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，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l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=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+ ρgl3 ① 式中，ρ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= ρgl1 ，p2+ρgx = p0， ②
式中，p2管内空气柱的压强。由玻意耳定律得 p1(Sl2)= p2(Sh) ③ 式中,h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积。 由①②③式和题给条件得h=12cm ④
从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则p3= p0+ρgx ⑤ 由玻意耳定律得p1(Sl2)= p3(Sh’) ⑥
式中，h’是此时空气柱的长度。由①②③⑤⑥h’≈9.2cm ⑦
【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V1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V2。打开气阀，左管中水银下降；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h。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，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p1。
【解析】○1设恒温槽的温度为T2，由题意知T1=273K。A内气体发生等容变化，根据查理定律得 p1/ T1= p1/ T1 p1= p0 + ph1 p2= p0 + ph2
联立上述三式，代入数据解得T2=364K。
②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】○1364K。 ②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．（2010江苏物理第12题）(1)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 ．
（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B。
将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，气体内能保持不变；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V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体．p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U=αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求
(i)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1： (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=2.4T0变为T1，由查理定律得
T1p0?； Tp ①
在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖·吕萨克定律得
VT1? ； V1T0
② ③
由①②式得 V1=V/2 .。
(ⅱ)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W= p0(V-V1) ， ④
在这一过程中，气体内能的减少为 △U=α(T1- T0) ， ⑤
由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为Q=W+△U ， ⑥ 由②③④⑤⑥式得 Q= p0V/2+αT0 。 ⑦
【点评】此题考查热力学第一定律和气体实验定律等知识点。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，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒，气体温度由T0=300K升至T1=350K。 （1）求此时气体的压强。
（2）保持T1=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。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
p0pT7?1得p1?1p0?p0。 T0T1T06p17V0?V0， p06（2）由玻意耳定律p1V0?p0V得V?代入数据得VB=0.4m3。
(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)Q1大于Q2；因为TA=TB，故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同，而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2。
【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）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦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℃。求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦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，气球内氦气经历一等温过程。 根据玻意耳—马略特定律有p1 V1= p2 V2，
式中，p1=76.0cmHg，V1=3.50m3，p2=36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积。 由上式得V2=7.39m3
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1=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—吕萨克定律有V2/ T1=V3/ T2 式中，V3是在此等压过程末氦气的体积。由上式得V3=5.54m3 ④
【点评】此题考查玻意耳—马略特定律和盖·吕萨克定律的应用。在应用玻意耳—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Qab和Qac，则 （填入选项前的字母，有填错的不得分）
A. pb > pc，Qab>Qac B. pb > pc，Qab （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。左容器足够高，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T0=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 p0。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。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 < pc。气体由状态a经过过程ab到达状态b，温度升高，内能增大△U；体积增大对外做功W，吸收的热量Qab=△U +W；气体由状态a经过过程ac到达状态c，温度升高，内能增大△U；体积不变，不对外做功，吸收的热量Qac=△U；即Qab>Qac 。所以选项C 正确。
高考题精解分析：57气体
