气体实验定律综合运用 专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以五大气体模型为框架，通过25道梯度题实现从单一到综合应用的突破，强化模型建构与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |玻璃管液封|7题|液柱平衡+气体实验定律|从托里拆利实验拓展到倾斜/移动玻璃管问题，构建压强分析模型| |气缸活塞类|7题|受力分析+气体状态方程|结合力学平衡考查等温/等压变化，强化力热综合思维| |变质量|4题|漏气/充气问题|通过等效法将变质量转化为定质量问题，深化理想气体定律理解| |关联气体|5题|多气体系统关联|建立压强-体积关系网，培养系统分析能力| |气缸液柱组合|2题|混合模型综合|融合前四类模型特征，提升复杂问题解决能力|

气体实验定律综合运用专项训练 一、“玻璃管液封”模型 1．1643年，意大利科学家托里拆利通过著名的托里拆利实验，首次精确测出大气压强的值。甲同学将长、一端封闭、另一端开口的粗细均匀的玻璃管灌满水银，用戴有乳胶手套的手指堵住管口，然后开口向下竖直插入水银槽中，稳定后测得玻璃管内外水银面高度差为。乙同学进行同样操作时有少量空气进入管中，稳定后结果如图所示，图中，。已知水银密度为，重力加速度g取，气体温度始终不变。 (1)求图中玻璃管上端空气柱的压强为多少帕； (2)将图中玻璃管缓慢向下移动一段距离，稳定后玻璃管内液面比管外液面高，求（不计水银槽液面高度的变化）。 2．我国“奋斗者”号潜水器开展深海科考，在海深h1处采集样品，并将样品密封在导热良好的金属采样管中，密封后管内留有一段空气柱，其压强、温度均与采样处相等。在采样管缓慢上升过程中，管内空气体积不变，且可视为理想气体。已知海面大气压强为p0，海底水温为T1，海面水温为T2，海水温度随深度增大而降低。下列说法正确的是（　　） A．采样管在海底时，管内空气的压强等于p0 B．采样管到达海面时，管内空气的压强为 C．在采样管上升过程中，管内空气内能保持不变 D．在采样管上升过程中，管内空气从外界吸收的热量等于其内能增加量 3．如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，左端开口，右端通过橡胶管（橡胶管体积不计）与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出，水银柱上方空气柱长。已知大气压强，U形玻璃管的横截面积为。（，U形玻璃管右侧空气柱和金属球形容器内气体温度恒相同） (1)若对水缓慢加热，温度为多少时，两边水银柱高度会在同一水平面上？ (2)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？ 4．如图所示，某同学将一根两端开口的细玻璃管竖直插入盛有水的烧杯中，用手指按住玻璃管上端开口处，然后向下缓慢移动一段距离，管内封闭空气可视为理想气体。若整个过程中，气体温度保持不变，则管内气体（　　） A．内能变大 B．体积不变 C．从外界吸热 D．压强增大 5．（多选）如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。细管刚进水时管中被封闭的空气柱长度为，当空气柱长度被压缩到时，压力传感器触发控制装置关闭进水阀，达到自动控水的目的。细管中气体温度不变，大气压强为，水的密度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．随细管中水位升高，单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加 B．随细管中水位升高，管中气体从外界吸收热量 C．停止进水时，细管中气体压强为 D．停止进水时，洗衣缸与细管的水位高度差为 6．某位老师想测量自家新买的国产电动汽车的最大加速度。他在一端封闭的细直玻璃管中用水银柱封闭一段空气柱后，将玻璃管沿车行驶方向且封闭端朝向车头水平固定。再用吸管在水银柱外侧表面处滴入少量红墨水，装置示意图如图所示。已知管内水银柱长，大气压强，汽车静止时封闭气柱长。启动汽车，把油门踩到底，让汽车沿直线行驶一段距离，再减速停车，待停稳后根据红墨水的痕迹测量出管内水银柱向管口方向移动的最大距离。若车内温度不变，不考虑摩擦的影响和水银柱的长度变化，重力加速度g取，求： (1)汽车加速过程中，管内气体压强的最小值； (2)汽车最大加速度的大小。（提示：液体压强公式中，若为水银密度，h的单位为cm，则p等于） 7．如图所示，内径均匀的倾斜玻璃管下端开口，上部用水银柱封闭一定长度的理想气体。现将玻璃管顺时针缓慢转动至竖直，环境温度恒定，则管内气体（　　） A．体积减小 B．单个分子撞击管壁的平均作用力减小 C．单位时间单位面积撞击管壁的分子个数减少 D．放出热量 二、“气缸活塞类”模型 8．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2mg的压力，求： (1)当汽缸向下运动的加速度为零时，缸内气体的压强； (2)最终汽缸静止时，活塞到缸底的距离。 9．如图所示，一根劲度系数的轻质弹簧上端固定，下端与一质量为的绝热活塞连接并悬挂一绝热气缸。活塞与气缸内封闭着一定质量的理想气体。气缸内部带有加热装置，顶部开口且有卡扣，以保证活塞不会脱离。气缸内部高为H、底面积为S。初始时缸内气体温度为，活塞到气缸底部的距离为0.5H，弹簧被拉伸了0.5H。现缓慢加热气体使气缸下降到活塞恰好到达气缸顶部。已知大气压强恒为，重力加速度为g，忽略活塞和气缸壁的厚度及加热装置的体积，不计一切摩擦。求： (1)绝热气缸的总质量M； (2)已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化量。 10．如图所示，在光滑水平面上放置绝热汽缸，汽缸在处有自动锁扣，处距汽缸底部距离，活塞到达该位置即被锁定，汽缸内有加热电阻丝，用活塞密封一定质量气体，汽缸质量为，活塞质量为，活塞及汽缸底部横截面积，初始时缸内气体温度为，活塞距缸底距离为，缓慢给气体加热，设缸内气体不漏气且活塞与汽缸间无摩擦，外界压强为标准大气压强。 (1)求当温度为时，活塞距汽缸底部距离及汽缸和活塞的位移； (2)继续升高温度到时，突然解除锁扣，求汽缸及活塞加速度大小。 11．（多选）某深海探测胶囊的核心是一个水平固定的绝热密闭汽缸，其结构示意图如图所示，绝热活塞将汽缸内的理想气体分成左、右两部分，活塞通过轻弹簧与汽缸底相连，初始时系统平衡，弹簧处于原长。启动加热后，汽缸内气体缓慢吸热，推动活塞向右移动一段距离后再次平衡。不计活塞与汽缸间的摩擦。关于加热过程，下列说法正确的是（　　） A．活塞对右侧气体做正功 B．活塞左侧每个气体分子的动能都增大 C．活塞左侧的气体压强增大 D．弹簧的弹力对活塞做正功 12．如图所示，内部高h=30.0cm的圆柱形金属腔体竖直放置，内部用不计厚度的活塞将腔体分隔为上、下两部分，上部通过小孔与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20.0cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=330K时，活塞缓慢上移，下部封闭气体从外界吸收热量Q=37.5J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5.0kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞与腔壁无摩擦，气体温度始终与环境温度相同。求： (1)初始时下部封闭气体的压强p1； (2)当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； (3)环境温度从T1升高至T2的过程中，下部封闭气体内能的增加量∆U。 13．如图，圆柱形汽缸竖直放在水平地面上，、两处内部有不计体积的限制装置，底部有体积不计的电热丝（图中未画出），不计厚度重为20 N的活塞可在、间运动，开始时活塞静止在B处，缸内理想气体的温度、压强；通过电热丝缓慢加热缸内气体直至温度。已知、两处距缸内底的高度为、，缸内底面积，外部大气压强。汽缸不漏气，不计摩擦。求： (1)活塞刚要离开处时缸内气体的压强； (2)在加热缸内气体过程中活塞增加的重力势能。 14．一种氮气减震装置如图所示，支撑面通过细活塞柱与活塞连接，通过弹簧与气缸连接，气缸内封闭的气体可视为理想气体。该装置静置在水平地面上时，弹簧处于原长状态，活塞恰好位于气缸中心处，活塞上、下两部分气体压强均为，气体长度均为。若将一物块放在支撑面上，稳定时弹簧的压缩量为。已知活塞横截面积为，弹簧的劲度系数为。该装置的活塞、活塞柱、支撑面和弹簧的质量以及一切摩擦均忽略不计，气缸导热性和气密性良好，环境温度不变，重力加速度大小为。求： (1)稳定时活塞上方气体的压强和下方气体压强； (2)物块的质量。 三、“变质量”模型 15．如图所示，一导热性能良好的汽缸竖直固定，光滑活塞将缸内的理想气体分成体积之比为1∶3的A、B两部分，B部分气体的压强为p，活塞重力产生的压强为0.1p，环境温度保持不变。因阀门封闭不严，B中气体向外缓慢漏气，活塞缓慢向上移动，当B中气体体积减小到原来的时，求： (1)漏气前A中气体的压强p1； (2)漏气后A中气体的压强p2； (3)B中漏出的气体和剩下气体质量的比值。 16．弹簧式安全阀是一种自动泄压保护装置。某款安全阀接入容器后的结构简化图如图乙所示，导热性能良好的容器体积为，右下方为进气口，上端出气口与安全阀连接，安全阀内轻弹簧一端固定在阀管顶端，另一端连接轻质活塞，活塞横截面积为S，可无漏气、无摩擦地在阀管内移动；阀管上的泄压口始终与外界连通，与容器出气口距离为L。现测试其泄压参数，开始时封闭容器进气口，此时容器内气体压强为，温度为，活塞恰好在出气口处且弹簧处于原长，已知大气压强为，弹簧劲度系数为，始终处于弹性限度内。 (1)若使容器的温度缓慢升高，当恰好开始泄压时，容器内气体的压强和温度； (2)若往容器缓慢充入温度为，压强为的同种气体，求充入气体体积为多少时恰好开始泄压。 17．汽车轮胎正常的胎压范围为，为标准大气压。某人开车外出旅游，出发前给轮胎充气，使胎压达到，此时胎内气温和外界气温均为。在高速公路上行驶一段时间后，轮胎变热，他从仪表盘上观察到胎压升高，为了安全，他进入服务区将轮胎放气，使胎压由变回。胎内气体可视为理想气体，忽略轮胎容积变化和放气过程中轮胎内气温变化。求： (1)到服务区时胎内气温； (2)放气过程中从胎内放出的气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值。 18．如图所示，有一款南瓜样茶宠可简化为一圆柱形容器，容器的上表面有一小孔。初始时，容器内充满压强为、温度为的空气。用热水缓慢淋在容器上，可使容器内气体温度升高。已知大气压强为，容器内气体可视为理想气体，整个过程容器内未进入茶水。 (1)容器内气体温度达到时，内部剩余气体质量与原来气体质量之比为多少？ (2)在容器内气体温度达到时塞住小孔，当容器内温度缓慢降到室温时，内部气体压强为多少？ 四、“关联气体”模型 19．某同学要测量一质量为m的不规则物体体积，将其放入一质量为3m、内壁光滑长为2h的导热气缸中，用质量为m的导热活塞密封一定质量的理想气体A，稳定时气柱长为h，如图甲，记此时刻为，随后该同学将气缸迅速倒扣在水面上，将一定质量的气体B进行封闭，倒置过程活塞未来得及移动，经过一段时间稳定后气缸竖直且进入汽缸内水的长度为，如图乙所示，记此时刻为，已知气缸横截面积为S，大气压强，环境温度保持不变，求： (1)时封闭气体A压强的大小； (2)时气缸内气体B压强的大小； (3)不规则物体的体积V。 20．、是两个完全相同的圆柱体密闭容器，横截面积，、两活塞厚度一样，质量不同，分别为，，活塞下方为水，密度，上方为封闭气体，初始状态两气体体积均为，两容器底部用细管相连，细管容积忽略不计，气体温度始终保持不变，现通过右侧容器底部的阀门抽出体积为的水后，发现左侧液面比右侧液面高。求初状态两侧气体压强。 21．如图绝热汽缸内壁光滑，被锁定的绝热活塞a、b把汽缸容积等分成三份，其中I、III内充有同种气体，且气体初始压强相同，温度相同，II为真空。现活塞突然漏气，一段时间后再解锁，当系统重新稳定时，下列说法正确的是（　　） A．活塞b处于汽缸中央 B．I的温度大于III的温度 C．I、III中单位时间碰撞器壁单位面积分子个数相同 D．与初始状态相比，III中单位时间碰撞器壁单位面积分子个数增加 22．如图（a）所示，两个活塞将A、B两部分种类、质量都相同的理想气体密封在导热气缸内，初始时气缸水平放置且两部分气体体积均为。现将气缸缓慢转动到与水平方向成30°角的位置，达到末状态，如图（b）所示。已知大气压强为，重力加速度为，两活塞横截面积均为S，质量均为，不计活塞与气缸间的摩擦，环境温度保持不变。 (1)求末状态时，A、B两部分气体的密度之比； (2)查阅资料知：如图（c），反比例函数图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积为，其中为自然对数。求气缸旋转的过程中，A部分气体向外界放出的热量。 23．如图所示，高度为h、内部横截面积为S的绝热汽缸竖直放置，厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭两部分理想气体。初始时活塞A与汽缸底面之间的距离为，两活塞之间的距离为，两部分气体和外界温度均为T0，大气压强为。现通过电热丝对区域甲内的气体缓慢加热，当活塞B到达汽缸口时停止加热并立即锁定活塞B，然后打开阀门K，气体缓慢漏出，经过足够长的时间，区域乙内剩余气体的质量是原来质量的。已知活塞A的质量不计，活塞B的质量为（g为当地重力加速度），两活塞与汽缸之间接触良好且无摩擦，不计电热丝的体积，外界温度保持不变。最终稳定后（　　） A．活塞A到汽缸底部的距离为 B．活塞A到汽缸底部的距离为 C．区域甲内气体的温度为 D．区域甲内气体的温度为 五、“气缸和液柱组合”模型 24．如图所示，一定质量的气体放在体积为的导热容器中，室温，有一光滑导热活塞（体积忽略不计）将容器分成、两室，室的体积是室的三倍，室容器上连接有一管内体积不计的足够长的U形管（U形管各部分横截面积相同），两侧水银柱高度差为76cm，内有体积可以忽略的电阻丝，室容器可通过一阀门与大气相通。已知外界大气压。 (1)此时室内气体压强是多少？ (2)若室内气体的温度保持不变，将阀门K打开，稳定后： ①室内气体的体积变为多少？ ②U形管右侧水银柱液面下降多少cm？ (3)若打开阀门K稳定后，给室内的电阻丝通电，将室内气体温度加热到多少K时，活塞恰好到达容器的最左端？ 25．如图，一定量气体放在体积为V0的容器中，室温为T0=300K，有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管（U形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通。（外界大气压等于76cmHg）求： (1)将阀门K打开后，A室的体积变成多少？ (2)打开阀门K后将容器内的气体从300K加热到400K，U形管内两边水银面的高度差为多少？ (3)再加热到675K，U形管内两边水银面的高度差又为多少？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《气体实验定律综合运用专项训练》参考答案 题号 2 4 5 7 11 21 23 答案 D D AD C AC B A 1．(1) (2) 【详解】（1）大气压强 设空气柱的压强为,以管中内外液面相平的点为研究对象，由平衡条件有 解得 （2）由题可知，管内空气柱将被压缩，则有初始状态 移动后状态 又有， 由于系统温度保持不变，可得 由以上各式解得 2．D 【详解】A．采样管在海底时，管内空气压强等于该深度处的海水压强，即，故A错误； B．采样管上升过程中体积不变，气体做等容变化，根据查理定律可得 所以，故B错误； C．由于海水温度随深度增大而降低，则 所以在上升过程中，气体温度升高，内能增加，故C错误； D．根据热力学第一定律 在采样管上升过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，即 所以 即管内空气从外界吸收的热量等于其内能增加量，故D正确。 故选D。 3．(1)/ (2)17.25cm 【详解】（1）气体在初状态下压强为 体积为 此时的温度为 当两边水银柱在同一高度时，气体的压强变为 此时的气体体积为 根据理想气体状态方程，有 代入数据可解得 （2）若右侧水银柱回到原来高度，则气体的体积回到，根据玻意耳定律，有 此时气体压强为 设注入的水银高度为h，则有 解得 4．D 【详解】AD．假设大气压强为，玻璃管质量为m，横截面积为S，内部气体压强为p，则有施加向下的压力F后，有可见封闭气体压强变大。气体发生等温变化，温度不变。理想气体的内能变化量与温度有关，温度不变，气体内能不变，故A错误，D正确； B．气体发生等温变化，变大，根据玻意耳定律 可知气体体积减小，故B错误； C．气体体积变小，外界对气体做正功，即温度不变，内能不变，即根据 可知即气体放热，故C错误。 故选D。 5．AD 【详解】A．随细管中水位升高，气体体积减小，分子数密度增大，温度不变则分子平均动能不变，故单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加，故A正确； B．随细管中水位升高，气体体积减小，外界对气体做功，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，故B错误； C．细管中气体发生等温变化，初状态压强为，体积为，末状态体积为，根据玻意耳定律有 解得停止进水时细管中气体压强为，故C错误； D．停止进水时，设洗衣缸与细管的水位高度差为，根据平衡条件有 解得，故D正确。 故选AD。 6．(1)72cmHg (2) 【详解】（1）汽车静止时，气柱长、压强 管内气柱最长时，气柱长 此时压强最小，设为，由玻意耳定律有 代入数据解得 （2）设管的横截面积为、水银柱质量为，依题意，管内压强最小时，加速度最大。 对水银柱受力分析，有 又， 联立得 以cmHg为压强单位，代入数据得 7．C 【详解】A．设玻璃管与水平方向的夹角为，对水银柱受力分析可知，管内气体压强满足 可得 现将玻璃管顺时针缓慢转动至竖直，可得变大，气体压强变小，根据等温变化可知气体体积变大，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，环境温度恒定，则气体温度不变，分子的平均动能不变，单个分子撞击管壁的平均作用力不变，故B错误； C．气体压强从微观角度看，取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数（分子数密度），温度不变，分子平均动能不变；压强减小，单位体积内的分子数减少，因此单位时间单位面积撞击管壁的分子个数减少，故C正确； D．理想气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，即 气体体积增大，对外做功，即 可得，即气体吸收热量，故D错误。 故选C。 8．(1) (2) 【详解】（1）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 （2）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 9．(1) (2) 【详解】（1）温度为时，对活塞分析，根据平衡条件，有 解得。 对气缸分析，根据平衡条件，有 解得 （2）活塞恰好到达气缸顶部的过程中，气体做等压变化 解得 当气体温度为时，体积为；当活塞恰好到达气缸顶部时，气体温度为，所以气体温度由加热到的过程中，气体作等压变化，故气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 10．(1)，， (2)， 【详解】（1）升温过程气体做等压变化，初状态：，， 当温度升高到，，，温度 根据盖-吕萨克定律有 解得 即活塞相对汽缸的位移为 设升温过程汽缸和活塞位移分别为、，汽缸与活塞动量守恒有 同时有 联立解得， （2）温度为时，活塞移动到处被锁定，继续升温气体做等容变化，当温度时，根据查理定律有 解得 打开锁扣瞬间，汽缸向左加速，设加速度为，由牛顿第二定律有 解得 活塞向右加速，设加速度为，由牛顿第二定律有 解得 11．AC 【详解】A．加热过程，活塞向右运动压缩气体，对右侧气体做正功，A正确； C．活塞向右运动压缩气体，右侧的气体压强增大，设活塞横截面积为，弹簧弹力为，对活塞由平衡条件可得 ，增大，知活塞左侧的气体压强增大，C正确； B．对活塞左侧的气体，由气体状态方程可知，气体的温度升高，分子平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增大，B错误； D．弹簧的弹力方向与活塞的位移方向相反，弹簧的弹力对活塞做负功，D错误。 故选AC。 12．(1)1.1×105Pa (2)2cm (3)26.5J 【详解】（1）对活塞，根据平衡条件可得 解得下部气体的压强为 （2）假设升温过程中活塞未上升到腔体顶部，则气体做等压膨胀，根据盖吕萨克定律得 解得 故假设成立； （3）活塞上升过程中，外界对封闭气体做功为 解得 根据热力学第一定律可得 13．(1) (2)4J 【详解】（1）活塞刚要离开处时有     解得 （2）设缸内气体温度到达时，活塞未运动到处，此时缸内气体压强为，，活塞距离汽缸底部的高度为。 根据理想气体状态方程有     解得 因为，所以假设不成立，缸内气体温度到达时，活塞已经运动到处并且停留在处。则活塞整个过程上升的高度 加热过程活塞增加的重力势能 14．(1)， (2) 【详解】（1）稳定时弹簧的压缩量为，则活塞下方气体长度为 对活塞下方气体，由玻意耳定律有 稳定时活塞上方气体长度为 对活塞上方气体，由玻意耳定律有 解得 （2）设活塞柱的弹力为，弹簧的弹力为，以活塞为研究对象，受力分析可知 解得 以支撑面为研究对象，受力分析可知 其中 解得 15．(1)1.1p (2)0.55p (3) 【详解】（1）B漏气前，对活塞分析 其中 解得漏气前A中气体的压强 （2）B中气体体积减为原来的时，A中气体体积变为原来的2倍，环境温度保持不变，对A气体，由玻意耳定律有 解得漏气后A中气体的压强 （3）漏气后，对活塞分析 解得 对B中气体，由玻意耳定律有 解得 B中漏出的气体和剩下气体质量的比值 16．(1)，； (2) 【详解】（1）活塞受力平衡有   解得   升温后体积   由理想气体状态方程有   解得   （2）充气过程为等温变化   解得 【点睛】 17．(1) (2) 【详解】（1）胎内气体发生等容变化，根据查理定律有 其中 解得到服务区时胎内气温 （2）以放出的气体与胎内剩余气体整体为研究对象，放气过程中，气体发生等温变化，设轮胎容积为，根据玻意耳定律有 解得 因汽车刚充好气时与到服务区时（放气前）胎内气体质量相等，则放出气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值为 18．(1) (2) 【详解】（1）设容器原有气体体积为，若原有气体全部不逸出，总体积变为 根据盖-吕萨克定律可得 解得 剩余气体质量与原来气体质量之比等于体积比 （2）气体温度达到时塞住小孔，则气体体积不变，根据查理定律可得 解得 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）图甲中，对活塞，根据平衡条件有 解得 （2）图乙中，对气缸，根据平衡条件有 对活塞，根据平衡条件有 联立解得 （3）对B气体，根据玻意耳定律有 因为 对A气体，根据玻意耳定律有 联立解得 20．左侧，右侧 【详解】设初始状态M、N中气体的压强分别为、，对应水对活塞产生的压强为，根据平衡条件可得， 解得， 设放出的水后，设此时M、N容器内气体的压强分别为、，体积分别为、，水对活塞A的压强为，根据平衡条件可得， 初始状态气体的体积 放出水后稳定时气体的体积， 整个过程为等温变化，根据玻意耳定律可得， 联立代入数据解得， 即初状态时左侧气体压强大小为，右侧气体压强大小为 21．B 【详解】AB．设初始状态气体的压强为，体积为，温度为，活塞a漏气后，由于绝热过程，I中气体自由扩散，体积变为，设此时I中气体压强为，解锁b活塞后，系统平衡时的压强为，I中气体的体积为，温度为，III中气体的体积为，温度为根据玻意耳定律，对于I中气体，b活塞未解锁时，则有 活塞b解锁后，根据理想气体状态方程则有 对应III中气体则有 由于解锁b后，III中气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，则有 活塞b压缩I中气体，I中气体内能增大，温度升高，则有 联立可得，可见活塞b并未处于汽缸中央，故A错误，B正确； C．根据上述分析可知，I、III中气体的温度不同，分子的平均动能不同，虽然两部分的压强相等，但单位时间碰撞容器壁单位面积上的分子个数与压强、分子平均动能都有关系，则I、III中单位时间碰撞器壁单位面积分子个数不相同，故C错误； D．初始时，III中气体的体积为，最终状态III中气体的体积大于，分子数密度减小，因此单位时间碰撞容器壁单位面积的分子个数减小，故D错误。 故选B。 22．(1) (2) 【详解】（1）A、B两部分气体的初态压强满足 A、B两部分气体的末态压强分别为， 由玻意耳定律得 联立各式得， 因为两部分气体的质量相等，所以末状态时A、B两部分气体的密度之比为 （2）A、B两部分气体的状态变化在同一条等温线上，由p-V图线与横轴所围成的面积表示气体做的功可知，B气体对A气体做的功为 A气体的温度保持不变，有 由热力学第一定律 解得A气体向外界放出的热量 23．A 【详解】AB．因为活塞A不计质量，所以甲乙两部分气体压强相等。打开阀门之前 打开阀门之后有 对于乙部分气体，由玻意耳定律得 则乙部分气体在压强是时的体积为 所以甲部分气体在压强是时的体积为，故活塞A到汽缸底部的距离为，故A正确，B错误； CD．则对于甲部分气体由理想气体状态方程得 解得，故CD错误。 故选A。 24．(1) (2)① ② (3) 【详解】（1）根据装置可知，、两室气压相等，有 室气压为 因此室内气体压强为 （2）①室内气体的温度保持不变，将阀门K打开，此时室气压变为 室内气体经历等温膨胀过程，设膨胀后体积为，由玻意耳定律可得 故室内气体膨胀后体积变为 ②由于室内气体膨胀后压强为，因此U形管内两侧水银面齐平，则右侧水银柱液面下降距离 （3）打开阀门K稳定后，对室内气体加热，室内气体经历等压膨胀过程，设终态气体温度为，则由盖吕萨克定律可得 解得 即将室内气体温度加热到时，活塞恰好到达容器的最左端。 25．(1) (2)高度差为0 (3)38cm 【详解】（1）打开阀门，A室气体等温变化，有 其中，， 解得 （2）设从升到T时，缸内气体的体积为V0，等压膨胀过程，有 解得 由于，故缸内的气压等于大气压，故U形管内两边水银面的高度差为0。 （3）从升到的过程中，气体为等容变化，根据， 解得 故U形管内两边水银面的高度差为38.0cm。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $