2026届高考物理三轮复习易错题综合训练：15 热学

**基本信息** 聚焦热学核心考点，以易错题整合分子动理论、气体定律及热力学应用，强化从微观到宏观的知识逻辑与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |分子动理论与估算|3题（1-2）|微观量计算、大气分子总数估算|物质观念为基，阿伏加德罗常数串联分子数与宏观量| |气体状态与图像|4题（3-5）|速率分布图像、p-T/p-V图像分析|运动与相互作用观念，气体实验定律与图像结合| |热力学定律应用|3题（6-8）|循环过程、做功与吸放热判断|能量观念主导，热力学第一定律解决实际情境| |关联气体与计算|7题（9-17）|活塞弹簧、多汽缸/液柱关联|科学推理与模型建构，综合气体定律与力学平衡|

15 2026年热学易错题 1、★★【分子动理论——分子数与直径】（多选）钻石应用于首饰、高强度钻头和刻刀等物品，设钻石的密度为 ，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，已知1克拉，则下列选项正确的是（ ） A. 克拉钻石物质的量为 B. 克拉钻石所含有的分子数为 C. 每个钻石分子直径的表达式为 D. 克拉钻石的体积为 【答案】ABC 【易错点】单位换算（克拉→g）、体积公式中球体与立方体的区分、阿伏加德罗常数的应用 【解析】克拉钻石物质的量为，正确；克拉钻石所含有的分子数为，正确；每个钻石分子直径设为，则有，又，解得，正确；克拉钻石的体积为，故错误. 2、★★【大气分子总数估算】已知地球大气层的厚度远小于地球半径，空气平均摩尔质量，阿伏加德罗常数，地面附近大气压强，重力加速度大小.由此可以估算地球大气层空气分子总数为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【易错点】用大气压计算空气质量时建模不当，易漏掉地球表面积公式（4πR²）；重力与压力关系混淆。 【解析】设大气层中空气的质量为，有，即，分子数，正确，、、错误. 3、★★【气体分子速率分布图像】如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数占总分子数的百分比与分子速率之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中正确的是（ ） 甲 乙 A. 在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大 B. 在状态Ⅱ时气体的压强较大 C. 在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多 D. 每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大 【答案】C 【易错点】误认为速率分布图中峰值对应平均速率；误以为每个分子速率都变大 。 【解析】本题考查气体分子运动规律问题.由题图乙可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，故错误；气体进行等压变化，则气体在两个状态的压强相等，故错误；从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程是等压变化，且温度升高，气体的体积变大，气体在状态Ⅰ时分子平均作用力较小，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多，故正确；气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，并非每一个分子的速率都大于状态Ⅰ时的速率，故错误. 4、★★【气温计——液柱封闭气体等容变化】某同学自制了一个气温计，他将一根透明玻璃管插入一个薄玻璃瓶，接口处密封.将加热后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入装有红墨水的水槽中，固定好整个装置，如图所示.当瓶内气体温度降至室温时，管内外水面的高度差为.设红墨水的密度为 ，重力加速度为，管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室内气压保持不变，气体均可视为理想气体，以下操作过程中，玻璃管内水面一直在水槽水面之上.下列说法正确的是（ ） A. 若室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等压变化 B. 若室温升高，管内外水面的高度差将增大 C. 当管内外水面的高度差为时，室温为 D. 将该装置带至温度恒定的低压舱中，舱内气压越低，管内外水面的高度差越大 【答案】C 【易错点】忽略玻璃瓶容积远大于管内气体体积，误判为等压变化；压强计算易漏大气压 【解析】本题考查液柱封闭气体压强的计算.管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等容变化，故错误；玻璃管内水面一直在水槽水面之上，玻璃瓶中的气体将发生等容变化，室温升高，玻璃瓶中的气体压强增大，管内外水面的高度差将减小，故错误；室温时，玻璃瓶中的气体压强，当管内外水面的高度差为时，玻璃瓶中的气体压强，玻璃瓶中的气体将发生等容变化，则有，当管内外水面的高度差为时，室温为，故正确；根据，可得，玻璃管内水面一直在水槽水面之上，将该装置带至温度恒定的低压舱，舱内气压越低，管内外水面的高度差越小，故错误. 5、★★★【理想气体 图像与热力学定律】（多选）一定质量的理想气体从状态开始，经、、三个过程后回到初始状态，其 图像如图所示.下列说法正确的是（ ） A. 在过程中，单位时间、单位面积与器壁碰撞的分子数减少 B. 在过程中，气体增加的内能等于从外界吸收的热量 C. 在过程中，气体既不吸热也不放热 D. 气体由放出的热量大于由气体吸收的热 【答案】BD 【易错点】图像斜率隐含温度信息；误认为过原点的直线是等温；做功与吸放热判断易错。 【解析】在过程中，气体压强不变，根据理想气体状态方程有，体积减小，则温度降低，则分子的平均动能减小，即平均撞击力减小，故单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增多，故错误；在过程中，气体做等容变化，体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律有，由于气体体积不变，做功为零，可知，气体增加的内能等于从外界吸收的热量，故正确；根据理想气体状态方程可知，过程为过原点的倾斜直线，故在过程中气体做等温变化，气体温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故错误；结合上述可知，则气体从过程内能的减小量等于从过程内能的增加量，由于过程气体体积减小，外界对气体做功，而过程外界对气体做功为零，根据热力学第一定律可知，气体由放出的热量大于从过程气体吸收的热量，故正确. 6、★★★【潜水钟p-V循环——热力学第一定律】某潜水钟从深水区上浮的过程中，其内部封闭的理想气体经历了如图所示的循环过程，p-V图中 a→b→c→a为一完整循环。已知a→b过程为等温变化，b→c 过程体积不变。下列说法正确的是（ ） A.b→c过程中，气体向外界放热 B.c→a 过程中，气体对外界做的功为 C.c→a 过程中，气体向外界放热 D. 一个完整循环过程中，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量 【答案】CD 【易错点】循环过程中各阶段内能变化判断；对外做功与吸放热符号易错 【解析】b→c 过程中，体积不变，压强p增大，所以温度T 升高，气体从外界吸热，选项A错误；c→a过程中，外界对气体做功W=，选项B错误；c→a过程中，压强p增加，体积减小，温度T降低，△U为负值，W为正值，根据热力学第一定律△U=W+Q，可知Q为负值，气体向外界放热，选项C正确；一个完整循环过程中，外界对气体做功为正，根据△U=W+Q，其内能不变，所以Q取负，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量，选项D正确。 7、★★★★ 【压水取水器打气】如图所示，水桶的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器.某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为.取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气.已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则（ ） A. 取水器至少按压1次，水才能从出水口流出 B. 取水器至少按压3次，水才能从出水口流出 C. 若要压出水，至少需按压16次 D. 若要压出水，至少需按压17次 【答案】D 【易错点】多次打气后压强计算；水流出临界条件（p₂> p₀+ρgh）；压出固定水量时次数需取整。 【解析】本题考查抽气问题.设取水器下压次后，桶中的水才能从出水口流出.以原来桶中空气和打入的空气为研究对象，设开始时压强为，体积为，则，，设桶中空气和打入的空气后来的体积为，压强为，则，由玻意耳定律得，要使桶中水能从出水口流出，则有，联立各式解得，所以取水器至少按压2次后，桶中水才能从出水口流出，故、错误；水桶高度，装满水时，水面距离出水口高度，再压出4升水后桶内液面与出水口高度差为，则有，解得，由于外界温度保持不变，根据玻意耳定律有，其中，，，解得，可知，若要再压出4升水，至少需按压17次，故错误，正确. 8、★★★★【气闸舱抽气排放】（多选）如图所示为神舟17号与空间站对接后的结构简图，开始时核心舱和气闸舱内气体的压强均为，宇航员需要出舱检修设备，先由核心舱进入气闸舱后，关闭内闸门，通过抽气机抽取气闸舱内的气体，每次抽气都将抽出的气体排放在核心舱中.当气闸舱内的压强降到一定值后，打开外闸门，宇航员出舱，同时将剩余气体排到外太空的真空环境中.若气闸舱的容积为，核心舱的容积为，真空抽气机每次抽气的体积为，不考虑抽气过程中温度的变化，忽略宇航员自身的体积，下列说法正确的是（ ） A. 次抽气后，气闸舱内的气体压强为 B. 次抽气并排放到核心舱后，核心舱内气体的压强为 C. 打开外闸门，气体膨胀对外界做功 D. 第一次抽气排放到核心舱后，核心舱内气体压强的增加量为 【答案】AD 【易错点】每次抽气后气闸舱压强按比例减小；排放到核心舱时压强增量计算需注意抽出的气体压强逐次降低 【解析】本题考查抽气问题.对气闸舱内的气体，第一次抽气有，解得，第二次抽气有，解得，可得次抽气后，气闸舱内气体的压强为，故正确；若每次排放前，抽气机抽取的气体的压强均为，可得次抽气后，可得核心舱内气体的压强为，但实际上每次排放前，抽气机抽取的气体的压强都小于，可知次排放后，核心舱内气体的压强小于，故错误；气体向真空膨胀不对外界做功，故错误；第一次抽气排放后有，解得核心舱内气体压强的增加量为，故正确. 计算题： 9、★★★【汽车空气悬挂——活塞与弹簧】如图所示为汽车空气悬挂系统中减震装置结构示意图，主要由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成，汽缸内的氦气可视为理想气体.未承重时弹簧处于原长，汽缸和活塞柱长度均为，气体压强等于大气压强.将4个该装置安装在汽车上，用于支撑装置以上的车身，汽车静止时活塞压入汽缸长度均为.已知活塞柱横截面积，弹簧的劲度系数.该装置的质量、摩擦及汽缸壁厚度均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变，取，求： （1） 压缩后汽缸内气体的压强； （2） 4个装置支撑的车身质量. 【答案】（1） （2） 【易错点】平衡条件中漏掉大气压力；弹簧力与气体压力方向判断。 【解析】本题考查单独气体的活塞问题. （1）装置未承重时， 承重后， 由玻意耳定律可得 解得 （2）承重后设车身质量为，则对车身有 ， 解得：. 10、★★★【汽油机冲程——压缩比计算】油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图甲所示，汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图乙所示，其中和为两个绝热过程.燃烧室内的气体可看做理想气体.一定质量的油气混合气体进入燃烧室，初始状态点处混合气体的温度为，压强约为.火花塞点火瞬间，燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到，然后，活塞被推动向下移动，在经历的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得汽缸内温度降低了，膨胀结束到达状态时，燃烧室内压强降低到，求： 甲 乙 （1） 在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度； （2） 汽缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比 ，是汽油机动力大小的一个标志.根据题目中条件，计算该汽油机的压缩比. 【答案】（1） （2） 【易错点】绝热过程温度变化与压强关系；状态方程中体积对应关系易混淆。 【解析】（1） 从过程气体发生等容升压，气体温度升高；从过程，气体绝热膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减少，温度降低；从过程气体发生等容降压，气体温度降低；从过程，气体绝热压缩，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高；可知在一个冲程内燃烧室内，状态的温度最高，根据 解得在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度为 （2） 在经历的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得汽缸内温度降低了，膨胀结束到达状态时，燃烧室内压强降低到，可知， 根据理想气体状态方程可得 可得该汽油机的压缩比为. 11、★★★★【绝热汽缸活塞——加热过程】如图所示，质量为M =5kg的柱形绝热汽缸放在倾角为θ=37°的斜面上，汽缸与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5。汽缸内用质量为m =0.5 kg，横截面积为 S =10cm2的绝热光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞固定在轻杆上，而轻杆通过铰链固定在斜面底端的挡板上，轻杆始终与斜面平行。气体初始时温度为T1=260 K ，体积为V1=1L，压强p1=1.3x105 Pa 。已知大气压强为 po =1.0×105 Pa 。现在通过汽缸底部的电热丝（体积可忽略）对气体加热，使其缓慢升温至T2=456 K （活塞未离开汽缸）。已知重力加速度g=10m/s2， sin37°=0.6， cos37°=0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1）加热后气体的体积；(2）加热过程中气体对外做的功。 【答案】(1)1.5L (2)76J 【易错点】先等容后等压的判断；活塞滑动临界条件的受力分析易错；对外做功公式应用。 【解析】(1)气体先做等容变化，由查理定律得： 活塞即将滑动时，由受力平衡得：p₂S=(M+m)gcosθ+Mgsinθ+p₀S 代入数据得：p₂=1.52×10⁵Pa，T₃=304K 接下来，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律得： 解得：V₂=1.5L 气体对外做功：W=p₂×(V₂—V₁) 代入数据得：W=76J 12、★★★★【储气罐打气与放气——质量比】小明的电动滑板车采用一种创新的"空气动力巡航"技术。其核心是一个导热良好的高压储气罐（V。=1.5L）和一个微型气动马达。使用前，他先在车库（T1=280 K)电动气泵给储气罐充气，气泵每次工作，会将Vp=0.1L、压强为po=1.0×105 Pa的环境空气打入储气罐中，不考虑由于做功引起的气体温度的变化。 （1）打气150次后，压强表显示储气罐内压强为p2=4.0×105Pa，求打气前，储气罐内气体压强； （2）在完成150次打气后，将滑板车拿到户外（T2=300K）使用，当储气罐压强降至p3=1.5×105Pa时，气动马达提供的动力开始不足，求放出的气体与刚完成打气时罐中的气体质量的比值。 \ 【答案】 (1) 3×106 Pa (2) 【易错点】打气后温度变化对状态方程的影响；放气过程质量比通过体积比计算，易误用分压定律 。 【解析】(1)假设打气前储气罐内气体压强是p₁，由于温度保持不变， 由玻意耳定律可得p₁V₀+np₀Vp=p₂V₀ 解得 p₁=3×10⁶Pa (2)打气后拿到户外罐中气体在温度为 T₂， 压强为 p₃时体积为V， 由理想气体状态方程可得: 放出的气体与刚完成打气时的罐中的气体质量之比 代入数据得: 13、★★★★【关联气体液柱——粗细不同倒置】如图所示，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的、两段细管组成，管的内径是管的2倍，管在上方.管内空气被一段水银柱隔开，水银柱在两管中的长度均为.现将玻璃管倒置使管在上方，平衡后，管内的空气柱长度改变.求管在上方时，玻璃管内上下两部分气体的压强（气体温度保持不变，以为压强单位）. 【答案】； 【易错点】横截面积与长度变化关系（面积比导致长度变化倍数）；倒置后水银柱移动方向判断 【解析】设管的横截面积为，则管的横截面积为，设管在上方时、管内的压强分别为、，则有 倒置后，因为原管内气体压强较小，所以液柱下移，即管内液柱长度减小，根据两管内径关系可知，管内液柱长度增加 压强关系为 、管内气体均发生等温变化 由玻意耳定律有， 联立解得、. 14、★★★★【关联气体汽缸——水下深度计】某物理兴趣小组受“蛟龙号”载人潜水器的启发，设计了一个测定水深的深度计.如图所示，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为，内部分别有轻质薄活塞、，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口.外界大气压强为，汽缸Ⅰ内通过活塞封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过活塞封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，初始状态、均位于汽缸最左端.该装置放入水下后，通过向右移动的距离可测定水的深度.已知相当于高的水柱产生的压强，不计水温变化，装置的内径远小于水的深度，被封闭气体视为理想气体. （1） 当向右移动时，求该深度计所处位置水的深度； （2） 求该深度计能测量的最大水深. 【答案】（1） （2） 【易错点】两部分气体压强关联；B活塞是否移动的判断；最大深度时气体全部进入一侧。 【解析】（1）当向右移动时，设不移动，对 Ⅰ 内气体 由玻意耳定律得 解得，而此时中气体的压强为 故不动. 设深度计所处位置水的深度为，则有，解得. （2）该装置放入水下后，由于水的压力向右移动，Ⅰ内气体压强逐渐增大，当压强增大到大于后开始向右移动，当恰好移动到缸底时所测深度最大，设最大深度为，此时原Ⅰ内气体全部进入Ⅱ内，设向右移动距离，两部分气体压强为. 对原Ⅰ内气体，由玻意耳定律得 对原Ⅱ内气体，由玻意耳定律得 又因为，联立解得. 15、★★★★ 【差压阀】差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统.如图所示，、两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，内轻质活塞的上方与大气连通，的体积不变.当内气体压强减去内气体压强大于时差压阀打开，内气体缓慢进入中;当该差值小于或等于时差压阀关闭.当环境温度时，内气体体积；内气体压强等于大气压强.已知活塞的横截面积，，.重力加速度大小取、内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦，差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到时: （1） 求内气体压强; （2） 求内气体体积; （3） 在活塞上缓慢倒入铁砂，若内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量. 【答案】（1） （2） （3） 【易错点】温度降低时差压阀是否打开的判断；加铁砂过程压强回到p₀时A中压强需加上Δp。 【解析】（1） 假设此过程中差压阀关闭，内气体做等压变化，内气体做等容变化 对内气体，由查理定律得 解得 内气体的压强，此时、内气体的压强差 假设成立，差压阀处于关闭状态，此时内气体压强为. （2） 对内气体，由盖-吕萨克定律得，解得. （3） 中气体压强能够回到，说明差压阀在该过程中打开，当、中压强差为时，差压阀关闭 可知当中气体压强回到时，中的气体压强为 对活塞，有 解得. 16、★★★★【三管连通水银柱——关联气体等温】如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管、、粗细均匀，、两管的上端封闭，管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通.、两管的长度分别为，.将水银从管缓慢注入，直至、两管内水银柱的高度差.已知外界大气压为.求、两管内水银柱的高度差. 【答案】 【易错点】几何关系复杂，水银柱高度差与气体长度变化对应易错；压强单位统一。 【解析】本题考查液柱模型.以中气体为研究对象，设初状态压强为，体积为，管横截面积为， 初状态，，设末状态压强为，体积为 ， 由于水银从管缓慢注入，整个过程管内气体发生等温变化，由玻意耳定律得， 解得 以中气体为研究对象，设初状态压强为，体积为，管横截面积为 初状态， 设末状态压强为，体积为 由题图中液柱关系可得中水银柱高为 C中水银柱高为 则中气体末状态压强 整个过程管内气体发生等温变化，由玻意耳定律有 解得 设、两管内水银柱的高度差为，则. 17、★★★★【活塞F-x曲线——等温变化证明】如图甲所示，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的处，此时封闭气体的长度.推动轻杆先使活塞从处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到处.设活塞从处向左移动的距离为，封闭气体对活塞的压力大小为，膨胀过程曲线如图乙所示.大气压强. 甲 乙 （1） 求活塞位于处时，封闭气体对活塞的压力大小； （2） 推导活塞从处到处封闭气体经历了等温变化； （3） 画出封闭气体等温变化的图像，并通过计算标出、处坐标值. 【答案】（1） （2） 见解析（3） 见解析图 【易错点】从图像斜率推导pV=常数；坐标单位换算（mm→m）；画p-V图像时坐标值计算 【解析】（1） 活塞位于处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强，此时封闭气体对活塞的压力大小. （2） 由题图乙可知图线为一条过原点的直线，设斜率为则 根据可得气体压强为 故活塞从处到处对封闭气体有 故活塞从处到处过程中封闭气体的值恒定不变 根据玻意耳定律，活塞从处到处封闭气体经历了等温变化. （3） 由（2）中分析可知全过程中气体经历了等温变化，根据玻意耳定律得 活塞在处时气体体积为 活塞在处时气体体积为 由（1）分析知解得 故封闭气体等温变化的图像如图所示. 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 15 2026年热学易错题 1、★★【分子动理论——分子数与直径】（多选）钻石应用于首饰、高强度钻头和刻刀等物品，设钻石的密度为 ，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，已知1克拉，则下列选项正确的是（ ） A. 克拉钻石物质的量为 B. 克拉钻石所含有的分子数为 C. 每个钻石分子直径的表达式为 D. 克拉钻石的体积为 2、★★【大气分子总数估算】已知地球大气层的厚度远小于地球半径，空气平均摩尔质量，阿伏加德罗常数，地面附近大气压强，重力加速度大小.由此可以估算地球大气层空气分子总数为（ ） A. B. C. D. 3、★★【气体分子速率分布图像】如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数占总分子数的百分比与分子速率之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中正确的是（ ） 甲 乙 A. 在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大 B. 在状态Ⅱ时气体的压强较大 C. 在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多 D. 每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大 4、★★【气温计——液柱封闭气体等容变化】某同学自制了一个气温计，他将一根透明玻璃管插入一个薄玻璃瓶，接口处密封.将加热后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入装有红墨水的水槽中，固定好整个装置，如图所示.当瓶内气体温度降至室温时，管内外水面的高度差为.设红墨水的密度为 ，重力加速度为，管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室内气压保持不变，气体均可视为理想气体，以下操作过程中，玻璃管内水面一直在水槽水面之上.下列说法正确的是（ ） A. 若室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等压变化 B. 若室温升高，管内外水面的高度差将增大 C. 当管内外水面的高度差为时，室温为 D. 将该装置带至温度恒定的低压舱中，舱内气压越低，管内外水面的高度差越大 5、★★★【理想气体 图像与热力学定律】（多选）一定质量的理想气体从状态开始，经、、三个过程后回到初始状态，其 图像如图所示.下列说法正确的是（ ） A. 在过程中，单位时间、单位面积与器壁碰撞的分子数减少 B. 在过程中，气体增加的内能等于从外界吸收的热量 C. 在过程中，气体既不吸热也不放热 D. 气体由放出的热量大于由气体吸收的热 6、★★★【潜水钟p-V循环——热力学第一定律】某潜水钟从深水区上浮的过程中，其内部封闭的理想气体经历了如图所示的循环过程，p-V图中 a→b→c→a为一完整循环。已知a→b过程为等温变化，b→c 过程体积不变。下列说法正确的是（ ） A.b→c过程中，气体向外界放热 B.c→a 过程中，气体对外界做的功为 C.c→a 过程中，气体向外界放热 D. 一个完整循环过程中，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量 7、★★★★ 【压水取水器打气】如图所示，水桶的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器.某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为.取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气.已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则（ ） A. 取水器至少按压1次，水才能从出水口流出 B. 取水器至少按压3次，水才能从出水口流出 C. 若要压出水，至少需按压16次 D. 若要压出水，至少需按压17次 8、★★★★【气闸舱抽气排放】（多选）如图所示为神舟17号与空间站对接后的结构简图，开始时核心舱和气闸舱内气体的压强均为，宇航员需要出舱检修设备，先由核心舱进入气闸舱后，关闭内闸门，通过抽气机抽取气闸舱内的气体，每次抽气都将抽出的气体排放在核心舱中.当气闸舱内的压强降到一定值后，打开外闸门，宇航员出舱，同时将剩余气体排到外太空的真空环境中.若气闸舱的容积为，核心舱的容积为，真空抽气机每次抽气的体积为，不考虑抽气过程中温度的变化，忽略宇航员自身的体积，下列说法正确的是（ ） A. 次抽气后，气闸舱内的气体压强为 B. 次抽气并排放到核心舱后，核心舱内气体的压强为 C. 打开外闸门，气体膨胀对外界做功 D. 第一次抽气排放到核心舱后，核心舱内气体压强的增加量为 计算题： 9、★★★【汽车空气悬挂——活塞与弹簧】如图所示为汽车空气悬挂系统中减震装置结构示意图，主要由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成，汽缸内的氦气可视为理想气体.未承重时弹簧处于原长，汽缸和活塞柱长度均为，气体压强等于大气压强.将4个该装置安装在汽车上，用于支撑装置以上的车身，汽车静止时活塞压入汽缸长度均为.已知活塞柱横截面积，弹簧的劲度系数.该装置的质量、摩擦及汽缸壁厚度均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变，取，求： （1） 压缩后汽缸内气体的压强； （2） 4个装置支撑的车身质量. 10、★★★【汽油机冲程——压缩比计算】油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图甲所示，汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图乙所示，其中和为两个绝热过程.燃烧室内的气体可看做理想气体.一定质量的油气混合气体进入燃烧室，初始状态点处混合气体的温度为，压强约为.火花塞点火瞬间，燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到，然后，活塞被推动向下移动，在经历的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得汽缸内温度降低了，膨胀结束到达状态时，燃烧室内压强降低到，求： 甲 乙 （1） 在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度； （2） 汽缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比 ，是汽油机动力大小的一个标志.根据题目中条件，计算该汽油机的压缩比. 11、★★★★【绝热汽缸活塞——加热过程】如图所示，质量为M =5kg的柱形绝热汽缸放在倾角为θ=37°的斜面上，汽缸与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5。汽缸内用质量为m =0.5 kg，横截面积为 S =10cm2的绝热光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞固定在轻杆上，而轻杆通过铰链固定在斜面底端的挡板上，轻杆始终与斜面平行。气体初始时温度为T1=260 K ，体积为V1=1L，压强p1=1.3x105 Pa 。已知大气压强为 po =1.0×105 Pa 。现在通过汽缸底部的电热丝（体积可忽略）对气体加热，使其缓慢升温至T2=456 K （活塞未离开汽缸）。已知重力加速度g=10m/s2， sin37°=0.6， cos37°=0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1）加热后气体的体积；(2）加热过程中气体对外做的功。 12、★★★★【储气罐打气与放气——质量比】小明的电动滑板车采用一种创新的"空气动力巡航"技术。其核心是一个导热良好的高压储气罐（V。=1.5L）和一个微型气动马达。使用前，他先在车库（T1=280 K)电动气泵给储气罐充气，气泵每次工作，会将Vp=0.1L、压强为po=1.0×105 Pa的环境空气打入储气罐中，不考虑由于做功引起的气体温度的变化。 （1）打气150次后，压强表显示储气罐内压强为p2=4.0×105Pa，求打气前，储气罐内气体压强； （2）在完成150次打气后，将滑板车拿到户外（T2=300K）使用，当储气罐压强降至p3=1.5×105Pa时，气动马达提供的动力开始不足，求放出的气体与刚完成打气时罐中的气体质量的比值。 \ 13、★★★★【关联气体液柱——粗细不同倒置】如图所示，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的、两段细管组成，管的内径是管的2倍，管在上方.管内空气被一段水银柱隔开，水银柱在两管中的长度均为.现将玻璃管倒置使管在上方，平衡后，管内的空气柱长度改变.求管在上方时，玻璃管内上下两部分气体的压强（气体温度保持不变，以为压强单位）. 14、★★★★【关联气体汽缸——水下深度计】某物理兴趣小组受“蛟龙号”载人潜水器的启发，设计了一个测定水深的深度计.如图所示，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为，内部分别有轻质薄活塞、，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口.外界大气压强为，汽缸Ⅰ内通过活塞封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过活塞封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，初始状态、均位于汽缸最左端.该装置放入水下后，通过向右移动的距离可测定水的深度.已知相当于高的水柱产生的压强，不计水温变化，装置的内径远小于水的深度，被封闭气体视为理想气体. （1） 当向右移动时，求该深度计所处位置水的深度； （2） 求该深度计能测量的最大水深. 15、★★★★ 【差压阀】差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统.如图所示，、两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，内轻质活塞的上方与大气连通，的体积不变.当内气体压强减去内气体压强大于时差压阀打开，内气体缓慢进入中;当该差值小于或等于时差压阀关闭.当环境温度时，内气体体积；内气体压强等于大气压强.已知活塞的横截面积，，.重力加速度大小取、内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦，差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到时: （1） 求内气体压强; （2） 求内气体体积; （3） 在活塞上缓慢倒入铁砂，若内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量. 16、★★★★【三管连通水银柱——关联气体等温】如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管、、粗细均匀，、两管的上端封闭，管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通.、两管的长度分别为，.将水银从管缓慢注入，直至、两管内水银柱的高度差.已知外界大气压为.求、两管内水银柱的高度差. 17、★★★★【活塞F-x曲线——等温变化证明】如图甲所示，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的处，此时封闭气体的长度.推动轻杆先使活塞从处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到处.设活塞从处向左移动的距离为，封闭气体对活塞的压力大小为，膨胀过程曲线如图乙所示.大气压强. 甲 乙 （1） 求活塞位于处时，封闭气体对活塞的压力大小； （2） 推导活塞从处到处封闭气体经历了等温变化； （3） 画出封闭气体等温变化的图像，并通过计算标出、处坐标值. 1 学科网（北京）股份有限公司 $