第二章 气体、固体和液体 感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 感知 1.(2023·辽宁)“空气充电宝”是一种通过 压缩空气实现储能的装置，可在用电低 谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空 气充电宝”的某工作过程中， D 一定质量理想气体的p-T图 像如图所示。该过程对应的 p-V图像可能是() 第1题图 D 2.(2024安徽)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 与大气压强相同的空气，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 V。=30L,从北京出发时，该轮胎气体的 温度t1=-3℃，压强p1=2.7×105Pa。哈尔 滨的环境温度t2=-23℃，大气压强p0取 1.0xl05Pa。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压 32)练 高考 强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 3.(2024·甘肃)如图，刚性容器内壁光滑， 盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两 部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧 相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器 横截面积为S,长为2。开始时系统处于 平衡态，A、B体积均为SL,压强均为po, 弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B 的体积变为原来的子。整个过程系统温 度保持不变，气体视为理想气体。求： (1)抽气之后A、B的压强PA、PB (2)弹簧的劲度系数k。 B Wwwwwwwwww 第3题图 4.(2023·全国乙卷)如图，竖直放置的封闭 玻璃管由管径不同、长度均为20cm的 A、B两段细管组成，A管的内径是B管 的2倍，B管在上方。管内空气被一段水 银柱隔开，水银柱在两管中的长度均为 10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方， 平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。 求B管在上方时，玻璃管内两部分气体 的压强。（气体温度保持不变，以cmHg 为压强单位) 10.cm 10.cm 第4题图 第二章气体、固体和液体。 5.(2023·湖北)如图所示，竖直放置在水平 桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光 滑，横截面积分别为S、2S,由体积可忽 略的细管在底部连通。两汽缸中各有一 轻质活塞将一定质量的理想气体封闭， 左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。 初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H, 弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上 表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右 侧活塞下降}H,左侧活塞上升)H。已 知大气压强为Po,重力加速度大小为g, 汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变， 弹簧始终在弹性限度内。求： (1)最终汽缸内气体的压强。 (2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 第5题图 练 33 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 6.(2022·全国甲卷)如图，容积均为V。、 缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为 Po、温度为T,的环境中；两汽缸的底部 通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C 与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气 体分成I、Ⅱ、Ⅲ、V四部分，其中第 Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为名。和子 环境压强保持不变，不计活塞的质量和 体积，忽略摩擦。 (1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中 的活塞刚到达汽缸底部时的温度。 (2)将环境温度缓慢改变至2T,然后用 气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气 体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底 部后，B汽缸内第V部分气体的压强。 第6题图 (34)练 7.(2022·全国乙卷)如图，一竖直放置的汽 缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽 缸中活塞I和活塞Ⅱ之间封闭有一定量 的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接， 汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过 连接处。活塞I、Ⅱ的质量分别为2m、 m,面积分别为2S、S,弹簧原长为l。初 始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸 长量为0.1l,活塞I、Ⅱ到汽缸连接处的 距离相等，两活塞间气体的温度为T。 已知活塞外大气压强为Po,忽略活塞与 缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧 的体积。 (1)求弹簧的劲度系数。 (2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活 塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞 间气体的压强和温度。 第7题图 8.(2022·湖南)如图，某同学设计了一个液 体拉力测量仪。一个容积为V。=9.9L的 导热汽缸下接一圆管，用质量m=90g、 横截面积S=10cm的活塞封闭一定质量 的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。 活塞下端用轻质细绳悬挂一质量m2=10g 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。 将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升 起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞 在圆管中的最低位置为B。已知A、B间 距离h=10cm,外界大气压强，po=1.01× 105Pa重力加速度取10m/s2,环境温度 保持不变。求： (1)活塞处于A位置时，汽缸中的气体 压强p1o (2)活塞处于B位置时，液体对金属丝 拉力F的大小。 U形金属丝 待测液体 第8题图 第二章气体、固体和液体。 9.(2022山东)某些鱼类通过调节体内鱼鳔 的体积实现浮沉，如图所示。鱼鳔结构 可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭 气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室 壁薄，体积可变；两室内气体视为理想 气体，可通过阀门进行交换。质量为M 的鱼静止在水面下H处。B室内气体体 积为V,质量为m;设B室内气体压强 与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B 室气体体积的变化相等，鱼的质量不变， 鱼鳔内气体温度不变，水的密度为P,重 力加速度为g,大气压强为Po,求： (1)鱼通过增加B室体积获得大小为a 的加速度，需从A室充入B室的气 体质量△mc (2)鱼静止于水面下H1处时，B室内气 体质量m1o B室 第9题图 练(35用，使其自由表面收缩到最小状态，所以两者的自由表 面都呈球形。如果液体对于容器是不浸润的，那么将出 现如图乙中a情况：如果液体对于容器是浸润的，那么 将出现如图乙中b情况 3.(1)1.55atm (2)号【解析】（山）球内空气 经历等容变化，由查理定律得号会，其中=7℃ 280K,7-37C-310K,解得p0X14am=155am (2)以比赛前篮球内空气为研究对象，由理想气体 状志方程兴告，其帅T-7℃=300K 解得=恶测15，设丽掉空气的 Pol 体积为△V,△V=V3-V1=0.5V1,由于在相同温度和相同 压强下，质量之比等于体积之比△m=△业=1 m Va 3 4.(1)1.64x105Pa(2)1.56×105Pa 【解析】(1)安全阀的重力G=mg=0.8N,气孔的 面积S=T2≈1.26×105m,安全阀对气孔处气体产生的 压强p㎡-号-635x0Pa,此时气体压强p1pp= 1.64x105Pa。 (2)由等容变化可得界=务，代人数值可得p 380 400P1≈1.56x10Pa。 5.(）103x10Ph(2)004m(3)10 【解析】(1)设密闭空气的压强为p时井盖刚好被 顶起，则对井盖，由平衡条件可得pS=pS+mg,解得p 1.03x105Pa。 (2)设从题图所示位置起，水面上涨x后井盖会被顶 起，根据玻意耳定律可得phS=p(h-x)S,解得=0.04m。 (3)若井盖被顶起前封闭空气等温膨胀至压强为P0 时的体积为V',则根据玻意耳定律可得pV=pV'。井盖 被顶起后井中空气的压强变为p,体积为V,所以井盖 被顶起前后并中空气的质量之比为m==卫=103 m'V po-101 >m感知高考 1.B【解析】由p一T图像可知a→b的过程为等压 升温的过程，由一定质量理想气体的状态方程兴-C可 知，此过程气体的体积增大，则此过程的p一V图像是 平行于横轴的直线，且b在α右侧。由p一T图像可知 b一心的过程，气体的压强减小，温度降低，根据P兴 C,无法判断气体体积如何变化，但是此过程气体的压 强减小，则在p一V图像中c在b的下方。综合上述分 参考答案与解析。 析，可知全过程对应的p一V图像只有B选项的图像是 可能的，故B正确。 2.(1)2.5×105Pa(2)6L【解析】(1)由查理 定律可得号=号，其中p=2.7x10Pm,T=(273-3》K 270K,T=(273-23)K=250K。代人数据解得，在哈尔 滨时充气前该轮胎气体压强为p2=2.5×10Pa。 (2)由玻意耳定律p2Va+poVz=pVo代人数据解得，充 进该轮胎的空气体积为V=6L。 3.（1)于w子p,(2)8登【解析】①抽气 4 2 151 后，A的体积变为V,=2S1-3S=气S,对A中气体，根 4 4 据玻意耳定律有p心=p,·子S,解得P:专o对B中剩 余气休，根据玻意耳定律可知，方Pp子义，解得 2 P3Poo (2)抽气后，对隔板分析，根据平衡条件有P4S= PS46·,结合()问解得=8贺 15l9 4.74.36cmHg54.36cmHg【解析】设B管的横截 面积为S,由题意可知，A管的内径是B管的2倍，由 S=π2得，A管的横截面积为4S,B管在上方时，两管 内气柱长度为l=l0cm=0.1m。B管内气体压强为pu, 体积为VB1=S=10x102S=0.1S;A管内气体压强为PM, 体积为Vu=l·4S=0.1×4S=0.4S,由题意得PA1=P1+ 20cmHg。A管在上方时，A管内空气柱长度改变 △l=1cm=0.01m;水银柱长度减小△1，气柱体积增大 △V=△14S-0.01×4S=0.04S;A管内气体压强为pe,体积 为V=VA+△V=0.4S+0.04S=0.44S;B管内气柱体积减小 △V,气体压强为p2,体积为V=Vg1-AV=0.1S-0.04S= 0.065:水银柱长度增大1'=_0.04S=0.04m=4cm。 S S 则pe=pe+20cmHg+4 cmHg--1 cmHg=pe+23 cmHg。对 A管中气体，由玻意耳定律得PAIV A=Pa2。对B管中 气体，由玻意耳定律得PV1=pmV,代人数据联立解 PaI=54.36 cmHg,P2=90.6 cmHg,PAI=74.36 cmHg, P=67.6 cmHgo 50贤。2箭.贺【解标】①对 左右汽缸内密封的气体，初态压强为p1=p,体积为V= SH+2SH=3SH。末态压强为P,左侧气体高度为H+2H 子红，右侧气体商度为H号H子H,总体积为S 31 3 子H+号H:2S名Sh,根据玻意耳定律可得pMp, 3 6 整理解得p7Po 218 53 高中物理选择性必修第三册（人教版） (2)设添加沙子的质量为，对右侧活塞受力分析 可知mgp2S=p22S,整理解得m=2。对左侧活塞 17g 受力分析可知poS+k·}=pS,整理解得k=p。 2 17H 6(①)号1(2)【解标】()在升温过程 中，B汽缸中活塞缓慢下移，最终到达汽缸底部，此过 程为等压变化，各部分气体的压强始终等于P。对于第 V部分气体，升温前压强为，体积为V子子o。 升温之后的体积为V。,设活塞刚到达汽缸底部时的温度 为1，由盖-吕萨克定律=C可得写=及，解得 3y。v 4 号 (2)将Ⅱ、Ⅲ中的气体看作一个整体，初始压强为 ,温度为.体积为g+}君。当温度升至 2T时，设此时这部分气体的压强为P2,体积为V2,由 理想气体的状态方程兴-C得 7—22。缓慢 升温过程中，B汽缸中活塞上、下两部分的气体压强始 终相等，所以对第N部分气体在升温前后有。 x2,联立可得p=pm 2T6 7.(1)0(2)302+n号石【解析】（①） 1 对活塞与弹簧整体进行受力分析得3mg+2pS+pS=2pS+ pS,对活塞Ⅱ受力分析得pS+F=pS+mg,由胡克定律得 F=0.1kl,联立解得k=40mg。 第三章 m1.功、热和内能的改变 基础练习 1.D【解析】温度是分子的平均动能的标志，一定 质量的水凝结成同温度的冰温度不变，则分子的平均动 能不变；体积变大，放出热量，内能变小，则分子势能 减小。 2.B【解析】气体的体积是气体分子所能充满的整 个空间，气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势 能之和；理想气体没有分子势能，实际气体要考虑分子 势能。 3.BD【解析】不同形式的能量之间的转化，一定 需要做功。 54 (2)通过对活塞与弹簧整体进行受力分析得气体的 压强p=3弧g+po,由题可知气体做的是等压变化，那么 S 弹簧上弹力大小不变，弹簧的长度不变，即两活塞间距 离不变，所以气体初态时：V=33SL,T=:未态时： 2 V=22s温度为，由益-昌萨克定律得六六， x2- 3.3SL 8.(1)1.0x105Pa(2)1N【解析】(1)活塞处 于A位置时，根据活塞处于静止状态可知pS+(m+m2)g poS,代入数据解得p1=1.0x105Pa。 (2)活塞处于B位置时，根据活塞封闭一定质量的 理想气体做等温变化pm(+M),pr,联 立解得F=1N。 9.(1)Mma (2)PotpgH Veg Potpgl m 【解析】(1)鱼静止在水面下H处时，所受浮力等 于重力，有Mg=pgVo,鱼通过增加B室体积获得大小为 a的加速度，则有pg4V=Ma。又m=p气gW,△m=p气gAV, 联立解得ng (2)鱼静止在水面下H处时，B室内气体压强为 p=po+pg,体积为V,鱼静止在水面下H1处时，B室 内气体压强为ppo+pg1,体积也为V,设该部分气体 压强为p1时体积为V1,根据玻意耳定律有p2V=pV,解 得K又温度不变则有册卡，解得 PotpgH m=卫pe4m。 PotpgH 热力学定律 4.C【解析】当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内 的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当 达到乙醚着火点时，筒内棉花就会燃烧起来。此实验说 明了外界对物体做功，物体的内能增加。 5.A【解析】物体吸收了热量，内能增大，但温度 不一定升高，例如：晶体熔化时，吸收热量，温度不 变；一个物体温度升高，它的内能一定增加。由吸热公 式Q=cm△可知，吸收热量的多少由比热容、质量、变 化的温度共同决定的：做功和热传递都可以改变物体的 内能。 6.A【解析】功与热量都是能量转化的量度，热量 和功都可以作为物体内能变化的量度：功和热量由过程 决定，内能由物体的状态决定；热量、功和内能是三个