24.选必3 第二章 气体、固体和液体-高中物理·3年真题按章分类（2024-2026）

【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第三册 第二章 气体、固体和液体 8个单选题 + 3个实验题 + 16个解答题 + 2个综合题 + 4个多选题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·全国卷)如图，一定量理想气体从状态a开始，沿图上实线所示过程经状态b、c到达状态d。四个状态下气体内能相等的是( ) A.状态a与状态c B.状态a与状态d C.状态b与状态c D.状态b与状态d 2.(2026高考·湖北)容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的一半，压强变为初态的3倍。与气体的初态相比、末态( ) A.气体的温度是初态的3倍 B.气体分子的平均动能更大 C.每个气体分子的速率都更大 D.单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 3.(2026高考·河北)一款自动监测环境气压的装置由粗细均匀、导热良好的U形管和自动监测系统组成。如图所示，竖直放置的U形管右端开口，左侧管内用水银封闭了一定质量、可视为理想气体的空气。监测系统通过监测右侧液面的变化。结合温度即可得到环境气压。若外界温度下降的同时环境气压也发生了变化，导致形管右侧液面上升，忽略水银体积变化，则封闭气体的( ) A.内能增加 B.压强增大 C.分子的数密度减少 D.分子热运动的平均动能不变 4.(2026高考·湖南)如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是( ) A.小气球外部气体压强不变 B.小气球内部气体分子数与外部相等 C.小气球内部气体体积不变 D.小气球内部气体体积变大 5.(2025高考·江西)如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于(　　) A. B. C. D. 6.(2025高考·江苏)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(  ) A.分子的数密度较大 B.分子间平均距离较小 C.分子的平均动能较大 D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少 7.(2025高考·黑吉辽蒙卷)某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体(  ) A.内能变小 B.压强变大 C.分子的数密度变大 D.每个分子动能都变大 8.(2024高考·海南)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　) A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B.该装置所测温度不高于31.5℃ C.该装置所测温度不低于23.5℃ D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 二、多选题 1.(2025高考·全国卷)如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则(  ) A. B. C. D. 2.(2025高考·河南)如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则(　　) A.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移 C.保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D.保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移 3.(2025高考·云南)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体)，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在下(　　) A.环境温度升高时，b管中液面升高 B.环境温度降低时，b管中液面升高 C.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大 4.(2024高考·全国)如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是(　　) A.a中水的饱和气压最小 B.a、b中水的饱和气压相等 C.c、d中水的饱和气压相等 D.a、b中试管内气体的压强相等 E.d中试管内气体的压强比c中的大 三、实验题 1.(2026高考·北京)(1)图1为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。平衡阻力后，认为桶和砂所受的重力等于小车所受的合力，则桶和砂的总质量与小车的质量满足的关系是________。 (2)下列实验操作，正确的是_____________(填选项前的字母)。 A.在“验证机械能守恒定律”实验中，先接通电源，后释放重锤 B.在“探究气体等温变化规律”实验中，快速拉动柱塞改变空气柱体积 C.在“测量玻璃的折射率”实验中，为准确确定入射光线的方向，两枚大头针的距离应适当大些 (3)在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学将实验器材连接成如图2所示的电路。闭合开关后，电流表和电压表均有示数，但移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数几乎不变。拆除导线________可排除故障(填图中导线字母编号)。 排除故障后进行实验。仅考虑由电表内阻引起的实验误差，电阻率的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。 2.(2026高考·广西)小明在实验室，用注射器通过塑料管连接一个压强传感器，做“探究等温条件下，一定质量气体压强与体积的关系”的实验，实验通过压缩注射器内的气体，并记录对应的压强，把实验数据绘制成图像。 (1)缓慢推动活塞的目的是，保证气体的__________不变； (2)注射器的刻度，测量的是气体的__________； (3)此次实验有一处明显错误，小明手握注射器时(手的温度大于环境温度)，测量的压强比理论压强要__________； (4)将实验数据整理成图像，图像不经过原点的原因：______________________________，改进措施：______________________________。 3.(2026高考·四川)某兴趣小组用注射器、挂钩式电子秤、橡胶管塞、细线等探究气体等温变化的规律，实验过程如下： (1)如图1所示、将细线系在活塞一端、水平固定针筒，用电子秤挂钩钩住细线、沿水平方向匀速拉动活塞。记录电子秤示数，计算出活塞与针筒内壁间摩擦力大小。 (2)用橡胶管塞塞满注射器末端小管，确认装置密封。 (3)用电子秤沿水平方向_______(选填“缓慢”或“快速”)拉动活塞，活塞位于刻度处时记录第一次电子秤示数，此后针筒内空气柱的体积每增加记录一次示数，得到多组数据。 (4)计算针筒内空气柱压强。已知大气压强为、活塞横截面积为、由电子秤示数计算出活塞所受拉力大小，则_____(用、、、表示)。 (5)绘制图像如图2所示。实验表明：质量一定的空气，在温度保持不变的情况下，压强与体积成_______(选填“正比”或“反比”)。 四、解答题 1.(2026高考·甘肃)如图，汽缸内壁光滑，横截面积为，用质量为的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与缸底用一轻质弹簧连接。汽缸水平放置时，缸内气体温度为，弹簧为原长。现将汽缸与水平面成角放置，缸内气体温度保持不变，弹簧长度变为。已知大气压强为，重力加速度为，忽略弹簧体积。 (1)求弹簧的劲度系数。 (2)若加热缸内气体使弹簧恢复为原长，则气体压强和温度分别变为多少？ 2.(2026高考·河南)机械装置的润滑油系统常用图示设备稳定油压。气腔内充有氮气，当润滑油系统油压过高时，油会泵入油腔，压缩皮囊；油压降低时，皮囊膨胀，油从油腔泵出。设备的工作温度为、气腔内氮气压强为时，气腔体积为。氮气视为理想气体。 (1)某次泵油，氮气压强从变为，求泵出油的体积；(泵油过程为等温过程) (2)若使设备在时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为时气腔体积仍为，求补充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比。(补气过程为等温过程) 3.(2026高考·陕晋青宁卷)某小组设计并完成了“稳定平抛水柱”实验。如图，竖直放置的储水瓶液面上方封闭少量气体，底部竖直细管甲与大气连通、水平细管乙有一阀门。初始时关闭，瓶内上方气体体积，甲管内恰无水且端口距水面高，乙管端口距水面高；打开，水持续从乙管流出，大气通过甲管进入瓶内，当水面与甲管端口齐平时关闭，此时瓶内上方气体的总体积。已知大气压强、水的密度，重力加速度取，忽略温度变化与瓶体形变，气体均可视为理想气体。求∶ (1)初始K关闭时，瓶内上方气体压强和乙管端口处压强； (2)在打开K到关闭K的过程中，进入瓶内的空气在大气压强下的体积。 4.(2026高考·山东)竖直固定的圆柱形透明管深度为l，管内横截面积为S；圆柱形物块长为，横截面积为S，密度为ρ。室温T1=300K时，某同学将表面涂润滑油的物块竖直置于管口封住管内气体，并使物块缓慢进入透明管，过程中气体无泄漏。当物块处于静止状态时，其上表面恰好与管口齐平，如图乙所示。已知透明管与物块均具有良好导热性能，不计物块与透明管间的摩擦，重力加速度大小为g，大气压强恒定，空气可视为理想气体。 (1)求当地大气压强p0； (2)将装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为，该同学认为此装置漏气，测得此时室温T2=270K，求管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量比。 5.(2025高考·重庆)如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体(视为理想气体)压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时 (1)腔内气体的压强； (2)外界气体的压强； (3)电容器的电容变为初始时的多少倍。 6.(2025高考·湖南)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 7.(2025高考·海南)竖直放置的汽缸内，活塞横截面积，活塞质量不计，活塞与汽缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体，，大气压强， (1)若加热活塞缓慢上升，体积变为，求此时的温度； (2)若往活塞上放的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积。 8.(2024高考·全国)如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到并保持不变。 (1)求外力增加到时，卡销b对活塞支持力的大小； (2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。 9.(2024高考·安徽)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 10.(2024高考·江苏)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求： (1)气体现在的压强； (2)观测台对气体的压力。 11.(2024高考·湖南)一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示)； (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 12.(2024高考·江西)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： (1)气体在状态D的压强； (2)气体在状态B的体积。 13.(2024高考·广西)如图甲，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b处，此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； (2)推导活塞从a处到b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a、b处坐标值。 14.(2024高考·广东)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，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B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，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： (1)求B内气体压强； (2)求A内气体体积； (3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 15.(2024高考·山东)图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 (1)求x； (2)松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 16.(2024高考·甘肃)如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积)。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： (1)抽气之后A、B的压强。 (2)弹簧的劲度系数k。 五、综合题 气弹簧常用于生产生活中许多减震系统，通常由密闭有气体的气缸、活塞和活塞杆组成。气弹簧中活塞杆的一端位于气缸内、并固定有活塞，另一端位于气缸外。某兴趣小组通过实验，测试了气弹簧的特性。根据下列信息完成以下小题。 1.(2026高考·重庆)他们首先研究活塞杆伸出的长度与缸内气体对活塞压力之间的关系。实验装置如图1所示，气弹簧竖直放置，上端固定于水平横梁，下端连接测力装置。 (1)根据实验设计，要求测量活塞杆伸出长度x的仪器最小分度值为1 mm，则最合适的测量仪器为________(填“毫米刻度尺”或“螺旋测微器”)。 (2)根据实验数据得到缸内气体对活塞的压力F随x的变化关系如图2所示(已消除大气压力、摩擦力、活塞和活塞杆质量的影响)。若将气弹簧等效为弹簧，则由图可知，其劲度系数约为________(保留3位有效数字)。 (3)由图2可知，x从40.0 mm变化到70.0 mm过程中，缸内气体对外做功约为________J(保留3位有效数字)。 2.(2026高考·重庆)他们接着研究了气弹簧伸缩过程中气缸内密闭气体的状态变化。 (1)用50分度游标卡尺测量活塞杆的直径示数如图3所示，则活塞杆直径d的读数为________mm。 (2)气缸的结构示意图如图4所示。气缸被活塞分成1和2两个互相连通的气室，达到平衡时，两个气室内气体在活塞上、下表面的压力差就是缸内气体对活塞的压力F，缸内气体的压强________(用F和d表示)。 (3)缸内气体的最小体积为，忽略活塞厚度，活塞杆的总长度与气缸的长度视为相同，活塞杆伸出长度为x时缸内气体的体积________(用、d和x表示)。 (4)由实验数据得到F随变化的拟合直线如图5所示。该小组在拟合直线上读取两点坐标，和，请写出拟合直线方程，由此判断缸内气体的状态变化是否符合理想气体的等温变化规律并给出理由。________ 选择性必修第三册 第二章 气体、固体和液体 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.B 根据理想气体状态方程可得其中，，，，可得温度相同，内能相同，可知四个状态下气体内能相等的是状态a与状态d，故选B。 2.B 根据理想气体状态方程代入、，可得末态温度末态温度是初态的1.5倍，不是3倍，故A错误。温度是分子平均动能的唯一宏观标志，末态温度更高，气体分子平均动能更大，B正确。分子平均动能增大是统计规律，仅代表分子整体的速率分布向高速区偏移，不代表每个分子的速率都更大，C错误。气体压强由单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数、分子平均碰撞冲量共同决定：末态温度升高，分子平均碰撞冲量增大，且压强变为初态的3倍，因此单位时间碰撞的分子数更多，D错误。 3.C U形管导热良好，外界温度下降，因此封闭气体的温度也会下降。 理想气体的内能仅由温度决定，温度降低，内能减小，A错误。U形管水银总体积不变，右侧液面上升，说明左侧封闭气体的体积增大，封闭气体分子总数不变，因此单位体积的分子数(分子数密度)减少，C正确。根据理想气体状态方程变形得已知温度减小、体积增大，则封闭气体压强减小，B错误。温度降低，则分子热运动的平均动能减小，D错误。 4.D 设心形气球总体积为V(恒定)，小气球体积为V1，外部气体体积V2 =V－V1，小气球内气体物质的量为n1，压强为p1；外部气体物质的量为n2，压强为p2。初始时，且已知p1>p2，由理想气体状态方程pV=nRT，得，因为p1>p2，所以n1> n2，内外分子数不相等，故B错误。当温度缓慢升高时，系统导热良好，内外气体温度始终相等。先假设升温过程中小气球体积不变，即V1与V2均保持初始值，两部分气体均发生等容变化，由p∝T知，由于初始p1 > p2，因此Δp1>Δp2即内部气体压强的增加量大于外部气体压强的增加量。于是，若体积不变，升温后内外压强差p1－p2会变大。但题目说明“忽略温度变化对气球材料性质的影响”，这意味着在相同体积(相同形变)下，弹性气球膜能提供的附加压强不随温度改变。初始平衡时，气体压强差等于膜提供的附加压强。升温后若体积不变，气体压强差将大于膜在同体积下能提供的附加压强，平衡被打破，小气球必然向外膨胀，即V1增大。因此，小气球内部气体体积变大，C错误、D正确。升温后小气球体积V1增大，则外部气体体积V2 = V－V1减小。对外部气体，由理想气体状态方程温度T升高，同时V2减小，故p2一定增大，A错误。 5.B 根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有泵水器恰能出水满足联立解得，选B。 6.C 根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，AB错误。根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，C正确。乙状态下气体平均速度大，密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。 7.B 将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，温度升高，而理想气体内能只与温度相关，则内能变大，A错误。将糖果瓶带入温暖的车厢过程，气体做等容变化，根据，因为温度升高，则压强变大，B正确。气体分子数量不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，C错误。温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，D错误。 8.B 由盖—吕萨克定律得其中，，代入解得根据可知故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，A错误。当时，该装置所测的温度最高，代入解得故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得故该装置所测温度不低于，B正确，C错误。其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，D错误。 二、多选题 1.AD 根据理想气体的状态方程有变形有则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，选AD。 2.AC 由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过程中板不发生移动，则由定容过程可得左侧气体压强增加量多，则板向右移动；A正确B错误。保持温度不变移动相同的距离时， 同理得，若P不移动，则，故，则，向右移动，C正确，D错误。 3.BD 根据题意，中气体做等容变化，根据，当环境温度升高，则中气体压强增大，又可知b管中液面降低，同理可知环境温度降低时，b管中液面升高，B正确，A错误。由AB选项分析可知，管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，中压强不变， 管中液面液槽内液面高度差不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则管内液面降低，则温度测量值偏大，故D正确，C错误。 4.ACD 同一物质的饱和气压与温度有关，温度越大，饱和气压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和气压最小，A正确。同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和气压小于b中水的饱和气压，B错误。c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和气压相等，C正确。设大气压强为，试管内外水面的高度差为，则a、b中试管内气体的压强均为，D正确。d中试管内气体的压强为c中试管内气体的压强为可知，E错误。 三、实验题 1.【答案】(1) (2)AC (3)c/ac；偏小 【解析】(1)对小车和桶砂整体由牛顿第二定律得加速度小车实际受到的拉力只有当时，才可近似认为拉力等于桶和砂的总重力。 (2)使用打点计时器的实验都需遵循“先接通电源，待打点稳定后再释放重物”的操作规范以保证充分利用纸带，A正确。探究气体等温变化规律时，需要保证气体状态变化过程温度始终和环境温度一致，快速拉动柱塞会使气体温度发生变化，违背等温条件，B错误。测量玻璃折射率时，两枚大头针间距适当大些，可以减小确定入射光线方向的角度误差，提高实验精度，C正确，故选AC。 (3)故障分析：图中导线c直接将滑动变阻器的右上接线柱和开关相连，此时滑动变阻器的全部电阻被接入电路，相当于定值电阻，因此移动滑片时电路总电阻几乎不变，电表示数几乎不变。拆除多余的导线c，滑动变阻器即可恢复正常的调节功能，排除故障，也可以拆除导线ac，故答案为c或ac。 误差分析：该电路为电流表外接法，电压表测量的是电阻丝的真实电压，但电流表测量的是电阻丝和电压表的总电流，电流测量值偏大。根据，电阻测量值偏小，再由电阻率公式，因此电阻率的测量值偏小。 2.【答案】(1)温度 (2)体积 (3)偏大 (4)忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积；减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等 【解析】(1)缓慢推动活塞，注射器内的气体有充足时间和外界发生热交换，保持温度不变。 (2)注射器上的刻度标注的是内部空腔的容积，当封闭一定量气体在注射器内时，注射器对应的刻度就是封闭气体的体积。 (3)小明手握注射器时，人体温度高于环境温度，热量传递给封闭气体，气体温度升高，由理想气体状态方程可知，封闭气体的体积V不变、热力学温度T升高，则测量的气体压强p大于理论压强。 (4)由图像可知，气体体积为0时，压强不为无穷大，说明注射器和传感器间有部分气体体积未被测量，即忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积；改进措施是减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等。 3.【答案】(3)缓慢 (4) (5)反比 【解析】(3)为了保持气体的温度不变，应该用电子秤沿水平方向缓慢拉动活塞； (4)以活塞为研究对象，根据平衡条件有可得针筒内空气柱压强 (5)根据可得由图可知图像斜率不变，即与成正比，则压强与体积成反比。 四、解答题 1.【答案】(1) (2)， 【解析】(1)根据题意，设弹簧长度变为时，气体的压强为，由于缸内气体温度保持不变，由玻意耳定律有解得对活塞受力分析，由平衡条件有解得 (2)设弹簧恢复为原长，气体压强为和温度为，由平衡条件有解得初始水平放置状态和加热后弹簧恢复原长的状态体积相等，由查理定律有解得 2.【答案】(1) (2) 【解析】(1)泵油过程氮气温度不变，做等温变化，由玻意耳定律有代入数据解得泵出油的体积 (2)对原有氮气，由理想气体状态方程代入数据解得同温同压下，气体质量之比等于体积之比，即 3.【答案】(1)， (2) 【解析】(1)初始K关闭时，甲管与大气连通且管内恰无水，说明A端口处压强等于大气压强。由液体压强公式可知，瓶内上方气体压强满足代入数据解得乙管B端口处压强满足代入数据解得 (2)当水面与甲管A端口齐平时，瓶内上方气体压强等于大气压强。设进入瓶内的空气在大气压强下的体积为，对瓶内原有气体和进入的空气整体应用玻意耳定律，有代入数据解得 4.【答案】(1) (2) 【解析】(1)设密封刚完成时管内气体压强为p1，气柱长度为体积物块受力平衡有解得初始时管内气体体积为压强为大气压温度均为。过程等温，由玻意耳定律解得化简有 (2)装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为体积温度物块受力平衡不变，故此时气体压强密封刚完成时状态由理想气体状态方程，气体质量比等于之比，且压强p不变，则 5.【答案】(1) 根据题意可知腔内气体温度，根据玻意耳定律有其中，，可得。 (2) 对下极板受力分析有可得。 (3) 根据平行板电容器的决定式，变化后间距为2d，其他条件均不变可知电容器的电容变为初始时的。 6.【答案】(1) 竖直放置时里面气体的压强为水平放置时里面气体的压强由等温过程可得解得。 (2) 由定容过程代入数据可得。 7.【答案】(1) 活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 代入数值解得。 (2) 设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律 联立解得。 8.【答案】(1)100N 活塞从位置到过程中，气体做等温变化，初态、末态、根据解得此时对活塞根据平衡条件解得卡销b对活塞支持力的大小。 (2)327K 将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态，末态，对活塞根据平衡条件解得设此时温度为，根据解得。 9.【答案】(1) 由查理定律可得其中，，代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为。 (2) 由玻意耳定律代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为。 10.【答案】(1)8 × 104Pa 由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有解得p2 = 8 × 104Pa。 (2)4.8 × 103N 根据压强的定义，观测台对气体的压力F = p2S = 4.8 × 103N。 11.【答案】(1) 理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有解得。 (2) 设气球内气体质量为，则对气球进行受力分析如图所示 根据气球的受力分析有结合题中p和V满足的关系为解得。 12.【答案】(1) 从D到A状态，根据查理定律解得。 (2) 从C到D状态，根据玻意耳定律解得。 13.【答案】(1) 活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强，故此时封闭气体对活塞的压力大小为。 (2)根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得根据可得气体压强为故可知活塞从a处到b处对封闭气体得故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。 (3)分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时在b处时气体体积为在a处时气体体积为根据玻意耳定律解得故封闭气体等温变化的图像如下： 14.【答案】(1)；(2) (1、2)假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态，末态根据代入数据可得A内气体做等压变化，压强保持不变，初态，末态根据代入数据可得由于假设成立，即。 (3) 恰好稳定时，A内气体压强为B内气体压强此时差压阀恰好关闭，所以有代入数据联立解得。 15.【答案】(1) 由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有又因为代入数据联立解得。 (2) 当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有又因为代入数据联立解得。 16.【答案】 (1)， 设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后根据玻意耳定律得解得对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得解得。 (2) 由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有根据胡克定律得联立得。 五、综合题 1.【答案】(1)毫米刻度尺 (2)367 (3)3.86 【解析】(1)毫米刻度尺的最小分度值为1mm，符合测量要求，螺旋测微器最小分度值为0.01mm，精度远高于需求，因此选毫米刻度尺。 (2)等效劲度系数满足从F-x图取直线上两点，例如；代入得 (3)F-x图线与x轴围成的面积对应气体对外做功，该过程F近似线性变化，用平均力计算： 2.【答案】(1)6.04 (2) (3) (4)；不符合；理想气体等温变化满足玻意耳定律，代入可得即F与呈正比例过原点的线性关系，本次拟合的直线不过原点，不符合等温变化的特征。 【解析】(1)50分度游标卡尺精度为0.02mm，主尺读数为6mm，游标尺第2条刻度线与主尺对齐，游标尺读数总读数为 (2)压力差F是气体压强作用在活塞杆横截面上的合力，活塞杆横截面积由变形得 (3)活塞杆伸出长度为x时，原本位于气缸内长度为x的活塞杆移出气缸，缸内气体新增的体积等于这段活塞杆的体积，即因此总体积为最小体积加上新增体积： (4)拟合直线斜率：代入一点求截距： 计算得截距 因此实际拟合直线方程为： 判断：不符合理想气体等温变化规律。理由：理想气体等温变化满足玻意耳定律，代入可得即F与呈正比例过原点的线性关系，本次拟合的直线不过原点，不符合等温变化的特征。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第三册 第二章 气体、固体和液体 8个单选题 + 3个实验题 + 16个解答题 + 2个综合题 + 4个多选题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·全国卷)如图，一定量理想气体从状态a开始，沿图上实线所示过程经状态b、c到达状态d。四个状态下气体内能相等的是( ) A.状态a与状态c B.状态a与状态d C.状态b与状态c D.状态b与状态d 1.B 根据理想气体状态方程可得其中，，，，可得温度相同，内能相同，可知四个状态下气体内能相等的是状态a与状态d，故选B。 2.(2026高考·湖北)容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的一半，压强变为初态的3倍。与气体的初态相比、末态( ) A.气体的温度是初态的3倍 B.气体分子的平均动能更大 C.每个气体分子的速率都更大 D.单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 2.B 根据理想气体状态方程代入、，可得末态温度末态温度是初态的1.5倍，不是3倍，故A错误。温度是分子平均动能的唯一宏观标志，末态温度更高，气体分子平均动能更大，B正确。分子平均动能增大是统计规律，仅代表分子整体的速率分布向高速区偏移，不代表每个分子的速率都更大，C错误。气体压强由单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数、分子平均碰撞冲量共同决定：末态温度升高，分子平均碰撞冲量增大，且压强变为初态的3倍，因此单位时间碰撞的分子数更多，D错误。 3.(2026高考·河北)一款自动监测环境气压的装置由粗细均匀、导热良好的U形管和自动监测系统组成。如图所示，竖直放置的U形管右端开口，左侧管内用水银封闭了一定质量、可视为理想气体的空气。监测系统通过监测右侧液面的变化。结合温度即可得到环境气压。若外界温度下降的同时环境气压也发生了变化，导致形管右侧液面上升，忽略水银体积变化，则封闭气体的( ) A.内能增加 B.压强增大 C.分子的数密度减少 D.分子热运动的平均动能不变 3.C U形管导热良好，外界温度下降，因此封闭气体的温度也会下降。 理想气体的内能仅由温度决定，温度降低，内能减小，A错误。U形管水银总体积不变，右侧液面上升，说明左侧封闭气体的体积增大，封闭气体分子总数不变，因此单位体积的分子数(分子数密度)减少，C正确。根据理想气体状态方程变形得已知温度减小、体积增大，则封闭气体压强减小，B错误。温度降低，则分子热运动的平均动能减小，D错误。 4.(2026高考·湖南)如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是( ) A.小气球外部气体压强不变 B.小气球内部气体分子数与外部相等 C.小气球内部气体体积不变 D.小气球内部气体体积变大 4.D 设心形气球总体积为V(恒定)，小气球体积为V1，外部气体体积V2 =V－V1，小气球内气体物质的量为n1，压强为p1；外部气体物质的量为n2，压强为p2。初始时，且已知p1>p2，由理想气体状态方程pV=nRT，得，因为p1>p2，所以n1> n2，内外分子数不相等，故B错误。当温度缓慢升高时，系统导热良好，内外气体温度始终相等。先假设升温过程中小气球体积不变，即V1与V2均保持初始值，两部分气体均发生等容变化，由p∝T知，由于初始p1 > p2，因此Δp1>Δp2即内部气体压强的增加量大于外部气体压强的增加量。于是，若体积不变，升温后内外压强差p1－p2会变大。但题目说明“忽略温度变化对气球材料性质的影响”，这意味着在相同体积(相同形变)下，弹性气球膜能提供的附加压强不随温度改变。初始平衡时，气体压强差等于膜提供的附加压强。升温后若体积不变，气体压强差将大于膜在同体积下能提供的附加压强，平衡被打破，小气球必然向外膨胀，即V1增大。因此，小气球内部气体体积变大，C错误、D正确。升温后小气球体积V1增大，则外部气体体积V2 = V－V1减小。对外部气体，由理想气体状态方程温度T升高，同时V2减小，故p2一定增大，A错误。 5.(2025高考·江西)如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于(　　) A. B. C. D. 5.B 根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有泵水器恰能出水满足联立解得，选B。 6.(2025高考·江苏)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(  ) A.分子的数密度较大 B.分子间平均距离较小 C.分子的平均动能较大 D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少 6.C 根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，AB错误。根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，C正确。乙状态下气体平均速度大，密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。 7.(2025高考·黑吉辽蒙卷)某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体(  ) A.内能变小 B.压强变大 C.分子的数密度变大 D.每个分子动能都变大 7.B 将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，温度升高，而理想气体内能只与温度相关，则内能变大，A错误。将糖果瓶带入温暖的车厢过程，气体做等容变化，根据，因为温度升高，则压强变大，B正确。气体分子数量不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，C错误。温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，D错误。 8.(2024高考·海南)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　) A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B.该装置所测温度不高于31.5℃ C.该装置所测温度不低于23.5℃ D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 8.B 由盖—吕萨克定律得其中，，代入解得根据可知故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，A错误。当时，该装置所测的温度最高，代入解得故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得故该装置所测温度不低于，B正确，C错误。其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，D错误。 二、多选题 1.(2025高考·全国卷)如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则(  ) A. B. C. D. 1.AD 根据理想气体的状态方程有变形有则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，选AD。 2.(2025高考·河南)如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则(　　) A.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移 C.保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D.保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移 2.AC 由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过程中板不发生移动，则由定容过程可得左侧气体压强增加量多，则板向右移动；A正确B错误。保持温度不变移动相同的距离时， 同理得，若P不移动，则，故，则，向右移动，C正确，D错误。 3.(2025高考·云南)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体)，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在下(　　) A.环境温度升高时，b管中液面升高 B.环境温度降低时，b管中液面升高 C.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大 3.BD 根据题意，中气体做等容变化，根据，当环境温度升高，则中气体压强增大，又可知b管中液面降低，同理可知环境温度降低时，b管中液面升高，B正确，A错误。由AB选项分析可知，管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，中压强不变， 管中液面液槽内液面高度差不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则管内液面降低，则温度测量值偏大，故D正确，C错误。 4.(2024高考·全国)如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是(　　) A.a中水的饱和气压最小 B.a、b中水的饱和气压相等 C.c、d中水的饱和气压相等 D.a、b中试管内气体的压强相等 E.d中试管内气体的压强比c中的大 4.ACD 同一物质的饱和气压与温度有关，温度越大，饱和气压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和气压最小，A正确。同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和气压小于b中水的饱和气压，B错误。c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和气压相等，C正确。设大气压强为，试管内外水面的高度差为，则a、b中试管内气体的压强均为，D正确。d中试管内气体的压强为c中试管内气体的压强为可知，E错误。 三、实验题 1.(2026高考·北京)(1)图1为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。平衡阻力后，认为桶和砂所受的重力等于小车所受的合力，则桶和砂的总质量与小车的质量满足的关系是________。 (2)下列实验操作，正确的是_____________(填选项前的字母)。 A.在“验证机械能守恒定律”实验中，先接通电源，后释放重锤 B.在“探究气体等温变化规律”实验中，快速拉动柱塞改变空气柱体积 C.在“测量玻璃的折射率”实验中，为准确确定入射光线的方向，两枚大头针的距离应适当大些 (3)在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学将实验器材连接成如图2所示的电路。闭合开关后，电流表和电压表均有示数，但移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数几乎不变。拆除导线________可排除故障(填图中导线字母编号)。 排除故障后进行实验。仅考虑由电表内阻引起的实验误差，电阻率的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。 1.【答案】(1) (2)AC (3)c/ac；偏小 【解析】(1)对小车和桶砂整体由牛顿第二定律得加速度小车实际受到的拉力只有当时，才可近似认为拉力等于桶和砂的总重力。 (2)使用打点计时器的实验都需遵循“先接通电源，待打点稳定后再释放重物”的操作规范以保证充分利用纸带，A正确。探究气体等温变化规律时，需要保证气体状态变化过程温度始终和环境温度一致，快速拉动柱塞会使气体温度发生变化，违背等温条件，B错误。测量玻璃折射率时，两枚大头针间距适当大些，可以减小确定入射光线方向的角度误差，提高实验精度，C正确，故选AC。 (3)故障分析：图中导线c直接将滑动变阻器的右上接线柱和开关相连，此时滑动变阻器的全部电阻被接入电路，相当于定值电阻，因此移动滑片时电路总电阻几乎不变，电表示数几乎不变。拆除多余的导线c，滑动变阻器即可恢复正常的调节功能，排除故障，也可以拆除导线ac，故答案为c或ac。 误差分析：该电路为电流表外接法，电压表测量的是电阻丝的真实电压，但电流表测量的是电阻丝和电压表的总电流，电流测量值偏大。根据，电阻测量值偏小，再由电阻率公式，因此电阻率的测量值偏小。 2.(2026高考·广西)小明在实验室，用注射器通过塑料管连接一个压强传感器，做“探究等温条件下，一定质量气体压强与体积的关系”的实验，实验通过压缩注射器内的气体，并记录对应的压强，把实验数据绘制成图像。 (1)缓慢推动活塞的目的是，保证气体的__________不变； (2)注射器的刻度，测量的是气体的__________； (3)此次实验有一处明显错误，小明手握注射器时(手的温度大于环境温度)，测量的压强比理论压强要__________； (4)将实验数据整理成图像，图像不经过原点的原因：______________________________，改进措施：______________________________。 2.【答案】(1)温度 (2)体积 (3)偏大 (4)忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积；减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等 【解析】(1)缓慢推动活塞，注射器内的气体有充足时间和外界发生热交换，保持温度不变。 (2)注射器上的刻度标注的是内部空腔的容积，当封闭一定量气体在注射器内时，注射器对应的刻度就是封闭气体的体积。 (3)小明手握注射器时，人体温度高于环境温度，热量传递给封闭气体，气体温度升高，由理想气体状态方程可知，封闭气体的体积V不变、热力学温度T升高，则测量的气体压强p大于理论压强。 (4)由图像可知，气体体积为0时，压强不为无穷大，说明注射器和传感器间有部分气体体积未被测量，即忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积；改进措施是减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等。 3.(2026高考·四川)某兴趣小组用注射器、挂钩式电子秤、橡胶管塞、细线等探究气体等温变化的规律，实验过程如下： (1)如图1所示、将细线系在活塞一端、水平固定针筒，用电子秤挂钩钩住细线、沿水平方向匀速拉动活塞。记录电子秤示数，计算出活塞与针筒内壁间摩擦力大小。 (2)用橡胶管塞塞满注射器末端小管，确认装置密封。 (3)用电子秤沿水平方向_______(选填“缓慢”或“快速”)拉动活塞，活塞位于刻度处时记录第一次电子秤示数，此后针筒内空气柱的体积每增加记录一次示数，得到多组数据。 (4)计算针筒内空气柱压强。已知大气压强为、活塞横截面积为、由电子秤示数计算出活塞所受拉力大小，则_____(用、、、表示)。 (5)绘制图像如图2所示。实验表明：质量一定的空气，在温度保持不变的情况下，压强与体积成_______(选填“正比”或“反比”)。 3.【答案】(3)缓慢 (4) (5)反比 【解析】(3)为了保持气体的温度不变，应该用电子秤沿水平方向缓慢拉动活塞； (4)以活塞为研究对象，根据平衡条件有可得针筒内空气柱压强 (5)根据可得由图可知图像斜率不变，即与成正比，则压强与体积成反比。 四、解答题 1.(2026高考·甘肃)如图，汽缸内壁光滑，横截面积为，用质量为的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与缸底用一轻质弹簧连接。汽缸水平放置时，缸内气体温度为，弹簧为原长。现将汽缸与水平面成角放置，缸内气体温度保持不变，弹簧长度变为。已知大气压强为，重力加速度为，忽略弹簧体积。 (1)求弹簧的劲度系数。 (2)若加热缸内气体使弹簧恢复为原长，则气体压强和温度分别变为多少？ 1.【答案】(1) (2)， 【解析】(1)根据题意，设弹簧长度变为时，气体的压强为，由于缸内气体温度保持不变，由玻意耳定律有解得对活塞受力分析，由平衡条件有解得 (2)设弹簧恢复为原长，气体压强为和温度为，由平衡条件有解得初始水平放置状态和加热后弹簧恢复原长的状态体积相等，由查理定律有解得 2.(2026高考·河南)机械装置的润滑油系统常用图示设备稳定油压。气腔内充有氮气，当润滑油系统油压过高时，油会泵入油腔，压缩皮囊；油压降低时，皮囊膨胀，油从油腔泵出。设备的工作温度为、气腔内氮气压强为时，气腔体积为。氮气视为理想气体。 (1)某次泵油，氮气压强从变为，求泵出油的体积；(泵油过程为等温过程) (2)若使设备在时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为时气腔体积仍为，求补充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比。(补气过程为等温过程) 2.【答案】(1) (2) 【解析】(1)泵油过程氮气温度不变，做等温变化，由玻意耳定律有代入数据解得泵出油的体积 (2)对原有氮气，由理想气体状态方程代入数据解得同温同压下，气体质量之比等于体积之比，即 3.(2026高考·陕晋青宁卷)某小组设计并完成了“稳定平抛水柱”实验。如图，竖直放置的储水瓶液面上方封闭少量气体，底部竖直细管甲与大气连通、水平细管乙有一阀门。初始时关闭，瓶内上方气体体积，甲管内恰无水且端口距水面高，乙管端口距水面高；打开，水持续从乙管流出，大气通过甲管进入瓶内，当水面与甲管端口齐平时关闭，此时瓶内上方气体的总体积。已知大气压强、水的密度，重力加速度取，忽略温度变化与瓶体形变，气体均可视为理想气体。求∶ (1)初始K关闭时，瓶内上方气体压强和乙管端口处压强； (2)在打开K到关闭K的过程中，进入瓶内的空气在大气压强下的体积。 3.【答案】(1)， (2) 【解析】(1)初始K关闭时，甲管与大气连通且管内恰无水，说明A端口处压强等于大气压强。由液体压强公式可知，瓶内上方气体压强满足代入数据解得乙管B端口处压强满足代入数据解得 (2)当水面与甲管A端口齐平时，瓶内上方气体压强等于大气压强。设进入瓶内的空气在大气压强下的体积为，对瓶内原有气体和进入的空气整体应用玻意耳定律，有代入数据解得 4.(2026高考·山东)竖直固定的圆柱形透明管深度为l，管内横截面积为S；圆柱形物块长为，横截面积为S，密度为ρ。室温T1=300K时，某同学将表面涂润滑油的物块竖直置于管口封住管内气体，并使物块缓慢进入透明管，过程中气体无泄漏。当物块处于静止状态时，其上表面恰好与管口齐平，如图乙所示。已知透明管与物块均具有良好导热性能，不计物块与透明管间的摩擦，重力加速度大小为g，大气压强恒定，空气可视为理想气体。 (1)求当地大气压强p0； (2)将装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为，该同学认为此装置漏气，测得此时室温T2=270K，求管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量比。 4.【答案】(1) (2) 【解析】(1)设密封刚完成时管内气体压强为p1，气柱长度为体积物块受力平衡有解得初始时管内气体体积为压强为大气压温度均为。过程等温，由玻意耳定律解得化简有 (2)装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为体积温度物块受力平衡不变，故此时气体压强密封刚完成时状态由理想气体状态方程，气体质量比等于之比，且压强p不变，则 5.(2025高考·重庆)如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体(视为理想气体)压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时 (1)腔内气体的压强； (2)外界气体的压强； (3)电容器的电容变为初始时的多少倍。 5.【答案】(1) 根据题意可知腔内气体温度，根据玻意耳定律有其中，，可得。 (2) 对下极板受力分析有可得。 (3) 根据平行板电容器的决定式，变化后间距为2d，其他条件均不变可知电容器的电容变为初始时的。 6.(2025高考·湖南)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 6.【答案】(1) 竖直放置时里面气体的压强为水平放置时里面气体的压强由等温过程可得解得。 (2) 由定容过程代入数据可得。 7.(2025高考·海南)竖直放置的汽缸内，活塞横截面积，活塞质量不计，活塞与汽缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体，，大气压强， (1)若加热活塞缓慢上升，体积变为，求此时的温度； (2)若往活塞上放的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积。 7.【答案】(1) 活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 代入数值解得。 (2) 设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律 联立解得。 8.(2024高考·全国)如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到并保持不变。 (1)求外力增加到时，卡销b对活塞支持力的大小； (2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。 8.【答案】(1)100N 活塞从位置到过程中，气体做等温变化，初态、末态、根据解得此时对活塞根据平衡条件解得卡销b对活塞支持力的大小。 (2)327K 将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态，末态，对活塞根据平衡条件解得设此时温度为，根据解得。 9.(2024高考·安徽)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 9.【答案】(1) 由查理定律可得其中，，代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为。 (2) 由玻意耳定律代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为。 10.(2024高考·江苏)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求： (1)气体现在的压强； (2)观测台对气体的压力。 10.【答案】(1)8 × 104Pa 由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有解得p2 = 8 × 104Pa。 (2)4.8 × 103N 根据压强的定义，观测台对气体的压力F = p2S = 4.8 × 103N。 11.(2024高考·湖南)一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示)； (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 11.【答案】(1) 理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有解得。 (2) 设气球内气体质量为，则对气球进行受力分析如图所示 根据气球的受力分析有结合题中p和V满足的关系为解得。 12.(2024高考·江西)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： (1)气体在状态D的压强； (2)气体在状态B的体积。 12.【答案】(1) 从D到A状态，根据查理定律解得。 (2) 从C到D状态，根据玻意耳定律解得。 13.(2024高考·广西)如图甲，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b处，此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； (2)推导活塞从a处到b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a、b处坐标值。 13.【答案】(1) 活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强，故此时封闭气体对活塞的压力大小为。 (2)根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得根据可得气体压强为故可知活塞从a处到b处对封闭气体得故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。 (3)分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时在b处时气体体积为在a处时气体体积为根据玻意耳定律解得故封闭气体等温变化的图像如下： 14.(2024高考·广东)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，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B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，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： (1)求B内气体压强； (2)求A内气体体积； (3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 14.【答案】(1)；(2) (1、2)假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态，末态根据代入数据可得A内气体做等压变化，压强保持不变，初态，末态根据代入数据可得由于假设成立，即。 (3) 恰好稳定时，A内气体压强为B内气体压强此时差压阀恰好关闭，所以有代入数据联立解得。 15.(2024高考·山东)图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 (1)求x； (2)松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 15.【答案】(1) 由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有又因为代入数据联立解得。 (2) 当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有又因为代入数据联立解得。 16.(2024高考·甘肃)如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积)。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： (1)抽气之后A、B的压强。 (2)弹簧的劲度系数k。 16.【答案】 (1)， 设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后根据玻意耳定律得解得对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得解得。 (2) 由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有根据胡克定律得联立得。 五、综合题 气弹簧常用于生产生活中许多减震系统，通常由密闭有气体的气缸、活塞和活塞杆组成。气弹簧中活塞杆的一端位于气缸内、并固定有活塞，另一端位于气缸外。某兴趣小组通过实验，测试了气弹簧的特性。根据下列信息完成以下小题。 1.(2026高考·重庆)他们首先研究活塞杆伸出的长度与缸内气体对活塞压力之间的关系。实验装置如图1所示，气弹簧竖直放置，上端固定于水平横梁，下端连接测力装置。 (1)根据实验设计，要求测量活塞杆伸出长度x的仪器最小分度值为1 mm，则最合适的测量仪器为________(填“毫米刻度尺”或“螺旋测微器”)。 (2)根据实验数据得到缸内气体对活塞的压力F随x的变化关系如图2所示(已消除大气压力、摩擦力、活塞和活塞杆质量的影响)。若将气弹簧等效为弹簧，则由图可知，其劲度系数约为________(保留3位有效数字)。 (3)由图2可知，x从40.0 mm变化到70.0 mm过程中，缸内气体对外做功约为________J(保留3位有效数字)。 1.【答案】(1)毫米刻度尺 (2)367 (3)3.86 【解析】(1)毫米刻度尺的最小分度值为1mm，符合测量要求，螺旋测微器最小分度值为0.01mm，精度远高于需求，因此选毫米刻度尺。 (2)等效劲度系数满足从F-x图取直线上两点，例如；代入得 (3)F-x图线与x轴围成的面积对应气体对外做功，该过程F近似线性变化，用平均力计算： 2.(2026高考·重庆)他们接着研究了气弹簧伸缩过程中气缸内密闭气体的状态变化。 (1)用50分度游标卡尺测量活塞杆的直径示数如图3所示，则活塞杆直径d的读数为________mm。 (2)气缸的结构示意图如图4所示。气缸被活塞分成1和2两个互相连通的气室，达到平衡时，两个气室内气体在活塞上、下表面的压力差就是缸内气体对活塞的压力F，缸内气体的压强________(用F和d表示)。 (3)缸内气体的最小体积为，忽略活塞厚度，活塞杆的总长度与气缸的长度视为相同，活塞杆伸出长度为x时缸内气体的体积________(用、d和x表示)。 (4)由实验数据得到F随变化的拟合直线如图5所示。该小组在拟合直线上读取两点坐标，和，请写出拟合直线方程，由此判断缸内气体的状态变化是否符合理想气体的等温变化规律并给出理由。________ 2.【答案】(1)6.04 (2) (3) (4)；不符合；理想气体等温变化满足玻意耳定律，代入可得即F与呈正比例过原点的线性关系，本次拟合的直线不过原点，不符合等温变化的特征。 【解析】(1)50分度游标卡尺精度为0.02mm，主尺读数为6mm，游标尺第2条刻度线与主尺对齐，游标尺读数总读数为 (2)压力差F是气体压强作用在活塞杆横截面上的合力，活塞杆横截面积由变形得 (3)活塞杆伸出长度为x时，原本位于气缸内长度为x的活塞杆移出气缸，缸内气体新增的体积等于这段活塞杆的体积，即因此总体积为最小体积加上新增体积： (4)拟合直线斜率：代入一点求截距： 计算得截距 因此实际拟合直线方程为： 判断：不符合理想气体等温变化规律。理由：理想气体等温变化满足玻意耳定律，代入可得即F与呈正比例过原点的线性关系，本次拟合的直线不过原点，不符合等温变化的特征。 19 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $