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1、第16讲气体实验定律的应用核心考点1气体实验定律和理想气体状态方程【高考真题引领】1(2021全国甲卷)如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。(1)求A的体积和B的压强；(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。思维分析考查角度玻意耳定律解题关键分别对A、B内气体利用玻意耳定律，即可求出B的压强和A的体积；再使活塞向左缓慢回到初始位置
2、时A、B内平均压强为p0，可求出A、B内的压强，再根据玻意耳定律可求出两部分的体积解析：(1)对B气体分析，等温变化，根据玻意耳定律有p0VpBV解得pB2p0对A气体分析，根据玻意耳定律有p0VpAVApApB0.5p0联立解得VA0.4V(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为V，由玻意耳定律可得p0VpV则A此情况下的压强为pp0p1，所以假设成立，则p2p0(2)由焦耳定律知电热丝产生的热量QI2Rt，气体对外做功Wp1S，由热力学第一定律得气体增加的内能UQW，解得UI2Rt答案：(1)p0(2)I2Rt核心考点2热学图像问题【高考真题引领】1(2021全国甲卷
3、)如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积温度(Vt)图上的两条直线和表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0273.15 ；a、b为直线上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比_；气体在状态b和c的压强之比_。思维分析考查角度Vt图像、盖吕萨克定律解题关键根据盖吕萨克定律得到Vt关系式，a、b两点位于同一条直线上，则压强相等；b、c温度相同，由玻意耳定律可求出压强之比解析：(1)根据盖吕萨克定律有k整理得Vkt273k由体积温度(Vt)图像可知，直线为等压线，则a、b两点压强相等，则有1(2)设t0 时，当气体体积为V1其压
4、强为p1，当气体体积为V2其压强为p2，根据等温变化，则有p1V1p2V2由于直线和各为两条等压线，则有p1pb，p2pc联立解得答案：(1)1(2)【知识方法深化】气体状态变化的图像问题1气体的图像：气体的等温变化、等容变化和等压变化的规律，不仅可以用数学表达式表示，也可以用图像表示。气体的图像通常分p V图像、p T图像和V T图像三种，无论哪一种图像，图像上的一“点”都表示气体的一个状态，一条线段都代表气体的一种变化过程。2常见的气体图像问题：(1)识图、析图类；(2)绘图类；(3)图像应用类。例如，给定V T图像上几点，要求比较压强大小；给定p T图像上的一段线段，要求确定同类物理量的
5、大小；不同图像间的转化。3应用规律【精选典题练透】考向1p V图像的考查2(2021山东潍坊二模)如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程中，ab是温度为T1的等温过程，cd是温度为T2的等温过程，bc和da为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为1。下列说法正确的是()Aab过程气体对外界做功且吸收热量Bbc过程气体对外做的功小于气体内能的减少量Ccd过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少D由卡诺循环可知热机效率可能达到100%解析：ab过程为等温过程，
6、温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；bc过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知bc过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；cd过程为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不可能达到100%，故D错误。答案：A 考向2p T图像的考查3.(2021山东临沂一模)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab
7、、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气体在状态a的体积大于状态b的体积B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C在过程ca中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程ab中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量解析：由图可得，由理想气体状态方程C可知VaVb，故A错误；一定量理想气体的内能取决于温度，气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能，故B错误；ca为等压过程，温度下降，体积减小，内能减少，即U0，根据热力学第一定律WQU得，|Q|W|，气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功，故C正确；ab为等容过程，温度升高，压强增大，内能增加，即U0，
8、气体不做功，W0，气体从外界吸收的热量等于内能的增加量，故D错误。答案：C 考向3VT图像的考查4(多选)(2021山东济南一模)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，其状态变化如图所示。气体开始处于状态A，由过程AB到达状态B，其内能减小了E，后又经过程BC到达状态C。设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和TA。在状态B时的体积为VB，状态C时的温度为TC。则下列说法正确的是()A气体在状态B时的温度TBB气体在状态B时的温度TBCAB过程中，气体放出的热量QpAEDAB过程中，气体放出的热量QpAE解析：根据理想气体状态方程可得，AB过程中，气体做等压变化，所以TB，故A正确，B错误；AB过程中内能减小了E，根据热力学第一定律得EWQpAQ，解得Q，即AB过程中，气体放出的热量为pAE，选项C正确，D错误。答案：AC