非选择题突破04 气体实验定律和热力学定律的综合应用-2026届高三物理三轮冲刺

2026届高三物理三轮复习非选择题突破04 气体实验定律和热力学定律的综合应用 考法1 气体实验定律和热力学定律的综合应用 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.热力学第一定律的理解与应用 能准确理解公式ΔU=Q+W中各物理量的意义及正负号规定，并能根据气体状态变化过程（体积、温度变化）判断做功W、内能变化ΔU及吸放热Q的情况。 高考必考基础。常作为综合计算题的分析依据。易错点：混淆外界对系统做功(W>0)与系统对外做功(W<0)；不能由体积变化准确判断W的正负。 2.理想气体内能变化的判断 能牢记“理想气体的内能只与温度有关”，并能据此由温度升降直接判断内能增减(ΔU∝ΔT)。 核心分析前提。是连接气体实验定律（决定温度）与热力学第一定律（决定内能）的桥梁。考查方式：隐含在过程分析中，要求快速判断。易错点：误认为气体体积或压强变化也会直接影响内能。 3.气体实验定律与状态方程的应用 能根据题意（如“缓慢变化”、“导热良好”等）识别气体变化过程（等温、等容、等压、绝热），并正确选用玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律或理想气体状态方程pV/T=C进行状态参量计算。 是所有综合问题的定量求解基础。考查方式：在计算题中列式求解压强、体积、温度等未知量。关键：找准初、末状态，正确表示各状态参量。 4.“体积变化判做功，温度变化判内能”的分析框架 能熟练运用该口诀式分析框架，对气体经历的单一或多过程进行逐步推理：先由体积变化定W，再由温度变化定ΔU，最后借热力学第一定律ΔU=Q+W定Q。 高频核心方法。是解决本专题问题的通用逻辑链条，高考中无论是选择题判断还是计算题分析都依赖于此。易错点：分析多过程时，对每个过程的W、ΔU、Q判断混乱，未做到步步清晰。 5.热力学第一定律与气体图像的综合 能识别p-V、p-T、V-T图像，并从图像中提取气体状态及变化过程信息，进而分析或比较不同过程中W、ΔU、Q的大小及正负。 重点难点。考查数形结合和分析能力。常见于选择题。关键：理解p-V图中面积表示功的大小；V-T或p-T图中斜率与过程对应；循环图像中净功与净热的判断。 模拟训练·查易错·练方法 1.(2026·四川省·模拟题)如图所示，在竖直放置的圆柱形导热容器内，用质量、厚度不计的活塞密封了一部分理想气体，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。活塞的面积，整个装置始终处于大气压恒为的空气中，开始时气缸内气体温度为，活塞离气缸底部的高度。现将气缸置于室温为的环境中，气体向外界释放的热量后再次达到平衡，重力加速度大小。求： 再次平衡时活塞离气缸底部的距离； 活塞再次平衡过程中，气体内能的变化量。 【答案】再次平衡时活塞离气缸底部的距离为； 活塞再次平衡过程中，气体内能的变化量为。 【解析】根据题意，气缸内气体在平衡状态变化前后，对活塞的压力是不变的，所以气体压强始终不变，满足等压变化的条件，由盖吕萨克定律得 其中， 代入可得到。 气体体积减小的过程中外界对气体做功，为正，设气缸内气体的压强为，则有 对活塞受力分析，有 代入可得 根据热力学第一定律，有 其中 可得 答：再次平衡时活塞离气缸底部的距离为； 活塞再次平衡过程中，气体内能的变化量为。 2.(2026·甘肃省·模拟题)如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸图中未画出。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；在操作稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度取。求： 操作中，平衡时活塞到汽缸口的距离； 操作中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 【答案】操作中，平衡时活塞到汽缸口的距离为。 操作中，封闭气体的温度为，气体内能的增加量为。 【解析】在过程中，封闭气体经历等温变化。初始时封闭气体的压强为，代入数据得； 当汽缸开口朝上竖直放置时，封闭气体的压强为，代入数据得； 由玻意耳定律，解得此时空气柱的长度； 汽缸总长，代入数据解得，故活塞到汽缸口的距离，代入数据解得。 在过程中，封闭气体经历等压变化。根据盖吕萨克定律，代入数据解得，即； 此过程中气体对外做功，代入数据解得； 根据热力学第一定律，可得气体内能的增加量。 答：操作中，平衡时活塞到汽缸口的距离为。 操作中，封闭气体的温度为，气体内能的增加量为。 3.(2026·浙江省温州市·模拟题)有一火灾报警装置，其原理如图所示，当活塞触及卡柱时，触发报警，致使闪烁灯闪烁、警报器鸣笛。导热性能良好的容器安装在天花板上，卡柱到容器上端距离为。横截面积为、质量为的活塞厚度不计密封一定质量的理想气体，活塞能沿容器无摩擦滑动。未发生火灾时，环境温度为，活塞与卡柱的距离为；发生火灾时，容器内温度缓慢上升到，从至过程中容器中气体内能增加了。已知，，，，，，。 求未发生火灾时容器内的压强； 在图中画出从至过程中容器内气体的图像； 求从至过程中，气体吸收的热量。 【答案】未发生火灾时容器内的压强为； 在图中画出从至过程中容器内气体的图像见下图 从至过程中，气体吸收的热量为。 【解析】未发生火灾时，对活塞有 解得； 活塞刚到达卡柱时的温度为，对等压变化有，， 解得 之后气体做等容变化，可得容器内气体的图像如图所示 气体仅在等压膨胀阶段做功，有 从至过程中容器中气体内能增加了，代入热力学第一定律 可得气体吸收的热量为。 答：未发生火灾时容器内的压强为； 在图中画出从至过程中容器内气体的图像见下图 从至过程中，气体吸收的热量为。 4.(2026·安徽省滁州市·模拟题)某实验室绝热恒温箱采用竖直圆柱形汽缸结构，汽缸上端开口，内壁光滑，活塞可以竖直自由移动且密封性能良好，汽缸和活塞均用隔热性能良好的材料制成。缸内封闭一定质量的理想气体，活塞质量，活塞横截面积，缸内左侧固定有温度调节器可以调节缸内气体温度，右侧固定有温度传感器可以监测缸内温度，忽略温度调节器和温度传感器占据的体积。初始状态，活塞下表面与温度调节器和温度传感器恰好接触但无挤压，此时，传感器显示恒温箱内气体温度，活塞离缸底竖直高度，外界大气压强，重力加速度。以下计算结果均保留位有效数字 求初始状态下缸内气体的压强； 若利用温度调节器使恒温箱内气体升温至，活塞缓慢上升至新的平衡位置但未到达顶部，此过程中气体从温度调节器中吸热，求活塞到汽缸底部的距离以及缸内气体内能变化量。 【答案】初始状态下缸内气体的压强； 活塞到汽缸底部的距离为，缸内气体内能变化量为。 【解析】初始状态，活塞下表面与温度调节器和温度传感器恰好接触但无挤压，根据共点力平衡条件得 代入数据解得，初始状态缸内气体的压强 设末状态活塞离汽缸底部的距离为，以缸内理想气体为研究对象； 初状态：体积，温度 末状态：体积，温度；压强始终为 缸内气体做等压变化，由盖吕萨克定律得 代入数据解得，末状态活塞到汽缸底部的距离为 缸内气体对外界做功为 根据热力学第一定律，缸内气体内能变化量为。 故答案为：初始状态下缸内气体的压强； 活塞到汽缸底部的距离为，缸内气体内能变化量为。 5.(2026·广西壮族自治区桂林市·模拟题)如图所示，绝热气缸内壁粗糙，通过轻质绝热活塞封闭一定质量的理想气体。活塞的横截面积，活塞与气缸之间的最大静摩擦力，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。初始时，缸内气体的温度为，压强与大气压强相等。现给电热丝通电，对缸内气体缓慢加热，直至活塞向右移动后，停止加热。整个过程无漏气，缸内气体吸收的总热量，已知，大气压强，求： 当活塞刚要滑动时，缸内气体的温度； 整个过程中，缸内气体内能的增加量。 【答案】当活塞刚要滑动时，缸内气体的温度为； 整个过程中，缸内气体内能的增加量为。 【解析】活塞横截面积，最大静摩擦力，初始温度，初始压强，活塞移动距离，吸收热量。 活塞刚要滑动时，受力平衡： 代入数据解得： 活塞滑动前，气体体积不变，做等容变化，由查理定律： 代入数据解得： 换算为摄氏温度： 由热力学第一定律： 答：当活塞刚要滑动时，缸内气体的温度为； 整个过程中，缸内气体内能的增加量为。 6.(2026·四川省·模拟题)如图所示为一玩具小车上测量加速度的装置示意图，横截面积为、足够长、导热性能良好的薄壁容器固定在水平小车上，容器内有一质量的活塞，小车静止时恰好封闭一段长度的理想气体。某次测试中小车向右匀加速运动，稳定后活塞封闭的气体压强为、长度，已知初始环境温度为，大气压强，不计一切摩擦阻力。 求封闭气体压强和小车匀加速运动的加速度大小； 保持活塞封闭气体的压强不变，环境温度由缓慢降低至的过程中，测得封闭气体向外界放出的热量为，求此过程封闭气体内能变化量。 【答案】 【解析】容器导热性能良好，温度不变，封闭气体做等温变化，由玻意耳定律 代入，， 约去得 对活塞受力分析，活塞随小车向右匀加速，由牛顿第二定律大气压力向右，气体压力向左，合力向右 代入， 得 压强不变，封闭气体做等压变化，由盖吕萨克定律 其中初始温度，末温度 解得 气体体积减小，外界对气体做功 代入数据得 气体向外界放热，故，由热力学第一定律 则 负号表示封闭气体内能减少。 考法2 气体实验定律的综合应用 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.单一气体多过程问题 能对单一封闭气体经历的连续多个状态变化过程（如先等温后等容、先等压后绝热等），逐一分析并选用合适的气体实验定律或理想气体状态方程列式求解。 高考基础与高频考点。考查对气体变化过程的识别和分段处理能力。常见于计算题。易错点：混淆不同过程对应的定律；未找准相邻过程的中间状态参量。 2.关联气体问题（液柱类、活塞类） 能分别选取关联的两部分气体为研究对象，列出各自的状态方程，并利用它们之间的几何关联（如液柱位置、活塞位置）和压强关联（通过液柱静压差或活塞受力平衡联系）建立辅助方程，联立求解。 高考核心难点与压轴热点。对逻辑思维和数学能力要求高。常见模型：U形管液柱、气缸中用活塞隔开两部分气体。关键：准确建立两部分气体压强、体积间的约束关系。 3.变质量问题（充气、抽气、分装、漏气） 能通过“整体法”（将流入/流出的气体与原气体视为整体）或“等效法”（转化为质量不变的等效过程），将变质量问题转化为定质量问题，再应用气体实验定律求解。 高考重点与热点。常以生活科技应用为背景。考查方式：选择题判断或计算题求解（如打气次数、剩余压强）。易错点：研究对象选取不当；忽略气体质量变化这一核心特征。 4.气体实验定律与力学综合（气缸-活塞模型） 能对活塞（或液柱）进行受力分析，建立力学平衡（或加速）方程以确定气体压强；结合气体状态变化方程，求解力、热、功等多方面问题。 高考计算题最主要载体，综合性最强。解题关键：①受力分析求压强；②识别过程（等压、等温等）选定律；③结合几何关系列方程。易错点：受力分析遗漏力（如气体压力、摩擦力）；混淆动态过程与平衡过程。 5.气体实验定律在实际情境中的应用 能将气体定律应用于解释或计算体温计、血压计、打气筒、高压锅、潜水艇、热气球等实际装置的工作原理或参数变化。 STSE（科学·技术·社会·环境）考点。体现物理知识的应用价值，常见于选择题或计算题背景。关键：从实际问题中抽象出气体模型（如定质量、等温变化等）。 模拟训练·查易错·练方法 7.(2026·安徽省·模拟题)某同学设计了一款压力缓冲装置，如图所示，导热性能良好的汽缸开口向下，缸内活塞连接在竖直固定的支架上，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，活塞的横截面积为，汽缸的质量为。开始时缸底离活塞的距离为，大气压强等于，重力加速度为，现给缸底一个向下大小等于的压力，求： 当汽缸向下运动的加速度为零时，缸内气体的压强； 最终汽缸静止时，活塞到缸底的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】当汽缸向下运动的加速度为零时，设缸内气体压强为，根据力的平衡 解得 最后汽缸静止时，缸内气体的温度不变，未施加压力时，设缸内气体压强为，根据力的平衡 解得 设最终汽缸静止时，活塞离缸底的距离为，根据玻意耳定律 解得 8.(2026·河南省·模拟题)如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上固定在水平面上，汽缸底部到汽缸口的距离为，将厚度不计的轻质活塞放在汽缸口，然后在活塞上放置一定质量的细沙，稳定时活塞到汽缸底部的距离为，然后缓慢地将环境温度升高，稳定时活塞到汽缸底部的距离为，大气压强保持恒定。 升温前，环境的温度为多少摄氏度； 如果取走的沙子，使环境的温度再次缓慢升高，再次稳定时活塞距离汽缸底部的间距为，求再次升高了多少摄氏度。 【答案】设活塞的横截面积为，重力加速度为，环境的大气压强为，气体初始状态：体积，压强，温度。设放在活塞上的沙子的质量为，此时气体的体积 温度 压强为 气体经等温变化，有 则 由以上各式解得 当气体温度升高时，温度为，体积为 由于该过程为等压变化，则由盖吕萨克定律得 代入数据解得 则 如果取走的沙子后，封闭气体的压强为 解得 设环境的温度再次升高，此时封闭气体的体积为，气体的温度为 对封闭的气体由理想气体状态方程得 代入数据解得 考法3 气体实验定律的液柱类问题 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.封闭气体压强的计算（液柱模型） 能熟练运用力平衡法（取液柱为对象）、等压面法（同一水平液面压强相等）或液片法（取假想液片分析两侧压力平衡），准确计算被液柱封闭的气体压强。 高考必考基础。是解决所有液柱类问题的第一步，常作为隐含步骤出现在计算题中。易错点：单位不统一（如cmHg与Pa）；忽视外界大气压；对不规则形状或倾斜管中的液柱受力分析错误。 2.非平衡状态下的液柱问题（加速或减速） 能对液柱进行受力分析，运用牛顿第二定律，计算封闭气体压强（此时p≠p0±ρgh），并与气体状态方程联立求解。 能力拔高考点。将热学与力学紧密结合，考查综合建模能力。命题趋势：常以“试管加速上升/下降”、“U形管水平加速”等情境出现。关键：正确写出液柱在非惯性系中的“等效重力”或直接进行受力分析。 3.注入水银（或其它液体）问题 能分析在玻璃管中注入水银后，气体被压缩的过程，通常视为等温变化，综合运用玻意耳定律和几何关系，计算注入水银的长度、最终气柱长度等。 典型模型考点。过程分析较为复杂。易错点：注入水银后，液柱可能溢出或产生新的高度差，需分情况讨论；几何关系梳理不清。 模拟训练·查易错·练方法 9.(2026·江西省·模拟题)如图所示为储存文物的密闭柜子，文物放入后，内部充入氮气防止氧化。文物研究人员在柜子顶部的充气孔处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的透明足够长塑料管，用氮气排空管内空气，并用长度为的水银柱封闭氮气，整个装置密封良好。外界温度为时，塑料管内水银柱下方气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，水银柱下方气柱长度变为。已知外界大气压恒为，，氮气在、状态下的体积约为，阿伏加德罗常数取。 求时被封闭总氮气的体积； 试估算被封闭氮气分子的个数结果保留三位有效数字。 【答案】设封闭气体在时的体积为，升温到后的体积是，有 气体升温过程中压强不变，满足盖吕萨克定律，有 其中， 代入后可解得 设封闭气体在、状态下的体积为 当封闭气体的温度为时，气体压强为 根据理想气体状态方程，有 被封闭的氮气的分子数应为 可解得分子数为 10.(2026·甘肃省嘉峪关市·模拟题)如图所示，固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成，粗筒横截面积是细筒的倍，细筒足够长，粗筒中、两轻质光滑活塞间封有理想气体，活塞上方有水银。用外力向上托住活塞，使之处于静止状态，活塞上方的水银面与粗筒上端相平，水银深，气柱长，大气压强，现使活塞缓慢上移，当粗筒中水银的深度为时，求： 此时粗筒内气体的压强； 此时气柱长度。 【答案】此时粗筒内气体的压强为； 此时气柱长度为。 【解析】设细筒的横截面积为，则粗筒的横截面积为，初始状态中下方气体压强为，根据平衡条件可知初始状态 随着粗筒内水银深度逐渐变成时，水银体积不变，则 解得细筒中的液面高度为 汞柱高度为 此时 根据封闭气体等温变化，， 解得末状态气柱长度 答：此时粗筒内气体的压强为； 此时气柱长度为。 11.(2026·江西省·期末考试)一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口向上，倾角倾斜放置，稳定时被封闭的空气柱长，大气压强始终为，环境的热力学温度，取重力加速度大小，不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。 缓慢转动玻璃管，当玻璃管竖直且开口向上时，求管内空气柱的长度； 缓慢转动玻璃管，并缓慢改变管内气体的温度，当玻璃管竖直且开口向下时，管内空气柱的长度仍为，求管内气体的热力学温度。 【答案】由题意可知，初始时封闭气体的压强为 当玻璃管竖直且开口向上时，封闭气体的压强为 设玻璃管的横截面积为，根据玻意耳定律可得 解得 当玻璃管竖直且开口向下时，封闭气体的压强为 由题意可知，封闭气体的体积不变，根据查理定律可得 代入数据，解得 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026届高三物理三轮复习非选择题突破04 气体实验定律和热力学定律的综合应用 考法1 气体实验定律和热力学定律的综合应用 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.热力学第一定律的理解与应用 能准确理解公式ΔU=Q+W中各物理量的意义及正负号规定，并能根据气体状态变化过程（体积、温度变化）判断做功W、内能变化ΔU及吸放热Q的情况。 高考必考基础。常作为综合计算题的分析依据。易错点：混淆外界对系统做功(W>0)与系统对外做功(W<0)；不能由体积变化准确判断W的正负。 2.理想气体内能变化的判断 能牢记“理想气体的内能只与温度有关”，并能据此由温度升降直接判断内能增减(ΔU∝ΔT)。 核心分析前提。是连接气体实验定律（决定温度）与热力学第一定律（决定内能）的桥梁。考查方式：隐含在过程分析中，要求快速判断。易错点：误认为气体体积或压强变化也会直接影响内能。 3.气体实验定律与状态方程的应用 能根据题意（如“缓慢变化”、“导热良好”等）识别气体变化过程（等温、等容、等压、绝热），并正确选用玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律或理想气体状态方程pV/T=C进行状态参量计算。 是所有综合问题的定量求解基础。考查方式：在计算题中列式求解压强、体积、温度等未知量。关键：找准初、末状态，正确表示各状态参量。 4.“体积变化判做功，温度变化判内能”的分析框架 能熟练运用该口诀式分析框架，对气体经历的单一或多过程进行逐步推理：先由体积变化定W，再由温度变化定ΔU，最后借热力学第一定律ΔU=Q+W定Q。 高频核心方法。是解决本专题问题的通用逻辑链条，高考中无论是选择题判断还是计算题分析都依赖于此。易错点：分析多过程时，对每个过程的W、ΔU、Q判断混乱，未做到步步清晰。 5.热力学第一定律与气体图像的综合 能识别p-V、p-T、V-T图像，并从图像中提取气体状态及变化过程信息，进而分析或比较不同过程中W、ΔU、Q的大小及正负。 重点难点。考查数形结合和分析能力。常见于选择题。关键：理解p-V图中面积表示功的大小；V-T或p-T图中斜率与过程对应；循环图像中净功与净热的判断。 模拟训练·查易错·练方法 1.(2026·四川省·模拟题)如图所示，在竖直放置的圆柱形导热容器内，用质量、厚度不计的活塞密封了一部分理想气体，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。活塞的面积，整个装置始终处于大气压恒为的空气中，开始时气缸内气体温度为，活塞离气缸底部的高度。现将气缸置于室温为的环境中，气体向外界释放的热量后再次达到平衡，重力加速度大小。求： 再次平衡时活塞离气缸底部的距离； 活塞再次平衡过程中，气体内能的变化量。 2.(2026·甘肃省·模拟题)如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸图中未画出。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；在操作稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度取。求： 操作中，平衡时活塞到汽缸口的距离； 操作中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 3.(2026·浙江省温州市·模拟题)有一火灾报警装置，其原理如图所示，当活塞触及卡柱时，触发报警，致使闪烁灯闪烁、警报器鸣笛。导热性能良好的容器安装在天花板上，卡柱到容器上端距离为。横截面积为、质量为的活塞厚度不计密封一定质量的理想气体，活塞能沿容器无摩擦滑动。未发生火灾时，环境温度为，活塞与卡柱的距离为；发生火灾时，容器内温度缓慢上升到，从至过程中容器中气体内能增加了。已知，，，，，，。 求未发生火灾时容器内的压强； 在图中画出从至过程中容器内气体的图像； 求从至过程中，气体吸收的热量。 4.(2026·安徽省滁州市·模拟题)某实验室绝热恒温箱采用竖直圆柱形汽缸结构，汽缸上端开口，内壁光滑，活塞可以竖直自由移动且密封性能良好，汽缸和活塞均用隔热性能良好的材料制成。缸内封闭一定质量的理想气体，活塞质量，活塞横截面积，缸内左侧固定有温度调节器可以调节缸内气体温度，右侧固定有温度传感器可以监测缸内温度，忽略温度调节器和温度传感器占据的体积。初始状态，活塞下表面与温度调节器和温度传感器恰好接触但无挤压，此时，传感器显示恒温箱内气体温度，活塞离缸底竖直高度，外界大气压强，重力加速度。以下计算结果均保留位有效数字 求初始状态下缸内气体的压强； 若利用温度调节器使恒温箱内气体升温至，活塞缓慢上升至新的平衡位置但未到达顶部，此过程中气体从温度调节器中吸热，求活塞到汽缸底部的距离以及缸内气体内能变化量。 5.(2026·广西壮族自治区桂林市·模拟题)如图所示，绝热气缸内壁粗糙，通过轻质绝热活塞封闭一定质量的理想气体。活塞的横截面积，活塞与气缸之间的最大静摩擦力，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。初始时，缸内气体的温度为，压强与大气压强相等。现给电热丝通电，对缸内气体缓慢加热，直至活塞向右移动后，停止加热。整个过程无漏气，缸内气体吸收的总热量，已知，大气压强，求： 当活塞刚要滑动时，缸内气体的温度； 整个过程中，缸内气体内能的增加量。 6.(2026·四川省·模拟题)如图所示为一玩具小车上测量加速度的装置示意图，横截面积为、足够长、导热性能良好的薄壁容器固定在水平小车上，容器内有一质量的活塞，小车静止时恰好封闭一段长度的理想气体。某次测试中小车向右匀加速运动，稳定后活塞封闭的气体压强为、长度，已知初始环境温度为，大气压强，不计一切摩擦阻力。 求封闭气体压强和小车匀加速运动的加速度大小； 保持活塞封闭气体的压强不变，环境温度由缓慢降低至的过程中，测得封闭气体向外界放出的热量为，求此过程封闭气体内能变化量。 考法2 气体实验定律的综合应用 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.单一气体多过程问题 能对单一封闭气体经历的连续多个状态变化过程（如先等温后等容、先等压后绝热等），逐一分析并选用合适的气体实验定律或理想气体状态方程列式求解。 高考基础与高频考点。考查对气体变化过程的识别和分段处理能力。常见于计算题。易错点：混淆不同过程对应的定律；未找准相邻过程的中间状态参量。 2.关联气体问题（液柱类、活塞类） 能分别选取关联的两部分气体为研究对象，列出各自的状态方程，并利用它们之间的几何关联（如液柱位置、活塞位置）和压强关联（通过液柱静压差或活塞受力平衡联系）建立辅助方程，联立求解。 高考核心难点与压轴热点。对逻辑思维和数学能力要求高。常见模型：U形管液柱、气缸中用活塞隔开两部分气体。关键：准确建立两部分气体压强、体积间的约束关系。 3.变质量问题（充气、抽气、分装、漏气） 能通过“整体法”（将流入/流出的气体与原气体视为整体）或“等效法”（转化为质量不变的等效过程），将变质量问题转化为定质量问题，再应用气体实验定律求解。 高考重点与热点。常以生活科技应用为背景。考查方式：选择题判断或计算题求解（如打气次数、剩余压强）。易错点：研究对象选取不当；忽略气体质量变化这一核心特征。 4.气体实验定律与力学综合（气缸-活塞模型） 能对活塞（或液柱）进行受力分析，建立力学平衡（或加速）方程以确定气体压强；结合气体状态变化方程，求解力、热、功等多方面问题。 高考计算题最主要载体，综合性最强。解题关键：①受力分析求压强；②识别过程（等压、等温等）选定律；③结合几何关系列方程。易错点：受力分析遗漏力（如气体压力、摩擦力）；混淆动态过程与平衡过程。 5.气体实验定律在实际情境中的应用 能将气体定律应用于解释或计算体温计、血压计、打气筒、高压锅、潜水艇、热气球等实际装置的工作原理或参数变化。 STSE（科学·技术·社会·环境）考点。体现物理知识的应用价值，常见于选择题或计算题背景。关键：从实际问题中抽象出气体模型（如定质量、等温变化等）。 模拟训练·查易错·练方法 7.(2026·安徽省·模拟题)某同学设计了一款压力缓冲装置，如图所示，导热性能良好的汽缸开口向下，缸内活塞连接在竖直固定的支架上，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，活塞的横截面积为，汽缸的质量为。开始时缸底离活塞的距离为，大气压强等于，重力加速度为，现给缸底一个向下大小等于的压力，求： 当汽缸向下运动的加速度为零时，缸内气体的压强； 最终汽缸静止时，活塞到缸底的距离。 8.(2026·河南省·模拟题)如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上固定在水平面上，汽缸底部到汽缸口的距离为，将厚度不计的轻质活塞放在汽缸口，然后在活塞上放置一定质量的细沙，稳定时活塞到汽缸底部的距离为，然后缓慢地将环境温度升高，稳定时活塞到汽缸底部的距离为，大气压强保持恒定。 升温前，环境的温度为多少摄氏度； 如果取走的沙子，使环境的温度再次缓慢升高，再次稳定时活塞距离汽缸底部的间距为，求再次升高了多少摄氏度。 考法3 气体实验定律的液柱类问题 知识归纳·明目标·知考法 核心考点 复习目标 考情总结 1.封闭气体压强的计算（液柱模型） 能熟练运用力平衡法（取液柱为对象）、等压面法（同一水平液面压强相等）或液片法（取假想液片分析两侧压力平衡），准确计算被液柱封闭的气体压强。 高考必考基础。是解决所有液柱类问题的第一步，常作为隐含步骤出现在计算题中。易错点：单位不统一（如cmHg与Pa）；忽视外界大气压；对不规则形状或倾斜管中的液柱受力分析错误。 2.非平衡状态下的液柱问题（加速或减速） 能对液柱进行受力分析，运用牛顿第二定律，计算封闭气体压强（此时p≠p0±ρgh），并与气体状态方程联立求解。 能力拔高考点。将热学与力学紧密结合，考查综合建模能力。命题趋势：常以“试管加速上升/下降”、“U形管水平加速”等情境出现。关键：正确写出液柱在非惯性系中的“等效重力”或直接进行受力分析。 3.注入水银（或其它液体）问题 能分析在玻璃管中注入水银后，气体被压缩的过程，通常视为等温变化，综合运用玻意耳定律和几何关系，计算注入水银的长度、最终气柱长度等。 典型模型考点。过程分析较为复杂。易错点：注入水银后，液柱可能溢出或产生新的高度差，需分情况讨论；几何关系梳理不清。 模拟训练·查易错·练方法 9.(2026·江西省·模拟题)如图所示为储存文物的密闭柜子，文物放入后，内部充入氮气防止氧化。文物研究人员在柜子顶部的充气孔处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的透明足够长塑料管，用氮气排空管内空气，并用长度为的水银柱封闭氮气，整个装置密封良好。外界温度为时，塑料管内水银柱下方气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，水银柱下方气柱长度变为。已知外界大气压恒为，，氮气在、状态下的体积约为，阿伏加德罗常数取。 求时被封闭总氮气的体积； 试估算被封闭氮气分子的个数结果保留三位有效数字。 10.(2026·甘肃省嘉峪关市·模拟题)如图所示，固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成，粗筒横截面积是细筒的倍，细筒足够长，粗筒中、两轻质光滑活塞间封有理想气体，活塞上方有水银。用外力向上托住活塞，使之处于静止状态，活塞上方的水银面与粗筒上端相平，水银深，气柱长，大气压强，现使活塞缓慢上移，当粗筒中水银的深度为时，求： 此时粗筒内气体的压强； 此时气柱长度。 11.(2026·江西省·期末考试)一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口向上，倾角倾斜放置，稳定时被封闭的空气柱长，大气压强始终为，环境的热力学温度，取重力加速度大小，不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。 缓慢转动玻璃管，当玻璃管竖直且开口向上时，求管内空气柱的长度； 缓慢转动玻璃管，并缓慢改变管内气体的温度，当玻璃管竖直且开口向下时，管内空气柱的长度仍为，求管内气体的热力学温度。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $