大题精练03 热力学计算问题 -2026届高考物理题型突破限时精练

大题精练03 热力学计算问题 一、气体压强的求法 1．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强． 例：求解下列气体压强 力平衡法:题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件有p甲S+ρghS=p0S,所以p甲 =p0-ρgh。 液片法:题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有p乙S+ρghS=p0S,所以p乙=p0-ρgh 液片法:题图丙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有p丙S+ρgh sin 60°·S=p0S,所以p丙=p0-ρgh 液片法:题图丁中,以A液面为研究对象,由平衡条件有p丁S=pS+ρgh1S,所以p丁=p0+ρgh1。 等压面法:题图戊中,从开口端开始计算,右端大气压强为 p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强pb=p0+ρg(h2-h1,),故a气柱的压强pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3) 二、气体实验定律的应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 三、热力学第一定律的理解及应用 1．热力学第一定律的理解 不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量． (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量． 【例题1】（2025·浙江·一模）洗衣机通过测量竖直圆柱形细管内的压强来实现自动控制进水量。如图所示，细管上端封闭且与压力传感器相连，下端与洗衣缸相通。注水时，细管内被封闭的空气随水面上升逐渐被压缩。细管内空气柱刚被封闭时的长度为 L0=52cm，当空气柱缩短至 L=50cm 时，压力传感器启动停止注水程序。封闭空气看作质量不变的理想气体，缓慢注水时气体温度保持不变。大气压强 p0=1.0×105Pa，重力加速度 g=10m/s2，水的密度 ρ=1.0×103kg/m3。 (1)缓慢注水时，空气柱的内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求启动停止注水程序时，两水面的高度差h； (3)为了提高洗涤效果，停止进水后对水缓慢进行加热，空气柱的温度也升高，假设升温过程中空气柱吸收的热量为Q，内能增加ΔU，求此过程水对空气柱做的功W。 【答案】(1)不变 (2) (3) 【详解】（1）理想气体的内能仅由温度决定，缓慢注水时气体温度保持不变，因此空气柱的内能不变。 （2）封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律 因为 ，，（S为细管横截面积） 联立解得两水面的高度差 （3）根据热力学第一定律有 整理得 【例题2】（2026·海南·一模）小明看到同学设计的一款火警报警装置，其原理如图所示，固定在水平地面上的导热汽缸内，表面涂有导电物质的质量为m横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，，常态时，活塞距汽缸底部的高度为h，要求环境温度时报警，不计活塞与汽缸之间的摩擦。小明觉得若整个装置以某一加速度a加速下降时，这个装置也会报警，求： (1)刚好火灾报警时，活塞比常态时上升的距离d与h的比值； (2)若从常态到恰好火灾报警时气体内能增加了，求此过程气体吸收的热量Q与的比值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞上升过程，缸内气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律可得 代入数据解得 （2）外界对气体做的功为 根据活塞受力平衡有 解得 根据热力学第一定律有 气体吸热 联立解得 难度：★★★ 建议时间：40分钟 1. （2025·云南红河·一模）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在长度为1.0m的汽缸中（汽缸左端装有固定卡槽），气体温度为27℃，活塞的面积为且与汽缸右侧底部相距0.4m，该装置绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向左移动，忽略活塞与汽缸间的摩擦力，外界大气压强恒为。求： (1)活塞刚接触固定卡槽时，封闭气体的温度； (2)若活塞从开始移动到接触固定卡槽过程中气体内能增量为1800J，则在该过程中气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞缓慢向左移动，气体压强不变，根据盖—吕萨克定律，有 其中，， 解得封闭气体的温度为 （2）活塞移动过程，气体对外做功为 其中，，解得 根据热力学第一定律 则在该过程中气体吸收的热量为 2. （2025·四川成都·一模）池塘水面温度为，一个体积为的气泡从深度为的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图像如图所示，气泡由状态1变化到状态2。水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，重力加速度大小为。求： (1)池底的温度； (2)若该过程气泡中气体内能增加，气体所吸收的热量。 【答案】(1)282K (2)0.55J 【详解】（1）气泡在池底时压强 由理想气体状态方程得 解得 （2）由图可知，气泡在上升过程中平均压强 由得气体做的功大小为 解得 由热力学第一定律得气体吸收的热量 3. （2025·河北·模拟预测）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为的电热丝，设电阻丝自身升温所需热量以及所占的体积忽略不计，绝热容器A的容积为。A容器通过一绝热细管与一竖直的横截面积为的绝热容器C相连，容器C上有质量为m＝10kg的绝热活塞封闭，活塞与C容器间无摩擦。现有一定质量理想气体封闭在两容器中，开始时容器内气体温度为，活塞离容器底高度为，大气压强为，接通电源对电阻丝加热放出热量，使C中活塞缓慢移动，当稳定时容器内气体温度为，电阻丝加热放出热量Q＝900J。不考虑容器吸收热量，重力加速度大小。 (1)求变压器的输出功率； (2)求达到平衡时容器C中活塞移动的位移； (3)若电热丝产生的热量全部被气体吸收，求电阻丝加热放出Q＝900J热量所用的通电时间和容器中气体增加的内能。 【答案】(1) (2) (3)， 【详解】（1）由题意可知，变压器输入电压的有效值为 根据 可得，变压器的输出电压为 则变压器的输出功率为 （2）设达到平衡时容器C中活塞移动的位移为，由题意可知，容器A和C中的气体压强不变，根据 其中， 解得 （3）通电时间为 对活塞，根据平衡条件可知 解得容器C中压强为 则，达到平衡时容器C中活塞移动使得外界对气体做功为 根据热力学第一定律 4. （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） 5. （2026·江苏·一模）如图甲所示，潜水钟是一种潜水装置，可输送潜水员下潜，并提供水下逗留和作业的平台以延长潜水时间。将潜水钟简化为如图乙所示的用轻质活塞密封的导热圆筒，圆筒内的横截面积为S=2.5m2，高度h=3.0m。下潜前活塞处于筒口处，封闭气体的压强等于大气压，温度为t=27℃。现将圆筒开口向下，由水面上方沿竖直方向缓慢下潜至作业深度时，活塞恰好位于距筒口处。已知潜水钟内的封闭气体可视为理想气体，不计活塞与圆筒间的摩擦，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度ρ=1.0×103kg/m3，大气压强p0=1.0×105Pa，热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273K，重力加速度g=10m/s2。 (1)求在作业深度处，筒口距离海面的深度H； (2)若保持作业深度不变，潜水钟内气体的温度降低后活塞静止在距离筒口处，求此时潜水钟内气体的温度。 【答案】(1)11.5m (2)278.6K 【详解】（1）设潜水钟下潜至作业深度处时，气体的压强为p，则 根据玻意耳定律有 解得H=11.5m （2）气体初始温度为T=300K 活塞静止在距离筒口处时，气体的压强为 根据理想气体状态方程有 解得 6. （2025·湖南常德·二模）下图为吸盘工作原理示意图，使用时先把吸盘紧挨竖直墙面，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，挤出吸盘内部分空气，如图（a），然后要把锁扣扳下，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，在拉起吸盘同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以最大的压力压住吸盘，使外界空气不能进入吸盘，如图（b）。由于吸盘内外存在压强差，使吸盘被紧压在墙壁上，挂钩上即可悬挂适量物体。已知锁扣扳下前吸盘内密封一定质量的气体，压强与外界大气压强相同，锁扣扳下后吸盘内气体体积变为扳下前的1.25倍，盘盖的左侧截面积即图（b）中大圆面积，吸盘中气体与墙面的接触面积，大气压强，重力加速度，吸盘内的气体可视为理想气体，环境温度不变，吸盘导热性能良好。 (1)求扳下锁扣后吸盘内气体压强； (2)若吸盘与墙之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计吸盘及其他装置的重力，求此时吸盘能挂起重物质量的最大值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）已知环境气温不变，说明气体发生等温变化，对于一定质量的理想气体，在等温变化过程中，满足玻意耳定律 代入数据可解得 （2）在水平方向上，吸盘内外存在压强差，大气对吸盘有向内的压力，吸盘内气体对吸盘有向外的压力，设墙对吸盘的支持力为，由受力平衡有 代入数据可得 当吸盘恰好能挂起重物时，竖直方向上重物对挂钩的拉力等于吸盘受到的最大静摩擦力，即 代入数据计算得 即吸盘能挂起重物质量的最大值为。 7. （2025·河南·一模）某同学设计如图所示潜艇模型的截面示意图，容积为的贮气舱通过细管与储水舱连接，储水舱中有一厚度忽略不计的轻活塞，容积大于的储水舱通过通海口与海水连通。某次下潜前，在海面上保持阀门K关闭，贮气舱内有压强为、体积为的空气，现用容积为的打气筒向贮气舱充气，贮气舱与打气筒相连，且该连接口有两开关M、N（M、N均为单向通气），现在向贮气舱内用打气筒连续打了10次气体，每次打入气体的体积均为，压强为。当潜艇静止潜在某深度处时，活塞位于最右端，储水舱内充满水。现打开阀门K，向储水舱压入一定量的气体后，关闭阀门K，活塞左移，排出水的体积为，贮气舱内剩余气体的压强变为，排水过程中气体温度不变，潜水艇深度不变。已知大气压强为，重力加速度为，海水密度为，忽略温度的变化和海水密度随深度的变化。求： (1)潜艇下潜前，充气完成后贮气舱内空气的压强； (2)潜艇所在的深度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对贮气舱内原有气体和打入的气体，由玻意耳定律得 解得 （2）潜艇在深度处的压强为 对于贮气舱和储水舱的气体，根据玻意耳定律得 联立解得 8. （25-26高三上·陕西商洛·期中）某简易温度报警装置的示意图如图所示，其原理是：导热性能良好的竖直气缸中用上表面涂有导电物质的活塞封闭了一定质量的空气（可视为理想气体），活塞质量，横截面积，厚度不计。当温度升高时，活塞上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警声。开始时活塞距气缸底部的高度为，缸内温度为，当环境温度上升，活塞缓慢上移。，活塞上表面与、两触点接触，蜂鸣器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，，热力学温度与摄氏温度的关系为，求： (1)该报警装置的报警热力学温度； (2)若上述过程气体的内能增加，则气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气体发生等压变化，由气体实验定律 其中,， 代入数据解得 （2）缸内气体压强 气体等压膨胀，对外做功 其中 由热力学第一定律得 代入数据 故气体吸收的热量 9. （2025·陕西西安·模拟预测）潜水运动逐渐成为很多游泳爱好者的必选项目，潜水时潜水员需要携带潜水氧气瓶，以保障潜水员吸入气体的压强跟外界水压相等。潜水器材准备室中有一大氧气钢瓶，其体积V1=50L，压强p1=20MPa，当其压强低于p2=4MPa时将无法克服阻力向外抽气。潜水员携带的氧气瓶体积V2=5L，未充气前压强与外界大气压一致为P0=0.1MPa，充满时压强为p3=15MPa时。假设灌装过程中温度t=27℃保持不变。求： (1)最多可以灌装多少个潜水氧气瓶？ (2)若潜水员每次潜水消耗的氧气量为标准状态（0℃，0.1MPa）下的20L，当其压强低于0.1MPa时将无法使用。则一个充满的潜水氧气瓶最多使用多少次即需要再次充气？ 【答案】(1)10个 (2)33次 【详解】（1）根据等温条件下气体压强与体积的关系，大钢瓶可用气体总量为 每个小瓶需充入气体量为 可灌装个数为 （2）小瓶可用气体总量为 每次消耗标准状态20L，次数为 10. （2025·四川巴中·模拟预测）“牧童吹笛”铜牛灯，是一件位于巴中市内一历史博物馆展品，这件宋代出土文物，不仅保存了历史的记忆，更具教育和借鉴的作用。如图为测量该文物体积的一种装置示意图，该装置封闭时总体积为，其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度，装置底部与活塞式抽气筒连接，将该文物放于其中封闭后，传感器显示内部温度为气压为，将空气视为理想气体。 (1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为时，压强为多少； (2)现将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为时，气压传感器显示温度为，压强为，求该文物的体积。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）若不用抽气筒，当传感器显示温度为时，根据 可得， 气体体积不变，根据查理定律有 解得 （2）将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为时，设文物的体积为。由气体玻意耳定律得 解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题精练03 热力学计算问题 一、气体压强的求法 1．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强． 力平衡法:题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件有p甲S+ρghS=p0S,所以p甲 =p0-ρgh。 液片法:题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有p乙S+ρghS=p0S,所以p乙=p0-ρgh 液片法:题图丙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有p丙S+ρgh sin 60°·S=p0S,所以p丙=p0-ρgh 液片法:题图丁中,以A液面为研究对象,由平衡条件有p丁S=pS+ρgh1S,所以p丁=p0+ρgh1。 等压面法:题图戊中,从开口端开始计算,右端大气压强为 p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强pb=p0+ρg(h2-h1,),故a气柱的压强pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3) 二、气体实验定律的应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 三、热力学第一定律的理解及应用 1．热力学第一定律的理解 不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量． (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量． 【例题1】（2025·浙江·一模）洗衣机通过测量竖直圆柱形细管内的压强来实现自动控制进水量。如图所示，细管上端封闭且与压力传感器相连，下端与洗衣缸相通。注水时，细管内被封闭的空气随水面上升逐渐被压缩。细管内空气柱刚被封闭时的长度为 L0=52cm，当空气柱缩短至 L=50cm 时，压力传感器启动停止注水程序。封闭空气看作质量不变的理想气体，缓慢注水时气体温度保持不变。大气压强 p0=1.0×105Pa，重力加速度 g=10m/s2，水的密度 ρ=1.0×103kg/m3。 (1)缓慢注水时，空气柱的内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求启动停止注水程序时，两水面的高度差h； (3)为了提高洗涤效果，停止进水后对水缓慢进行加热，空气柱的温度也升高，假设升温过程中空气柱吸收的热量为Q，内能增加ΔU，求此过程水对空气柱做的功W。 【例题2】（2026·海南·一模）小明看到同学设计的一款火警报警装置，其原理如图所示，固定在水平地面上的导热汽缸内，表面涂有导电物质的质量为m横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，，常态时，活塞距汽缸底部的高度为h，要求环境温度时报警，不计活塞与汽缸之间的摩擦。小明觉得若整个装置以某一加速度a加速下降时，这个装置也会报警，求： (1)刚好火灾报警时，活塞比常态时上升的距离d与h的比值； (2)若从常态到恰好火灾报警时气体内能增加了，求此过程气体吸收的热量Q与的比值。 1. （2025·云南红河·一模）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在长度为1.0m的汽缸中（汽缸左端装有固定卡槽），气体温度为27℃，活塞的面积为且与汽缸右侧底部相距0.4m，该装置绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向左移动，忽略活塞与汽缸间的摩擦力，外界大气压强恒为。求： (1)活塞刚接触固定卡槽时，封闭气体的温度； (2)若活塞从开始移动到接触固定卡槽过程中气体内能增量为1800J，则在该过程中气体吸收的热量。 2. （2025·四川成都·一模）池塘水面温度为，一个体积为的气泡从深度为的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图像如图所示，气泡由状态1变化到状态2。水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，重力加速度大小为。求： (1)池底的温度； (2)若该过程气泡中气体内能增加，气体所吸收的热量。 3. （2025·河北·模拟预测）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为的电热丝，设电阻丝自身升温所需热量以及所占的体积忽略不计，绝热容器A的容积为。A容器通过一绝热细管与一竖直的横截面积为的绝热容器C相连，容器C上有质量为m＝10kg的绝热活塞封闭，活塞与C容器间无摩擦。现有一定质量理想气体封闭在两容器中，开始时容器内气体温度为，活塞离容器底高度为，大气压强为，接通电源对电阻丝加热放出热量，使C中活塞缓慢移动，当稳定时容器内气体温度为，电阻丝加热放出热量Q＝900J。不考虑容器吸收热量，重力加速度大小。 (1)求变压器的输出功率； (2)求达到平衡时容器C中活塞移动的位移； (3)若电热丝产生的热量全部被气体吸收，求电阻丝加热放出Q＝900J热量所用的通电时间和容器中气体增加的内能。 4. （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。 5. （2026·江苏·一模）如图甲所示，潜水钟是一种潜水装置，可输送潜水员下潜，并提供水下逗留和作业的平台以延长潜水时间。将潜水钟简化为如图乙所示的用轻质活塞密封的导热圆筒，圆筒内的横截面积为S=2.5m2，高度h=3.0m。下潜前活塞处于筒口处，封闭气体的压强等于大气压，温度为t=27℃。现将圆筒开口向下，由水面上方沿竖直方向缓慢下潜至作业深度时，活塞恰好位于距筒口处。已知潜水钟内的封闭气体可视为理想气体，不计活塞与圆筒间的摩擦，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度ρ=1.0×103kg/m3，大气压强p0=1.0×105Pa，热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273K，重力加速度g=10m/s2。 (1)求在作业深度处，筒口距离海面的深度H； (2)若保持作业深度不变，潜水钟内气体的温度降低后活塞静止在距离筒口处，求此时潜水钟内气体的温度。 6. （2025·湖南常德·二模）下图为吸盘工作原理示意图，使用时先把吸盘紧挨竖直墙面，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，挤出吸盘内部分空气，如图（a），然后要把锁扣扳下，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，在拉起吸盘同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以最大的压力压住吸盘，使外界空气不能进入吸盘，如图（b）。由于吸盘内外存在压强差，使吸盘被紧压在墙壁上，挂钩上即可悬挂适量物体。已知锁扣扳下前吸盘内密封一定质量的气体，压强与外界大气压强相同，锁扣扳下后吸盘内气体体积变为扳下前的1.25倍，盘盖的左侧截面积即图（b）中大圆面积，吸盘中气体与墙面的接触面积，大气压强，重力加速度，吸盘内的气体可视为理想气体，环境温度不变，吸盘导热性能良好。 (1)求扳下锁扣后吸盘内气体压强； (2)若吸盘与墙之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计吸盘及其他装置的重力，求此时吸盘能挂起重物质量的最大值。 7. （2025·河南·一模）某同学设计如图所示潜艇模型的截面示意图，容积为的贮气舱通过细管与储水舱连接，储水舱中有一厚度忽略不计的轻活塞，容积大于的储水舱通过通海口与海水连通。某次下潜前，在海面上保持阀门K关闭，贮气舱内有压强为、体积为的空气，现用容积为的打气筒向贮气舱充气，贮气舱与打气筒相连，且该连接口有两开关M、N（M、N均为单向通气），现在向贮气舱内用打气筒连续打了10次气体，每次打入气体的体积均为，压强为。当潜艇静止潜在某深度处时，活塞位于最右端，储水舱内充满水。现打开阀门K，向储水舱压入一定量的气体后，关闭阀门K，活塞左移，排出水的体积为，贮气舱内剩余气体的压强变为，排水过程中气体温度不变，潜水艇深度不变。已知大气压强为，重力加速度为，海水密度为，忽略温度的变化和海水密度随深度的变化。求： (1)潜艇下潜前，充气完成后贮气舱内空气的压强； (2)潜艇所在的深度。 8. （25-26高三上·陕西商洛·期中）某简易温度报警装置的示意图如图所示，其原理是：导热性能良好的竖直气缸中用上表面涂有导电物质的活塞封闭了一定质量的空气（可视为理想气体），活塞质量，横截面积，厚度不计。当温度升高时，活塞上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警声。开始时活塞距气缸底部的高度为，缸内温度为，当环境温度上升，活塞缓慢上移。，活塞上表面与、两触点接触，蜂鸣器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，，热力学温度与摄氏温度的关系为，求： (1)该报警装置的报警热力学温度； (2)若上述过程气体的内能增加，则气体吸收的热量。 9. （2025·陕西西安·模拟预测）潜水运动逐渐成为很多游泳爱好者的必选项目，潜水时潜水员需要携带潜水氧气瓶，以保障潜水员吸入气体的压强跟外界水压相等。潜水器材准备室中有一大氧气钢瓶，其体积V1=50L，压强p1=20MPa，当其压强低于p2=4MPa时将无法克服阻力向外抽气。潜水员携带的氧气瓶体积V2=5L，未充气前压强与外界大气压一致为P0=0.1MPa，充满时压强为p3=15MPa时。假设灌装过程中温度t=27℃保持不变。求： (1)最多可以灌装多少个潜水氧气瓶？ (2)若潜水员每次潜水消耗的氧气量为标准状态（0℃，0.1MPa）下的20L，当其压强低于0.1MPa时将无法使用。则一个充满的潜水氧气瓶最多使用多少次即需要再次充气？ 10. （2025·四川巴中·模拟预测）“牧童吹笛”铜牛灯，是一件位于巴中市内一历史博物馆展品，这件宋代出土文物，不仅保存了历史的记忆，更具教育和借鉴的作用。如图为测量该文物体积的一种装置示意图，该装置封闭时总体积为，其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度，装置底部与活塞式抽气筒连接，将该文物放于其中封闭后，传感器显示内部温度为气压为，将空气视为理想气体。 (1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为时，压强为多少； (2)现将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为时，气压传感器显示温度为，压强为，求该文物的体积。 学科网（北京）股份有限公司 $