专题06 理想气体状态方程 热力学第一定律（4大考点）（人教版2019）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题06 理想气体状态方程 热力学第一定律 理想气体状态方程 1．(23-24高二下·海南海口·期末)用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是（　　） A．，所有分子热运动的动能都增大 B．，气体吸收的热量大于气体对外做的功 C．，气体的压强先不变后减小 D．单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数状态比状态多 2．(23-24高二下·广东肇庆·期末)常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界达到热平衡，则喷水时气体（　　）    A．压强变大 B．对外做负功 C．对外放热 D．内能减少 3．(23-24高二下·甘肃兰州第一中学·期末)在夏天的高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为47℃。由于胎压过高会影响行车安全，故快速（时间很短）放出了适量气体，此时胎压监测系统显示的胎压为2.40atm、温度为27℃，设轮胎内部体积始终保持不变，气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　） A．由于轮胎内部体积不变，则气体不做功 B．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的 C．由于温度降低轮胎内每个气体分子的速率都变小 D．轮胎内的气体分子单位时间内撞击轮胎的次数可能不变 4．(23-24高二下·山东泰安·期末)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如V-T图中的实线ab所示，线ab与过原点的虚线斜率相同。在该过程中（　　） A．气体压强不变 B．气体压强减小 C．气体从外界吸热 D．外界对气体做正功 5．(23-24高二下·广东江门·期末)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，如图所示气体开始处于a状态，然后经过a→b→c状态变化过程到达c状态，下列说法正确的是（    ） A．从a到b，气体内能不变 B．从a到b，气体从外界吸热 C．从b到c，气体内能增大 D．从b到c，气体对外界放热 6．(23-24高二下·辽宁大连·期末)山地车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成。某研究小组将其汽缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热汽缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为，汽缸内气体的初始温度为。已知汽缸质量为，活塞的质量为，汽缸横截面积为，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下汽缸内气体压强； （2）对汽缸进行加热，汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，求； （3）若在第（2）问的基础上继续对汽缸进行加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，求（结果保留分数）。 7．(23-24高二下·江西吉安·期末)如图所示，粗细均匀的玻璃管放置在水平面上，右端开口左端封闭，一段理想气体被水银柱封闭在左端左上方，稳定时理想气体的温度为，左右液面的高度差为，理想气体的高度也为，已知大气压强为，求： （1）若缓慢的升高封闭气体的温度，当左右液面的高度相同时，气体的温度为多少？ （2）若从开口端向管内添加一定量的水银，稳定后左右液面的高度相同，气体的温度仍为，则添加的水银柱的高度为多少？ 变质量问题 1．(23-24高二下·安徽淮北第五中学·期末)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度=-33，大气压强取。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 2．(23-24高二下·吉林松原·期末)如图所示，两等高、内壁光滑、导热性良好的圆柱形汽缸竖直放置，左、右两侧汽缸的横截面积分别为S、2S，汽缸顶部由细管（体积不计）连通，右侧汽缸底部带有阀门K，两汽缸中均有一厚度可忽略的活塞a、b，两活塞的质量均为，汽缸密闭且不漏气。初始时，阀门K关闭，活塞b处于左侧汽缸的顶部且与顶部无弹力，封闭着气体C，活塞a处于右侧汽缸的中间位置，将汽缸分成A、B两部分，A中气体的压强为、体积为。现打开阀门K，用打气筒通过K给右侧汽缸下部分充气，每次将体积为、压强为的空气打入汽缸中，直至活塞b下降到整个汽缸高度的处。已知大气压强为，重力加速度大小为g，整个过程中，周围环境温度不变，其他量均为未知量。求： (1)初始时，左侧汽缸中封闭的气体C的压强； (2)充气后，右侧汽缸中封闭的气体A的压强p； (3)打气次数n。 3．(23-24高二下·广东华附、实、广雅、深中四校·期末)空气悬挂减震（气体弹簧）正在广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性。某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示。直立圆柱形密闭气缸导热良好，缸内气体温度与环境温度保持一致，横截面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接。初始时气缸内密闭一段长度为L0，压强为p1的理想气体。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。某次汽车检测时，车辆载重，相当于在气缸顶部加一个重物（图中未画出），活塞固定不动，稳定时气缸下降了0.5L0。已知环境温度保持不变，重力加速度为g。 （1）气缸下降过程中，缸内气体是吸热还是放热，请说明你的判断依据； （2）求重物的质量； （3）为使气缸升到原位置，需向缸内充入与缸内气体温度相同、压强为p1、体积为多少的空气？（此过程气体温度保持不变） 4．(23-24高二下·辽宁实验中学联考·期末)瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为27℃，当窑内气压达到时，气窑上方的单向排气阀开始排气，之后使气窑内气体压强保持不变，窑内气体温度逐渐升高至1227℃后保持不变，连续烧制8~10小时。则： （1）单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为多少开尔文； （2）本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比是多少。 5．(23-24高二下·广东肇庆·期末)夏天很多同学喜欢喝冷饮。某同学把刚好喝掉一半的常温饮料（非碳酸饮料）正立放入冰箱保鲜层降温，当其温度降到与保鲜层内的温度相同时，再拿出来喝。假设冰箱外的室温，冰箱保鲜层内的温度，饮料瓶容积且保持不变，大气压强，冰箱内气压与大气压相同。 （1）若该同学将该饮料放入冰箱时已经拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求此时瓶内气体的压强p。 （2）若该同学将该饮料放入冰箱时没有拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求： ①此时瓶内增加的气体的体积。 ②此时瓶内气体的质量与降温前瓶内气体的质量的比值k。 热力学第一定律 1．(23-24高二下·吉林松原·期末)汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，一个循环过程气体内能变化量为0。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。图为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（    ） A．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量 B．在过程中增加的内能大于在过程中减少的内能 C．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等 D．在过程中增加的内能在数值上等于adcb所围的“面积” 2．(23-24高二下·宁夏石嘴山平罗县平罗中学·期末)如图所示，一足够长薄壁导热汽缸开口向下用轻绳悬挂在天花板上，汽缸的横截面积为S，不计厚度的活塞与汽缸之间无摩擦，活塞和汽缸之间封闭一定质量的理想气体，大气压强为，环境温度不变。活塞稳定时距汽缸底部的距离为l，在活塞的底部中心悬挂一个轻质小桶，往小桶中缓慢加细沙，当所加细沙质量为m时，活塞距汽缸底部的距离为2l，下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做正功 B．气体吸收热量 C．活塞的质量 D．活塞的质量 3．(23-24高二下·山东东营·期末)如图所示，内壁光滑、高度均为h的绝热气缸A、B，横截面积分别为4S和S，其底部由体积可忽略的细管连通，气缸A的上端与大气连通，大气压强为，气缸B的上端封闭。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热活塞M、N，质量分别为和，两活塞下方封闭一定质量的氮气，活塞N上方封闭一定质量的氧气。当气缸内气体温度为280K时系统处于静止状态，此时活塞M离气缸顶的距离为，活塞N离气缸顶的距离为。整个过程不漏气，气体均可视为理想气体，重力加速度大小为g。 （1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞M恰好升至顶部时，求氮气的温度； （2）已知气缸中氮气的内能为（T为氮气温度，α为常数），求第（1）问过程中氮气吸收的热量Q； （3）继续缓慢加热使活塞N上升，当活塞N上升时，氧气的温度为320K，求氧气的压强。 4．(23-24高二下·山东滨州·期末)图甲为汽车的空气减震器，直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞通过连杆与车身相连，气缸固定在车的轮轴上，其简化模型如乙图所示。封闭气体初始温度，长度、压强，外界大气压强为，重力加速度。 （1）为升高汽车底盘，用气泵将温度为的外界大气充入气缸，让活塞缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求充入外界气体的体积V以及充入气体与缸内原有气体的质量之比； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于图乙活塞顶部加一质量；的物体，稳定时气体温度变为。求 ①稳定时气缸内气体长度； ②若该过程中气体内能的变化量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程封闭气体放出的热量。 5．(23-24高二下·浙江舟山·期末)固定在水平地面开口向上的圆柱形绝热气缸如图所示，用质量的绝热活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞下端与气缸底部间连接一劲度系数的轻质弹簧。初始时，活塞与缸底的距离，弹簧正好处于原长，缸内气体温度。已知大气压强，活塞横截面积，不计弹簧的质量和体积。 （1）求初始状态时缸内气体的压强； （2）现通过电热丝R加热缸内气体，使活塞缓慢上升4cm，求此时缸内气体的温度； （3）在满足（2）的整个过程中，缸内气体的内能增加158J，求其吸收的热量Q。 6．(23-24高二下·湖北·期末)如图所示，竖直放置的导热性能良好的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能在汽缸内卡口上方无摩擦地滑动且不漏气，活塞的横截面积为S。开始时汽缸内的气体压强为，环境温度为，活塞与汽缸底部之间的距离为h，活塞到汽缸口的距离为，缓慢升高环境温度，当汽缸内气体的温度为时，活塞刚好到缸口，已知大气压强恒为，重力加速度为g。汽缸侧面有一个阀门，开始时阀门关闭，阀门中气体体积忽略不计。 （1）求活塞的质量； （2）若保持环境温度不变，通过阀门向缸内缓慢充入气体，使活塞也刚好到缸口，则后来充入的气体质量与充入气体后缸内气体总质量的比值为多少？ （3）在第（2）问完成的情况下，关闭阀门，缓慢降低环境温度，使气缸内的气体压强恢复至，求该过程气体放出的热量（已知该封闭气体的内能与温度的关系为，k为已知常量）。 探究气体压强与体积的关系 1．(23-24高二下·江苏南京第一中学·期末)用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 (1)关于该实验下列说法正确的是________。 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 (2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图乙所示。则 ①造成这一结果的原因是 ； ②图中代表的物理含义是 ； (3)若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是________。 A． B． C． D． (4)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。绘出的关系图像应是________。 A． B． C． D． 2．某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 (1)为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是 （多选）。 A．要尽可能保持环境温度不变 B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞 D．实验过程中应缓慢地推动活塞 (2)分别在环境温度为T1、T2（T1<T2）时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是 （单选）。 A． B． C． D． (3)该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为m，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图乙所示的图像，则石子密度为 。（用题及图中相关物理量的字母符号表示） (4)由于软管的存在，V0的测量值会比真实值 （填“偏大”“偏小”或“相等”），求出石子的密度比真实值 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。 3．(23-24高二下·山东威海·期末)如图甲所示，某班级同学用传感器探究气体等温变化的规律，气体压强传感器通过塑料管与注射器相连，由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V；由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上可以实时显示，这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机作出图像，就可以判断p与V的关系。请回答下列问题： (1)下列说法正确的是（　　） A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油以减小摩擦 B．塑料管尽可能短些以减小实验误差 C．快速推动柱塞以避免气体与外界发生热交换 D．推动柱塞时，用手握住注射器以使装置更稳定 (2)A组同学得到如图乙所示的p-V图像，为进一步探究气体等温变化的规律，该组同学又做出了图像如图丙所示，由此得出的实验结论是 ； (3)在相同温度下，B、C两个小组进行了实验，并在相同坐标标度下作出了图像，如图丁所示。两组同学注射器内的气体质量分别为mB和mC，由图像可知mB mC（选填“>”“=”或“<”）； (4)C组图像弯曲的原因是（　　） A．实验过程中漏出了部分气体 B．实验过程中气体温度升高 4．(23-24高二下·陕西宝鸡金台区·期末)在实验室用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时不小心发生漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 （选填“①”或“②”）。 (2)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图丙所示，究其原因，是温度发生了__________的变化。 A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 (3)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积与压强，然后记录5组数据，作图。在软管内气体体积不可忽略时，图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是 。（用、、表示） 5．(23-24高二下·江苏扬州仪征精诚高级中学·期末)Phyphox是一款利用 Android手机传感器来进行物理实验的手机应用软件，它能获取手机上的多种传感器原始数据。两位同学利用该软件来测量手机的体积，如图甲所示，将一个可以测量气体压强的手机封闭在注射器中，记录活塞在不同位置时注射器的示数和封闭气体的压强。 (1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是___________。 A．为了稳定推动活塞，需要用手握住注射器 B．缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变 C．改变活塞位置后可立即进行读数 (2)在活塞上涂抹一点润滑油，作用主要是 。（选填“减小摩擦”或“保持气密性”） (3)下表是某一位同学测量的两组实验数据，由此可知手机的体积为 m3；（结果保留一位小数） 序号 V（ml） p（kPa） 1 530 1033.0 2 500 1104.0 (4)另一位同学测出多组数据后画出图像（如图乙所示），其截距为b，直线部分的斜率为k，则手机的体积为 ，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，原因可能是 。 6．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨第三中学·期末)两位同学在学习了“探究气体等温变化的规律”实验后，利用压强传感器和注射器测量某球体内部体积（体积不变）。如图所示，将一个微小的无线气压传感器置于注射器中，用软管将注射器与球体连接并封闭一部分气体。实验开始后缓慢推动注射器活塞，记录活塞在不同位置时注射器的示数（注射器内部气体体积）V和封闭气体的压强p。（计算结果保留到小数点后两位） (1)关于该实验下列说法正确的是__________。 A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小 B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性 C．为了保持封闭气体温度不变需要快速推动活塞 (2)下表为某位同学测量的两组实验数据，由此计算出球体内部体积约为 L。 序号 p（×105Pa） V（L） 1 1.00 0.05 2 1.05 0.01 (3)另一同学在规范操作、不漏气的前提下，测得多组数据后画出如乙图所示图像，其直线斜率为k，纵截距的绝对值为b，则球体内部体积为 。 理想气体状态方程 1．(23-24高二下·四川宜宾·期末)某容器封闭一定质量的理想气体，气体从状态a开始经历ab、bc、cd、da后回到a，体积V随摄氏温度t的变化关系如图，其中bc、ad均平行于t轴，下列说法正确的是（　　） A．从状态a到b，所有气体分子的动能均增大 B．从状态b到c，气体要从外界吸收热量 C．从状态c到d，气体放出热量小于外界对气体做功 D．气体从状态a到b对外做的功大于从状态c到d外界对气体做的功 2．(23-24高二下·吉林松原·期末)一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（    ） A．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 B．被封闭气体的压强为 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 3．(23-24高二下·湖北黄冈中学·期末)两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A、B向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27℃，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．乙中气体的温度有可能不变 B．甲部分气体的温度为75℃时，活塞A已经上升 C．甲部分气体的温度为425℃时，乙部分气体的内能大于初始状态 D．如果甲部分气体的温度不超过75℃，电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和 4．(23-24高二下·海南海口海南中学·期末)气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连 接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。设气体的初始状态为A， 某人坐上椅面保持不动，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态 B， 此过程温度不变。然后开空调， 一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气体状态为C；  接着人离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图或叙述中正确的是（　　） A． B． C．从状态A 到状态D， 气体向外放出的热最大于外界对气体做的功 D．与状态A 相比，处于状态D 时，单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数更多 5．(23-24高二下·广东珠海·期末)一定质量的理想气体经历了如图所示的、、、四个过程，其中的延长线通过坐标原点，气体、、、四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（　　） A．气体在过程中体积减小 B．气体在过程中内能不变 C．气体在过程和过程中内能变化量绝对值相等 D．气体在过程中吸收的热量大于内能变化量 6．(23-24高二下·辽宁部分高中·期末)水平放置的绝热汽缸截面如图所示，汽缸左侧为轻质导热活塞，右侧为质量未知的绝热活塞，面积为左侧活塞的一半。两活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸左右两侧用体积可忽略的细管连通，通过阀门K，可将汽缸内的气体隔绝成左右两部分。初始时，阀门K打开，汽缸内的理想气体温度与环境温度均为300K，压强均为，左侧活塞距离底面为10cm，右侧活塞压在隔板1上，隔板1和隔板2与底面的距离如图中所示。当在左侧活塞上放置一个质量的重物，稳定后，与底面间的距离如图中虚线位置所示。此时，右侧活塞刚要离开隔板1，求： （1）右侧活塞的质量M； （2）此时关闭阀门K，用电热丝D给右侧气体加热，当气体温度变为450K时，汽缸右侧气体的压强。 7．(23-24高二下·山东泰安·期末)如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形细管底部相连通，各部分细管内径相同。初始时U形管左管上端封有气柱长度为 的气体B，右管上端开口与大气相通，左、右两侧水银面高度差为Δh=6cm，C管水银面距U形玻璃管底部距离为 水平细管内用小活塞封有长度为 的气体A。已知外界大气压强为 温度为27℃。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平。 （1）将活塞缓慢向右压，该过程A、B气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移动的距离d； （2）固定活塞，加热A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温标换算关系 求A部分气体的温度升高为多少摄氏度（结果保留1位小数）。 变质量问题 1．(23-24高二下·山东济南·期末)某重型卡车在安全行驶过程中轮胎内气体压强p的允许范围为，轮胎内气体的温度会受到车速的影响，胎内气体温度t与车速v关系如图所示。该卡车在某次冬季行车前的安全检查中，测得每个轮胎内气体压强为，温度为。轮胎内气体可视为理想气体，忽略运行过程中轮胎体积的变化，热力学温度和摄氏温度关系为。求： （1）该卡车安全行驶时允许的最大速度； （2）该卡车以60km/h的速度匀速运行时，其中一个轮胎因为缓慢漏气使得胎内气体压强减小。设漏出的气体质量与原有气体质量之比为k，为保证行车安全，求k的最大值。 2．(23-24高二下·吉林普通高中G6教考联盟·期末)负压救护车病员舱室内的负压主要依靠排风机向外界大气主动排风及舱室的密封处理实现，通过负压排风净化装置，空气从上方进入车内，从车下被排出，使舱室与外界大气之间有相对压差，若环境大气压P0=1.0×105Pa恒定，舱内温度与车内温度始终保持相同，舱内空气可视为理想气体。 （1）救护车在去接病人途中，没有开启负压排风系统，此时车内气温为，密封舱内压强为环境大气压，若车内温度降至，求密封舱内的压强与环境大气压的比值； （2）接到病人后，关闭排风净化装置的进气口，打开车下排风系统，使舱内形成-20Pa的负压（舱内压强小于舱外），该过程车内温度保持不变，求抽出的空气质量占原舱内的空气质量的百分比。 3．(23-24高二下·广东清远·期末)学校食堂采用高温消毒柜对公共餐具进行消毒，加热前柜内气体温度，压强与外部气压均为．若将柜门关好不漏气，加热一段时间后，柜内气体温度达到，此过程中气体吸收的热量为，求： （1）求时柜内气体的压强； （2）此过程中消毒柜内气体的内能的变化量； （3）将消毒柜放气阀打开，缓慢放气至柜内气体与外界压强相同，忽略放气过程柜内气体温度的变化，求放出气体与柜内原来气体的质量比． 4．(23-24高二下·山东日照·期末)工作人员对某种安全气囊进行性能测试，该种安全气囊触发时，可瞬间充满气体。已知该安全气囊充满气体瞬间，气囊的容积为80L，气体的温度为27℃，压强为，密度为。随后工作人员用仪器挤压气囊，使气囊开始排气，当气囊的容积变为60L、气体的温度变为17℃、压强变为时，气囊就会被锁定，停止排气。气体可视为理想气体，已知气体的摩尔质量为25g/mol，阿伏加德罗常数。求： （1）充满气体瞬间，气囊内所含有的气体分子个数； （2）工作人员挤压气囊过程中，排出气体与气囊中剩余气体的质量之比。 4．(23-24高二下·山东菏泽·期末)可可西里海拔4800m处，大气压强为，游客小强在此出现了高原反应，随即取出一种便携式加压舱使用。如图所示，该加压舱主要由舱体、气源箱组成。已知加压舱刚取出时是真空压缩折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中温度为-13℃、体积为的大气输入到舱体中，稳定后，舱内空气新鲜，且气压不变，温度维持在27℃，病人在舱内的高压环境内吸氧。充气后的加压舱舱体可视为长2.0m、底面积的圆柱体（之后再充气体积可视为不再变化，病人的体积不计），舱内外气体均可视为理想气体，舱外环境不变，。 （1）求稳定后舱内气体的压强； （2）游客小强在舱内治疗一段时间后情况未见好转，他改设、27℃的新模式，加压舱会自动充气，求这个过程中充入的气体质量与新模式下气体总质量之比。 5．(23-24高二下·辽宁·期末)电动自行车骑行时必须保持合适的轮胎气压。某人用打气筒给闲置很久的电动自行车打气，内胎的容积为，胎内原来空气压强为，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了次后胎内温度升高到35℃。（一个标准大气压为） （1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少； （2）电动自行车轮胎气压在室温情况下的标准压强为，如果此次打气恢复常温后胎压过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到标准压强，试求放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值。 6．(23-24高二下·四川眉山东坡区·期末)自行车在生活中是一种普及程度很高的交通工具。自行车轮胎气压过低不仅费力而且又很容易损坏内胎，轮胎气压过高会使轮胎的缓冲性能下降，钢丝帘线易断裂或发生爆胎，必须保持合适的轮胎气压来延长轮胎使用寿命和提升骑行感受。某同学用打气筒给自行车打气，自行车轮胎容积为，胎内原来空气压强等于标准大气压强，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功，打了40次后胎内气体温度升高到35℃。 （1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少； （2）若自行车说明书规定轮胎气压在室温27℃下标准压强为，为使充气后车胎内气压在室温27℃下达标，试经过计算判断此次充气量是多了还是少了？为达标应调整胎内气体的质量，则调整气体的质量占轮胎内总气体质量的比例。（车胎体积变化可以忽略不计，调整胎压时温度不变） 7．(23-24高二下·广东深圳龙岗区·期末)国产C919大型客机用接引气系统来控制客舱内的气压，该系统由空气压缩机、空调系统、排气通道等组成。从来各的舒适度考虑，需保持客舱内压强恒为（为一个标准大气压），温度恒为27℃。飞机在空中某一高度飞行时，测得机外的温度为℃，气压为。引气系统每秒从机外吸入空气，先将其调节到压强为，体积为，温度为27℃的状态，再将其注入客舱。 （1）求每秒吸入的机外空气的体积； （2）为保持客舱内气压稳定，求每秒应排出的客舱内空气的体积。 热力学第一定律 1．(23-24高二下·辽宁沈阳五校协作体·期末)暴雨天气时，路面水井盖因排气水面孔（如图甲）堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示，水位以50mm/h的速度上涨，质量为 的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连，圆柱形竖直井内水面面积为 ，水位与井盖之间的距离为 时开始计时，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强 ，若空气视为理想气体，温度始终不变， 求： （1）若在井盖被顶起前该气体放出650J的热量，则气体对外界做的功； （2）从乙图所示位置时刻起，水井盖会被顶起所需的时间。    2．(23-24高二下·广西河池·期末)某实验小组设计了简易的气压传动装置。如图甲所示，面积为SA=6cm2的活塞A静止，与汽缸右端相距L1=2cm。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积SB=3cm2的活塞B和上方高h=4cm的水银柱，最终活塞A移到最右端，如图乙所示，活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为p0=76cmHg，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，水银不溢出，不计摩擦和两活塞质量。 （1）求活塞B移动前活塞A移动的距离： （2）若（1）过程活塞A对封闭气体做功，则此过程中气体对外吸热还是放热，并求出该部分的热量Q； （3）求最终活塞B上升的高度L2。 3．(23-24高二下·湖南长沙雅礼教育集团七校·期末)如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量、横截面积，原来活塞处于A位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的图像如图乙所示，已知大气压强，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取。 （1）求缸内气体的压强； （2）若缸内气体原来的内能，且气体内能与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。 4．(23-24高二下·河南南阳·)如图所示，一个质量为的活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞下方悬挂一个劲度系数为的轻质弹簧，弹簧原长为，活塞体积可忽略不计，距气缸底部处连接有一右端开口的U形细管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为，U形细管两边水银柱存在高度差。已知大气压强为，气缸横截面积为，重力加速度为，不计活塞与气缸内壁的摩擦。 （1）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平； （2）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若封闭气体向外界放出的热量为5J，求气体内能的变化量。 5．(23-24高二下·吉林“BEST合作体”·期末)如图所示，导热性能良好的汽缸内封有一定质量的理想气体。汽缸的内部深度，活塞质量，活塞面积。活塞与汽缸壁无摩擦、不漏气且不计活塞的厚度。室内温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，（已知大气压恒为，绝对零度取，重力加速度为） （1）现在把汽缸放在加速上升的电梯中且，待封闭气体再次稳定后，求：汽缸内气体的压强；汽缸中活塞到缸底的高度？ （2）绝热性能良好的汽缸，室内的温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，现用给气缸内气体加热，使活塞缓慢上升到上边缘，求：此过程气体对外界做功？ （3）绝热性能良好的汽缸，室内的温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，锁死活塞，现用给气缸内气体加热，当气缸内气体压强达到时，求：此时的气体热力学温度？ 探究气体压强与体积的关系 1．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)用压强传感器研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，其原理如图乙所示。用注射器密闭一定质量的气体并通过导管接入压强传感器，压强传感器通过数据采集器与计算机相连，由计算机获得气体的压强数值。从注射器上的刻度可以直接读出气体的体积。实验步骤如下： （i）按照图乙所示，把注射器活塞顶端移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，并仔细检查装置的密封性； （ii）记录活塞顶端位置对应的刻度V和对应的压强p； （iii）缓慢推动活塞，记录多组体积和压强的测量值，将数据填入如下的表格中； （iv）建立坐标系，根据表格记录值将所测数据在坐标系中描点，作图像； （v）进行实验分析，得出结论。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 101.0 112.2 126.2 134.7 144.3 155.0 168.2 179.6 189.2 体积 20 18 16 15 14 13 12 11 10 5.00 5.56 6.25 6.67 7.14 7.69 8.33 9.09 10.00 据此回答以下问题： (1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是_______。 A．活塞上应该涂润滑油 B．不能用手握注射器推拉活塞 C．改变体积后要快速记录压强数据 (2)步骤（iii）中需要缓慢推动活塞，其原因是 。 (3)根据表中数据在图丙中作出图像。图像后半部分发生弯曲，你认为其原因可能是： 。分析原因写出你认为可以避免图像弯曲的方法： 。 (4)通过数据处理分析，可得出压强与体积关系为：“在误差允许范围内，一定质量的气体在温度不变时，压强与体积 ”。 2．(23-24高二下·内蒙古通辽第一中学·期末)如图所示，某同学利用注射器、压强传感器、数据采集器和计算机等器材，研究“一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积的关系”。 (1)该同学缓慢推动注射器活塞，注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，则此过程，单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 （填“增多”“不变”“减少”）。 (2)关于该实验下列说法正确的是 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 (3)某同学在推动活塞、压缩气体的过程中测出了几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、 为横轴，画出图像如图，则图线弯曲的原因可能是 A．实验过程中有漏气现象 B．实验过程中气体温度降低 C．实验过程中气体温度升高 D．装置连接处的软管容积不可忽略 (4)另一实验小组的成员也进行了实验，并且操作正确，根据测得的数据作 图像，如图所示，则图线不过原点的原因可能是 （答出一条即可）。 3．(23-24高二下·广东广州越秀区·期末)某同学用如图所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 (1)关于该实验下列说法正确的是（　　） A．改变气体体积时应缓慢推拉活塞 B．为方便推拉活塞，要用手握注射器再推拉活塞 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)分别在环境温度为时完成上述探究活动。下列反映实验过程中气体压强p随体积V变化规律可能正确的是______。 A． B． C． D． (3)实验小组根据实验数据，做出的图像是一条过坐标原点的倾斜直线，可以得出结论： ； (4)该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数，根据实验测量数据，作出图像可能是图中的 （选填“A”“ B” 或“ C”）。该同学未考虑软管中气体的体积，由此求出大米的密度比真实值 （选填“偏大” “ 偏小”或“相等”） 4．(23-24高二下·甘肃武威·期末)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，作出图线，如图乙所示。 (1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的 和 。 (2)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； (3)若实验操作规范正确，则图乙中代表 。 5．(23-24高二下·江西抚州·)某实验小组用如图1所示的实验装置，探究一定质量的气体在温度不变时，其压强p和体积V的关系。推动注射器的活塞改变气体的体积V，利用压强传感器直接在计算机上获取对应的压强数据p。 (1)为测量气体体积，还需利用图2中游标卡尺的 （选填“甲”、“乙”或"丙”）测量大直径注射器内径； (2)实验中下列说法正确的是___________； A．推拉柱塞时应尽量缓慢 B．推拉柱塞时可手握注射器 C．若实验中软管脱落，可立即装上并继续本次实验 D．柱塞处涂抹润滑油可起到封闭气体，防止漏气的作用 (3)若要研究p、V之间的关系，使绘制的图像呈一条倾斜的直线，应选用 （选填“”或“”）作为坐标系； (4)若环境温度保持不变，操作规范，分析数据时发现的乘积逐渐减小，产生该现象的主要原因是 ； (5)某同学实验中操作不规范，得到了如图所示的图像，究其原因，是实验中气体温度发生了怎样的变化___________。 A．一直降低 B．先升高后降低 C．先降低后升高 D．一直升高 6．(23-24高二下·重庆·期末)图1是利用气体压强传感器探究“一定质量的理想气体在温度不变时，其压强p与体积V的关系”的实验装置．主要实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器通过一段软橡胶管与气体压强传感器、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，以及对应计算机显示的气体压强值p； ③用图像处理实验数据。 (1)要使图像为线性关系，则x是 （选填“p”或“”）。 (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_______（多选，填正确答案标号）。 A．在注射器活塞上涂润滑油 B．移动活塞要缓慢 C．不得用手握住注射器封闭气体部分 (3)如果实验操作规范且正确，但是由于软橡胶管内气体体积的影响，图2中正确的图像应该是 （选填“a”“b”或“c”）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 理想气体状态方程 热力学第一定律 理想气体状态方程 1．(23-24高二下·海南海口·期末)用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是（　　） A．，所有分子热运动的动能都增大 B．，气体吸收的热量大于气体对外做的功 C．，气体的压强先不变后减小 D．单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数状态比状态多 【答案】B 【来源】海南省海口市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】A．过程中，温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故A错误； B．过程中，温度升高，则气体内能增大，气体体积变大，则气体对外界做正功，根据热力学第一定律可得 由于 W<0 可知 Q>0 且气体吸收的热量大于气体对外做的功，故B正确； C．根据理想气体状态方程 得 可知图线上的点与原点连线斜率越小则压强越大，所以气体的压强先增大后减小，故C错误； D．由图像可知a、c两状态压强相等，c状态温度高于a状态温度，温度高的分子平均动能大，根据压强微观意义可知，c状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比a状态时少，故D错误。 故选B。 2．(23-24高二下·广东肇庆·期末)常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界达到热平衡，则喷水时气体（　　）    A．压强变大 B．对外做负功 C．对外放热 D．内能减少 【答案】D 【来源】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】C．水被快速喷出，认为罐内气体几乎没有与外界热交换，即有 故C错误； B．阀门M打开，水立即从枪口喷出，气体膨胀，则气体对外界做正功，即有 故B错误； D．根据热力学第一定律有 结合上述可知 即气体内能减少，故D正确； A．结合上述，气体内能减小，则气体温度降低，根据理想气体状态方程有 由于V增大，T减小，可知压强减小，故A错误。 故选D。 3．(23-24高二下·甘肃兰州第一中学·期末)在夏天的高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为47℃。由于胎压过高会影响行车安全，故快速（时间很短）放出了适量气体，此时胎压监测系统显示的胎压为2.40atm、温度为27℃，设轮胎内部体积始终保持不变，气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　） A．由于轮胎内部体积不变，则气体不做功 B．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的 C．由于温度降低轮胎内每个气体分子的速率都变小 D．轮胎内的气体分子单位时间内撞击轮胎的次数可能不变 【答案】B 【来源】甘肃省兰州第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．气体温度快速降低是因为气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，故A错误； B．根据 解得 则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的 故B正确； C．温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，故C错误； D．轮胎内的气体压强减小，温度降低，分子平均速率减小，质量减小，体积不变，分子数密度减小，单位时间内撞击轮胎的次数变少了，故D错误。 故选B。 4．(23-24高二下·山东泰安·期末)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如V-T图中的实线ab所示，线ab与过原点的虚线斜率相同。在该过程中（　　） A．气体压强不变 B．气体压强减小 C．气体从外界吸热 D．外界对气体做正功 【答案】C 【来源】山东省泰安市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AB．根据理想气体状态方程有 则图像各点与原点连线的斜率代表，由于连线的斜率在减小，可知气体压强变大，故AB错误； CD．由图可知气体体积增大，则气体对外做功，气体温度升高，则内能增大，根据热力学第一定律 可知气体一定从外界吸热，故C正确，D错误； 故选C。 5．(23-24高二下·广东江门·期末)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，如图所示气体开始处于a状态，然后经过a→b→c状态变化过程到达c状态，下列说法正确的是（    ） A．从a到b，气体内能不变 B．从a到b，气体从外界吸热 C．从b到c，气体内能增大 D．从b到c，气体对外界放热 【答案】C 【来源】广东省江门市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AB．从a到b，气体做等压变化，根据，可知气体体积减小，气体温度降低，气体内能减小，由于气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知气体对外界放热，故AB错误； CD．从b到c，气体做等容变化，根据，可知气体压强增大，气体温度升高，气体内能增大，由于气体体积不变，外界对气体不做功，根据热力学第一定律，可知气体从外界吸热，故C正确，D错误。 故选C。 6．(23-24高二下·辽宁大连·期末)山地车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成。某研究小组将其汽缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热汽缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为，汽缸内气体的初始温度为。已知汽缸质量为，活塞的质量为，汽缸横截面积为，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下汽缸内气体压强； （2）对汽缸进行加热，汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，求； （3）若在第（2）问的基础上继续对汽缸进行加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，求（结果保留分数）。 【答案】（1）；（2）300K；（3） 【来源】辽宁省大连市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）对气缸进行分析，根据平衡条件有 解得 （2）加热过程中，当气缸与底部挡板之间没有弹力作用 ，对活塞与气缸整体进行分析有 解得 即此时，弹簧的长度不变，则汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，气体体积为，结合上述，此过程气体压强不变，根据盖吕萨克定律有 解得 （3）弹簧恰好恢复原长时，，对活塞分析 ，根据平衡条件有 解得 根据理想气体状态方程有 解得 7．(23-24高二下·江西吉安·期末)如图所示，粗细均匀的玻璃管放置在水平面上，右端开口左端封闭，一段理想气体被水银柱封闭在左端左上方，稳定时理想气体的温度为，左右液面的高度差为，理想气体的高度也为，已知大气压强为，求： （1）若缓慢的升高封闭气体的温度，当左右液面的高度相同时，气体的温度为多少？ （2）若从开口端向管内添加一定量的水银，稳定后左右液面的高度相同，气体的温度仍为，则添加的水银柱的高度为多少？ 【答案】（1）600K；（2）28.5cm 【来源】江西省吉安市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试题 【详解】（1）对于封闭气体，初始状态，设U形玻璃管横截面积为S 温度升高到两液面恰相平时，末状态 根据 得 （2）右管缓慢注入水银，左右两玻璃管水银面恰相平时，此时 根据玻意耳定律有 所需要加入的水银柱的长度为 解得 变质量问题 1．(23-24高二下·安徽淮北第五中学·期末)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度=-33，大气压强取。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 【答案】(1) (2)9L 【来源】安徽省淮北市第五中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）由查理定律可得 其中，， 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为 （2）由玻意耳定律 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为 V=9L 2．(23-24高二下·吉林松原·期末)如图所示，两等高、内壁光滑、导热性良好的圆柱形汽缸竖直放置，左、右两侧汽缸的横截面积分别为S、2S，汽缸顶部由细管（体积不计）连通，右侧汽缸底部带有阀门K，两汽缸中均有一厚度可忽略的活塞a、b，两活塞的质量均为，汽缸密闭且不漏气。初始时，阀门K关闭，活塞b处于左侧汽缸的顶部且与顶部无弹力，封闭着气体C，活塞a处于右侧汽缸的中间位置，将汽缸分成A、B两部分，A中气体的压强为、体积为。现打开阀门K，用打气筒通过K给右侧汽缸下部分充气，每次将体积为、压强为的空气打入汽缸中，直至活塞b下降到整个汽缸高度的处。已知大气压强为，重力加速度大小为g，整个过程中，周围环境温度不变，其他量均为未知量。求： (1)初始时，左侧汽缸中封闭的气体C的压强； (2)充气后，右侧汽缸中封闭的气体A的压强p； (3)打气次数n。 【答案】(1) (2) (3) 【来源】吉林省松原市2023-2024学年高二下学期期末测试物理试卷 【详解】（1）初始时，对活塞b，根据受力平衡有 对活塞a，根据受力平衡有 联立解得 ， （2）对气体C，根据玻意耳定律可知 再次对活塞b和a根据平衡条件有 联立解得 （3）对气体B，根据玻意耳定律可知 解得 则 对气体A，根据玻意耳定律有 解得 3．(23-24高二下·广东华附、实、广雅、深中四校·期末)空气悬挂减震（气体弹簧）正在广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性。某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示。直立圆柱形密闭气缸导热良好，缸内气体温度与环境温度保持一致，横截面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接。初始时气缸内密闭一段长度为L0，压强为p1的理想气体。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。某次汽车检测时，车辆载重，相当于在气缸顶部加一个重物（图中未画出），活塞固定不动，稳定时气缸下降了0.5L0。已知环境温度保持不变，重力加速度为g。 （1）气缸下降过程中，缸内气体是吸热还是放热，请说明你的判断依据； （2）求重物的质量； （3）为使气缸升到原位置，需向缸内充入与缸内气体温度相同、压强为p1、体积为多少的空气？（此过程气体温度保持不变） 【答案】（1）放热，见解析；（2） ；（3） 【来源】广东省华附、省实、广雅、深中四校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【详解】（1）缸内气体温度不变，则气体内能不变，则有 体积减小，外界对气体做功，则有 根据热力学第一定律有 可知 故气体放热。                （2） 设气缸下降0.5L0后， 缸内气体压强为p2，对缸内气体，根据玻意耳定律有 解得 设大气压强为p0、气缸质量为m0，未载重时，对气缸有 载重时，对气缸和重物有 解得 （3）设充入的气体体积为V，将充入的气体和气缸中气体视为整体，根据玻意耳定律有 解得 4．(23-24高二下·辽宁实验中学联考·期末)瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为27℃，当窑内气压达到时，气窑上方的单向排气阀开始排气，之后使气窑内气体压强保持不变，窑内气体温度逐渐升高至1227℃后保持不变，连续烧制8~10小时。则： （1）单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为多少开尔文； （2）本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比是多少。 【答案】（1）900K；（2） 【来源】辽宁省实验中学联考2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）烧制前窑内空气的温度为 T1=t1+273K=300K 加热到排气前瞬间，令锅内温度为，排气前，锅内气体为等容变化，根据查理定律有 解得 T2=900K （2）最终窑内温度为 T3=t3+1227K=1500K 设窑内容积为V，排出气体体积为，排气后气气体压强保持不变，为等压变化根据盖吕萨克定律有 则本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为 解得 5．(23-24高二下·广东肇庆·期末)夏天很多同学喜欢喝冷饮。某同学把刚好喝掉一半的常温饮料（非碳酸饮料）正立放入冰箱保鲜层降温，当其温度降到与保鲜层内的温度相同时，再拿出来喝。假设冰箱外的室温，冰箱保鲜层内的温度，饮料瓶容积且保持不变，大气压强，冰箱内气压与大气压相同。 （1）若该同学将该饮料放入冰箱时已经拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求此时瓶内气体的压强p。 （2）若该同学将该饮料放入冰箱时没有拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求： ①此时瓶内增加的气体的体积。 ②此时瓶内气体的质量与降温前瓶内气体的质量的比值k。 【答案】（1）；（2）①25mL；② 【来源】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）以瓶内气体为研究对象，其降温过程体积不变 解得 p= （2）①以刚放入冰箱时瓶内的气体为研究对象，其温度逐渐降低，体积逐渐减小，压强不变，当瓶内气体温度降到与保鲜层内温度相同时，由 解得 由 解得 ②当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，瓶内气体的质量与降温前瓶内气体的质量之比为 解得 热力学第一定律 1．(23-24高二下·吉林松原·期末)汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，一个循环过程气体内能变化量为0。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。图为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（    ） A．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量 B．在过程中增加的内能大于在过程中减少的内能 C．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等 D．在过程中增加的内能在数值上等于adcb所围的“面积” 【答案】AB 【来源】吉林省松原市2023-2024学年高二下学期期末测试物理试卷 【详解】AB．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据图像“面积”即为气体做功大小，则在一次循环过程中，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外界做的功，整个过程气体内能变化为零，则即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，故AB正确； C．从c到d为绝热膨胀，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减少，温度降低，状态c的温度高于状态d的温度；从d到a，体积不变，由查理定律可知，压强减小，温度降低，则状态d的温度高于状态a的温度，可得状态c的温度高于状态a的温度，状态a和c时气体分子的平均动能不可能相等，故C错误； D．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，外界对其做的功全部用于增加内能，而图线与坐标轴所围面积表示外界对气体做功，所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abef所围的“面积”，故D错误。 故选AB。 2．(23-24高二下·宁夏石嘴山平罗县平罗中学·期末)如图所示，一足够长薄壁导热汽缸开口向下用轻绳悬挂在天花板上，汽缸的横截面积为S，不计厚度的活塞与汽缸之间无摩擦，活塞和汽缸之间封闭一定质量的理想气体，大气压强为，环境温度不变。活塞稳定时距汽缸底部的距离为l，在活塞的底部中心悬挂一个轻质小桶，往小桶中缓慢加细沙，当所加细沙质量为m时，活塞距汽缸底部的距离为2l，下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做正功 B．气体吸收热量 C．活塞的质量 D．活塞的质量 【答案】BD 【来源】宁夏石嘴山市平罗县平罗中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】AB．根据题意可知，气体体积变大，气体对外界做功，则外界对气体做负功，又汽缸导热，温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故A错误，B正确； CD．设活塞质量为，不加细沙时，对活塞受力分析，可得 加细沙后，对活塞和细沙整体受力分析，可得 根据玻意耳定律有 联立解得 故C错误，D正确。 故选BD。 3．(23-24高二下·山东东营·期末)如图所示，内壁光滑、高度均为h的绝热气缸A、B，横截面积分别为4S和S，其底部由体积可忽略的细管连通，气缸A的上端与大气连通，大气压强为，气缸B的上端封闭。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热活塞M、N，质量分别为和，两活塞下方封闭一定质量的氮气，活塞N上方封闭一定质量的氧气。当气缸内气体温度为280K时系统处于静止状态，此时活塞M离气缸顶的距离为，活塞N离气缸顶的距离为。整个过程不漏气，气体均可视为理想气体，重力加速度大小为g。 （1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞M恰好升至顶部时，求氮气的温度； （2）已知气缸中氮气的内能为（T为氮气温度，α为常数），求第（1）问过程中氮气吸收的热量Q； （3）继续缓慢加热使活塞N上升，当活塞N上升时，氧气的温度为320K，求氧气的压强。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】山东省东营市2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试题 【详解】（1）在活塞M上升过程中，氮气压强不变，活塞N保持静止，对氮气，初状态为 ， 末状态有 根据盖—吕萨克定律有 解得 （2）加热过程外界对气体做功 此过程活塞M受力平衡，则有 解得 根据热力学第一定律有 解得氮气吸收热量 （3）活塞M上升至顶部前，活塞N静止，由平衡条件有 解得 对氧气，初状态 ，， 末状态 ， 由理想气体状态方程有 解得 4．(23-24高二下·山东滨州·期末)图甲为汽车的空气减震器，直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞通过连杆与车身相连，气缸固定在车的轮轴上，其简化模型如乙图所示。封闭气体初始温度，长度、压强，外界大气压强为，重力加速度。 （1）为升高汽车底盘，用气泵将温度为的外界大气充入气缸，让活塞缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求充入外界气体的体积V以及充入气体与缸内原有气体的质量之比； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于图乙活塞顶部加一质量；的物体，稳定时气体温度变为。求 ①稳定时气缸内气体长度； ②若该过程中气体内能的变化量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程封闭气体放出的热量。 【答案】（1），；（2）①；② 【来源】山东省滨州市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）设充入的气体体积为，则有 解得 充入气体的质量，缸内原有气体的质量。满足 解得 （2）①对活塞受力分析有 由理想气体状态方程有 解得 ②外界对气体做功 由热力学第一定律有 解得 即封闭气体放出的热量为。 5．(23-24高二下·浙江舟山·期末)固定在水平地面开口向上的圆柱形绝热气缸如图所示，用质量的绝热活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞下端与气缸底部间连接一劲度系数的轻质弹簧。初始时，活塞与缸底的距离，弹簧正好处于原长，缸内气体温度。已知大气压强，活塞横截面积，不计弹簧的质量和体积。 （1）求初始状态时缸内气体的压强； （2）现通过电热丝R加热缸内气体，使活塞缓慢上升4cm，求此时缸内气体的温度； （3）在满足（2）的整个过程中，缸内气体的内能增加158J，求其吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2）353.1K；（3）200J 【来源】浙江省舟山市2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理试题 【详解】（1）初始状态，由活塞的平衡条件可得 解得   （2）通过电热丝加热缸内气体，活塞缓慢上升再次达到平衡状态，由活塞的平衡条件可得    ① 解得     由理想气体状态方程 可得 ② 解得   （3）对活塞由动能定理可得 解得 由热力学第一定律有 解得 6．(23-24高二下·湖北·期末)如图所示，竖直放置的导热性能良好的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能在汽缸内卡口上方无摩擦地滑动且不漏气，活塞的横截面积为S。开始时汽缸内的气体压强为，环境温度为，活塞与汽缸底部之间的距离为h，活塞到汽缸口的距离为，缓慢升高环境温度，当汽缸内气体的温度为时，活塞刚好到缸口，已知大气压强恒为，重力加速度为g。汽缸侧面有一个阀门，开始时阀门关闭，阀门中气体体积忽略不计。 （1）求活塞的质量； （2）若保持环境温度不变，通过阀门向缸内缓慢充入气体，使活塞也刚好到缸口，则后来充入的气体质量与充入气体后缸内气体总质量的比值为多少？ （3）在第（2）问完成的情况下，关闭阀门，缓慢降低环境温度，使气缸内的气体压强恢复至，求该过程气体放出的热量（已知该封闭气体的内能与温度的关系为，k为已知常量）。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】湖北省2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）设活塞的质量为m，当活塞到缸口时，缸内气体压强 根据理想气体状态方程有 解得 （2）当活塞刚好运动到缸口时，缸内气体的压强 未充入气体时，缸内原来气体等温压缩，当压强变为时，设活塞离缸底的距离为，气体发生等温变化，则 解得 设充入气体质量为，充气后气体总质量为m，则 （3）气体先发生等压变化，则有 解得 此时外界对气体做功为 气体再发生等容变化，则有 解得 内能变化为 根据热力学第一定律气体放出的热量为 探究气体压强与体积的关系 1．(23-24高二下·江苏南京第一中学·期末)用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 (1)关于该实验下列说法正确的是________。 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 (2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图乙所示。则 ①造成这一结果的原因是 ； ②图中代表的物理含义是 ； (3)若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是________。 A． B． C． D． (4)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。绘出的关系图像应是________。 A． B． C． D． 【答案】(1)A (2) 胶管内存在气体 胶管内气体体积 (3)B (4)D 【来源】江苏省南京市第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以保证封闭气体的气密性，A正确； B．手握住注射器，会使气体的温度升高，不符合实验要求，B错误； C．实验时应缓慢推拉柱塞和读取数据，C错误； D．压强传感器只能采集气体的压强，D错误。 故选A。 （2）[1][2]根据等温过程有 可得 可知图线不通过坐标原点的原因是胶管内存在气体，是胶管内气体体积。 （3）根据等温过程有 可得 当很小时，即很大，则有 可知几乎是一条过原点的倾斜直线； 当较大时，即较小时，根据 可知图像上点与原点连线的斜率随着的增大而减小。 故图像选B。 （4）测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积未计入，纵轴存在截距，软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为，故前后两条线相交在此处。 故选D。 2．某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 (1)为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是 （多选）。 A．要尽可能保持环境温度不变 B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞 D．实验过程中应缓慢地推动活塞 (2)分别在环境温度为T1、T2（T1<T2）时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是 （单选）。 A． B． C． D． (3)该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为m，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图乙所示的图像，则石子密度为 。（用题及图中相关物理量的字母符号表示） (4)由于软管的存在，V0的测量值会比真实值 （填“偏大”“偏小”或“相等”），求出石子的密度比真实值 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】(1)ABD (2)C (3) (4) 偏小 偏大 【来源】江苏省镇江市实验高级中学2023～2024学年高二下学期期末物理试卷 【详解】（1）A．保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，要尽可能保持环境温度不变，故A正确； B．为防止漏气，实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，故B正确； C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，气体温度将升高，故C错误； D．实验过程中应缓慢地推动活塞，使气体温度始终与环境温度相同，故D正确。 故选ABD。 （2）根据理想气体状态方程 整理得 可知为直观地反映实验过程中，应采用图像，图像的斜率为 则温度越高，对应的图线的斜率越大，故图C符合要求。 故选C。 （3）设石块的体积为，根据理想气体状态方程 整理得 由图像可知，石头的体积为 则石头的密度为 （4）[1][2]由于软管的存在，石头体积的真实值应为加上软管内气体的体积，故石头体积的测量值会比真实值偏小，根据 可知石头密度比真实值偏大。 3．(23-24高二下·山东威海·期末)如图甲所示，某班级同学用传感器探究气体等温变化的规律，气体压强传感器通过塑料管与注射器相连，由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V；由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上可以实时显示，这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机作出图像，就可以判断p与V的关系。请回答下列问题： (1)下列说法正确的是（　　） A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油以减小摩擦 B．塑料管尽可能短些以减小实验误差 C．快速推动柱塞以避免气体与外界发生热交换 D．推动柱塞时，用手握住注射器以使装置更稳定 (2)A组同学得到如图乙所示的p-V图像，为进一步探究气体等温变化的规律，该组同学又做出了图像如图丙所示，由此得出的实验结论是 ； (3)在相同温度下，B、C两个小组进行了实验，并在相同坐标标度下作出了图像，如图丁所示。两组同学注射器内的气体质量分别为mB和mC，由图像可知mB mC（选填“>”“=”或“<”）； (4)C组图像弯曲的原因是（　　） A．实验过程中漏出了部分气体 B．实验过程中气体温度升高 【答案】(1)AB (2)一定质量的理想气体等温变化时，气体的压强与体积成反比 (3)> (4)B 【来源】山东省威海市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油以减小摩擦，故A正确； B．塑料管尽可能短些以减小实验误差，故B正确； C．实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换，保持气体温度不变，故C错误； D．为使气体做等温变化，推动柱塞时，不能用手握住注射器，故D错误。 故选AB。 （2）图像为一条过原点的直线，由此得出的实验结论是：一定质量的理想气体等温变化时，气体的压强与体积成反比。 （3）根据理想气体状态方程 整理得 则图像的斜率为 由图可知 可得 根据 可得 （4）根据理想气体状态方程 整理得 则图像的斜率为 C组图像弯曲，可知图像的斜率增大，C组图像弯曲的原因是实验过程中气体温度升高。若实验过程中漏出了部分气体，图像的斜率将减小。 故选B。 4．(23-24高二下·陕西宝鸡金台区·期末)在实验室用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时不小心发生漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 （选填“①”或“②”）。 (2)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图丙所示，究其原因，是温度发生了__________的变化。 A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 (3)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积与压强，然后记录5组数据，作图。在软管内气体体积不可忽略时，图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是 。（用、、表示） 【答案】(1)② (2)B (3) 【来源】陕西省宝鸡市金台区2023-2024学年高二下学期期末检测物理试卷 【详解】（1）根据 可知若漏气会导致pV之积减小，即图像的斜率减小，图像为②。 （2）根据 由图像可知pV之积先变大后变小，因此温度先升高后降低。 故选B。 （3）根据玻意耳定律 整理得 当时，，此时的压强为渐近线方程 5．(23-24高二下·江苏扬州仪征精诚高级中学·期末)Phyphox是一款利用 Android手机传感器来进行物理实验的手机应用软件，它能获取手机上的多种传感器原始数据。两位同学利用该软件来测量手机的体积，如图甲所示，将一个可以测量气体压强的手机封闭在注射器中，记录活塞在不同位置时注射器的示数和封闭气体的压强。 (1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是___________。 A．为了稳定推动活塞，需要用手握住注射器 B．缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变 C．改变活塞位置后可立即进行读数 (2)在活塞上涂抹一点润滑油，作用主要是 。（选填“减小摩擦”或“保持气密性”） (3)下表是某一位同学测量的两组实验数据，由此可知手机的体积为 m3；（结果保留一位小数） 序号 V（ml） p（kPa） 1 530 1033.0 2 500 1104.0 (4)另一位同学测出多组数据后画出图像（如图乙所示），其截距为b，直线部分的斜率为k，则手机的体积为 ，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，原因可能是 。 【答案】(1)B (2)保持气密性 (3) (4) b 可能是气体温度升高 【来源】江苏省扬州市仪征市精诚高级中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）[1]A．为保证气体做等温变化，不能用手握住注射器，故A错误； B．缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变，故B正确； C．改变活塞位置，需等稳定后再进行读数，故C错误。 故选B。 （2）[2]在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油作用是为了保证不漏气。故选择保持气密性。 （3）[3]设手机的体积为，气体做等温变化，则 解得手机的体积为 （4）[4]由理想气体方程得 整理得 手机的体积为 [5]根据以上分析可知图像的斜率为CT，则图像的斜率增大的原因可能是气体温度升高。 6．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨第三中学·期末)两位同学在学习了“探究气体等温变化的规律”实验后，利用压强传感器和注射器测量某球体内部体积（体积不变）。如图所示，将一个微小的无线气压传感器置于注射器中，用软管将注射器与球体连接并封闭一部分气体。实验开始后缓慢推动注射器活塞，记录活塞在不同位置时注射器的示数（注射器内部气体体积）V和封闭气体的压强p。（计算结果保留到小数点后两位） (1)关于该实验下列说法正确的是__________。 A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小 B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性 C．为了保持封闭气体温度不变需要快速推动活塞 (2)下表为某位同学测量的两组实验数据，由此计算出球体内部体积约为 L。 序号 p（×105Pa） V（L） 1 1.00 0.05 2 1.05 0.01 (3)另一同学在规范操作、不漏气的前提下，测得多组数据后画出如乙图所示图像，其直线斜率为k，纵截距的绝对值为b，则球体内部体积为 。 【答案】(1)AB (2)0.79 (3)b 【来源】黑龙江省哈尔滨市第三中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小，A正确； B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性，B正确； C．为了保持封闭气体温度不变需要缓慢推动活塞，使气体与外界有充分时间热交换，C错误。 故选AB。 （2）根据玻意耳定律得 解得 （3）根据玻意耳定律得 解得 根据题意得 理想气体状态方程 1．(23-24高二下·四川宜宾·期末)某容器封闭一定质量的理想气体，气体从状态a开始经历ab、bc、cd、da后回到a，体积V随摄氏温度t的变化关系如图，其中bc、ad均平行于t轴，下列说法正确的是（　　） A．从状态a到b，所有气体分子的动能均增大 B．从状态b到c，气体要从外界吸收热量 C．从状态c到d，气体放出热量小于外界对气体做功 D．气体从状态a到b对外做的功大于从状态c到d外界对气体做的功 【答案】B 【来源】四川省宜宾市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．从状态a到b，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，并不是所有气体分子的动能均增大，故A错误； B．从状态b到c，气体体积不变，外界对气体不做功；气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律，可知气体要从外界吸收热量，故B正确； C．从状态c到d，气体温度降低，内能减小，则 从状态c到d，气体体积减小，外界对气体做功，则 由热力学第一定律，可知 即气体放出热量，并且气体放出热量大于外界对气体做功，故C错误； D．气体从状态a到b与从状态c到d，气体都做等压变化，由，可得 则气体从状态a到b的压强比从状态c到d的压强小；由，可知气体从状态a到b对外做的功小于从状态c到d外界对气体做的功，故D错误。 故选B。 2．(23-24高二下·吉林松原·期末)一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（    ） A．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 B．被封闭气体的压强为 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 【答案】AC 【来源】吉林省松原市2023-2024学年高二下学期期末测试物理试卷 【详解】B．设玻璃管在光滑斜面上运动时加速度为，对整体，由牛顿第二定律有 解得 对水银柱，根据牛顿第二定律 其中 解得被封闭气体的压强 故B错误； A．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，被封闭气体的压强 被封闭气体做等温变化，则 解得封闭气体的长度 故A正确； C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，被封闭气体的压强 气体做等容变化，则 可得 故C正确； D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，对水银柱，根据牛顿第二定律 其中 被封闭气体做等温变化，则 解得 ， 故D错误。 故选AC。 3．(23-24高二下·湖北黄冈中学·期末)两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A、B向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27℃，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．乙中气体的温度有可能不变 B．甲部分气体的温度为75℃时，活塞A已经上升 C．甲部分气体的温度为425℃时，乙部分气体的内能大于初始状态 D．如果甲部分气体的温度不超过75℃，电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和 【答案】AD 【来源】湖北省黄冈中学2023-2024学年高二下学期期末物理模拟试卷 【详解】B．对活塞A分析：设活塞A质量为m，故活塞B质量为m，设接触面积为S，则 得 活塞B刚想离开卡环时，对活塞B受力分析可知，甲部分气体的压强 由查理定律 得 对应摄氏温度为 即甲部分气体的温度升高到77℃时，活塞开始上升，B错误； AC．如果继续升温，直到活塞A刚好到达上端卡环处，对甲部分气体由盖吕萨克定律 得 即甲部分气体的温度升高到时，活塞A刚好到达上端卡环处，在此之前，乙部分气体体积一直保持不变，甲部分气体的温度升高到425℃之前，乙部分气体 故 乙部分气体的内能不变，故乙中气体的温度有可能不变，故A正确，C错误； D．根据前面分析可知如果甲部分气体的温度不超过75℃，此时B活塞还没开始上升，故电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和，D正确； 故选AD。 4．(23-24高二下·海南海口海南中学·期末)气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连 接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。设气体的初始状态为A， 某人坐上椅面保持不动，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态 B， 此过程温度不变。然后开空调， 一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气体状态为C；  接着人离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图或叙述中正确的是（　　） A． B． C．从状态A 到状态D， 气体向外放出的热最大于外界对气体做的功 D．与状态A 相比，处于状态D 时，单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数更多 【答案】ACD 【来源】海南省海口市海南中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AB．A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大，体积减小；从B到C的过程中，气体等压降温，温度降低，体积减小；从C到D的过程中，等温膨胀，压强减小，体积增加，而且此时D状态的压强又恢复到最初A状态的压强，其图像和图像如图所示 故A正确，B错误； C．从状态A 到状态D，根据热力学第一定律 由于气体温度降低，内能减小，因此气体向外放出的热量大于外界对气体做的功，故C正确； D．由于状态A与状态D压强相等，而状态D温度更低，分子平均动能减小，单个分子撞击容器壁产生的平均作用力减小，因此单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数更多，故D正确。 故选ACD。 5．(23-24高二下·广东珠海·期末)一定质量的理想气体经历了如图所示的、、、四个过程，其中的延长线通过坐标原点，气体、、、四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（　　） A．气体在过程中体积减小 B．气体在过程中内能不变 C．气体在过程和过程中内能变化量绝对值相等 D．气体在过程中吸收的热量大于内能变化量 【答案】ABC 【来源】广东省珠海市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．因的延长线通过坐标原点，且点的坐标为，则点的坐标为 即，根据查理定律可知 气体在与过程温度不变，根据玻意耳定律 联立解得 即，故A正确； B．过程中温度不变，内能不变，故B正确； C．气体在过程中温度变化量等于过程中温度变化量，则气体在过程中内能的增加量等于过程中内能的减少量，故C正确； D．气体在过程中体积不变，则 吸收的热量 即气体在过程中吸收的热量等于内能变化量，故D错误。 故选ABC。 6．(23-24高二下·辽宁部分高中·期末)水平放置的绝热汽缸截面如图所示，汽缸左侧为轻质导热活塞，右侧为质量未知的绝热活塞，面积为左侧活塞的一半。两活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸左右两侧用体积可忽略的细管连通，通过阀门K，可将汽缸内的气体隔绝成左右两部分。初始时，阀门K打开，汽缸内的理想气体温度与环境温度均为300K，压强均为，左侧活塞距离底面为10cm，右侧活塞压在隔板1上，隔板1和隔板2与底面的距离如图中所示。当在左侧活塞上放置一个质量的重物，稳定后，与底面间的距离如图中虚线位置所示。此时，右侧活塞刚要离开隔板1，求： （1）右侧活塞的质量M； （2）此时关闭阀门K，用电热丝D给右侧气体加热，当气体温度变为450K时，汽缸右侧气体的压强。 【答案】（1）；（2） 【来源】辽宁省部分高中2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）设左侧活塞的面积为，则右侧活塞的面积为，在左侧活塞上放置一个质量的重物，稳定时，有 解得右侧活塞的质量 （2）在左侧活塞上放置重物，气体做等温变化，则 解得 用电热丝D给右侧气体加热，当气体温度变为450K时，假设气体一直做等压变化，则 其中 ， 解得 由于，假设不成立，气体先做等压变化，后做等容变化，根据理想气体状态方程 解得汽缸右侧气体的压强 7．(23-24高二下·山东泰安·期末)如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形细管底部相连通，各部分细管内径相同。初始时U形管左管上端封有气柱长度为 的气体B，右管上端开口与大气相通，左、右两侧水银面高度差为Δh=6cm，C管水银面距U形玻璃管底部距离为 水平细管内用小活塞封有长度为 的气体A。已知外界大气压强为 温度为27℃。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平。 （1）将活塞缓慢向右压，该过程A、B气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移动的距离d； （2）固定活塞，加热A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温标换算关系 求A部分气体的温度升高为多少摄氏度（结果保留1位小数）。 【答案】（1）；（2） 【来源】山东省泰安市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）设玻璃管横截面积为S，活塞缓慢向右压的过程中，气体B做等温变化，根据玻意尔定律有 其中 解得气体B的长度 活塞缓慢向右压的过程中，各部分液柱移动情况示意如图 U形管左管中水银柱长度变化等于气柱B长度的变化 U形管右管中水银柱长度变化 气体A做等温变化 根据玻意尔定律有 解得气体A的长度 活塞移动的距离等于A部分气体长度的变化加上U形管左右两侧水银柱长度的变化，所以 （2）根据理想气体状态方程 其中 代入数据得 即A部分气体的温度升高为 变质量问题 1．(23-24高二下·山东济南·期末)某重型卡车在安全行驶过程中轮胎内气体压强p的允许范围为，轮胎内气体的温度会受到车速的影响，胎内气体温度t与车速v关系如图所示。该卡车在某次冬季行车前的安全检查中，测得每个轮胎内气体压强为，温度为。轮胎内气体可视为理想气体，忽略运行过程中轮胎体积的变化，热力学温度和摄氏温度关系为。求： （1）该卡车安全行驶时允许的最大速度； （2）该卡车以60km/h的速度匀速运行时，其中一个轮胎因为缓慢漏气使得胎内气体压强减小。设漏出的气体质量与原有气体质量之比为k，为保证行车安全，求k的最大值。 【答案】（1）；（2） 【来源】山东省济南市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）依题意，轮胎内的理想气体为等容变化。可得 解得 由图像可知 联立，可得 （2）速度为60km/h时，轮胎温度为 假设轮胎没有漏气，根据等容变化 解得 假设漏到外界的气体的温度和压强与漏气后轮胎中气体的温度和压强是一样的，设定轮胎的体积为V，漏到外界的气体体积是，根据等温膨胀过程，有 解得 比值 解得 2．(23-24高二下·吉林普通高中G6教考联盟·期末)负压救护车病员舱室内的负压主要依靠排风机向外界大气主动排风及舱室的密封处理实现，通过负压排风净化装置，空气从上方进入车内，从车下被排出，使舱室与外界大气之间有相对压差，若环境大气压P0=1.0×105Pa恒定，舱内温度与车内温度始终保持相同，舱内空气可视为理想气体。 （1）救护车在去接病人途中，没有开启负压排风系统，此时车内气温为，密封舱内压强为环境大气压，若车内温度降至，求密封舱内的压强与环境大气压的比值； （2）接到病人后，关闭排风净化装置的进气口，打开车下排风系统，使舱内形成-20Pa的负压（舱内压强小于舱外），该过程车内温度保持不变，求抽出的空气质量占原舱内的空气质量的百分比。 【答案】（1）；（2） 【来源】吉林省普通高中G6教考联盟2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）根据题意有 由查理定律得 代入数据解得 （2）设舱室体积V，抽出的空气体积V1 ，舱内压强比舱外少，末状态舱内压强为，可知 由玻意耳定律得 联立得，抽出的空气质量占原舱内的空气质量的百分比为 解得 3．(23-24高二下·广东清远·期末)学校食堂采用高温消毒柜对公共餐具进行消毒，加热前柜内气体温度，压强与外部气压均为．若将柜门关好不漏气，加热一段时间后，柜内气体温度达到，此过程中气体吸收的热量为，求： （1）求时柜内气体的压强； （2）此过程中消毒柜内气体的内能的变化量； （3）将消毒柜放气阀打开，缓慢放气至柜内气体与外界压强相同，忽略放气过程柜内气体温度的变化，求放出气体与柜内原来气体的质量比． 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】广东省清远市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）升温过程为等容变化，根据查理定律 解得 （2）因为体积不变，所以气体不做功 根据热力学第一定律 可得 （3）以柜内所有气体为研究对象，放气过程视为等温变化，根据玻意耳定律 解得 压强和温度相同的气体密度相同，体积比即为质量比，放出气体与柜内剩余气体的质量比 4．(23-24高二下·山东日照·期末)工作人员对某种安全气囊进行性能测试，该种安全气囊触发时，可瞬间充满气体。已知该安全气囊充满气体瞬间，气囊的容积为80L，气体的温度为27℃，压强为，密度为。随后工作人员用仪器挤压气囊，使气囊开始排气，当气囊的容积变为60L、气体的温度变为17℃、压强变为时，气囊就会被锁定，停止排气。气体可视为理想气体，已知气体的摩尔质量为25g/mol，阿伏加德罗常数。求： （1）充满气体瞬间，气囊内所含有的气体分子个数； （2）工作人员挤压气囊过程中，排出气体与气囊中剩余气体的质量之比。 【答案】（1）；（2） 【来源】山东省日照市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）充气后气囊内气体的质量 充气后，气体物质的量 所以气囊内气体分子个数为 （2）气体初始状态，,，末状态，，，根据理想气体状态方程 解得 故排出去气体的质量占原来气囊内气体总质量的百分比为 4．(23-24高二下·山东菏泽·期末)可可西里海拔4800m处，大气压强为，游客小强在此出现了高原反应，随即取出一种便携式加压舱使用。如图所示，该加压舱主要由舱体、气源箱组成。已知加压舱刚取出时是真空压缩折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中温度为-13℃、体积为的大气输入到舱体中，稳定后，舱内空气新鲜，且气压不变，温度维持在27℃，病人在舱内的高压环境内吸氧。充气后的加压舱舱体可视为长2.0m、底面积的圆柱体（之后再充气体积可视为不再变化，病人的体积不计），舱内外气体均可视为理想气体，舱外环境不变，。 （1）求稳定后舱内气体的压强； （2）游客小强在舱内治疗一段时间后情况未见好转，他改设、27℃的新模式，加压舱会自动充气，求这个过程中充入的气体质量与新模式下气体总质量之比。 【答案】（1）；（2） 【来源】山东省菏泽市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷 【详解】（1）环境温度与稳定后舱内空气温度分别为 ， 输入到舱体中气体的体积与稳定后舱内空气体积分别为 ， 根据理想气体状态方程有 解得 （2）小强改设、27℃的新模式后，舱内气体体积不变，令充入的气体体积为，根据理想气体状态方程有 解得 则充入的气体质量与新模式下气体总质量之比 解得 5．(23-24高二下·辽宁·期末)电动自行车骑行时必须保持合适的轮胎气压。某人用打气筒给闲置很久的电动自行车打气，内胎的容积为，胎内原来空气压强为，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了次后胎内温度升高到35℃。（一个标准大气压为） （1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少； （2）电动自行车轮胎气压在室温情况下的标准压强为，如果此次打气恢复常温后胎压过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到标准压强，试求放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值。 【答案】（1）；（2） 【来源】辽宁省2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）初状态 末状态 根据理想气体状态方程得 解得 （2）设恢复常温后气体的压强为，根据查理定律 解得 胎压过大，需要放出气体。根据玻意耳定律得 解得 放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值 6．(23-24高二下·四川眉山东坡区·期末)自行车在生活中是一种普及程度很高的交通工具。自行车轮胎气压过低不仅费力而且又很容易损坏内胎，轮胎气压过高会使轮胎的缓冲性能下降，钢丝帘线易断裂或发生爆胎，必须保持合适的轮胎气压来延长轮胎使用寿命和提升骑行感受。某同学用打气筒给自行车打气，自行车轮胎容积为，胎内原来空气压强等于标准大气压强，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功，打了40次后胎内气体温度升高到35℃。 （1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少； （2）若自行车说明书规定轮胎气压在室温27℃下标准压强为，为使充气后车胎内气压在室温27℃下达标，试经过计算判断此次充气量是多了还是少了？为达标应调整胎内气体的质量，则调整气体的质量占轮胎内总气体质量的比例。（车胎体积变化可以忽略不计，调整胎压时温度不变） 【答案】（1）；（2）充多了， 【来源】四川省眉山市东坡区2023-2024学年高二下学期6月期末联合考试物理试题 【详解】（1）根据理想气体状态方程 代入数据得 Pa （2），温度由35℃降到室温27℃过程中轮胎内气体发生等容变化，有 代入数据解得 Pa> 胎压过大，此次充气量充多了，需要放出部分气体。放出气体时，根据等温变化，有 气体密度不变，则有 解得 所以放出气体的质量占轮胎内总气体质量的。 7．(23-24高二下·广东深圳龙岗区·期末)国产C919大型客机用接引气系统来控制客舱内的气压，该系统由空气压缩机、空调系统、排气通道等组成。从来各的舒适度考虑，需保持客舱内压强恒为（为一个标准大气压），温度恒为27℃。飞机在空中某一高度飞行时，测得机外的温度为℃，气压为。引气系统每秒从机外吸入空气，先将其调节到压强为，体积为，温度为27℃的状态，再将其注入客舱。 （1）求每秒吸入的机外空气的体积； （2）为保持客舱内气压稳定，求每秒应排出的客舱内空气的体积。 【答案】（1）8.8；（2）4.5 【来源】广东省深圳市龙岗区2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）根据理想气体状态方程可知 则有 解得 （2）对单位时间压入客舱的气体及客舱内原有气体为研究对象，设每单位时间客舱气体体积为，设机舱容积为，有 解得 热力学第一定律 1．(23-24高二下·辽宁沈阳五校协作体·期末)暴雨天气时，路面水井盖因排气水面孔（如图甲）堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示，水位以50mm/h的速度上涨，质量为 的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连，圆柱形竖直井内水面面积为 ，水位与井盖之间的距离为 时开始计时，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强 ，若空气视为理想气体，温度始终不变， 求： （1）若在井盖被顶起前该气体放出650J的热量，则气体对外界做的功； （2）从乙图所示位置时刻起，水井盖会被顶起所需的时间。    【答案】（1）；（2） 【来源】辽宁省沈阳市五校协作体2023-2024学年高二下学期7月期末联考物理试题 【详解】（1）空气温度始终不变，内能保持不变，即 在井盖被顶起前外界该气体放出650J的热量，根据热力学第一定律可得 解得 可知气体对外界做的功为。 （2）井盖刚好被顶起时有 解得 气体做等温变化，有 解得 水井盖会被顶起所需的时间为 2．(23-24高二下·广西河池·期末)某实验小组设计了简易的气压传动装置。如图甲所示，面积为SA=6cm2的活塞A静止，与汽缸右端相距L1=2cm。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积SB=3cm2的活塞B和上方高h=4cm的水银柱，最终活塞A移到最右端，如图乙所示，活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为p0=76cmHg，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，水银不溢出，不计摩擦和两活塞质量。 （1）求活塞B移动前活塞A移动的距离： （2）若（1）过程活塞A对封闭气体做功，则此过程中气体对外吸热还是放热，并求出该部分的热量Q； （3）求最终活塞B上升的高度L2。 【答案】（1）0.1cm；（2）放热，；（3）3.8cm 【来源】广西壮族自治区河池市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）初始时，封闭气体压强 活塞B刚要移动时，封闭气体的压强 由玻意耳定律 解得 A移动的距离 （2）封闭气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律 其中 得 则此过程气体向外放出的热量 （3）初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为 最终封闭气体的压强大小为 活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知 解得 3．(23-24高二下·湖南长沙雅礼教育集团七校·期末)如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量、横截面积，原来活塞处于A位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的图像如图乙所示，已知大气压强，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取。 （1）求缸内气体的压强； （2）若缸内气体原来的内能，且气体内能与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。 【答案】（1）；（2）58J 【来源】湖南省长沙市雅礼教育集团七校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）缸内气体的压强 （2）由于气体内能与热力学温度成正比，则 解得 内能变化量 气体从位置A膨胀到位置B，外界对气体做负功 由热力学第一定律，解得缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量 4．(23-24高二下·河南南阳·)如图所示，一个质量为的活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞下方悬挂一个劲度系数为的轻质弹簧，弹簧原长为，活塞体积可忽略不计，距气缸底部处连接有一右端开口的U形细管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为，U形细管两边水银柱存在高度差。已知大气压强为，气缸横截面积为，重力加速度为，不计活塞与气缸内壁的摩擦。 （1）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平； （2）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若封闭气体向外界放出的热量为5J，求气体内能的变化量。 【答案】（1）210K；（2）1.5J 【来源】河南省南阳市2023-2024学年高二下学期期终质量评估物理试卷 【详解】（1）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强为 体积为 设两边水银面相平时，气缸内气体的压强为 则弹簧下端一定与气缸底接触，对活塞进行受力分析有 解得弹簧的压缩量为 根据 则有 设此时温度为，由理想气体状态方程有 联立解得 （2）从开始至弹簧恰与气缸底接触，气体压强不变，外界压缩气体做功为 在之后弹簧被压缩2cm的过程中，外界大气对活塞做功为 活塞所受重力做功为 弹簧弹力对活塞做功为 设活塞克服封闭气体压力做功为W5，对活塞，弹簧触底后，根据动能定理，有 解得 压缩气体做的总功 且 由热力学第一定律 解得 5．(23-24高二下·吉林“BEST合作体”·期末)如图所示，导热性能良好的汽缸内封有一定质量的理想气体。汽缸的内部深度，活塞质量，活塞面积。活塞与汽缸壁无摩擦、不漏气且不计活塞的厚度。室内温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，（已知大气压恒为，绝对零度取，重力加速度为） （1）现在把汽缸放在加速上升的电梯中且，待封闭气体再次稳定后，求：汽缸内气体的压强；汽缸中活塞到缸底的高度？ （2）绝热性能良好的汽缸，室内的温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，现用给气缸内气体加热，使活塞缓慢上升到上边缘，求：此过程气体对外界做功？ （3）绝热性能良好的汽缸，室内的温度为27℃，当汽缸放在地面上静止时，活塞刚好位于汽缸的正中间，锁死活塞，现用给气缸内气体加热，当气缸内气体压强达到时，求：此时的气体热力学温度？ 【答案】（1），；（2）；（3） 【来源】吉林省“BEST合作体”2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）静止时对活塞受力分析，根据共点力平衡，有 解得 当汽缸在电梯中加速上升时，封闭气体再次达到稳定时，对活塞受力分析，根据牛顿第二定律，有 解得此时气体压强为 根据玻意耳定律有 解得 （2）活塞上升到上边缘的过程缸内气体压强不变，此过程气体对外界做功 （3）锁死活塞，则气体体积不变，根据查理定律有 其中 解得 探究气体压强与体积的关系 1．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)用压强传感器研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，其原理如图乙所示。用注射器密闭一定质量的气体并通过导管接入压强传感器，压强传感器通过数据采集器与计算机相连，由计算机获得气体的压强数值。从注射器上的刻度可以直接读出气体的体积。实验步骤如下： （i）按照图乙所示，把注射器活塞顶端移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，并仔细检查装置的密封性； （ii）记录活塞顶端位置对应的刻度V和对应的压强p； （iii）缓慢推动活塞，记录多组体积和压强的测量值，将数据填入如下的表格中； （iv）建立坐标系，根据表格记录值将所测数据在坐标系中描点，作图像； （v）进行实验分析，得出结论。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 101.0 112.2 126.2 134.7 144.3 155.0 168.2 179.6 189.2 体积 20 18 16 15 14 13 12 11 10 5.00 5.56 6.25 6.67 7.14 7.69 8.33 9.09 10.00 据此回答以下问题： (1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是_______。 A．活塞上应该涂润滑油 B．不能用手握注射器推拉活塞 C．改变体积后要快速记录压强数据 (2)步骤（iii）中需要缓慢推动活塞，其原因是 。 (3)根据表中数据在图丙中作出图像。图像后半部分发生弯曲，你认为其原因可能是： 。分析原因写出你认为可以避免图像弯曲的方法： 。 (4)通过数据处理分析，可得出压强与体积关系为：“在误差允许范围内，一定质量的气体在温度不变时，压强与体积 ”。 【答案】(1)AB (2)确保密闭气体温度与外界温度相同，保持温度不变。 (3) 环境温度降低 在恒温箱中进行实验 (4)成反比 【来源】四川省攀枝花市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）A. 为确保装置的气密性需要活塞上应该涂润滑油，故A正确； B. 为确保装置的温度不受手温度的影响，不能用手握注射器推拉活塞，故B正确； C. 改变体积后要确保气体压强稳定后才能记录压强数据，故C错误。 故选AB。 （2）活塞对气体做功会使气体温度有所变化，缓慢推动活塞是为了让气体跟外界充分热交换，保证密闭气体的温度不变。 （3）[1][2]由图像结合气体状态方程 图像斜率变小的原因可能是装置漏气，此种原因小问（1）已做考察，另一种原因是气体温度变小了，为避免此种情况发生，应在恒温条件下进行实验，如在恒温箱中进行实验。 （4）由实验数据结合图像分析，图线是一条倾斜直线，所以可以得出一定质量的气体，温度不变时，压强与体积成反比。 2．(23-24高二下·内蒙古通辽第一中学·期末)如图所示，某同学利用注射器、压强传感器、数据采集器和计算机等器材，研究“一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积的关系”。 (1)该同学缓慢推动注射器活塞，注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，则此过程，单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 （填“增多”“不变”“减少”）。 (2)关于该实验下列说法正确的是 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 (3)某同学在推动活塞、压缩气体的过程中测出了几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、 为横轴，画出图像如图，则图线弯曲的原因可能是 A．实验过程中有漏气现象 B．实验过程中气体温度降低 C．实验过程中气体温度升高 D．装置连接处的软管容积不可忽略 (4)另一实验小组的成员也进行了实验，并且操作正确，根据测得的数据作 图像，如图所示，则图线不过原点的原因可能是 （答出一条即可）。 【答案】(1)增多 (2)A (3)C (4)连接压强传感器和注射器之间的胶管中有气体 【来源】内蒙古自治区通辽市第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）注射器内空气温度保持不变，分子运动的平均速率不变，体积减小，分子分布的密集程度增大，则此过程，单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多。 （2）A．为保证封闭气体的气密性，确保所研究气体的质量不变，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确； B．为了确保气体温度不变，实验中，不能够用手握住注射器，故B错误； C．为了确保气体温度不变，实验时应缓慢推拉柱塞，待示数稳定后读取数据，故C错误； D．实验中气体的压强可以通过数据采集器获得，但体积通过注射器外部的刻度读取，故D错误。 故选A。 （3）A．根据克拉伯龙方程有 则有 可知，图像的斜率表示，若实验过程中有漏气现象，则气体物质的量n减小，则图像的斜率减小，而实际图像的斜率在增大，故A错误； BC．结合上述可知，实际图像的斜率在增大，可知，有可能是实验过程中气体温度升高，故B错误，C正确； D．若装置连接处的软管容积不可忽略，即体积的测量值偏小，可知在相同的压强之下，的测量值偏大，则图像应向下弯曲，即图像的斜率减小，而实际图像的斜率在增大，故D错误。 故选C。 （4）根据作出的 图像，令图像的斜率为，则图像对应的函数为 表明体积的测量值小于实际封闭气体的体积，可知，造成图像不过原点的原因可能是连接压强传感器和注射器之间的胶管中有气体。 3．(23-24高二下·广东广州越秀区·期末)某同学用如图所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 (1)关于该实验下列说法正确的是（　　） A．改变气体体积时应缓慢推拉活塞 B．为方便推拉活塞，要用手握注射器再推拉活塞 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)分别在环境温度为时完成上述探究活动。下列反映实验过程中气体压强p随体积V变化规律可能正确的是______。 A． B． C． D． (3)实验小组根据实验数据，做出的图像是一条过坐标原点的倾斜直线，可以得出结论： ； (4)该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数，根据实验测量数据，作出图像可能是图中的 （选填“A”“ B” 或“ C”）。该同学未考虑软管中气体的体积，由此求出大米的密度比真实值 （选填“偏大” “ 偏小”或“相等”） 【答案】(1)AD (2)BD (3)一定质量的理想气体，温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比 (4) A 偏大 【来源】广东省广州市越秀区2023-2024学年高二下学期期末物理试题 【详解】（1）A．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，故A正确； B．推拉柱塞时不可用手握住注射器，会使气体温度变高，故B错误； C．柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦，故C错误； D．由于等温变化时 注射器旁的刻度尺如果刻度分布均匀，可以用气体的长度来间接表示体积，可以不标注单位，故D正确。 故选AD。 （2）AB．对于一定质量的理想气体，当温度一定为定值，且温度越高，越大，A错误，B正确； CD．对于一定质量的理想气体，当温度一定与成正比，斜率即的乘积，故斜率越大温度越高，C错误，D正确。 故选BD。 （3）做出的图像是一条过坐标原点的倾斜直线，一定质量的理想气体，温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比 （4）[1]设大米的体积为V0，由理想气体方程得 化简得 温度不变，图像应该是A图线， 故选A。 [2] 根据题意，图线与纵轴交点坐标表示的是大米装入注射器内，注射器测量出来的体积，因为大米整体呈现的是不规则形状，大米整体形状中间高两边低，如果以最高点读数误差比较大，且测量的偏小，由密度 得大米的密度比真实值偏大。 4．(23-24高二下·甘肃武威·期末)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，作出图线，如图乙所示。 (1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的 和 。 (2)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； (3)若实验操作规范正确，则图乙中代表 。 【答案】(1) 质量或温度 温度或质量 (2)为过坐标原点的倾斜直线 (3)传感器与注射器间气体的体积 【来源】甘肃省武威市2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试卷 【详解】（1）[1][2]在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度。 （2）根据玻意耳定律 可得 从理论上分析可知，如果图线为过坐标原点的倾斜直线，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。 （3）设传感器与注射器间气体的体积，根据玻意耳定律可得 可得 可知图乙中代表传感器与注射器间气体的体积。 5．(23-24高二下·江西抚州·)某实验小组用如图1所示的实验装置，探究一定质量的气体在温度不变时，其压强p和体积V的关系。推动注射器的活塞改变气体的体积V，利用压强传感器直接在计算机上获取对应的压强数据p。 (1)为测量气体体积，还需利用图2中游标卡尺的 （选填“甲”、“乙”或"丙”）测量大直径注射器内径； (2)实验中下列说法正确的是___________； A．推拉柱塞时应尽量缓慢 B．推拉柱塞时可手握注射器 C．若实验中软管脱落，可立即装上并继续本次实验 D．柱塞处涂抹润滑油可起到封闭气体，防止漏气的作用 (3)若要研究p、V之间的关系，使绘制的图像呈一条倾斜的直线，应选用 （选填“”或“”）作为坐标系； (4)若环境温度保持不变，操作规范，分析数据时发现的乘积逐渐减小，产生该现象的主要原因是 ； (5)某同学实验中操作不规范，得到了如图所示的图像，究其原因，是实验中气体温度发生了怎样的变化___________。 A．一直降低 B．先升高后降低 C．先降低后升高 D．一直升高 【答案】(1)甲 (2)AD (3) (4)气体在漏气 (5)B 【来源】江西省抚州市2023-2024学年高二下学期学生学业质量监测物理试卷 【详解】（1）为测量气体体积，还需利用图2中游标卡尺的甲（内测量爪）测量大直径注射器内径。 （2）AB．实验时为防止气体温度变化，推拉柱塞时应尽量缓慢，推拉柱塞时不可手握注射器。故A正确；B错误； C．若实验中软管脱落，则封闭气体质量将发生变化，不能立即装上并继续本次实验。故C错误； D．柱塞处涂抹润滑油可起到封闭气体，防止漏气的作用。故D正确。 故选AD。 （3）根据 可得 可知选用作为坐标系，绘制的图像呈一条倾斜的直线。 （4）根据 若环境温度保持不变，操作规范，分析数据时发现的乘积逐渐减小，产生该现象的主要原因是气体在漏气。 （5）根据 由图像可知之积先变大后变小，因此温度先升高后降低。 6．(23-24高二下·重庆·期末)图1是利用气体压强传感器探究“一定质量的理想气体在温度不变时，其压强p与体积V的关系”的实验装置．主要实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器通过一段软橡胶管与气体压强传感器、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，以及对应计算机显示的气体压强值p； ③用图像处理实验数据。 (1)要使图像为线性关系，则x是 （选填“p”或“”）。 (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_______（多选，填正确答案标号）。 A．在注射器活塞上涂润滑油 B．移动活塞要缓慢 C．不得用手握住注射器封闭气体部分 (3)如果实验操作规范且正确，但是由于软橡胶管内气体体积的影响，图2中正确的图像应该是 （选填“a”“b”或“c”）。 【答案】(1) (2)BC (3)c 【来源】重庆市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）根据 可得 要使图像为线性关系，则x是。 （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，不得用手握住注射器封闭气体部分。 故选BC。 （3）软橡胶管内气体体积不可忽略时，设为，则有 可得 可知 即图像是一条纵轴截距为负值，斜率为正值的倾斜直线。 故选c。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$