专题06 固体、液体和气体（期末真题汇编，河南专用）高二物理下学期

**基本信息** 聚焦固体液体和气体两大高频考点，精选河南多地期末试题，融合二维金属材料、天宫课堂液桥实验等科技前沿情境，覆盖基础概念与综合应用，适配高中物理期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|11|晶体非晶体性质、表面张力、气体压强|结合中科院二维金属材料制备考查熔化过程内能变化| |多选题|7|液晶特性、液桥表面张力、V-T图像分析|以天宫课堂实验为背景考查表面张力与晶体判断| |实验题|1|气体等温变化规律探究|通过p-V图像分析实验误差，强化科学探究能力| |解答题|10|汽缸活塞模型、U形管液柱平衡、气体状态方程|联系汽车轮胎充气、强力挂钩原理，突出实际问题解决|

专题06　固体、液体和气体 地 城 考点01 固体和液体 1、B 2、D 3、B 4、D 5、B 6、D 7、C 8、BCD 9、BC 地 城 考点02 气体实验定律 1、B 2、C 3、C 4、C 5、AC 6、AD 7、AC 三、实验题 8．【答案】(1)C (2)> (3)胶管内气体的体积 9． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意有，， 由查理定律得 代入数据解得 （2）设轮胎内空气在、1个标准大气压下的体积为 由理想气体状态方程得 代入数据得 轮胎内空气质量 解得 10． 【答案】(1)72cm (2)87cm 【详解】（1）对封闭气体，玻璃管由开口向上变为水平，根据玻意耳定律有（p0＋l0）l1=p0l2 其中p0=76cmHg，l0=20cm，l1=h1=57.1cm 解得 l2≈72cm （2）假设玻璃管足够长，对封闭气体，玻璃管由开口向上变为开口向下，根据玻意耳定律有（p0＋l0）l1=（p0-l0）x 解得x=98cm 由于x＋l0=118cm>l=100cm 可知，有一部分水银从管口流出。对封闭气体进行分析（p0＋l0）l1=[p0-（l-l3）]l3 代入数据得 舍去负值解得l3≈87cm 11． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知，初始状态下轮胎内气体压强为 温度为 体积为 变化后的温度为 设此时轮胎内气体压强为，因为轮胎容积可视为不变，则由查理定律得 代入数据解得 （2）0℃变换为热力学温度为 设轮胎内空气在0℃、1个标准大气压下的体积为，由理想气体状态方程得 代入数据解得 所以轮胎内空气的质量为 12． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）分析汽缸中的气体，初态时温度，压强， 末态（重物恰好开始下降时），设汽缸中气体温度为，压强为，活塞处于平衡状态，受力分析有 解得 汽缸中的气体做等容变化，由查理定律有 解得 （2）活塞从开始运动至重物刚好与地面接触过程中，气体做等压变化，设末态温度为，初、末状态的体积分别为， 由盖—吕萨克定律有 解得 13． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）静止时封闭气体压强为，体积为，匀加速运动时气体体积为，根据玻意耳定律有 解得 （2）对管中水平部分的水银进行分析，由牛顿第二定律有 其中 联立解得 14． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）假设环境温度时，杯内气体压强为p，杯内气体体积一定，根据查理定律有 对杯子和水进行分析，根据平衡条件有 解得 （2）假设杯子不漏气，杯内气体体积会变成，对杯内气体进行分析，根据盖吕萨克定律有 则杯内现有气体与原来气体质量之比 解得 15．【答案】 【详解】初状态： 压强、体积、温度 末状态： 当左右两管水银面等高时，设左管水银面下降x，由于左、右竖直细管横截面积分别为S、2S，根据水银体积不变，可得 且原来左管水银面比右管高3h，则 联立解得， 此时封闭气体长度 体积 压强为 则当左、右两管的水银面等高时，气体的长度为12h，压强为，则 由理想气体状态方程可得 综合解得 16． 【答案】(1) (2)放热，W 【详解】（1）A到B是等温过程，有 代入数据解得 （2）由于A到B是等温压缩，故此过程内能变化量 由热力学第一定律有，解得 由于，故，所以A到B过程气体放出热量，放出热量大小为W。 17． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞上放物体之前，汽缸内封闭气体的压强为，体积为 活塞上放上物体且稳定后，设压强为，则有 若活塞下降的高度为，根据玻意耳定律 解得 （2）将环境温度缓慢升高到，稳定后设活塞距汽缸底部的距离为 理想气体的温度 根据盖-吕萨克定律 解得 18． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对竖直汽缸，由受力平衡可知 对倾斜汽缸，由受力平衡可知 由玻意耳定律得 代入相关已知数据，联立求解得 （2）由理想气体状态方程 得 19． 【答案】(1)4kg (2)200N/m 【详解】（1）在气体温度从升高到K的过程中，气体等容变化，有 又 解得m=4kg （2）气体温度从到升高到的过程中，有 又 解得k=200N/m 20． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设右管中气体开始时的压强为p1，根据题意可知，当左、右两管中液面相平时，右管中气体压强等于p0，气体发生等温变化，则由玻意耳定律 根据题意 解得 （2）原来左管中气体的压强 设原来左管中气体压强变为p0时，体积为V，则由玻意耳定律 解得 则流进左管中气体的质量与原来左管中气体的质量之比为 21． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对活塞进行受力分析可知，由于平衡时弹簧刚好处于原长，所以活塞只受到重力、气体A施加的向下的压力以及气体B施加的向上的支持力的作用，对活塞列平衡方程有 代入数据解得 （2）设初始状态上侧气体的体积为，下侧气体的体积为，则有 气体的温度升高到原来的时，活塞上升5cm，设上侧气体的体积变为，则有 设下侧气体的体积变为，则有 气体做等温变化，由玻意耳定律得 解得 设升温前气体的温度为，对气体列理想气体状态方程有 解得 对活塞受力分析，如图所示 根据平衡条件知 解得弹簧的劲度系数 22． 【答案】(1)114cmHg (2) (3)400K (4)152cmHg 【详解】（1）开始时，设A室内气体压强为，则 其中 解得B室内气体压强是 （2）开始时，设A室内气体压强为，则 A室的体积为 阀门K打开后，A室内气体等温变化，稳定后压强为，则 体积设为，根据玻意耳定律有 解得 B室内气体等温变化，依题意有 其中 根据玻意耳定律有 解得 则稳定后B室内剩余气体的质量和B室原有气体质量之比为 （3）假设打开阀门后，气体从升到T1时，A室体积是B室的两倍，即A室内气体体积变为， 压强始终为 即为等压变化过程，根据盖一吕萨克定律有 解得 （4）因为从T1=400K继续升高到T2=800K的过程中，A室内气体为等容变化过程。设其最终压强为，根据查理定律有 解得 23． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）此时封闭气体的压强大小为，有                                                        代入数据解得 （2）设玻璃管横截面积为S，以管内气体为研究对象，末态压强为，气柱长度为，有 其中 根据理想气体状态方程有 解得 试卷第1页，共3页 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06　固体、液体和气体 2大高频考点概览 考点01 固体和液体 考点02 气体实验定律 地 城 考点01 固体和液体 一、单选题 1．（24-25高二下·河南南阳·期末）2025年3月，中国科学院物理研究所研制出二维金属材料（单原子层金属）。科研人员将金属铋在280℃的高温下熔化，之后通过范德华挤压技术给金属施压，经数小时冷却后就得到了二维金属，则金属铋在（　　） A．熔化的过程中，分子热运动的平均动能一直增加 B．熔化的过程中，温度不变但内能增加 C．温度升高时，每个分子的动能均增大 D．冷却后，所有分子都停止热运动 2．（24-25高二下·河南南阳·期末）下列哪些现象不是液体的表面张力作用的结果（　　） A．水黾可以停在水面 B．叶面上的露珠呈球形 C．吹出的肥皂泡呈球形 D．浸润现象 3．（24-25高二下·河南商丘·期末）关于晶体和非晶体的理解，下列说法正确的是（　　） A．晶体和非晶体不能相互转化 B．食盐在熔化的过程中，分子的平均动能保持不变 C．晶体的物理性质表现为各向异性 D．液晶的光学性质表现为各向同性 4．（24-25高二下·河南郑州·期末）关于固体和液体材料的特点，下列说法正确的是（　　） A．没有确定几何形状的固体一定是非晶体 B．显示各向同性的固体一定是非晶体 C．试管中的液体不浸润试管壁，就不能产生毛细现象 D．玻璃碎片尖端在火上烧熔会变钝，是由于表面张力作用 5．（24-25高二下·河南驻马店·期末）下列说法错误的是（　　） A．一定量0℃的冰融化成0℃的水，其分子动能之和不变，分子势能之和变大 B．热量只会从高温物体传递给低温物体，这说明了热传递具有方向性 C．浸润现象中，附着层的液分子比液体内部更密集，液体分子之间表现为相互排斥的力 D．两个系统彼此处于热平衡，则二者温度一定相同 6．（24-25高二下·河南·期末）下列四幅图对应的说法正确的是（　　） A．图甲中，固态镓放入手心后慢慢融化，此过程中放出热量 B．图乙中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩是因为液体表面具有扩张的趋势 C．图丙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．图丁中，在玻璃管内注入水银，水银出现凸液面，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间的吸引力 7．（24-25高二下·河南·期末）“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”描绘了冰雪的壮美，“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”叙述了液体的磅礴大气。大自然中固态、液态是很常见的物态。下列关于它们的说法正确的是（　　） A．图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体 B．图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃 C．图丙中用烧热的针刺破松弛棉线左侧的肥皂膜后变成右图所示形状是因为液体表面张力的作用 D．图丁中方解石的双折射现象说明晶体的任何物理性质都表现为各向异性 二、多选题 8．（24-25高二下·河南许昌·期末）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富相互配合，生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、“液桥”演示实验（如图所示）、水油分离实验、太空抛物实验等，并深入浅出地讲解了实验现象背后的科学原理，下列说法正确的是（　　） A．只有在太空中才能进行“液桥”实验 B．图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表面张力 C．塑料制成的液桥板是非晶体 D．冰是晶体 9．（24-25高二下·河南洛阳·期末）关于下列实验或现象的说法，正确的是（　　）              A．图甲中微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击的次数越少，布朗运动越不明显 B．图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且 C．图丙用热针接触固体薄片背面，蜡熔化的范围呈椭圆形，说明固体薄片是单晶体 D．图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡 地 城 考点02 气体实验定律 一、单选题 1．（24-25高三下·河南·期末）如图所示，汽缸开口向上固定在水平面上，用活塞将缸内封闭一定质量的气体，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，活塞静止时处在图中所示位置，给活塞一个向上的力，使活塞快速运动到虚线的位置，设封闭气体压强为p，体积为V，活塞快速向上运动过程中（    ） A．气体每个分子的动能均减小 B．缸内气体分子对汽缸内壁单位面积上的平均作用力减小 C．p和V乘积不变 D．气体的内能不变 2．（24-25高二下·河南商丘·期末）某同学用打气筒给容积为的篮球充气，初始时篮球内部气压与外界大气压相等均为。设充气过程中篮球体积和内外气体温度不变，气筒容积为，要使球内气体压强达到，应至少打气多少次（　　） A．32次 B．24次 C．16次 D．8次 3．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，一端封闭的竖直玻璃管开口向上，管内有一段高的水银柱将长为l的空气柱密封在管中，水银上表面与管口齐平。现用注射器缓慢向管口继续滴入水银，直至水银与管口再次齐平。已知大气压强，玻璃管导热良好，环境温度不变，整个过程未有水银溢出，则初始时空气柱的长度l（　　） A．不能大于71cm B．可以是80cm C．可以是100cm D．可以是任意值 4．（24-25高三下·河南许昌·期末）家庭中使用的一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的最大静摩擦力是正压力的倍，外界大气压强为，重力加速度为，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。此过程中，下列说法正确的是（　　） A．吸盘内的气体的压强增大 B．吸盘内的气体要从外界吸收热量 C．吸盘内的气体分子的平均动能变大 D．安装结束后，此挂钩所挂物体的最大质量为 二、多选题 5．（24-25高二下·河南安阳·期末）如图为一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c的V-T图像。则下列说法正确的是（　　） A．状态c的压强是状态a压强的2倍 B．状态b到状态c过程，气体向外界放出热量 C．状态a到状态b过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数减少 D．状态a到状态b过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 6．（24-25高二下·河南驻马店·期末）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 7．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，横截面积为1cm2、导热良好的U形玻璃管固定在竖直面内，O点为U形管的最低点，玻璃管左侧封闭、右侧开口，管内通过水银封闭了一段长60cm、可视为理想气体的气柱，右侧水银液面比左侧低20cm，已知外界大气压强恒为75cmHg，环境的热力学温度为300K，下列说法正确的是（　　） A．若用注射器向右侧玻璃管内缓慢注入52mL的水银，则玻璃管两侧的液面将相平 B．若将U形管沿纸面绕过O点垂直纸面的轴顺时针转动少许，则封闭气柱的长度将减小 C．若向右侧玻璃管内缓慢注入62.5mL的水银，则稳定后右侧液面比左侧液面高5cm D．若对封闭气体加热，则当两侧液面高度相同时，封闭气柱的热力学温度为460 K 三、实验题 8．（24-25高二下·河南焦作·期末）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置及原理图分别如图1、2所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 B．实验时让空气柱的体积变化尽可能快些 C．为保证气密性，减小柱塞与器壁的摩擦，实验前应在柱塞上涂润滑油 (2)为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，A组同学进行了两次实验，得到的p−V图像如图3所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1______T2（填“<”“=”或“>”）。 (3)B组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和注射器体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图4所示，则图中V0代表的物理含义是________。 四、解答题 9．（24-25高二下·河南焦作·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为，胎压为2个标准大气压，温度为。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为，胎内空气的压强将变为多少（结果保留2位有效数字） (2)已知、1个标准大气压下的空气密度为，则该轮胎内空气质量为多少？（结果保留2位有效数字） 10．（24-25高二下·河南南阳·期末）粗细均匀的细玻璃管长度为l=100cm，开口向上竖直放置，用长的水银柱封闭一定质量的空气，空气柱长度h1=57.1cm。已知大气压强为，气体温度保持不变，求： (1)当玻璃管水平放置时，空气柱长度l2为多少cm（结果保留整数）； (2)当玻璃管开口向下竖直放置时空气柱的长度l3为多少cm（结果保留整数）。 11．（24-25高二下·河南周口·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为0.06m³，胎压为2个标准大气压，温度为27℃。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为37℃，胎内空气的压强将变为多少Pa?（结果保留2位有效数字） (2)已知0℃、1个标准大气压下的空气密度为1.3kg/m³，则该轮胎内空气质量为多少?（结果保留2位有效数字） 12．（24-25高二下·河南许昌·期末）如图所示，一圆柱形汽缸固定在水平地面上，用质量横截面积的活塞密封着一定质量的理想气体，跨过光滑定滑轮的轻绳两端分别连接着活塞和一质量的重物，左、右两侧的绳均竖直，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且为30N。开始时缸内气体的温度为，压强为，活塞与汽缸底部的距离为，重物与水平地面的距离为。外界大气压为，重力加速度。现对缸内气体缓慢加热。求： (1)重物恰好开始下降时缸内气体的温度； (2)重物刚与地面接触时缸内气体的温度。 13．（24-25高二下·河南商丘·期末）如图所示，内径均匀的U形细管固定在小车的水平车厢上，U形管的左端封闭、右端开口，管内装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水银面等高，左端封闭气柱的长度为，当小车水平向右做匀加速直线运动时，U形管左右两端的水银面的高度差为，已知重力加速度为，水银的密度为，U形管水平部分长度为，大气压强为，封闭气体温度保持不变，求： (1)小车做匀加速运动时，封闭气体的压强； (2)小车做匀加速运动的加速度大小。 14．（24-25高二下·河南驻马店·期末）中国是茶叶的原产地，不同区域形成了各具特色的茶类，如图所示，是人们饮用茶水的器具，在圆柱形茶杯中装入热力学温度为1.2T的热水，用杯盖将茶杯杯口封闭，待冷却至环境温度后，手提杯盖可以将整个茶杯提起。已知环境的热力学温度为T，大气压强为，茶杯底面与杯盖面积均为S，重力加速度为g，杯盖与茶杯杯口之间密封完好，不漏气，杯内封闭气体可视为理想气体，气体温度与杯内热水温度相同。 (1)用手向上提杯盖，为使茶杯不脱落，求茶杯杯身与水总质量的最大值。 (2)若杯盖密封不严，当杯子和水冷却到环境温度时，求此时杯内气体质量与原有气体质量的比值。 15．（24-25高二下·河南信阳·期末）如图所示的“U”形玻璃管竖直放置，左、右竖直细管的横截面积分别为S、2S，左管封闭，右管开口，一段水银柱把一定质量的理想气体封闭在左管内。稳定时，气体的温度为、长度为，压强为，左管的水银面比右管水银面高，大气压强为，求：若缓慢地增加气体的温度，当气体温度为多少时，左右两管的水银面等高。 16．（24-25高二下·河南·期末）汽车搭载空气悬挂有助于提升汽车的舒适性，某国产汽车的空气悬挂由空气弹簧与避震桶芯所组成。某次测试中，空气弹簧内密封有一定质量的理想气体，其一段等温压缩过程（状态 A 到状态B）可简化为如图所示的图像，已知 A 到B 过程中外界对气体做功为W，图中坐标均为已知量。 (1)求状态A 的压强； (2)A到B 过程，空气弹簧内的气体是放出还是吸收热量，并求该热量的大小Q。 17．（24-25高二下·河南鹤壁·期末）用活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好、粗细均匀的汽缸内，初始时活塞在缸口处。已知外界环境温度为，汽缸高度为，大气压强为，活塞的横截面积为，重力加速度为，不计活塞的厚度与质量，汽缸内壁光滑。如图所示，现将质量为的物体轻轻放到活塞上。求： (1)当活塞稳定后，活塞下降的高度； (2)在活塞稳定后将环境温度缓慢升高到，当活塞再次稳定时，活塞距汽缸底部的距离。 18．（24-25高二下·河南郑州·期末）如图，薄壁（导热良好）汽缸和活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞通过连杆固定在平台上，其中汽缸质量为，活塞横截面积为。初始时环境温度为，该装置静置于水平面上，活塞到汽缸底部的距离为。然后把装置静置于倾角为的斜面，此时活塞距汽缸底部的距离为。现改变环境温度，使活塞再次回到距汽缸底部的位置。已知汽缸内壁光滑且与活塞密封良好，大气压强为，取重力加速度，求： (1)斜面的倾角； (2)改变后的环境温度。 19．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，上端开口、内壁光滑的圆柱形汽缸固定在竖直墙上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40cm2的活塞相连接，汽缸内封闭一定质量的理想气体。在汽缸内距缸底60cm处有卡环，活塞只能向上滑动。开始时活塞放在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强，热力学温度。现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度升高30K时，活塞恰好离开卡环，当温度升高到480K时，活塞移动了20cm。取重力加速度大小，求： (1)活塞的质量m； (2)弹簧的劲度系数k。 20．（24-25高二下·河南商丘·期末）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，管中装有适量的水银，左右两管口平齐且均封闭，左管口装有一个阀门。初始时阀门关闭，右管中封闭空气柱长为L1=16cm，左管中封闭空气柱长为L2=8cm，外界大气压强为p0=76cmHg。现将阀门适当打开，使管外空气缓缓流进左管中，当左右两管中水银液面相平时，左管中气体压强恰好等于管外大气压强，整个过程气体的温度始终不变，空气可视为理想气体，求： (1)开始时右管中气体的压强为多少； (2)流进左管中的气体质量与原左管中气体质量之比为多少。 21．（24-25高二下·河南郑州·期末）如图所示，高度为的封闭气缸竖直固定在水平面上，气缸的侧壁和下底面为绝热材料，顶部的材料导热性能良好。横截面积为的绝热活塞用轻弹簧与气缸顶端连接，活塞的密封性良好，厚度不计，平衡时弹簧刚好处于原长且活塞位于气缸的正中央，此时上侧气体A的压强为。现用电热丝对下侧气体B缓慢加热。已知活塞的质量为，重力加速度为，环境温度保持不变，气体可视为理想气体。 (1)求加热前气体B的压强； (2)当气体B的热力学温度缓慢升高到原来的时，活塞上升了5cm，求弹簧的劲度系数k。 22．（24-25高二下·河南·期末）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C（体积忽略不计）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一管内体积不计的足够长的U形管，两侧水银柱高度差为38cm，A内有体积可以忽略的电阻丝，B室容器可通过一阀门K与大气相通。已知外界大气压。 (1)此时B室内气体压强是多少？ (2)若A室内气体的温度保持不变，将阀门K打开，稳定后B室内剩余气体的质量和B室原有气体质量之比是多少？ (3)若打开阀门K稳定后，给A室内的电阻丝通电，将A室内气体温度加热到多少K时，A室体积是B室的两倍？ (4)若在（3）后，关闭阀门K，将A室内气体温度继续加热到800K时，求此时A室内气体的压强。 23．（24-25高二下·河南洛阳·期末）如图所示的粗细均匀薄壁U形管，导热良好，左管上端封闭，右管开口且足够长。环境温度为时，右管内水银面比左管高h=4cm，左管内空气柱长度L=20cm，大气压强 (1)求此时封闭气体的压强大小； (2)现使环境温度降低，当左管内水银面比右管高=4cm时，环境热力学温度为多少？ 试卷第1页，共3页 13 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06　固体、液体和气体 2大高频考点概览 考点01 固体和液体 考点02 气体实验定律 地 城 考点01 固体和液体 一、单选题 1．（24-25高二下·河南南阳·期末）2025年3月，中国科学院物理研究所研制出二维金属材料（单原子层金属）。科研人员将金属铋在280℃的高温下熔化，之后通过范德华挤压技术给金属施压，经数小时冷却后就得到了二维金属，则金属铋在（　　） A．熔化的过程中，分子热运动的平均动能一直增加 B．熔化的过程中，温度不变但内能增加 C．温度升高时，每个分子的动能均增大 D．冷却后，所有分子都停止热运动 【答案】B 【详解】A．晶体熔化时温度保持不变，分子热运动的平均动能由温度决定，故分子热运动的平均动能不变，故A错误； B．晶体熔化时温度保持不变，分子热运动的平均动能不变，晶体熔化过程需吸热，则分子势能增大，可知，内能增加，故B正确； C．温度升高时分子平均动能增大，但个别分子动能可能减小，故C错误； D．分子热运动永不停息，冷却后分子仍会运动，故D错误。 故选B。 2．（24-25高二下·河南南阳·期末）下列哪些现象不是液体的表面张力作用的结果（　　） A．水黾可以停在水面 B．叶面上的露珠呈球形 C．吹出的肥皂泡呈球形 D．浸润现象 【答案】D 【详解】A．水黾能停在水面，是由于水的表面张力提供了支撑力，故A正确； B．露珠呈球形，因表面张力使液体表面积趋于最小，故B正确； C．肥皂泡呈球形，表面张力使液膜收缩成最小表面积，故C正确； D．浸润现象由液体与固体的分子间作用力（附着力与内聚力对比）决定，而非液体表面张力主导，故D错误。 本题选不正确的，故选D。 3．（24-25高二下·河南商丘·期末）关于晶体和非晶体的理解，下列说法正确的是（　　） A．晶体和非晶体不能相互转化 B．食盐在熔化的过程中，分子的平均动能保持不变 C．晶体的物理性质表现为各向异性 D．液晶的光学性质表现为各向同性 【答案】B 【详解】A．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化（如非晶玻璃经热处理可结晶），故A错误； B．食盐熔化时温度不变，温度决定分子的平均动能，故平均动能保持不变，故B正确； C．单晶体物理性质各向异性，多晶体各向同性，故C错误； D．液晶的光学性质具有各向异性（如对偏振光的调制作用），故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·河南郑州·期末）关于固体和液体材料的特点，下列说法正确的是（　　） A．没有确定几何形状的固体一定是非晶体 B．显示各向同性的固体一定是非晶体 C．试管中的液体不浸润试管壁，就不能产生毛细现象 D．玻璃碎片尖端在火上烧熔会变钝，是由于表面张力作用 【答案】D 【详解】A．多晶体（如金属）没有确定的几何形状但属于晶体，故A错误； B．多晶体显示各向同性但属于晶体，故B错误； C．不浸润时液体在毛细管中液面下降，仍属毛细现象，故C错误； D．熔化的玻璃在表面张力作用下趋于球形，尖端变钝，故D正确。 故选D。 5．（24-25高二下·河南驻马店·期末）下列说法错误的是（　　） A．一定量0℃的冰融化成0℃的水，其分子动能之和不变，分子势能之和变大 B．热量只会从高温物体传递给低温物体，这说明了热传递具有方向性 C．浸润现象中，附着层的液分子比液体内部更密集，液体分子之间表现为相互排斥的力 D．两个系统彼此处于热平衡，则二者温度一定相同 【答案】B 【详解】A．0℃的冰融化成0℃的水时，温度不变，分子平均动能相同，总动能之和不变。熔化过程吸热，内能增加，而内能增量体现在分子势能上，故分子势能之和变大。故A正确。 B． 热量自发传递方向是从高温到低温，但若有外界做功（如制冷机），热量可从低温传向高温。题干未限定“自发”，因此“只会”表述错误。故B错误。 C．浸润现象中，附着层液体分子受固体分子吸引更密集，分子间距小于平衡距离，表现为斥力。故C正确。 D．热力学第零定律指出，处于热平衡的系统温度相同。故D正确。 由于本题选错误的，故选B。 6．（24-25高二下·河南·期末）下列四幅图对应的说法正确的是（　　） A．图甲中，固态镓放入手心后慢慢融化，此过程中放出热量 B．图乙中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩是因为液体表面具有扩张的趋势 C．图丙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．图丁中，在玻璃管内注入水银，水银出现凸液面，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间的吸引力 【答案】D 【详解】A．熔化过程是吸热，不是放热，故A错误； B．刺破一侧肥皂膜后，棉线向另一侧收缩是因为液体表面有收缩趋势（表面张力 ），不是扩张趋势，故B错误； C．石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体（单晶体有各向异性，熔化后形状体现各向异性 ），故C错误； D．水银在玻璃管内呈凸液面，是因为玻璃分子对附着层水银分子吸引力小于水银内部分子间吸引力，表现为不浸润，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·河南·期末）“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”描绘了冰雪的壮美，“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”叙述了液体的磅礴大气。大自然中固态、液态是很常见的物态。下列关于它们的说法正确的是（　　） A．图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体 B．图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃 C．图丙中用烧热的针刺破松弛棉线左侧的肥皂膜后变成右图所示形状是因为液体表面张力的作用 D．图丁中方解石的双折射现象说明晶体的任何物理性质都表现为各向异性 【答案】C 【详解】A．图甲中将盐块敲碎后，仍是晶体，A错误； B．图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃，B错误； C．图丙中用烧热的针刺破松弛棉线左侧的肥皂膜后变成右图所示形状是因为液体表面张力的作用，C正确； D．有些晶体的光学性质各向异性，方解石的双折射现象说明其具有各向异性的属性，但不是任何物理性质都表现为各向异性，D错误。 故选C。 二、多选题 8．（24-25高二下·河南许昌·期末）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富相互配合，生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、“液桥”演示实验（如图所示）、水油分离实验、太空抛物实验等，并深入浅出地讲解了实验现象背后的科学原理，下列说法正确的是（　　） A．只有在太空中才能进行“液桥”实验 B．图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表面张力 C．塑料制成的液桥板是非晶体 D．冰是晶体 【答案】BCD 【详解】AB．“液桥”实验靠的是液体的表面张力，在地面也可以完成该实验，故A错误，B正确； C．塑料制成的液桥板是非晶体，不具有晶体的典型特征，故C正确； D．冰具有晶体的典型特征，是晶体，故D正确。 故选BCD。 9．（24-25高二下·河南洛阳·期末）关于下列实验或现象的说法，正确的是（　　）              A．图甲中微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击的次数越少，布朗运动越不明显 B．图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且 C．图丙用热针接触固体薄片背面，蜡熔化的范围呈椭圆形，说明固体薄片是单晶体 D．图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡 【答案】BC 【详解】A．图甲中微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击的次数越少，受到液体分子撞击越不平衡，布朗运动越明显，故A错误； B．图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，可知，故B正确； C．图丙用热针接触固体薄片背面，蜡熔化的范围呈椭圆形，可知固体薄片具有各向异性，说明固体薄片是单晶体，故C正确； D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，故D错误。 故选BC。 地 城 考点02 气体实验定律 一、单选题 1．（24-25高三下·河南·期末）如图所示，汽缸开口向上固定在水平面上，用活塞将缸内封闭一定质量的气体，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，活塞静止时处在图中所示位置，给活塞一个向上的力，使活塞快速运动到虚线的位置，设封闭气体压强为p，体积为V，活塞快速向上运动过程中（    ） A．气体每个分子的动能均减小 B．缸内气体分子对汽缸内壁单位面积上的平均作用力减小 C．p和V乘积不变 D．气体的内能不变 【答案】B 【详解】AD．使活塞快速运动到虚线的位置，气体来不及与外界热交换，气体对外做功，内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，但某一个分子的动能有可能增大，故AD错误； B．气体体积增大，温度降低，则压强减小，即缸内气体分子对汽缸内壁单位面积上的平均作用力减小，故B正确； C．由 可知温度降低，p和V乘积变小，故C错误。 故选B。 2．（24-25高二下·河南商丘·期末）某同学用打气筒给容积为的篮球充气，初始时篮球内部气压与外界大气压相等均为。设充气过程中篮球体积和内外气体温度不变，气筒容积为，要使球内气体压强达到，应至少打气多少次（　　） A．32次 B．24次 C．16次 D．8次 【答案】C 【详解】根据玻意耳定律， 解得 故至少需要打气16次。 故选C。 3．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，一端封闭的竖直玻璃管开口向上，管内有一段高的水银柱将长为l的空气柱密封在管中，水银上表面与管口齐平。现用注射器缓慢向管口继续滴入水银，直至水银与管口再次齐平。已知大气压强，玻璃管导热良好，环境温度不变，整个过程未有水银溢出，则初始时空气柱的长度l（　　） A．不能大于71cm B．可以是80cm C．可以是100cm D．可以是任意值 【答案】C 【详解】设滴入水银的高度为，滴入前 再次平衡时 由理想气体状态方程 解得 故选C。 4．（24-25高三下·河南许昌·期末）家庭中使用的一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的最大静摩擦力是正压力的倍，外界大气压强为，重力加速度为，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。此过程中，下列说法正确的是（　　） A．吸盘内的气体的压强增大 B．吸盘内的气体要从外界吸收热量 C．吸盘内的气体分子的平均动能变大 D．安装结束后，此挂钩所挂物体的最大质量为 【答案】B 【详解】A．理想气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律可知，吸盘内的气体的压强减小，故A错误； B．理想气体温度一定，则内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内的气体要从外界吸收热量，故B正确； C．理想气体温度不变，则吸盘内的气体分子的平均动能不变，故C错误； D．根据玻意耳定律有 令此挂钩所挂物体的最大质量为，对物体与挂钩整体分析有， 解得 故D错误。 故选B。 二、多选题 5．（24-25高二下·河南安阳·期末）如图为一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c的V-T图像。则下列说法正确的是（　　） A．状态c的压强是状态a压强的2倍 B．状态b到状态c过程，气体向外界放出热量 C．状态a到状态b过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数减少 D．状态a到状态b过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 【答案】AC 【详解】C．根据 变形可得 则ab为等压线，则 从状态a到状态b，气体温度升高，分子平均动能增大，压强不变；气体温度升高，气体体积增大，单位体积内分子数减少；故单位时间内撞击器壁单位面积的分子数减少，C正确； A．由题图可知，状态b到状态c是等容变化，则 解得，A正确； B．由题图可知，状态b到状态c，气体温度升高，内能增大；体积不变，外界对其不做功，气体也不对外做功； 根据热力学第一定律，气体从外界吸收热量，B错误； D．状态a到状态b过程，气体温度升高，内能增加；气体体积增大，气体对外做功；根据热力学第一定律，气体吸收的热量大于其内能的增加量，差值等于气体对外做的功，D错误。 故选AC。 6．（24-25高二下·河南驻马店·期末）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 【答案】AD 【详解】AB．状态A经等容过程到达状态B，温度升高，根据查理定律可知，压强增大，状态B经等温过程到达状态C，温度一定，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，则有，故A正确，B错误； C．A到B过程体积一定，则单位体积内的气体分子个数不变，故C错误； D．B到C过程体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故D正确。 故选AD。 7．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，横截面积为1cm2、导热良好的U形玻璃管固定在竖直面内，O点为U形管的最低点，玻璃管左侧封闭、右侧开口，管内通过水银封闭了一段长60cm、可视为理想气体的气柱，右侧水银液面比左侧低20cm，已知外界大气压强恒为75cmHg，环境的热力学温度为300K，下列说法正确的是（　　） A．若用注射器向右侧玻璃管内缓慢注入52mL的水银，则玻璃管两侧的液面将相平 B．若将U形管沿纸面绕过O点垂直纸面的轴顺时针转动少许，则封闭气柱的长度将减小 C．若向右侧玻璃管内缓慢注入62.5mL的水银，则稳定后右侧液面比左侧液面高5cm D．若对封闭气体加热，则当两侧液面高度相同时，封闭气柱的热力学温度为460 K 【答案】AC 【详解】 A．若玻璃管两侧的液面相平，对理想气体，根据玻意耳定律，有 解得44cm 则注入的水银的体积，故A正确； B．将U形管沿纸面绕过O点垂直纸面的轴顺时针转动少许，若水银不发生流动，则U形管倾斜后，两侧液面的高度差变大，故稳定时封闭气柱的长度增大，故B错误； C．若向右侧玻璃管内缓慢注入62.5mL的水银，则左侧气体体积将减小，设长度变为L2，且大于液面平时的注入体积，右侧面会比左侧高，设高度差为，则有 根据玻意耳定律，有 解得cm，故C正确； D．根据理想气体状态方程，有 解得T=477.3K，故D错误。 故选AC。 三、实验题 8．（24-25高二下·河南焦作·期末）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置及原理图分别如图1、2所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 B．实验时让空气柱的体积变化尽可能快些 C．为保证气密性，减小柱塞与器壁的摩擦，实验前应在柱塞上涂润滑油 (2)为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，A组同学进行了两次实验，得到的p−V图像如图3所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1______T2（填“<”“=”或“>”）。 (3)B组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和注射器体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图4所示，则图中V0代表的物理含义是________。 【答案】(1)C (2)> (3)胶管内气体的体积 【详解】（1）A．实验中需要保持气体的温度不变，所以实验中在推拉柱塞时，不能用手握住注射器，避免人体温度引起封闭气体温度的变化，故A错误； B．实验中空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动柱塞保证气体温度不变，故B错误； C．实验中需要保持所研究气体的质量一定，为了保证封闭气体的气密性，同时减小柱塞与器壁的摩擦生热，实验时应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故C正确。 故选C。 （2）对于一定质量的理想气体，根据理想气体状态方程pV=nRT可知，在等温变化中，pV乘积为定值，且温度越高，pV乘积越大。在p−V图像中，双曲线离原点越远，对应的pV乘积越大，故温度越高，所以有T1>T2。 （3）图线不通过坐标原点，根据图像可知，图像中当V等于0时，气体压强的倒数不等于0，是因为体积测量值V没有包含胶管内气体的体积，若考虑胶管内气体的体积V胶，则有 变形可得 所以纵截距的绝对值代表胶管内气体的体积。 四、解答题 9．（24-25高二下·河南焦作·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为，胎压为2个标准大气压，温度为。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为，胎内空气的压强将变为多少（结果保留2位有效数字） (2)已知、1个标准大气压下的空气密度为，则该轮胎内空气质量为多少？（结果保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意有，， 由查理定律得 代入数据解得 （2）设轮胎内空气在、1个标准大气压下的体积为 由理想气体状态方程得 代入数据得 轮胎内空气质量 解得 10．（24-25高二下·河南南阳·期末）粗细均匀的细玻璃管长度为l=100cm，开口向上竖直放置，用长的水银柱封闭一定质量的空气，空气柱长度h1=57.1cm。已知大气压强为，气体温度保持不变，求： (1)当玻璃管水平放置时，空气柱长度l2为多少cm（结果保留整数）； (2)当玻璃管开口向下竖直放置时空气柱的长度l3为多少cm（结果保留整数）。 【答案】(1)72cm (2)87cm 【详解】（1）对封闭气体，玻璃管由开口向上变为水平，根据玻意耳定律有（p0＋l0）l1=p0l2 其中p0=76cmHg，l0=20cm，l1=h1=57.1cm 解得 l2≈72cm （2）假设玻璃管足够长，对封闭气体，玻璃管由开口向上变为开口向下，根据玻意耳定律有（p0＋l0）l1=（p0-l0）x 解得x=98cm 由于x＋l0=118cm>l=100cm 可知，有一部分水银从管口流出。对封闭气体进行分析（p0＋l0）l1=[p0-（l-l3）]l3 代入数据得 舍去负值解得l3≈87cm 11．（24-25高二下·河南周口·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为0.06m³，胎压为2个标准大气压，温度为27℃。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为37℃，胎内空气的压强将变为多少Pa?（结果保留2位有效数字） (2)已知0℃、1个标准大气压下的空气密度为1.3kg/m³，则该轮胎内空气质量为多少?（结果保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知，初始状态下轮胎内气体压强为 温度为 体积为 变化后的温度为 设此时轮胎内气体压强为，因为轮胎容积可视为不变，则由查理定律得 代入数据解得 （2）0℃变换为热力学温度为 设轮胎内空气在0℃、1个标准大气压下的体积为，由理想气体状态方程得 代入数据解得 所以轮胎内空气的质量为 12．（24-25高二下·河南许昌·期末）如图所示，一圆柱形汽缸固定在水平地面上，用质量横截面积的活塞密封着一定质量的理想气体，跨过光滑定滑轮的轻绳两端分别连接着活塞和一质量的重物，左、右两侧的绳均竖直，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且为30N。开始时缸内气体的温度为，压强为，活塞与汽缸底部的距离为，重物与水平地面的距离为。外界大气压为，重力加速度。现对缸内气体缓慢加热。求： (1)重物恰好开始下降时缸内气体的温度； (2)重物刚与地面接触时缸内气体的温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）分析汽缸中的气体，初态时温度，压强， 末态（重物恰好开始下降时），设汽缸中气体温度为，压强为，活塞处于平衡状态，受力分析有 解得 汽缸中的气体做等容变化，由查理定律有 解得 （2）活塞从开始运动至重物刚好与地面接触过程中，气体做等压变化，设末态温度为，初、末状态的体积分别为， 由盖—吕萨克定律有 解得 13．（24-25高二下·河南商丘·期末）如图所示，内径均匀的U形细管固定在小车的水平车厢上，U形管的左端封闭、右端开口，管内装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水银面等高，左端封闭气柱的长度为，当小车水平向右做匀加速直线运动时，U形管左右两端的水银面的高度差为，已知重力加速度为，水银的密度为，U形管水平部分长度为，大气压强为，封闭气体温度保持不变，求： (1)小车做匀加速运动时，封闭气体的压强； (2)小车做匀加速运动的加速度大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）静止时封闭气体压强为，体积为，匀加速运动时气体体积为，根据玻意耳定律有 解得 （2）对管中水平部分的水银进行分析，由牛顿第二定律有 其中 联立解得 14．（24-25高二下·河南驻马店·期末）中国是茶叶的原产地，不同区域形成了各具特色的茶类，如图所示，是人们饮用茶水的器具，在圆柱形茶杯中装入热力学温度为1.2T的热水，用杯盖将茶杯杯口封闭，待冷却至环境温度后，手提杯盖可以将整个茶杯提起。已知环境的热力学温度为T，大气压强为，茶杯底面与杯盖面积均为S，重力加速度为g，杯盖与茶杯杯口之间密封完好，不漏气，杯内封闭气体可视为理想气体，气体温度与杯内热水温度相同。 (1)用手向上提杯盖，为使茶杯不脱落，求茶杯杯身与水总质量的最大值。 (2)若杯盖密封不严，当杯子和水冷却到环境温度时，求此时杯内气体质量与原有气体质量的比值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）假设环境温度时，杯内气体压强为p，杯内气体体积一定，根据查理定律有 对杯子和水进行分析，根据平衡条件有 解得 （2）假设杯子不漏气，杯内气体体积会变成，对杯内气体进行分析，根据盖吕萨克定律有 则杯内现有气体与原来气体质量之比 解得 15．（24-25高二下·河南信阳·期末）如图所示的“U”形玻璃管竖直放置，左、右竖直细管的横截面积分别为S、2S，左管封闭，右管开口，一段水银柱把一定质量的理想气体封闭在左管内。稳定时，气体的温度为、长度为，压强为，左管的水银面比右管水银面高，大气压强为，求：若缓慢地增加气体的温度，当气体温度为多少时，左右两管的水银面等高。 【答案】 【详解】初状态： 压强、体积、温度 末状态： 当左右两管水银面等高时，设左管水银面下降x，由于左、右竖直细管横截面积分别为S、2S，根据水银体积不变，可得 且原来左管水银面比右管高3h，则 联立解得， 此时封闭气体长度 体积 压强为 则当左、右两管的水银面等高时，气体的长度为12h，压强为，则 由理想气体状态方程可得 综合解得 16．（24-25高二下·河南·期末）汽车搭载空气悬挂有助于提升汽车的舒适性，某国产汽车的空气悬挂由空气弹簧与避震桶芯所组成。某次测试中，空气弹簧内密封有一定质量的理想气体，其一段等温压缩过程（状态 A 到状态B）可简化为如图所示的图像，已知 A 到B 过程中外界对气体做功为W，图中坐标均为已知量。 (1)求状态A 的压强； (2)A到B 过程，空气弹簧内的气体是放出还是吸收热量，并求该热量的大小Q。 【答案】(1) (2)放热，W 【详解】（1）A到B是等温过程，有 代入数据解得 （2）由于A到B是等温压缩，故此过程内能变化量 由热力学第一定律有，解得 由于，故，所以A到B过程气体放出热量，放出热量大小为W。 17．（24-25高二下·河南鹤壁·期末）用活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好、粗细均匀的汽缸内，初始时活塞在缸口处。已知外界环境温度为，汽缸高度为，大气压强为，活塞的横截面积为，重力加速度为，不计活塞的厚度与质量，汽缸内壁光滑。如图所示，现将质量为的物体轻轻放到活塞上。求： (1)当活塞稳定后，活塞下降的高度； (2)在活塞稳定后将环境温度缓慢升高到，当活塞再次稳定时，活塞距汽缸底部的距离。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞上放物体之前，汽缸内封闭气体的压强为，体积为 活塞上放上物体且稳定后，设压强为，则有 若活塞下降的高度为，根据玻意耳定律 解得 （2）将环境温度缓慢升高到，稳定后设活塞距汽缸底部的距离为 理想气体的温度 根据盖-吕萨克定律 解得 18．（24-25高二下·河南郑州·期末）如图，薄壁（导热良好）汽缸和活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞通过连杆固定在平台上，其中汽缸质量为，活塞横截面积为。初始时环境温度为，该装置静置于水平面上，活塞到汽缸底部的距离为。然后把装置静置于倾角为的斜面，此时活塞距汽缸底部的距离为。现改变环境温度，使活塞再次回到距汽缸底部的位置。已知汽缸内壁光滑且与活塞密封良好，大气压强为，取重力加速度，求： (1)斜面的倾角； (2)改变后的环境温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对竖直汽缸，由受力平衡可知 对倾斜汽缸，由受力平衡可知 由玻意耳定律得 代入相关已知数据，联立求解得 （2）由理想气体状态方程 得 19．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图所示，上端开口、内壁光滑的圆柱形汽缸固定在竖直墙上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40cm2的活塞相连接，汽缸内封闭一定质量的理想气体。在汽缸内距缸底60cm处有卡环，活塞只能向上滑动。开始时活塞放在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强，热力学温度。现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度升高30K时，活塞恰好离开卡环，当温度升高到480K时，活塞移动了20cm。取重力加速度大小，求： (1)活塞的质量m； (2)弹簧的劲度系数k。 【答案】(1)4kg (2)200N/m 【详解】（1）在气体温度从升高到K的过程中，气体等容变化，有 又 解得m=4kg （2）气体温度从到升高到的过程中，有 又 解得k=200N/m 20．（24-25高二下·河南商丘·期末）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，管中装有适量的水银，左右两管口平齐且均封闭，左管口装有一个阀门。初始时阀门关闭，右管中封闭空气柱长为L1=16cm，左管中封闭空气柱长为L2=8cm，外界大气压强为p0=76cmHg。现将阀门适当打开，使管外空气缓缓流进左管中，当左右两管中水银液面相平时，左管中气体压强恰好等于管外大气压强，整个过程气体的温度始终不变，空气可视为理想气体，求： (1)开始时右管中气体的压强为多少； (2)流进左管中的气体质量与原左管中气体质量之比为多少。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设右管中气体开始时的压强为p1，根据题意可知，当左、右两管中液面相平时，右管中气体压强等于p0，气体发生等温变化，则由玻意耳定律 根据题意 解得 （2）原来左管中气体的压强 设原来左管中气体压强变为p0时，体积为V，则由玻意耳定律 解得 则流进左管中气体的质量与原来左管中气体的质量之比为 21．（24-25高二下·河南郑州·期末）如图所示，高度为的封闭气缸竖直固定在水平面上，气缸的侧壁和下底面为绝热材料，顶部的材料导热性能良好。横截面积为的绝热活塞用轻弹簧与气缸顶端连接，活塞的密封性良好，厚度不计，平衡时弹簧刚好处于原长且活塞位于气缸的正中央，此时上侧气体A的压强为。现用电热丝对下侧气体B缓慢加热。已知活塞的质量为，重力加速度为，环境温度保持不变，气体可视为理想气体。 (1)求加热前气体B的压强； (2)当气体B的热力学温度缓慢升高到原来的时，活塞上升了5cm，求弹簧的劲度系数k。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对活塞进行受力分析可知，由于平衡时弹簧刚好处于原长，所以活塞只受到重力、气体A施加的向下的压力以及气体B施加的向上的支持力的作用，对活塞列平衡方程有 代入数据解得 （2）设初始状态上侧气体的体积为，下侧气体的体积为，则有 气体的温度升高到原来的时，活塞上升5cm，设上侧气体的体积变为，则有 设下侧气体的体积变为，则有 气体做等温变化，由玻意耳定律得 解得 设升温前气体的温度为，对气体列理想气体状态方程有 解得 对活塞受力分析，如图所示 根据平衡条件知 解得弹簧的劲度系数 22．（24-25高二下·河南·期末）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C（体积忽略不计）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一管内体积不计的足够长的U形管，两侧水银柱高度差为38cm，A内有体积可以忽略的电阻丝，B室容器可通过一阀门K与大气相通。已知外界大气压。 (1)此时B室内气体压强是多少？ (2)若A室内气体的温度保持不变，将阀门K打开，稳定后B室内剩余气体的质量和B室原有气体质量之比是多少？ (3)若打开阀门K稳定后，给A室内的电阻丝通电，将A室内气体温度加热到多少K时，A室体积是B室的两倍？ (4)若在（3）后，关闭阀门K，将A室内气体温度继续加热到800K时，求此时A室内气体的压强。 【答案】(1)114cmHg (2) (3)400K (4)152cmHg 【详解】（1）开始时，设A室内气体压强为，则 其中 解得B室内气体压强是 （2）开始时，设A室内气体压强为，则 A室的体积为 阀门K打开后，A室内气体等温变化，稳定后压强为，则 体积设为，根据玻意耳定律有 解得 B室内气体等温变化，依题意有 其中 根据玻意耳定律有 解得 则稳定后B室内剩余气体的质量和B室原有气体质量之比为 （3）假设打开阀门后，气体从升到T1时，A室体积是B室的两倍，即A室内气体体积变为， 压强始终为 即为等压变化过程，根据盖一吕萨克定律有 解得 （4）因为从T1=400K继续升高到T2=800K的过程中，A室内气体为等容变化过程。设其最终压强为，根据查理定律有 解得 23．（24-25高二下·河南洛阳·期末）如图所示的粗细均匀薄壁U形管，导热良好，左管上端封闭，右管开口且足够长。环境温度为时，右管内水银面比左管高h=4cm，左管内空气柱长度L=20cm，大气压强 (1)求此时封闭气体的压强大小； (2)现使环境温度降低，当左管内水银面比右管高=4cm时，环境热力学温度为多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）此时封闭气体的压强大小为，有                                                        代入数据解得 （2）设玻璃管横截面积为S，以管内气体为研究对象，末态压强为，气柱长度为，有 其中 根据理想气体状态方程有 解得 试卷第1页，共3页 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