第二章气体、固体和液体 期末训练题（二）-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** 本单元卷聚焦人教版选择性必修三第二章“气体、固体和液体”，整合全国卷及多地模拟题，以空间站气闸舱、自清洁玻璃等真实情境考查物理观念，通过实验探究与计算应用培养科学思维与探究能力，适配高二期末复习。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|10|液体表面张力、气体V-T关系、晶体性质|结合洛阳质检等真题情境，辨析物理观念| |实验题|2|玻意耳定律验证、不规则体积测量|设计误差分析，强化科学探究能力| |计算题|4|气闸舱抽气、温度报警器原理|联系航天科技，考查科学推理与模型建构|

高中物理高二期末复习检测 人教版选择性必修三 第二章 气体、固体和液体（二） 1． 选择题 1. （2026洛阳质检）已知玻璃管插入水中后，管中水升高的高度与管的直径成反比。将两块压紧的玻璃板，右侧稍稍分开一些插入水中，稳定后在玻璃板正前方可以观察到板间液面的形状是（　　） A. B. C. D. 2．(2025·全国卷)如图，一定量的理想气体先后处于V－T图上a、b、c三个状态，三个状态下气体的压强分别为pa、pb、pc，则(　　) A．pa＝pb B．pa＝pc C．pa>pb D．pa<pc 3．(2025·江苏扬州模拟)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA。由状态A变到状态D过程中(　　) A．气体从外界吸收热量，内能增加 B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增加 C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大 D．气体的密度不变 4 (2025·江苏镇江模拟)对下列几种固体物质的认识正确的有(　　) A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体 5. (2025·江苏泰州高三模拟)关于下列各图所对应现象的描述，正确的是(　　) A.图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B.图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的缘故 C.图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D.图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来 6 . （江苏盐城射阳中学2025届高三三模）如图所示，把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破a侧的薄膜，观察到棉线的形状为（　　） A. B. C. D. 7. （2025年5月山东潍坊市高考三模）某新型“自清洁玻璃”具有特殊的微纳米结构，水滴在其表面会形成接近球形的液滴并能自发滚落，滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。下列说法正确的是（　　） A. 水能浸润该“自清洁玻璃” B. 水滴呈球形是因为液体表面张力的作用 C. 水滴表面的水分子间只存在分子引力 D. 用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中，管内液面比水面高 8 液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层；同样，当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层。对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图甲、乙所示，有下列几种解释，正确的是（　　） A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏 B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密 C.附着层Ⅰ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强 D.附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强 9. （2026江苏扬州期末）如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（　　） A. 水浸润石蜡 B. 玻璃面上的水没有表面张力 C. 蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力 D. 水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强 10 (2025年4月重庆名校质检)中国空间站是中国自主建造的大型载人航天工程，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成，舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱。下图是气闸舱工作示意图。开始时气闸舱内气压为，用抽气机多次抽取气闸舱中的气体，当气压降到一定程度后才能打开气闸门B，已知每次从气闸舱抽取的气体体积都是气闸舱容积的，若抽气过程中温度保持不变，则第一次抽出气体的质量和第二次抽出气体的质量之比为 A. 1：1 B. 1：10 C. 11：10 D. 100：121 2． 实验题 11. (2023·山东卷，13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 　　　　　　　　　　 　　　　 回答以下问题: (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体　　　　。  A.p与V成正比 B.p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　　　Pa(保留3位有效数字)。  (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　　　　(选填“增大”或“减小”)。  12.某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石块的体积。 实验步骤: ①将石块装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接; ②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积数据V，同时记录对应的传感器数据; ③建立直角坐标系。 (1)在实验操作中，下列说法正确的是　　　　。  A.图甲中，传感器A为压强传感器 B.在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置 C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变 D.若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续实验 (2)为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为　　　　(选填“”或“p”)。  (3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石块的体积为　　　　;若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石块的体积为　　　　。  3． 计算题 13．（2026山东师大三模）如图，太空舱的体积为V1=21m3，气闸舱的体积为V2=7m3.初始时两个舱门均紧闭，气闸舱内空气压强为p2=0.2×105Pa。宇航员从太空舱出舱，首先要经过气闸舱.先打开门A，空气从太空舱流向气闸舱稳定后压强为p=0.8×105Pa；然后闭合门A，对气闸舱进行抽气，当气闸舱内气体压强为p3=0.6×105Pa时不再抽气.整个过程中太空舱和气闸舱温度相同且均保持不变，所有气体均视为理想气体，宇航员的体积忽略不计，求： (1)门A打开前，太空舱内气体的压强p1； (2)门A闭合后，从气闸舱抽出的气体质量占气闸舱气体总质量的比例k。 14．（2026江西“三新”协同共同体模拟）某款温度报警器的结构简图如图所示。竖直放置的导热汽缸顶端有一气孔和大气相通且内表面安装了一个报警器（大小不计），底端左侧装有充气阀门。某次测试时关闭充气阀门，汽缸下部分通过轻质活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，当测试环境的热力学温度时，活塞与汽缸底端的距离，当测试环境的热力学温度缓慢升到时，活塞刚好触及报警器，触发报警。不计活塞和汽缸间的摩擦，测试环境气压始终不变。 (1)求汽缸顶端到底端的距离； (2)通过充气阀门向汽缸下部分充入同种气体，使得触发报警的热力学温度变为，求充入气体质量与汽缸下部分原有气体质量的比值。 15 展出单位为防止文物因氧化而受损，需抽出存放文物的展柜中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境。如图所示为用活塞式抽气筒从存放文物的展柜内抽出空气的示意图。已知展柜容积为V0，整个文物材料的总体积为V0。开始时展柜内空气压强为p0，抽气筒每次抽出空气的体积相同;抽气一次后，展柜内压强传感器显示内部压强为p0;假设抽气的过程中气体的温度不变，求: (1)抽气筒每次抽出空气的体积; (2)抽气两次后，展柜内剩余空气压强及剩余空气与开始时空气的质量之比。 16 .(16分)（2026河北邯郸期中）液体火箭发动机的液氧贮箱工作原理图如图所示,贮箱与高压氦气瓶通过气泵相连,通过不断向贮箱充入氦气使贮箱工作气压维持在5p0(发动机启动的气压)。贮箱的容积为V,初始时液氧占70%,其余为真空。实验过程中,当液氧剩余40%时气泵故障,不能再注入氦气,发动机继续工作至贮箱气压减小1.5p0后被动关机。系统工作温度t1=-183 ℃,标准状态气压为p0,温度为0 ℃。热力学温度T与温度t的关系满足T=t+273 K,将氦气视为理想气体。 (1)求启动发动机前,需向贮箱充入标准状态下氦气的体积V0; (2)求发动机被动关机时,剩余液氧的体积V1; (3)为了重启发动机,需向贮箱加入氦气,求加入的标准状态下氦气与(1)问中加入氦气质量的比值k。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理高二期末复习检测 人教版选择性必修三 第二章 气体、固体和液体（二） 1． 选择题 1. （2026洛阳质检）已知玻璃管插入水中后，管中水升高的高度与管的直径成反比。将两块压紧的玻璃板，右侧稍稍分开一些插入水中，稳定后在玻璃板正前方可以观察到板间液面的形状是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】根据题意有（k为大于零的常数） 两玻璃板之间的缝隙宽度d与到缝隙最左端的距离x的关系为（为大于零的常数） 所以液面的高度与到缝隙最左端的距离x的关系为,所以稳定后在玻璃板正前方可以观察到板间液面的形状是A. 2．(2025·全国卷)如图，一定量的理想气体先后处于V－T图上a、b、c三个状态，三个状态下气体的压强分别为pa、pb、pc，则(　　) A．pa＝pb B．pa＝pc C．pa>pb D．pa<pc 【答案】　AD 【解析】　根据理想气体的状态方程有pV＝CT，变形有V＝T，则V－T图线上的点与坐标原点连线的斜率代表，则由题图可知pc>pb＝pa，故选AD。 3．(2025·江苏扬州模拟)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA。由状态A变到状态D过程中(　　) A．气体从外界吸收热量，内能增加 B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增加 C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大 D．气体的密度不变 【答案】　A 【解析】　由题知A点和D点在过原点的连线上，根据理想气体状态方程有＝C，变形得V＝T，可知V－T图像的斜率表示k＝，可知气体由A到D压强不变，体积增大，密度减小，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，气体对外做功，温度升高，气体的平均动能增加，内能增加，故需要吸热。故选A。 4 (2025·江苏镇江模拟)对下列几种固体物质的认识正确的有(　　) A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体 答案　A 解析　食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，故B错误;天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误;石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同，故D错误。 5. (2025·江苏泰州高三模拟)关于下列各图所对应现象的描述，正确的是(　　) A.图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B.图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的缘故 C.图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D.图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来 答案　B 解析　水黾可以停在水面是因为水的表面张力的缘故，故A错误;水银的表面张力比较大，同时水银不浸润玻璃，这就导致了水银在玻璃容器中会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确;当一根内径很细的管垂直插入液体中，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误;拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减少水分蒸发，故D错误。 6 . （江苏盐城射阳中学2025届高三三模）如图所示，把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破a侧的薄膜，观察到棉线的形状为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】先把个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜。膜中分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以产生收缩效果；用烧热的针刺破a侧的薄膜，b中的水膜能使b的面积最小。故选D。 7. （2025年5月山东潍坊市高考三模）某新型“自清洁玻璃”具有特殊的微纳米结构，水滴在其表面会形成接近球形的液滴并能自发滚落，滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。下列说法正确的是（　　） A. 水能浸润该“自清洁玻璃” B. 水滴呈球形是因为液体表面张力的作用 C. 水滴表面的水分子间只存在分子引力 D. 用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中，管内液面比水面高 【答案】B 【解析】如果水能浸润该 “自清洁玻璃”，水在玻璃表面应该是铺展开的，而不是形成接近球形的液滴，所以水不能浸润该 “自清洁玻璃”， 故A错误； 液体表面张力会使液体表面有收缩的趋势，使得水滴呈球形，故B正确； 分子间引力和斥力是同时存在的，在水滴表面的水分子间也不例外，只是分子引力大于分子斥力，表现为引力，故C错误；因为水不能浸润该玻璃，用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中，管内液面应该比水面低，故D错误。 8 液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层；同样，当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层。对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图甲、乙所示，有下列几种解释，正确的是（　　） A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏 B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密 C.附着层Ⅰ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强 D.附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强 答案 AC 解析：　液体表面层中分子间距离r略大于r0，而液体内部分子间的距离r略小于r0，故表面层Ⅰ、表面层Ⅱ内分子的分布均比液体内部稀疏，A正确，B错误；由题图甲可知，水浸润玻璃，说明附着层Ⅰ中的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强，C正确；由题图乙可知，附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用弱，D错误。 9. （2026江苏扬州期末）如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（　　） A. 水浸润石蜡 B. 玻璃面上的水没有表面张力 C. 蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力 D. 水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强 【参考答案】D 【名师解析】水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡面上不浸润，则水分子间表现为引力。故选D。 10 (2025年4月重庆名校质检)中国空间站是中国自主建造的大型载人航天工程，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成，舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱。下图是气闸舱工作示意图。开始时气闸舱内气压为，用抽气机多次抽取气闸舱中的气体，当气压降到一定程度后才能打开气闸门B，已知每次从气闸舱抽取的气体体积都是气闸舱容积的，若抽气过程中温度保持不变，则第一次抽出气体的质量和第二次抽出气体的质量之比为 A. 1：1 B. 1：10 C. 11：10 D. 100：121 【答案】C  【解析】第一次抽取气体后，抽出气体质量与气闸舱内剩余气体的质量m的比值为； 第二次抽取气体后，抽出气体的质量与第一次抽取后气闸舱内剩余气体的质量m的比值为。 故第一次抽出气体的质量和第二次抽出气体的质量之比为。C正确. 2． 实验题 11. (2023·山东卷，13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 　　　　　　　　　　 　　　　 回答以下问题: (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体　　　　。  A.p与V成正比 B.p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　　　Pa(保留3位有效数字)。  (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　　　　(选填“增大”或“减小”)。  答案　(1)B　(2)2.04×105　(3)增大 解析　(1)在实验误差允许范围内，题图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，p与成正比，故选B。 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，则有 mL－1＝100×10－3 mL－1，由题图乙可读出封闭气体压强为p＝2.04×105 Pa。 (3)某组同学进行实验时，正确记录数据时为p(V0＋ΔV)，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，该数据记为pV0，则计算结果之差的绝对值为p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，由于ΔV为定值，可知随p的增大计算结果之差的绝对值会增大。 12.某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石块的体积。 实验步骤: ①将石块装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接; ②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积数据V，同时记录对应的传感器数据; ③建立直角坐标系。 (1)在实验操作中，下列说法正确的是　　　　。  A.图甲中，传感器A为压强传感器 B.在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置 C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变 D.若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续实验 (2)为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为　　　　(选填“”或“p”)。  (3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石块的体积为　　　　;若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石块的体积为　　　　。  答案　(1)AC　(2)　(3)b　b＋V0 解析　(1)实验需要测量气体的压强与体积，气体体积可以由注射器上的刻度直接读出，因此题图甲中传感器A为压强传感器，故A正确;实验过程要推动活塞改变气体的体积，推动活塞时气体体积减小，则在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最左端的位置，故B错误;实验需要控制气体的温度不变，操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，故C正确;实验过程要控制气体的质量不变，若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保证气体质量不变，故D错误。 (2)由玻意耳定律pV＝C可知V＝C，V与成正比，为得到直线图像，若取y轴为V，则x轴为。 (3)若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，气体总体积V气＝V－V石块，由玻意耳定律得pV气＝C，则V气＝C＝V－V石块，V＝C＋V石块，当＝0时，V＝V石块＝b;若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，同理可得V＝C－V0＋V石块，当＝0时，V＝－V0＋V石块＝b，则石块的体积V石块＝b＋V0。 3． 计算题 13．（2026山东师大三模）如图，太空舱的体积为V1=21m3，气闸舱的体积为V2=7m3.初始时两个舱门均紧闭，气闸舱内空气压强为p2=0.2×105Pa。宇航员从太空舱出舱，首先要经过气闸舱.先打开门A，空气从太空舱流向气闸舱稳定后压强为p=0.8×105Pa；然后闭合门A，对气闸舱进行抽气，当气闸舱内气体压强为p3=0.6×105Pa时不再抽气.整个过程中太空舱和气闸舱温度相同且均保持不变，所有气体均视为理想气体，宇航员的体积忽略不计，求： (1)门A打开前，太空舱内气体的压强p1； (2)门A闭合后，从气闸舱抽出的气体质量占气闸舱气体总质量的比例k。 答案：(1) (2) 【解析】（1）整个过程温度不变，将太空舱和气闸舱的气体看作整体，根据玻意耳定律 代入已知条件，、、 得 解得 （2）门A闭合后，气闸舱内原有气体压强为、体积为，温度不变。对抽气过程，设原有气体在压强下的总体积为，由玻意耳定律 理想气体同温下，质量比等于体积比，抽出气体的体积为，因此 代入 化简得 14．（2026江西“三新”协同共同体模拟）某款温度报警器的结构简图如图所示。竖直放置的导热汽缸顶端有一气孔和大气相通且内表面安装了一个报警器（大小不计），底端左侧装有充气阀门。某次测试时关闭充气阀门，汽缸下部分通过轻质活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，当测试环境的热力学温度时，活塞与汽缸底端的距离，当测试环境的热力学温度缓慢升到时，活塞刚好触及报警器，触发报警。不计活塞和汽缸间的摩擦，测试环境气压始终不变。 (1)求汽缸顶端到底端的距离； (2)通过充气阀门向汽缸下部分充入同种气体，使得触发报警的热力学温度变为，求充入气体质量与汽缸下部分原有气体质量的比值。 答案 (1) h=0.9m (2) k= 【解析】（1）设活塞的横截面积为，测试环境的热力学温度缓慢升高至过程中，气体发生等压变化，满足 解得h=0.9m。 （2）对充气完成后的气体，测试环境的热力学温度缓慢升高至过程中，气体发生等压变化，有 因此，充入气体的质量与汽缸下部分原有气体质量的比值 联立解得 k= 15 展出单位为防止文物因氧化而受损，需抽出存放文物的展柜中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境。如图所示为用活塞式抽气筒从存放文物的展柜内抽出空气的示意图。已知展柜容积为V0，整个文物材料的总体积为V0。开始时展柜内空气压强为p0，抽气筒每次抽出空气的体积相同;抽气一次后，展柜内压强传感器显示内部压强为p0;假设抽气的过程中气体的温度不变，求: (1)抽气筒每次抽出空气的体积; (2)抽气两次后，展柜内剩余空气压强及剩余空气与开始时空气的质量之比。 答案　(1)　(2)　 解析　(1)若每次抽出气体的体积为ΔV，由玻意耳定律可知 p0p0 解得ΔV＝。 (2)设第二次抽气后气体压强为p2，则有p0＝p2 解得p2＝ 设剩余气体压强为p0时体积为V，则有p0V＝p2 剩余气体与原气体的质量之比 解得。 16 .(16分)（2026河北邯郸期中）液体火箭发动机的液氧贮箱工作原理图如图所示,贮箱与高压氦气瓶通过气泵相连,通过不断向贮箱充入氦气使贮箱工作气压维持在5p0(发动机启动的气压)。贮箱的容积为V,初始时液氧占70%,其余为真空。实验过程中,当液氧剩余40%时气泵故障,不能再注入氦气,发动机继续工作至贮箱气压减小1.5p0后被动关机。系统工作温度t1=-183 ℃,标准状态气压为p0,温度为0 ℃。热力学温度T与温度t的关系满足T=t+273 K,将氦气视为理想气体。 (1)求启动发动机前,需向贮箱充入标准状态下氦气的体积V0; (2)求发动机被动关机时,剩余液氧的体积V1; (3)为了重启发动机,需向贮箱加入氦气,求加入的标准状态下氦气与(1)问中加入氦气质量的比值k。 解析:(1)充入标准状态下氦气的热力学温度T0=t0+273 K=273 K　(1分) 系统工作的热力学温度T1=t1+273 K=90 K　(1分) 根据理想气体状态方程有=　(2分) 解得V0=V。　(1分) (2)气泵发生故障,无法向贮箱注入氦气后,对贮箱内的氦气,根据理想气体状态方程有 5p0(1-40%)V=(5p0-1.5p0)(V-V1)　(2分) 解得V1=V。　(1分) (3)设需加入标准状态下的氦气体积为V2,加氦气前的气体状态方程为=C1　(2分) 标准状态下加入氦气的状态方程为=C2　(1分) 加入氦气后的气体状态方程为=C3　(1分) 又C1+C2=C3　(2分) 解得V2=V 经分析可知k=　(1分) 解得k=。　(1分) 学科网（北京）股份有限公司 $