大题精练01 热力学计算问题（选考第15题）-2026届高考物理题型突破限时精练（浙江专用）

大题精练01 热力学计算问题 一、气体压强的求法 （1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为。 （2）水银柱密封的气体，应用或计算压强，压强的单位为或。 二、气体实验定律的应用 三、热力学第一定律的理解及应用 1.理想气体相关三量 、 、 的分析思路 （1）内能变化量 ①由气体温度变化分析温度升高，内能增加，；温度降低，内能减少，。 ②由公式分析内能变化。 （2）做功情况 由体积变化分析气体做功情况。气体膨胀，体积增大，气体对外界做功，；气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，。 （3）气体吸、放热 一般由公式分析气体的吸、放热情况，，吸热；，放热。 2.对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。 3.解决热力学定律与气体实验定律综合问题的思路 【例题1】1．（2025·浙江·一模）取一个容积、瓶口截面积的透明塑料瓶（忽略可能的体积变化），向瓶内注入少量的水（质量、体积忽略不计），将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，已知橡胶塞与瓶口的最大静摩擦力为。初始状态瓶中气体的压强与大气压相同，缓慢向瓶内打气，当瓶内压强达到某一值时，橡胶塞跳出瓶口，气体在极短的时间内喷出瓶口，气体喷出过程中与外界的热交换忽略不计。整个过程中环境的温度保持 不变，大气压为，此状态下空气的密度为，瓶内气体可看作理想气体。 (1)瓶塞跳出过程中，气体分子的平均速率 （选填“变大”、“变小”或“不变”），气体分子对器壁单位面积的作用力 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)求瓶塞跳出时，打入气体的质量； (3)已知气体喷出过程中对外界做功，空气的内能，，求喷出气体过程中瓶内温度的减少量。 【答案】(1) 变小 变小 (2) (3) 【详解】（1）[1]瓶塞跳出过程中，气体对外做功且与外界没有热交换，故内能减小，温度降低，气体分子的平均速率变小。 [2]根据理想气体状态方程 可知，若减小，增大，则减小，故气体分子对器壁单位面积的作用力变小。 （2）以瓶塞跳出瞬间瓶内气体为研究对象，看作体积为，压强为的气体等温压缩到体积、压强，有 瓶塞跳出瞬间 等温过程 代入得 打入气体的质量 （3）研究对象为喷出前所有的气体，故其总质量 由热力学第一定律 其中 故 由已知条件，（的单位用） 【例题2】12．（2025·浙江湖州·一模）如图所示，某探究小组设计了一测量大气压的实验装置。容器A上端连有一直管，直管上的阀门K控制气体进出，A的右端与内部气体体积不能忽略的玻璃弯管相连。弯管的下端连接容器B，与容器B下端相连的玻璃直管底部由橡皮管相连，其中右边直管C上端开口，且可以上下移动。测量开始时，打开K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置1，关闭K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置2，此时两管水银面的高度差；随后打开K，放入体积为的物体，缓慢调节C使左侧水银面到达位置1，关闭K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置2，此时两管水银面的高度差。已知，容器B体积，容器内的气体可视为理想气体，环境温度保持不变。整个装置导热性能良好。忽略橡皮管变化的影响。 (1)放入物体关闭阀门K，左侧水银面从位置1到位置2过程中，外界对气体做功28J，求气体放出的热量Q； (2)求大气压强； (3)物体仍置于容器A内，若使该容器内气体的温度缓慢升高，通过缓慢竖直调节C，使左侧水银面仍处于位置2，求温度升高到时，在原先基础上，C管需要调节的高度。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由热力学第一定律可得 解得放出的热量 （2）设容器与玻璃弯管的体积为，未放入物体，发生等温变化，由玻意耳定律可得 放入物体，发生等温变化，由玻意耳定律可得 联立解得 （3）整个过程为等容变化，由查理定律可得 解得 上移的高度 难度：★★★ 建议时间：40分钟 1. （2025·浙江杭州·一模）如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内理想气体的压强、体积、温度分别为、和。先缓慢挤压轮胎，保持气体温度不变，使其压强达到。接着控制轮胎内气体体积不变，缓慢升高气体温度，使其压强变为。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J。 (1)挤压过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求压强为时气体的体积； (3)求升温过程中气体吸收的热量。 【答案】(1) 不变 增大 (2) (3) 【详解】（1）[1] 缓慢挤压轮胎，气体温度保持不变，气体分子的平均动能不变； [2]根据玻意耳定律可知挤压过程中温度不变，体积减小，气体压强增大，轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力增大； （2）气体做等温变化，根据玻意耳定律，有 解得 （3）升温时气体做等容变化，则有 且，解得 内能增加了 该过程气体做等容变化，则 由热力学第一定律，有 解得升温过程中气体吸收的热量 2. （2025·浙江湖州·模拟预测）潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深 ； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 【答案】(1) 变大 放热 (2) (3)刻度线不均匀 【详解】（1）[1]活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，气体体积减小，质量不变，可知玻璃管中的气体分子数密度变大。 [2]气体温度不变，可知内能不变，又体积减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，玻璃管中的气体是放热。 （2）对活塞封闭的温度不变气体，由玻意耳定律得 其中， 又因为 联立得 （3）不均匀。理由：由玻意耳定律 可得x与h的函数关系式 可知x与h不成正比，故将玻璃管上的刻度值x转换成深度值h，刻度线不均匀。 3. （2025·浙江·一模）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属汽缸内，活塞的质量kg，截面积cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时封闭气柱长度为20cm，外界气温℃，大气压强Pa。将质量为的重物缓慢放到活塞上，稳定后活塞下降了5cm；再对汽缸内气体缓慢加热，气体吸收了J的热量，活塞又上升了3cm，求： (1)重物的质量； (2)加热前后缸内气体温度的增加值； (3)加热前后缸内气体内能的变化量。 【答案】(1)kg (2)℃ (3)J 【详解】（1）状态1（初始），根据平衡条件有，cm 状态2，根据平衡条件有，cm 等温过程方程 解得kg （2）缓慢加热，状态3有，cm， 等压过程方程 解得℃ （3）从状态2至状态3内气体对外做功 由热力学第一定律，有 得J 4. （2025·浙江宁波·一模）如图甲所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态后，最后回到状态，其中为等压过程，为等容过程，为等温过程。已知气体在状态时的压强，体积，温度，在状态时体积。 (1)在过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减少”或“不变”）；在过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数 （选填“增大”、“减少”或“不变”）； (2)求状态的温度、状态的压强； (3)求过程中气体与外界交换的总热量。 【答案】(1) 增大 增大 (2) (3) 【详解】（1）[1]在过程中，为等压过程，体积增大，根据盖•吕萨克定律可知，气体温度升高，所以气体分子平均动能增大； [2]在过程为等温过程，体积减小，根据波义耳定律可知，压强增大，所以单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增大。 （2）为等压过程，根据盖•吕萨克定律有 解得 为等容过程，根据查理定律有 解得 （3）由题意可知，故过程中气体内能增量 过程中，气体压强不变，气体做功由 解得。 过程中，气体体积不变，气体对外不做功 根据热力学第一定律 解得。 5. （2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度 ，上部分气体分子的平均速率 （以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强 ； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度 。 【答案】(1) 变小 变大 (2) (3) 【详解】（1）[1]当活塞密封不严时气体有一部分漏气到下半部分，所以上半部分气体的分子数密度减小。 [2]下方真空处有气体时，活塞会受到下部分气体的压力，使得上半部分弹簧变短，在绝热条件下弹簧弹性势能转化为内能，所以内能增大，故温度升高，上部分气体的分子平均速率增大。 （2）由于是轻质活塞，当活塞再次平衡时，上下部分气体压强相等，弹簧弹力为0。 根据理想气体状态方程，有 解得 （3）末状态下弹簧恢复原长，弹性势能转化为内能，初始时弹性势能为 所以内能的变化量 解得 6. （2025·浙江·一模）如图所示是某款气压式升降椅及其气缸柱放大结构图，圆柱形气缸固定于底座，内部充有一定量的气体（可视为理想气体），气缸内部横截面积为。活塞上端被气缸上端卡环卡住，此刻气缸内部气体柱长，外部大气压为，气缸内部气体压强，活塞、连接杆、凳子面总质量为，，不计任何摩擦。 (1)若椅子上放了一个快递，椅子下降，一段时间后气缸内气体温度不变，此过程中，活塞对气体做功20J，判断整个过程中缸内气体是 （填“吸热”或“放热”），相应的热量为 J； (2)若椅子上不放任何东西，求活塞对卡环的作用力 ； (3)某同学坐在椅子（脚始终悬空）上后，经过足够长时间，椅子高度下降后平衡，求该同学的质量 。 【答案】(1) 放热 20J (2)550N，活塞对卡环的力方向竖直向上 (3) 【详解】（1）[1][2]由题知，椅子下降的过程，气缸内气体温度不变，则气体的内能不变，即 根据热力学第一定律有 其中活塞对气体做功为 解得 负号表示缸内气体放热；相应的热量为20J （2）活塞静止不动处于平衡状态，根据平衡条件有 解得 根据牛顿第三定律得到 活塞对卡环的力方向竖直向上 （3）根据玻意耳定律有 解得， 活塞静止不动处于平衡状态，根据平衡条件有 解得 7. （2025·浙江·一模）如图所示，“工”字型支架A固定在水平地面上，支架上端为一截面积的圆柱形活塞，活塞与质量导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度，封闭气体的长度，外界大气压强。 (1)环境温度时，求封闭气体的压强p； (2)当环境温度缓慢变为时，汽缸的机械能减少，气体内能减少，求： ①环境温度； ②判断该过程汽缸内气体是吸热还是放热？求热量的大小Q。 【答案】(1) (2)①；②气体对外放热； 【详解】（1）分析汽缸的受力得 解得 （2）①汽缸机械能减少，由 解得 封闭气体做等压变化，由盖-吕萨克定律得 解得 ②汽缸对气体做的功为 由热力学第一定律得 联立，解得 所以，气体对外放热，热量的大小。 8. （2025·浙江·一模）如图所示，导热性良好的圆柱形气缸竖直悬挂于天花板，用横截面积为，质量的光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下悬挂质量为的重物，此时活塞处在距气缸上底面0.3m的A处（图中未标注），环境温度为。随着环境温度升高，活塞缓慢移动到距离气缸上底面0.36m的B处（图中未标注）。已知大气压为，忽略大气压的变化，则： (1)求活塞在B处时环境温度； (2)活塞从A处到B处的过程中气体分子平均动能 （选填“变大”，“变小”，或“不变”），气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数 （选填“变大”，“变小”，或“不变”）。 (3)活塞从A处到B处的过程中气体内能增加了，求此过程中气体从外界吸收的热量； 【答案】(1) (2) 变大 变小 (3) 【详解】（1）对活塞进行受力分析，活塞处于平衡状态，气体压强保持不变，气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律 其中， 代入数据得 （2）气体分子平均动能只与温度有关，温度升高，分子平均动能变大；气体压强不变，温度升高使分子平均速率增大，但体积增大导致分子数密度减小，单位时间单位面积的撞击次数变小。 （3）对活塞和重物受力分析，气体压强 代入数据 气体对外做功 根据热力学第一定律 已知 则 9. （2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为一形状不规则但导热良好的容器，为了测量该容器的容积，某兴趣小组在其开口处连接一根两端开口的竖直玻璃管，密封好接口，用一惰性气体充满容器，并用质量的活塞封闭内部气体。已知玻璃管内壁光滑，半径。当环境温度时，玻璃管内气柱长度。环境温度缓慢升高到310K时，气柱长度增至70cm。已知大气压强恒定，，取3，求： (1)温度变化过程中容器中气体对外界做的功W； (2)温度变化过程中容器中气体 （选填“吸热”或“放热”），容器中气体分子平均速率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (3)容器的容积V（保留三位有效数字）。 【答案】(1)5.1J (2) 吸热 增大 (3)1.34L 【详解】（1）根据，， 可得 （2）[1][2]温度升高内能增大，容器中气体分子平均速率增大，且，体积增加气体对外界做功，则，根据热力学第一定律可得 可知，故温度变化过程中容器中气体吸热； （3）气体等压变化，则 解得 10. （2025·浙江金华·一模）如图是一个呈葫芦形的导热玻璃瓶，为测量其内部容积，在瓶口插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，横截面积，质量的油柱（密度）将一定质量理想气体封闭在瓶内。油柱静止时，玻璃管中空气柱长度2cm，此时外界温度。将玻璃瓶浸入温度为的热液中，油柱再次静止时下方空气柱长度变为10L。已知气体内能变化满足（为常量，），环境温度和外界气压恒定，油未溢出。求： (1)若将玻璃瓶改为浸入冰水中达到平衡后：气体分子平均动能 （选填“增大”“不变”或“减小”），玻璃瓶内气体分子的数密度 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (2)玻璃瓶内部的容积； (3)若外界气压，求温度从升至过程中，气体吸收的热量。［第（3）题结果要求保留2位有效数字］ 【答案】(1) 减小 增大 (2) (3) 【详解】（1）气体分子平均动能宏观体现为温度，温度降低，分子平均动能减小； 气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 温度降低，体积减小，而气体质量不变，所以玻璃瓶内气体分子的数密度增大。 （2）气体做等压变化，盖-吕萨克定律 初态： ， 末态：， 代入数据可得 （3）瓶内气体压强为 气体温度升高 气体膨胀过程中，外界对气体做功为 气体内能的变化为 由得 11. （2025·浙江杭州·三模）舟山渔场有着丰富的渔业资源。为了保护生态，每年的5-10月为“禁渔期”，为了在此期间吃到鲜货，小明想把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中养殖。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2（水箱内气体温度恒定） (1)鱼在深海处的压强为多少？ (2)为使鱼正常存活，须给二层密闭水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？ (3)若此过程外界对二层水箱气体做功1.71×105J，求水箱气体 （“释放”或“吸收”）热量为多少 ？ 【答案】(1) (2) (3) 释放 【详解】（1）鱼在深海处的压强 （2）为使一层水箱压强达到p，二层水箱中气体压强为 将外界压强为，体积为的空气注入一层水箱， 解得 （3）由于水箱内气体温度恒定，故内能不变，此过程外界对二层水箱气体做功 由热力学第一定律得 即水箱气体释放热量 12. （2025·浙江·二模）如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积、高度的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放在水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差，该过程传感器显示筒内气体温度始终为。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持值不变，当圆筒提升时，传感器显示筒内气体温度为。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为，其中，大气压强为，水的密度。重力加速度。 (1)在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能 （“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求筒内气体的温度； (3)求圆筒提升过程中筒内气体吸收的热量。 【答案】(1) 不变 增大 (2) (3) 【详解】（1）[1]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变； [2]在圆筒缓慢向下吊放过程中，气体温度不变，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。 （2）设圆筒到达某一深度时筒内空气长度，此过程等温变化，由玻意耳定律得 解得 圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律得 解得 （3）在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为，则有 解得 内能变化 解得 由热力学第一定律 解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题精练01 热力学计算问题 一、气体压强的求法 （1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为。 （2）水银柱密封的气体，应用或计算压强，压强的单位为或。 二、气体实验定律的应用 三、热力学第一定律的理解及应用 1.理想气体相关三量 、 、 的分析思路 （1）内能变化量 ①由气体温度变化分析温度升高，内能增加，；温度降低，内能减少，。 ②由公式分析内能变化。 （2）做功情况 由体积变化分析气体做功情况。气体膨胀，体积增大，气体对外界做功，；气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，。 （3）气体吸、放热 一般由公式分析气体的吸、放热情况，，吸热；，放热。 2.对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。 3.解决热力学定律与气体实验定律综合问题的思路 【例题1】1．（2025·浙江·一模）取一个容积、瓶口截面积的透明塑料瓶（忽略可能的体积变化），向瓶内注入少量的水（质量、体积忽略不计），将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，已知橡胶塞与瓶口的最大静摩擦力为。初始状态瓶中气体的压强与大气压相同，缓慢向瓶内打气，当瓶内压强达到某一值时，橡胶塞跳出瓶口，气体在极短的时间内喷出瓶口，气体喷出过程中与外界的热交换忽略不计。整个过程中环境的温度保持 不变，大气压为，此状态下空气的密度为，瓶内气体可看作理想气体。 (1)瓶塞跳出过程中，气体分子的平均速率 （选填“变大”、“变小”或“不变”），气体分子对器壁单位面积的作用力 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)求瓶塞跳出时，打入气体的质量； (3)已知气体喷出过程中对外界做功，空气的内能，，求喷出气体过程中瓶内温度的减少量。 【例题2】12．（2025·浙江湖州·一模）如图所示，某探究小组设计了一测量大气压的实验装置。容器A上端连有一直管，直管上的阀门K控制气体进出，A的右端与内部气体体积不能忽略的玻璃弯管相连。弯管的下端连接容器B，与容器B下端相连的玻璃直管底部由橡皮管相连，其中右边直管C上端开口，且可以上下移动。测量开始时，打开K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置1，关闭K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置2，此时两管水银面的高度差；随后打开K，放入体积为的物体，缓慢调节C使左侧水银面到达位置1，关闭K，缓慢调节C，使左侧水银面到达位置2，此时两管水银面的高度差。已知，容器B体积，容器内的气体可视为理想气体，环境温度保持不变。整个装置导热性能良好。忽略橡皮管变化的影响。 (1)放入物体关闭阀门K，左侧水银面从位置1到位置2过程中，外界对气体做功28J，求气体放出的热量Q； (2)求大气压强； (3)物体仍置于容器A内，若使该容器内气体的温度缓慢升高，通过缓慢竖直调节C，使左侧水银面仍处于位置2，求温度升高到时，在原先基础上，C管需要调节的高度。 1. （2025·浙江杭州·一模）如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内理想气体的压强、体积、温度分别为、和。先缓慢挤压轮胎，保持气体温度不变，使其压强达到。接着控制轮胎内气体体积不变，缓慢升高气体温度，使其压强变为。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J。 (1)挤压过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求压强为时气体的体积； (3)求升温过程中气体吸收的热量。 2. （2025·浙江湖州·模拟预测）潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深 ； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 3. （2025·浙江·一模）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属汽缸内，活塞的质量kg，截面积cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时封闭气柱长度为20cm，外界气温℃，大气压强Pa。将质量为的重物缓慢放到活塞上，稳定后活塞下降了5cm；再对汽缸内气体缓慢加热，气体吸收了J的热量，活塞又上升了3cm，求： (1)重物的质量； (2)加热前后缸内气体温度的增加值； (3)加热前后缸内气体内能的变化量。 4. （2025·浙江宁波·一模）如图甲所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态后，最后回到状态，其中为等压过程，为等容过程，为等温过程。已知气体在状态时的压强，体积，温度，在状态时体积。 (1)在过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减少”或“不变”）；在过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数 （选填“增大”、“减少”或“不变”）； (2)求状态的温度、状态的压强； (3)求过程中气体与外界交换的总热量。 5. （2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度 ，上部分气体分子的平均速率 （以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强 ； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度 。 6. （2025·浙江·一模）如图所示是某款气压式升降椅及其气缸柱放大结构图，圆柱形气缸固定于底座，内部充有一定量的气体（可视为理想气体），气缸内部横截面积为。活塞上端被气缸上端卡环卡住，此刻气缸内部气体柱长，外部大气压为，气缸内部气体压强，活塞、连接杆、凳子面总质量为，，不计任何摩擦。 (1)若椅子上放了一个快递，椅子下降，一段时间后气缸内气体温度不变，此过程中，活塞对气体做功20J，判断整个过程中缸内气体是 （填“吸热”或“放热”），相应的热量为 J； (2)若椅子上不放任何东西，求活塞对卡环的作用力 ； (3)某同学坐在椅子（脚始终悬空）上后，经过足够长时间，椅子高度下降后平衡，求该同学的质量 。 7. （2025·浙江·一模）如图所示，“工”字型支架A固定在水平地面上，支架上端为一截面积的圆柱形活塞，活塞与质量导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度，封闭气体的长度，外界大气压强。 (1)环境温度时，求封闭气体的压强p； (2)当环境温度缓慢变为时，汽缸的机械能减少，气体内能减少，求： ①环境温度； ②判断该过程汽缸内气体是吸热还是放热？求热量的大小Q。 8. （2025·浙江·一模）如图所示，导热性良好的圆柱形气缸竖直悬挂于天花板，用横截面积为，质量的光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下悬挂质量为的重物，此时活塞处在距气缸上底面0.3m的A处（图中未标注），环境温度为。随着环境温度升高，活塞缓慢移动到距离气缸上底面0.36m的B处（图中未标注）。已知大气压为，忽略大气压的变化，则： (1)求活塞在B处时环境温度； (2)活塞从A处到B处的过程中气体分子平均动能 （选填“变大”，“变小”，或“不变”），气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数 （选填“变大”，“变小”，或“不变”）。 (3)活塞从A处到B处的过程中气体内能增加了，求此过程中气体从外界吸收的热量； 9. （2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为一形状不规则但导热良好的容器，为了测量该容器的容积，某兴趣小组在其开口处连接一根两端开口的竖直玻璃管，密封好接口，用一惰性气体充满容器，并用质量的活塞封闭内部气体。已知玻璃管内壁光滑，半径。当环境温度时，玻璃管内气柱长度。环境温度缓慢升高到310K时，气柱长度增至70cm。已知大气压强恒定，，取3，求： (1)温度变化过程中容器中气体对外界做的功W； (2)温度变化过程中容器中气体 （选填“吸热”或“放热”），容器中气体分子平均速率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (3)容器的容积V（保留三位有效数字）。 10. （2025·浙江金华·一模）如图是一个呈葫芦形的导热玻璃瓶，为测量其内部容积，在瓶口插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，横截面积，质量的油柱（密度）将一定质量理想气体封闭在瓶内。油柱静止时，玻璃管中空气柱长度2cm，此时外界温度。将玻璃瓶浸入温度为的热液中，油柱再次静止时下方空气柱长度变为10L。已知气体内能变化满足（为常量，），环境温度和外界气压恒定，油未溢出。求： (1)若将玻璃瓶改为浸入冰水中达到平衡后：气体分子平均动能 （选填“增大”“不变”或“减小”），玻璃瓶内气体分子的数密度 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (2)玻璃瓶内部的容积； (3)若外界气压，求温度从升至过程中，气体吸收的热量。［第（3）题结果要求保留2位有效数字］ 11. （2025·浙江杭州·三模）舟山渔场有着丰富的渔业资源。为了保护生态，每年的5-10月为“禁渔期”，为了在此期间吃到鲜货，小明想把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中养殖。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2（水箱内气体温度恒定） (1)鱼在深海处的压强为多少？ (2)为使鱼正常存活，须给二层密闭水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？ (3)若此过程外界对二层水箱气体做功1.71×105J，求水箱气体 （“释放”或“吸收”）热量为多少 ？ 12. （2025·浙江·二模）如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积、高度的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放在水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差，该过程传感器显示筒内气体温度始终为。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持值不变，当圆筒提升时，传感器显示筒内气体温度为。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为，其中，大气压强为，水的密度。重力加速度。 (1)在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能 （“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求筒内气体的温度； (3)求圆筒提升过程中筒内气体吸收的热量。 学科网（北京）股份有限公司 $