向下移动
D．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都
升高10℃，则水银柱向上移动
二、理想气体的常见图像
1．一定质量的气体不同图像的比较
类别 特点(其中C为常量) 举例
pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越
pV
远
p p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
pT p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小VT V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
[注意] 上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。
2．气体状态变化图像的分析方法
(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体
的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态
变化的一个过程。
(2)明确图像斜率的物理意义：在VT图像(pT图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个
状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。
(3)明确图像面积物理意义：在pV图像中，pV图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。
【例2】某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如
图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（ ）
A．状态a和c在同一条等温线上
B．在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”
C．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量
D．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
【例3】一定质量的理想气体经历 的状态变化过程，变化过程中气体的 图像如
图所示，气体在状态A时的温度为 。若该部分理想气体所具有的内能与气体温度的关系为
，则下列说法正确的是（ ）A．在状态C时该部分理想气体的内能为
B．气体在状态B、C时的温度之比为
C． 过程气体对外界做的功为90J
D． 过程中气体从外界吸收的热量为
E． 过程中气体发生等温变化
【例4】一定质量的理想气体从状态A开始，经状态B和状态C回到状态A，其状态变化的p—T图象如图
所示，其中线AB与OT轴平行，线段BC与Op轴平行。下列说法正确的是（ ）
A．气体从状态A到状态B过程中，气体分子对容器器壁的碰撞次数不变
B．气体从状态B到状态C过程中，气体向外界释放热量
C．气体从状态A到状态B过程中，气体吸收热量全部用来增加气体的内能
D．气体从状态C到状态A过程中，单位体积内气体分子数减少
【例5】一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V−T图像如图所示，
pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（ ）A．过程a到b中气体一定吸热
B．
C．过程b到c气体吸收热量
D．过程b到c中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多
E．过程c到a中气体吸收的热量大于对外做的功
三、探究温度不变情况下一定质量气体的压强和体积的关系注意事项：
(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。
(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢和不能用手握住注射器封闭气
体部分。
【例6】某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气
柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取
空气柱的长度。
（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，___________（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的
横截面积；
（2）关于该实验，下列说法正确的是___________；
A．为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B．实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器
C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．活塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
（3）若实验过程中气体温度降低，其他条件符合实验要求，实验小组按气体温度不变，测得注射器内封
闭气体的几组压强p和体积V的值（数值未给出）后，请你根据所学知识，结合气体实际状态变化情况，
以p为纵轴、 为横轴，帮助该实验小组作出气体状态变化大致图像。( )【多维度分层专练】
1．如图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为l 和l 的两段理想气
1 2
体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（ ）
A．l 变小，l 变大 B．l 变大，l 变小
1 2 1 2
C．l、l 都变小 D．l、l 都变大
1 2 1 2
2．如图所示，开口向上竖直放置的内径均匀的细玻璃管，其中用两段水银柱封闭着两段空气柱Ⅰ与Ⅱ，
其长度之比L ： L = 2 ： 1。如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气
1 2
柱升高的高度之比ΔL ： ΔL （ ）
1 2
A．等于2 B．小于2
C．大于2 D．不知气压，不能确定
3．如图所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段水银柱，将管内气体分为两部分，下面
空气柱长为l，上面空气柱长为l。初始时温度相同，现使两部分气体同时升高相同的温度，下列判断正
1 2
确的是（ ）A．若l＞l，水银柱将向下移动
1 2
B．若l＜l，水银柱将向上移动
1 2
C．若l=l，水银柱静止不动
1 2
D．两部分气体的压强增加量相同
4．一定质量的理想气体从状态 开始，经 回到初始状态 ，其 图像如图所示。下列说
法正确的是（ ）
A．在 过程中气体的内能保持不变
B．在 过程中外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
C．在 过程中气体吸收的热量等于 过程中气体向外界放出的热量
D．在 过程中气体做的功为
5．如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t的关系图象，气体由状态A变化到状态B的过程
中，下列说法正确的有（ ）A．气体的内能增大
B．气体的压强减小
C．气体的压强不变
D．气体对外做功，同时从外界吸收热量
6．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-t图像如图所示。下列判
断正确的是（ ）
A．气体在a、b两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态b时的内能
C．气体在过程bc中一定吸收热量
D．气体在过程ca中向外界放出的热量大于外界对气体做的功
7．如图，一定质量的理想气体从状态a（p、V、T）经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a，且外界
0 0 0
环境为非真空状态。则下列说法正确的是（ ）A．b、c两个状态气体温度相同
B．ca过程中，气体对外做功
C．bc过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功
D．ab过程中，气体内能一定增加
8．如图甲所示，用气体压强传感器“探究气体等温变化的规律”，操作步骤如下：
①把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，做出 图线，如图乙所示。
（1）理论上由 图线分析可知，如果该图线___________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，
即体积与压强成反比；
（2）若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是___________，图乙中V 代表___________。
09．在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图（a）所
示。
(1)图（a）中______为压强传感器。（选填“A”或“B”）
(2)实验中，下列做法正确的是( )
A、无需测量被封闭气体的体积
B、密封气体的试管大部分在水面之上
C、每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀
D、每次加入热水后，立即读数
(3)甲同学测得多组压强与摄氏温度的数据，并在p-t坐标系中作图，获得下图所示的图像。图线与横轴交
点的温度被开尔文称为______，其物理意义是______。
(4)乙同学记录下了初始时封闭气体压强 p 和摄氏温度 t，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量
0 0
结果与初始值的差值Δp 和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操
作无误。则 Δp-Δt 的关系图可能是( )A、 B、
C、 D、
10．如图是用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的部分实验装置。
主要步骤如下∶
①将压强传感器校准；
②把活塞移至注射器满刻度处；
③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V以及相应的压强传感器示数p。
（1）实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证____不变。为此，在封入气体前，应
____。
（2）一小组根据测量的数据，绘出p- 图像如图所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的
可能原因是∶_______。（3）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在
采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。
绘出的V- 关系图像应是____。
A． B． C． D．
