专题25 气体实验定律的综合应用（专项训练）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

专题25 气体实验定律的综合应用 参考答案 真题·命题感知 考法01 汽缸类问题 1．C 2．（1） （2）， 3．（1） （2） 4．（1） （2） 考法02 液柱类问题 1．C 2．A 3．（1） （2） 4．（1）不变 增加 0.6 （2）（） 5．（1） （2）， 考法03 联气体问题 1．D 2． 3．（1） （2） （3） 考法04 气体状态变化的四类变质量问题 1．B 2．A 3．AC 4．（1） （2）5 （3） 进阶·强化演练 1．D 2．C 3．A 4．C 5．D 6．A 7．A 8．D 9．C 10．B 11．C 12．D 13．AC 14．AD 15．BC 16．BC 17．ABC 18．AC 19．BD 20．AD 21．AB 22．（1） （2） 23．（1）0.4L （2）16 24．（1） （2）6.5cm 25．（1） （2） 拔高·模拟预测 一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。 1．D 2．C 3．A 4．B 5．D 6．C 7．D 8．D 9．C 10．B 11．B 12．B 13．BC 14．BCD 15．ACD 16．AC 二、非选择题：本题共4题，共52分。 17．（1）15 （2）40m 18．（1） （2） 19．（1）100N；（2）327K 20．（1）；（2） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题25 气体实验定律的综合应用 目 录 真题·命题感知 1 考法01 汽缸类问题 1 考法02 液柱类问题 4 考法03 关联气体问题 6 考法04 气体状态变化的四类变质量问题 8 进阶·强化演练 10 拔高·模拟预测 20 真题·命题感知 考法01 汽缸类问题 1．（2026·天津北辰·三模）如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸，开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，用活塞封闭一定质量的理想气体。现环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由变为，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，则下列说法正确的是（     ） A．气体压强增大 B．单位时间撞击器壁单位面积的气体分子数不变 C．气体吸收热量，内能增大 D．外界对气体做正功 2．（2026·甘肃·高考真题）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？ 3．（2026·云南·模拟预测）我国自主研制的高端精密测量仪器采用气动减震方案，其核心缓冲单元可作如图所示简化：竖直光滑气缸的横截面积为S，底部固定一轻弹簧（体积不计），弹簧上端连接一轻质活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞厚度不计。弹簧始终在弹性限度内。初始时气体温度为T1，气柱高度为h1，弹簧恰好处于原长。已知大气压强为p0，重力加速度为g，弹簧劲度系数为k，弹性势能表达式为，Δx为弹簧形变量。 （1）在活塞上缓慢放置一重物，待系统再次稳定后，气柱高度变为，整个过程气体温度保持不变，求重物的质量； （2）保持重物的质量不变、对气缸内气体缓慢加热，使活塞上升并最终回到初始高度h1处，吸收的热量为Q，求此过程中气体内能的变化量。 4．（2026·陕西商洛·一模）某一监测设备的简易结构如图所示，导热性能良好且右端开孔与大气相通的汽缸左端与一热源表面紧贴，汽缸右端内侧装有一个体积大小可以忽略的压力传感器，监测开始时，中部活塞与汽缸左端内侧距离为、与右端内侧的距离为，横截面积为，活塞左侧封闭温度为、压强为的空气，此时压力传感器的示数为0。已知外界空气压强为，活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦可不计，当热源的温度缓慢升到时压力传感器的示数为150 N。求： （1）的大小； （2）若热源温度从缓慢升到的过程中气体吸收了的热量，则该过程中气体内能的变化量。 解题方法 1．分析活塞受力，计算气体压强： （1）明确活塞的重力是否忽略不计，明确活塞是水平放置还是竖直放置。 （2）活塞如果处于力学平衡状态，根据受力平衡得出气体的压强大小或活塞两端的隔离气体的压强关系。 （3）活塞如果处于力学非平衡状态，则要对活塞进行受力分析，根据牛顿第二定律得出气体压强的大小或活塞两端的隔离气体的压强关系。 2．分析气体状态变化，选用合适规律 （1）明确气体的变化过程，分析清楚气体初末状态的温度、压强、体积。 （2）根据气体的变化，恰当选择实验定律或理想气体状态方程列式求解。 考法02 液柱类问题 1．（2026·河北·高考真题）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 2．（2026·四川德阳·二模）在学校的科技节中，某同学用铝制易拉罐制作了一个温度计，如图所示，一粗细均匀透明薄吸管里有一段油柱（长度不计），吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，若大气压强恒定，易拉罐和吸管均处于水平方向，在吸管上标注等差温度值，下列说法正确的是（　　） A．吸管上标注的等差温度值刻度均匀 B．若仅换用更小的易拉罐，可提高测温灵敏度 C．若仅换用更细的透明吸管，则测温范围更大 D．若仅将易拉罐和吸管直立且开口向上，测温范围更小 3．（2025·湖南·高考真题）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。 4．（2026·浙江·一模）某同学在标准大气压（相当于高的水银柱所产生的压强）的实验室里设计一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡内封有一定质量的气体，与相连的管插在水银槽中，管内外水银面的高度差即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由管上的刻度直接读出。管体积与泡的体积相比可忽略，管中水银柱长度变化时，对水银槽液面的影响不计。管露出水银槽上面的长度，当温度时，管内水银面高度为，此高度即为的刻度线。 （1）若水银高度从刻度下降至刻度，则 ①玻璃泡内气体分子的数密度________（“不变”、“增加”、“减少”）；玻璃泡内单位时间撞击单位面积泡壁的分子数________（“不变”、“增加”、“减少”）； ②该过程中，玻璃泡内气体的内能增加了，则气体从外界吸收了多少热量________； （2）求管上温度刻度线与的关系式。 5．（2026·云南昆明·模拟预测）如图，倾角为37°的足够长斜面固定在水平面上，上端封闭、下端开口的细玻璃管与斜面间的动摩擦因数为0.5。静置于斜面上的玻璃管内有长度为10cm的水银柱，封闭的空气柱长度也为10cm。释放玻璃管，达到稳定后水银柱与玻璃管相对静止。过程中玻璃管的温度保持不变，外界大气压为76cmHg，重力加速度，，，求： （1）玻璃管静止时，管内气体的压强； （2）玻璃管稳定下滑时其加速度a的大小及管内空气柱长度l。（结果保留2位有效数字） 解题方法 1．计算液柱封闭气体的压强应注意的问题 （1）分析液柱受力，列平衡方程可求气体压强。 （2）液柱产生的压强为ρgh，因此液柱下面的压强比上面压强大ρgh。 （3）用水银柱封闭的气体，有时可以用cmHg作为压强的单位。 考法03 关联气体问题 1．（2026·湖南·高考真题）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 2．（2026·云南昆明·二模）如图所示，水平桌面上平放了一内径均匀的绝热密闭环形容器，其中心为。导热性良好的活塞M、N将容器隔成I、Ⅱ两部分，分别封闭了一定量的理想气体，两活塞可以无摩擦地在环形容器内运动。最初，I、Ⅱ两部分气体的压强均为，温度分别为，I区气体两侧到圆环中心连线之间的夹角为，活塞厚度不计。求最终平衡时I区气体两侧与圆环中心连线之间的夹角。 3．如图所示，两个固定的导热良好的汽缸放置在竖直平面，用一硬质轻杆连接两活塞，活塞a、b面积分别为、，质量分别为、，汽缸通过一带阀门的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距，活塞静止。（不计摩擦，细管体积可忽略不计，设环境温度为保持不变，外界大气压为）。已知重力加速度为g。求： （1）保持阀门关闭，A内气体的压强？ （2）将阀门打开，足够长时间后，a活塞距离汽缸底部的距离是多少？ （3）重新将阀门关闭，用温水水浴给A汽缸中气体缓慢加热，活塞回到原位处A中气体温度是多少？ 解题方法 由液柱或活塞封闭的两部分（或多部分）气体，构成关联气体问题： 解题基本思路 （1）分别选取各部分气体为研究对象，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程。 （2）依据平衡条件写出各部分气体之间的压强关系，依据几何关系写出各部分气体的体积关系式，作为辅助方程。 （3）多个方程联立求解。若有必要，注意检验求解结果的合理性。 考法04 气体状态变化的四类变质量问题 1．（2026·湖北·模拟预测）今年四月以来，持续晴好天气，我省森林防火迎来春季大考。黄冈市针对易燃的芭茅植株进行精准清除。如图所示，为无人机喷洒农药用的喷雾器，其药液桶的总容积为，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为，气压为。打气筒活塞每次可以打进气压为、体积为的空气。不考虑环境温度和药液体积的变化。在打气50次后停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，药液上方气体气压为，此时打开喷雾器向筒内装入药液至与第一次装药液面一致，则值为（　　） A． B． C． D． 2．（2025·黑龙江·二模）如图所示，用容积为的活塞式抽气机对容积为的容器中气体抽气，抽气过程中气体温度保持不变，容器中原来的气体压强为，抽气机与容器连接部分的体积不计，则第1次抽气后容器中的气体压强（　　） A．，抽气过程中气体对外做正功 B．，抽气过程中外界对气体做正功 C．，抽气过程中气体对外做负功 D．，抽气过程中外界对气体做负功 3．（2026·江西抚州·模拟预测）（多选）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。左图是烧制瓷器的窑炉，右图为其简化原理图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到4（为大气压强）时，排气阀才会开启向外排气，压强低于4时，排气阀自动关闭且不漏气。某次瓷器烧制过程，初始时窑内温度T1＝300K，窑内气体压强为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷坯体积的变化，气体可视为理想气体。为烧制该瓷器窑内温度需增加到1500K，则下列相关说法正确的是（     ） A．排气阀开始排气时，窑内气体的温度为1200K B．排气阀开始排气时，窑内气体的温度为900K C．窑内温度为1500K时，窑内剩余气体质量与窑内原有气体质量的比值为4∶5 D．窑内温度为1500K时，窑内剩余气体质量与窑内原有气体质量的比值为3∶4 4．（2026·广东梅州·模拟预测）在温度为27℃的车间给容积为的氧气瓶充好氧气，测得瓶内压强为，把氧气瓶运送到温度为-3℃的工地上分装给氧气袋，分装前的氧气袋内无气体，分装后每个氧气袋的容积为，压强为，分装多个氧气袋后测得瓶内的压强为。若忽略氧气瓶因热胀冷缩造成的容积偏差。试求： （1）氧气瓶从车间运送到工地，分装前瓶内压强； （2）分装了多少个氧气袋？ （3）分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值； 解题方法 1．充气问题：在充气（打气）时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 2．抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法是把每次抽出的气体和剩余气体看成一个整体，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”问题，由于每次抽出的气体质量不同，解题时，需分次计算剩余气体的压强。 3．分装问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 4．漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”问题转化成“定质量”问题。 进阶·强化演练 1．如图所示，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入水银中，如果当时大气压强为标准大气压（相当于高水银柱产生的压强），管内外水银面高度差为，则管内气体的压强相当于多高水银柱产生的压强（     ）。 A． B． C． D． 2．如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度L2=15.2cm的水银柱封闭了一段空气（视为理想气体）柱，空气柱的长度L1=10cm。外界大气压强恒为p0=76cmHg。现转动玻璃管使其开口向下竖直静置（水银没有溢出），管内空气温度保持不变。下列说法正确的是（　　） A．管内空气的压强增加了15.2cmHg B．管内空气的压强减小了15.2cmHg C．管内空气柱的长度增加了5cm D．管内空气柱的长度增加了2cm 3．（2026·江苏镇江·模拟预测）如图所示，一支长试管中封闭了一定质量的理想气体，现将试管缓慢转到虚线位置，环境温度不变，说法正确的是（     ） A．气体体积变小 B．气体压强变小 C．气体对外做正功 D．气体分子平均间距增大 4．（2026·广西南宁·模拟预测）如图所示，一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管，用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg，环境温度不变，不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是（     ） A．被封气体的压强为101cmHg B．被封气体的压强为61cmHg C．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为76cmHg D．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为91cmHg 5．（2026·广东佛山·二模）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 6．（2026·辽宁·模拟预测）如图所示，汽缸水平固定、两端开口，内壁光滑、导热性能良好。两个面积不等的活塞用轻杆连接，封闭一定量的理想气体。大气压强始终不变，随着环境温度缓慢降低，描述理想气体状态变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 7．（2026·山东淄博·一模）如图，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右加速运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了一定的距离。已知大气压强为，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为，整个过程中气体温度保持不变，气体可视为理想气体，则此时（　　） A．汽缸内气体的压强为 B．汽缸内气体的压强为 C．活塞移动的距离为 D．活塞移动的距离为 8．（2026·安徽淮南·二模）有一种新型酒瓶开启器。其使用方法是手握开瓶器，将气针插入软木塞，通过气针对酒瓶进行打气，随着瓶内气体压强不断增大，软木塞将会被顶起。其原理简化如图，圆柱形容器横截面积为S，软木塞质量为m，软木塞与瓶子间的最大静摩擦力大小为软木塞重力的15倍，不考虑开瓶器和气针对软木塞的作用力。打气前，圆柱形瓶内气体压强为，气体体积为，打气时气针每次将压强为，体积为的空气打入瓶内。已知当地大气压强为，重力加速度为g。假设打气过程温度不变，不考虑瓶子容积的变化，下列说法正确的是（　　） A．要维持气体温度不变，打气过程气体需要从周围环境吸收热量 B．在软木塞被顶起前，每打气一次，软木塞受到的静摩擦力一定增大一次 C．软木塞被顶起时，瓶内气体压强为 D．至少要打气次才能使软木塞被顶起 9．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。如图是烧制瓷器的某窑炉结构示意图，上方有一单向排气阀，当窑内外气压差升高到（为大气压强）时，排气阀会开启，减压泄气，此后窑内气体压强保持不变。某次烧制过程中，初始时窑内温度为27℃，窑内气体压强为，密度为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高，不考虑瓷胚体积的变化，气体可视为理想气体。当温度逐渐升高至烧制温度1027℃时，窑内气体密度为（　　） A． B． C． D． 10．（2026·江西南昌·一模）如图所示为医院进行静脉输液的三种输液瓶及其输液管、进气管装置设计图，其中进气管保证瓶内与瓶外气体相通，随着输液的持续进行，下列说法中正确的是（    ） A．甲输液瓶内气压不变，瓶内输液管针头处压强减小 B．乙输液瓶内气压增大，瓶内输液管针头处压强不变 C．丙输液瓶内气压不变，瓶内输液管针头处压强不变 D．若需保持给病人的输液流速恒定，则应该选用丙输液瓶 11．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）我国“奋斗者”号载人潜水器在执行深海探测任务时，为了保证舱内空气新鲜同时控制舱内压强稳定，使用高压气瓶向舱内补充气体。已知舱内初始气体压强为，温度为17℃。潜水器下潜至深海某深度时，舱外海水压强为，此时舱内温度降至7℃。为了平衡内外压强差，需从高压气瓶向舱内缓慢充入同种气体，直至舱内压强与舱外海水压强相等。若充气过程中舱内温度保持7℃不变，所有气体可视为理想气体，则充气后的气体密度与初始状态密度的比值为（　　） A． B． C． D． 12．（2025·湖南长沙·模拟预测）呼吸机可以帮助患者进行吸气。一患者某次吸气前肺内气体的体积为Vo，肺内气体的压强为（大气压强）。吸入压强为的气体后肺内气体的体积变为1.2Vo，压强为，若空气视为理想气体，整个过程温度保持不变，则吸入气体的体积为（　　） A．1.2Vo B．1.1Vo C．0.64Vo D．0.32Vo 13．（2026·湖南邵阳·一模）（多选）两端开口竖直放置的U形管中，用a、b两段水银柱封闭有一定质量的理想气体，平衡后如图所示。现向右侧直管中沿管壁缓慢注入适量的水银，忽略环境温度的变化，U形管导热性能良好。下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的体积变小 B．水银柱a左右两侧的高度差保持不变 C．外界对封闭气体做正功，气体向外界放出热量 D．该过程中热量可以自发地从低温物体传到高温物体 14．（2026·湖南永州·一模）（多选）如图所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度降低时（不考虑大气压强变化），缸内气体（     ） A．内能减小 B．对外做功 C．压强减小 D．分子数密度增大 15．（2026·贵州黔西南·二模）（多选）如图为某平板型空气集热器的结构简图，矩形容器的侧面和底面涂有保温材料，顶部为透明盖板，容器内封闭了一定量的空气（视为理想气体）。初始时，气体的压强为，温度为300K，经过一段时间的太阳光照射后，温度上升到360K，下列说法正确的是（     ） A．温度上升的过程中，封闭气体的平均动能不变 B．温度上升到360K时，封闭气体的压强为 C．保持温度360K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回，则容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为 D．保持温度360K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回，则抽气过程中剩余气体放热 16．（2026·河北保定·二模）（多选）如图1所示，导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，用一质量为m、厚度不计的活塞将缸内同种气体分成甲、乙两部分，系统平衡时活塞刚好位于汽缸的正中央，气体甲的压强刚好等于外界大气压；若将汽缸沿顺时针方向缓慢转过90°，如图2所示。已知外界大气压为p0，重力加速度为g，活塞的横截面积为，环境温度保持不变。活塞的密封性良好，且活塞与汽缸间摩擦不计，封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．图1中气体乙的压强为1.5p0 B．图1中，气体甲、乙的密度之比为5：6 C．图1、2中气体甲的压强之比为10：11 D．图1、2中气体乙的密度之比为11∶12 17．（2026·河北张家口·二模）（多选）如图甲为由球形部分和横截面积为的均匀细玻璃管构成的容器，管内有一段水银柱，将一定质量的理想气体密封在容器球形部分与玻璃管内。缓慢改变气体温度（水银柱长度不变），测量玻璃管内气柱长度随热力学温度变化的关系如图乙中直线所示；保持温度不变，缓慢改变水银柱的长度，气柱长度的变化如图中直线所示，之后气柱长度沿直线变化。AB、CD的延长线与纵轴的交点均为。下列说法正确的是（　　） A．容器球形部分的容积为 B．到过程气体内能增加 C．到的过程压强不变 D．到的过程水银柱长度增加 18．（2026·河南·模拟预测）（多选）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 19．（2026·四川成都·二模）（多选）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 20．（多选）篮球是非常受欢迎的一项运动，打篮球前需要将篮球内部气压调至标准气压1.6atm才能让篮球发挥最佳性能。体育课上某同学用气压计测得一篮球内气体压强为1.2atm，现用简易打气筒给篮球打气（如图），每次能将0.1L、1.0atm的空气打入球内，若打气过多再放出部分气体。已知篮球内部容积为7L，忽略打气和放气（或抽气）过程中篮球的容积和球内气体温度的变化，且气体温度均为室温。则下列说法正确的是（　　） A．若想让篮球的性能最佳，需要打气28次 B．若想让篮球的性能最佳，则打入的气体质量与篮球内原气体的质量之比为 C．若因打气过多，篮球内气压达到了1.8atm，使用跟打气筒容积同为0.1L的抽气筒，抽气14次可以让篮球性能达到最佳 D．在C选项中，抽出的气体质量占篮球内原有气体质量的 21．（2025·新疆省直辖县级单位·二模）（多选）某新能源汽车在清晨时（环境温度为27℃），胎压传感器显示四个轮胎的气压均为2.5 bar（），中午因阳光暴晒，左前轮的气压升高到2.8 bar。现从左前轮气门嘴放出部分气体，忽略放气过程中胎内气体与外界的热交换，轮胎容积始终不变，胎内气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．放气过程中胎内气体内能减小 B．放气过程中胎内气体分子的平均动能减小 C．放气过程中胎内每个气体分子的动能均减小 D．放气前胎内气体的温度约为73℃ 22．（2026·湖北襄阳·一模）车载气垫床体积小、重量轻、便于携带。现有一气垫床，充气前内部气体的压强等于大气压强，体积为，使用充气筒给气垫床充气，使其内气体体积增加到，压强增加到，此充气过程中环境的热力学温度为并保持不变，气垫床导热性能良好，气垫床内气体可视为理想气体。 （1）若充气过程中，该充气筒每次从大气中吸取压强为的气体体积是恒定的。已知需打气220次才能使气垫床达到目标状态（内部体积9V，压强求该充气筒每次吸取气体的体积； （2）若夜间环境的热力学温度降为，充好气后的气垫床体积减小到，求此时气垫床内气体的压强。（答案用分数表示） 23．（2026·湖南长沙·三模）如图为压气式喷壶，该壶容积为，壶嘴处安装压强传感器（图中未画出），可显示壶内气体压强，按压按柄时阀门才打开。在壶内装 的水，拧紧壶盖，按压压杆使壶内气体压强达到；按下按柄，阀门打开，水从喷嘴处喷出，当压强传感器示数为时松开按柄。此后缓慢下压压杆，每次可向壶内储气室充入压强为的空气，经次下压后，压强传感器示数为。已知壶内气体温度始终与外部空气温度相等且保持不变，可视为理想气体。求： （1）从壶内喷出的水的体积； （2）充气过程向下压压杆的次数。 24．（2025·陕西西安·二模）如图所示，一粗细均匀、竖直放置的U形管，其左端封闭右端开口，管内水银柱将一部分理想气体封闭在左管中。当封闭气体的温度为时，左管内气柱长度，右管中水银面比左管中水银面高，大气压强。（结果保留1位小数） （1）若缓慢降低封闭气体的温度，当温度为多少时，左右两管中的水银面等高？ （2）若保持封闭气体温度不变，从右管开口处缓慢注入水银，当左管中水银面上升了1cm时，注入水银柱的长度是多少cm？ 25．（2026·山西忻州·模拟预测）如图所示，内壁光滑且导热的A、B两气缸底部用体积可以忽略的细管连通，A、B的横截面积分别为、，B内有一活塞，气缸内装有水银，在活塞和水银之间封闭了一定质量的理想气体，稳定时，封闭气柱的高度为，B中水银的高度为，A中水银的高度为，环境大气压强为，水银的密度为，重力加速度为，环境温度保持不变。 （1）求活塞的质量； （2）若用力将活塞缓慢向上提升至A、B内的水银柱等高，求活塞被提升的高度。 拔高·模拟预测 一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。 1．如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（   ） A．内能迅速增大 B．温度迅速升高 C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀 2．如图甲所示，一粗细均匀的长细管开口向下竖直固定时，管内高度为的水银柱上方封闭气体的长度为，现将细管缓慢旋转至开口竖直向上，如图乙所示。已知大气压强恒为，水银的密度为，管内气体温度不变且可视为理想气体，重力加速度大小为，图乙中封闭气体的长度为（　　） A． B． C． D． 3．如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，活塞处于平衡状态。现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°（如图乙所示），达到平衡后，与原来相比（　　） A．气体的压强变大 B．气体的压强变小 C．气体的体积变大 D．气体的体积不变 4．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（    ） A．压强变大 B．对外界做功 C．对外界放热 D．分子平均动能变大 5．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 6．如图甲为神舟十七号载人飞船成功与中国空间站天和核心舱实现对接。气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B，如图乙所示。空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体（每次抽气后抽气机内与舱内气体压强相等），当气闸舱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（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，抽气过程中温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。则抽气1次后和抽气2次后气闸舱内气压分别约为（　　） A．9.1×104Pa，7.8×104Pa B．9.8×104Pa，7.8×104Pa C．9.1×104Pa，8.3×104Pa D．9.8×104Pa，8.3×104Pa 7．游客去高海拔景区旅游时，多数会出现高原反应，而通过吸氧可以缓解高原反应。如图是一种便携式氧气罐，某游客按压该氧气罐喷出气体的过程中（假定罐内气体可视为理想气体且温度保持不变），下列说法正确的是（　　） A．罐内每个气体分子的动能都不变 B．外界对罐内气体做功 C．罐内气体的压强不变 D．罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功 8．如图所示，桶装水的容积为，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 9．活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 10．某新型抽气泵的工作原理简化图如图所示，固定容器容积为，初始内部气体压强为，温度为，上方汽缸有效容积为，活塞面积为S，活塞与汽缸壁的滑动摩擦力为，活塞的质量为，重力加速度大小为。抽气过程分两步：向上缓慢拉动活塞，阀门M打开，N关闭，容器内气体与汽缸内气体达到热平衡后，关闭M打开N，将汽缸内气体排出。重复上述操作，完成多次抽气，已知每次抽气缓慢进行，且气体温度不变，外界大气压恒为，则下列说法正确的是（　　） A．第一次抽气过程中，手对活塞拉力的最大值 B．抽气第次后容器中剩余气体的压强 C．抽气第次后容器中剩余气体的压强 D．若抽气过程中某次刚要拉动活塞时气体温度突然从升高至且体积不变，此时容器内气体的压强为 11．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 12．如图是医务人员为患者输液的示意图，在输液的过程中，下列说法正确的是（　　） A．B瓶中的药液先用完 B．只要B瓶中还有液体，滴壶D中的气体压强不变 C．随着液面下降，B瓶上方的气体体积增加，压强减小 D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐减小 13．（多选）一热气球体积为，内部充有温度恒为的热空气，该热气球上升过程中大气压强会降低，若上升到某一高度大气压强变为0.4个标准大气压，热气球刚好静止不动。此时热气球外冷空气的温度为。已知空气在1个标准大气压、温度为时的密度为，该气球内、外的气压始终都相等，重力加速度大小为，整个过程热气球的体积保持不变。下列说法正确的是（　　） A．此时热气球所受浮力的大小 B．此时球内空气所受的重力 C．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 D．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 14．（多选）科技小组用容积2.0L的可乐瓶制作水火箭，箭身及配重物总质量M=0.1kg。瓶内装入0.5L水后密封，初始气体压强为1atm。用打气筒每次打入0.5L、1atm的空气，当瓶内气压达5atm时橡胶塞脱落，水高速喷出，火箭起飞。已知水的密度忽略空气阻力，重力加速度g取下列说法正确的是（　　） A．打气时筒内气体温度升高是因为摩擦生热 B．水喷出的过程中，水火箭内的气体对外做功 C．至少打气12次水火箭的橡胶塞才脱落 D．若橡胶塞脱落后水以v=10m/s全部喷出，火箭最多能升到125m高处 15．（多选）某实验小组设计一个测定水深的深度计。如图所示，导热性能良好的圆柱形气缸I、II内径分别为r和2r，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，气缸I左端开口。外界大气压强为，最初气缸Ⅰ内通过A封有压强为的气体，气缸II内通过B封有压强为3的气体，一根很细的管子连通两气缸，开始时A、B均位于气缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知相当于10m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．当活塞A向右移动时，水的深度h=10m B．当活塞A向右移动时，水的深度h=20m C．此深度计能测的最大深度h=22.5m D．若要测量的最大水深h=40m，当不改变最初气缸Ⅰ内通过A封闭的气体的压强，则最初气缸II内通过B封闭的气体的压强应改为4.75 16．（多选）一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度h=5cm，玻璃管开口斜向上，在倾角θ=30°的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为L=40cm，大气压强始终为p0=75cmHg， 取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强为 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度L=40cm，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 二、非选择题：本题共4题，共52分。 17．如图所示，一位同学用容积2.0L的可乐瓶制作“水导弹”。可乐瓶及瓶身装饰物总质量。可乐瓶固定在架子上，与水平地面夹角成，瓶内装入0.5L水后密封，初始气体压强为1atm。用打气筒进行打气，每次打入0.4L、1atm的空气，当瓶内气压达5atm时，活塞脱落，水高速喷出，可乐瓶射出。已知水的密度，忽略空气阻力、可乐瓶体积变化和瓶内外空气温度变化，忽略发射前瓶身离地高度，重力加速度取。求： （1）要使可乐瓶底部的活塞脱落至少打气多少次； （2）若活塞脱落后，水以全部喷出，可乐瓶的水平射程是多少。（忽略空气喷射的影响） 18．如图，上端封闭的竖直长玻璃管中封有长度为的水银柱。开口向下时，其上端封闭空气柱长度为，已知大气压强，玻璃管导热良好，且室温不变，求： （1）若将玻璃管翻转至开口向上放置，则此时封闭空气柱长度为多少？ （2）若将开口向下的玻璃管竖直插入足够深的水银槽，稳定后，发现上方封闭气体长度变为，则玻璃管下端管内外水银液面高度差H为多少？ 19．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。 20．汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题25 气体实验定律的综合应用 目 录 真题·命题感知 1 考法01 汽缸类问题 1 考法02 液柱类问题 5 考法03 关联气体问题 9 考法04 气体状态变化的四类变质量问题 12 进阶·强化演练 16 拔高·模拟预测 37 真题·命题感知 考法01 汽缸类问题 1．（2026·天津北辰·三模）如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸，开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，用活塞封闭一定质量的理想气体。现环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由变为，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，则下列说法正确的是（     ） A．气体压强增大 B．单位时间撞击器壁单位面积的气体分子数不变 C．气体吸收热量，内能增大 D．外界对气体做正功 【答案】C 【解析】A．对活塞受力分析，可知封闭气体的压强满足 其中为大气压，为活塞质量，为活塞横截面积，因此气体做等压变化，A错误； B．环境温度升高，气体分子平均动能增大，而气体压强不变，压强由分子平均动能和单位时间撞击器壁单位面积的分子数共同决定，因此单位时间撞击器壁单位面积的气体分子数减少，B错误； C．理想气体的内能仅由温度决定，环境温度缓慢升高，气体温度升高，内能增大（） 气体体积增大，气体对外界做功（） 根据热力学第一定律 ，可得 ，即气体吸收热量，C正确； D．气体体积膨胀，是气体对外界做正功，即外界对气体做负功，D错误。 故选 C。 2．（2026·甘肃·高考真题）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？ 【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，由理想气体状态方程有 解得 3．（2026·云南·模拟预测）我国自主研制的高端精密测量仪器采用气动减震方案，其核心缓冲单元可作如图所示简化：竖直光滑气缸的横截面积为S，底部固定一轻弹簧（体积不计），弹簧上端连接一轻质活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞厚度不计。弹簧始终在弹性限度内。初始时气体温度为T1，气柱高度为h1，弹簧恰好处于原长。已知大气压强为p0，重力加速度为g，弹簧劲度系数为k，弹性势能表达式为，Δx为弹簧形变量。 （1）在活塞上缓慢放置一重物，待系统再次稳定后，气柱高度变为，整个过程气体温度保持不变，求重物的质量； （2）保持重物的质量不变、对气缸内气体缓慢加热，使活塞上升并最终回到初始高度h1处，吸收的热量为Q，求此过程中气体内能的变化量。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）初始状态弹簧为原长，活塞受力平衡，气体压强 放置重物后气体等温压缩，由玻意耳定律可得 此时弹簧压缩量 对活塞受力分析，由平衡条件可得 解得 （2）气体对外做的总功 由热力学第一定律 可得过程中气体内能的变化量为 4．（2026·陕西商洛·一模）某一监测设备的简易结构如图所示，导热性能良好且右端开孔与大气相通的汽缸左端与一热源表面紧贴，汽缸右端内侧装有一个体积大小可以忽略的压力传感器，监测开始时，中部活塞与汽缸左端内侧距离为、与右端内侧的距离为，横截面积为，活塞左侧封闭温度为、压强为的空气，此时压力传感器的示数为0。已知外界空气压强为，活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦可不计，当热源的温度缓慢升到时压力传感器的示数为150 N。求： （1）的大小； （2）若热源温度从缓慢升到的过程中气体吸收了的热量，则该过程中气体内能的变化量。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）当热源温度为时，对活塞，根据平衡条件可得 又因为 代入数据解得 设当温度为时活塞恰好与压力传感器接触。当热源的温度从缓慢升到时，封闭气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律可得 代入数据解得 热源的温度从缓慢升到时，封闭气体做等容变化，根据查理定律可得 解得 （2）外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得，所以 解题方法 1．分析活塞受力，计算气体压强： （1）明确活塞的重力是否忽略不计，明确活塞是水平放置还是竖直放置。 （2）活塞如果处于力学平衡状态，根据受力平衡得出气体的压强大小或活塞两端的隔离气体的压强关系。 （3）活塞如果处于力学非平衡状态，则要对活塞进行受力分析，根据牛顿第二定律得出气体压强的大小或活塞两端的隔离气体的压强关系。 2．分析气体状态变化，选用合适规律 （1）明确气体的变化过程，分析清楚气体初末状态的温度、压强、体积。 （2）根据气体的变化，恰当选择实验定律或理想气体状态方程列式求解。 考法02 液柱类问题 1．（2026·河北·高考真题）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 【答案】C 【解析】A．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； C． 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； B．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； D．温度降低，则分子热运动的平均动能减小，D错误。 故选 C。 2．（2026·四川德阳·二模）在学校的科技节中，某同学用铝制易拉罐制作了一个温度计，如图所示，一粗细均匀透明薄吸管里有一段油柱（长度不计），吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，若大气压强恒定，易拉罐和吸管均处于水平方向，在吸管上标注等差温度值，下列说法正确的是（　　） A．吸管上标注的等差温度值刻度均匀 B．若仅换用更小的易拉罐，可提高测温灵敏度 C．若仅换用更细的透明吸管，则测温范围更大 D．若仅将易拉罐和吸管直立且开口向上，测温范围更小 【答案】A 【解析】A．设初始温度为、罐中气体体积为V0、吸管内气柱长为L0、其横截面积为S，温度变为T1后，吸管内气柱长变为L1，由等压变化有 可知 即油柱移动距离与温度变化量成正比，故吸管上的气温刻度应该是均匀的，故A正确； B．根据 又有 可得 若用更小的易拉罐，在温度变化相同时，油柱左右移动距离会变小，则测温灵敏度会降低，故B错误； C．由 可知换更细的吸管，在温度变化相同时，油柱移动距离会变大，则测量范围会变小，故C错误； D．易拉罐和吸管直立且开口向上，因油柱的重力产生压强，压强变大，所以体积变小，由 可知C变小变小，则测量范围会变大，故D错误。 故选A。 3．（2025·湖南·高考真题）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。 【答案】（1） （2） 【解析】（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 4．（2026·浙江·一模）某同学在标准大气压（相当于高的水银柱所产生的压强）的实验室里设计一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡内封有一定质量的气体，与相连的管插在水银槽中，管内外水银面的高度差即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由管上的刻度直接读出。管体积与泡的体积相比可忽略，管中水银柱长度变化时，对水银槽液面的影响不计。管露出水银槽上面的长度，当温度时，管内水银面高度为，此高度即为的刻度线。 （1）若水银高度从刻度下降至刻度，则 ①玻璃泡内气体分子的数密度________（“不变”、“增加”、“减少”）；玻璃泡内单位时间撞击单位面积泡壁的分子数________（“不变”、“增加”、“减少”）； ②该过程中，玻璃泡内气体的内能增加了，则气体从外界吸收了多少热量________； （2）求管上温度刻度线与的关系式。 【答案】（1）不变 增加 0.6 （2）（） 【解析】（1）[1]管体积与泡的体积相比可忽略，则水银高度从刻度下降至刻度，气体体积不变，分子总数不变，故玻璃泡内气体分子的数密度不变。 [2]水银柱高度下降，气体的压强为 则气体的压强增加，根据 可知气体温度升高，分子平均动能增大，分子数密度不变，因此玻璃泡内单位时间撞击单位面积泡壁的分子数增加。 [3]根据热力学第一定律 气体体积不变，则 解得 （2）气体做等容变化，则 即 解得（） 5．（2026·云南昆明·模拟预测）如图，倾角为37°的足够长斜面固定在水平面上，上端封闭、下端开口的细玻璃管与斜面间的动摩擦因数为0.5。静置于斜面上的玻璃管内有长度为10cm的水银柱，封闭的空气柱长度也为10cm。释放玻璃管，达到稳定后水银柱与玻璃管相对静止。过程中玻璃管的温度保持不变，外界大气压为76cmHg，重力加速度，，，求： （1）玻璃管静止时，管内气体的压强； （2）玻璃管稳定下滑时其加速度a的大小及管内空气柱长度l。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1） （2）， 【解析】（1）对静止的水银柱分析受力，设玻璃管内气体的压强为，水银柱的质量为、横截面积为，根据平衡条件有 又 联立解得 又 联立解得 （2）设玻璃管的质量为，对玻璃管和水银柱整体，设整体的加速度为，由牛顿第二定律有 对水银柱有 联立解得， 对管内的气体，由玻意耳定律有 联立解得 解题方法 1．计算液柱封闭气体的压强应注意的问题 （1）分析液柱受力，列平衡方程可求气体压强。 （2）液柱产生的压强为ρgh，因此液柱下面的压强比上面压强大ρgh。 （3）用水银柱封闭的气体，有时可以用cmHg作为压强的单位。 考法03 关联气体问题 1．（2026·湖南·高考真题）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 【答案】D 【解析】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。 B．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； CD．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，故C错误、D正确； A．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，故A错误。 故选D。 2．（2026·云南昆明·二模）如图所示，水平桌面上平放了一内径均匀的绝热密闭环形容器，其中心为。导热性良好的活塞M、N将容器隔成I、Ⅱ两部分，分别封闭了一定量的理想气体，两活塞可以无摩擦地在环形容器内运动。最初，I、Ⅱ两部分气体的压强均为，温度分别为，I区气体两侧到圆环中心连线之间的夹角为，活塞厚度不计。求最终平衡时I区气体两侧与圆环中心连线之间的夹角。 【答案】 【解析】设环形容器的总体积为V，两部分气体平衡时压强为p，最终Ⅰ区气体的体积为Vx，则Ⅱ区气体的体积为V-Vx，两部分气体的热力学温度均为T。对Ⅰ部分气体，有， 根据理想气体状态方程有 对Ⅱ部分气体，有， 根据理想气体状态方程有 最终平衡时Ⅰ区气体两侧到圆环中心连线之间的夹角为θ，则有 联立解得： 3．如图所示，两个固定的导热良好的汽缸放置在竖直平面，用一硬质轻杆连接两活塞，活塞a、b面积分别为、，质量分别为、，汽缸通过一带阀门的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距，活塞静止。（不计摩擦，细管体积可忽略不计，设环境温度为保持不变，外界大气压为）。已知重力加速度为g。求： （1）保持阀门关闭，A内气体的压强？ （2）将阀门打开，足够长时间后，a活塞距离汽缸底部的距离是多少？ （3）重新将阀门关闭，用温水水浴给A汽缸中气体缓慢加热，活塞回到原位处A中气体温度是多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）对两活塞整体，根据平衡条件有 解得 （2）打开阀门后足够长时间，A、B中气体压强相同为，对两活塞整体分析 解得 对原A内气体分析，设活塞下降距离为x，由等温变化得 联立解得 所以a活塞距离汽缸底部距离为。 （3）对B中气体分析，设活塞回到原位置B内气体压强为，由等温变化得 设活塞回到原来位置A内气体压强为，对活塞整体分析有 对A中气体分析，由理想气体状态方程得 联立解得 解题方法 由液柱或活塞封闭的两部分（或多部分）气体，构成关联气体问题： 解题基本思路 （1）分别选取各部分气体为研究对象，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程。 （2）依据平衡条件写出各部分气体之间的压强关系，依据几何关系写出各部分气体的体积关系式，作为辅助方程。 （3）多个方程联立求解。若有必要，注意检验求解结果的合理性。 考法04 气体状态变化的四类变质量问题 1．（2026·湖北·模拟预测）今年四月以来，持续晴好天气，我省森林防火迎来春季大考。黄冈市针对易燃的芭茅植株进行精准清除。如图所示，为无人机喷洒农药用的喷雾器，其药液桶的总容积为，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为，气压为。打气筒活塞每次可以打进气压为、体积为的空气。不考虑环境温度和药液体积的变化。在打气50次后停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，药液上方气体气压为，此时打开喷雾器向筒内装入药液至与第一次装药液面一致，则值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】桶内原有的空气为初状态，打入的空气，每次的压强为，，共50次，气体的总体积为，压强为 打气后气体的体积压缩为，压强为，由玻意耳定律有 解得 喷药过程为等温过程，压强回到时停止喷药，设此时气体的体积为，由玻意耳定律有 解得 药液桶的总容积为10L，第一次装药液后，上方空气为1L，药液体积为9L，喷药后，气体体积为6L，此时药液体积为 要使液面与第一次一致，需补充药液体积为，故选B。 2．（2025·黑龙江·二模）如图所示，用容积为的活塞式抽气机对容积为的容器中气体抽气，抽气过程中气体温度保持不变，容器中原来的气体压强为，抽气机与容器连接部分的体积不计，则第1次抽气后容器中的气体压强（　　） A．，抽气过程中气体对外做正功 B．，抽气过程中外界对气体做正功 C．，抽气过程中气体对外做负功 D．，抽气过程中外界对气体做负功 【答案】A 【解析】抽气过程中气体温度保持不变，由气体状态方程有 得 抽气过程中，气体体积增大，气体对外做正功。 故选A。 3．（2026·江西抚州·模拟预测）（多选）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。左图是烧制瓷器的窑炉，右图为其简化原理图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到4（为大气压强）时，排气阀才会开启向外排气，压强低于4时，排气阀自动关闭且不漏气。某次瓷器烧制过程，初始时窑内温度T1＝300K，窑内气体压强为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷坯体积的变化，气体可视为理想气体。为烧制该瓷器窑内温度需增加到1500K，则下列相关说法正确的是（     ） A．排气阀开始排气时，窑内气体的温度为1200K B．排气阀开始排气时，窑内气体的温度为900K C．窑内温度为1500K时，窑内剩余气体质量与窑内原有气体质量的比值为4∶5 D．窑内温度为1500K时，窑内剩余气体质量与窑内原有气体质量的比值为3∶4 【答案】AC 【解析】AB．排气阀开始排气时，窑内气体压强达到4，此过程中排气阀关闭，气体体积不变，为等容变化。初始状态， 排气阀开启时 设温度为，由查理定律 得，A正确，B错误； CD．设窑的容积为V，窑内温度升高到，若气体压强为4，根据盖-吕萨克定律 即 解得 则窑内剩余气体质量与原有气体质量的比值为，C正确，D错误； 故选AC。 4．（2026·广东梅州·模拟预测）在温度为27℃的车间给容积为的氧气瓶充好氧气，测得瓶内压强为，把氧气瓶运送到温度为-3℃的工地上分装给氧气袋，分装前的氧气袋内无气体，分装后每个氧气袋的容积为，压强为，分装多个氧气袋后测得瓶内的压强为。若忽略氧气瓶因热胀冷缩造成的容积偏差。试求： （1）氧气瓶从车间运送到工地，分装前瓶内压强； （2）分装了多少个氧气袋？ （3）分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值； 【答案】（1） （2）5 （3） 【解析】（1）氧气瓶从车间运送到工地，瓶内气体发生等容变化，故有 可得分装前瓶内压强 （2）设分装了个氧气袋，在分装的过程中，气体发生了等温变化，根据玻意耳定律可知 解得 （3）由理想气体状态方程可得 解得 则分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值为 解题方法 1．充气问题：在充气（打气）时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 2．抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法是把每次抽出的气体和剩余气体看成一个整体，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”问题，由于每次抽出的气体质量不同，解题时，需分次计算剩余气体的压强。 3．分装问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 4．漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”问题转化成“定质量”问题。 进阶·强化演练 1．如图所示，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入水银中，如果当时大气压强为标准大气压（相当于高水银柱产生的压强），管内外水银面高度差为，则管内气体的压强相当于多高水银柱产生的压强（     ）。 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】管内气体压强等于管内外水银面高度差产生的液体压强加大气压强，根据压强平衡可得 解得。 故选D。 2．如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度L2=15.2cm的水银柱封闭了一段空气（视为理想气体）柱，空气柱的长度L1=10cm。外界大气压强恒为p0=76cmHg。现转动玻璃管使其开口向下竖直静置（水银没有溢出），管内空气温度保持不变。下列说法正确的是（　　） A．管内空气的压强增加了15.2cmHg B．管内空气的压强减小了15.2cmHg C．管内空气柱的长度增加了5cm D．管内空气柱的长度增加了2cm 【答案】C 【解析】AB．设水银柱的质量为m，玻璃管横截面积为S，玻璃管竖直静置时，对水银柱，根据平衡条件可得， 解得 转动玻璃管使其开口向下竖直静置时，对水银柱，根据平衡条件可得 解得 则有 即管内空气的压强减小了30.4cmHg，故AB错误； CD．对管中的空气柱，根据玻意耳定律可得， 所以 可知管内空气柱的长度增加了5cm，故C正确，D错误。 故选C。 3．（2026·江苏镇江·模拟预测）如图所示，一支长试管中封闭了一定质量的理想气体，现将试管缓慢转到虚线位置，环境温度不变，说法正确的是（     ） A．气体体积变小 B．气体压强变小 C．气体对外做正功 D．气体分子平均间距增大 【答案】A 【解析】B．设外界大气压强为，玻璃管内液柱的长度为L，虚线位置时玻璃管与水平方向的夹角为 竖直位置时，理想气体的压强为 虚线位置时，理想气体的压强为 可知，气体的压强变大，故B错误； ACD．由玻意耳定律有 可知，气体的体积变小，气体分子平均间距减小，气体对外做负功，故A正确，CD错误。 故选A。 4．（2026·广西南宁·模拟预测）如图所示，一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管，用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg，环境温度不变，不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是（     ） A．被封气体的压强为101cmHg B．被封气体的压强为61cmHg C．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为76cmHg D．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为91cmHg 【答案】C 【解析】AB．玻璃管静止时，封闭气体的气压，故AB错误； CD．当玻璃管沿平板稳定下滑时，对整个玻璃管，有 对水银柱，有 解得，故C正确；D错误。 故选C。 5．（2026·广东佛山·二模）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 【答案】D 【解析】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。 6．（2026·辽宁·模拟预测）如图所示，汽缸水平固定、两端开口，内壁光滑、导热性能良好。两个面积不等的活塞用轻杆连接，封闭一定量的理想气体。大气压强始终不变，随着环境温度缓慢降低，描述理想气体状态变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】对两个活塞和轻杆整体受力分析，设封闭气体压强为，大气压强为，左活塞面积 由平衡条件得 解得 即封闭气体开始时压强保持恒定不变，是等压变化。随着温度降低，气体先做等压变化，气体的体积减小。当活塞A运动至最右端时，气体体积达到最小。之后气体做等容变化，随着温度的降低，气体的压强逐渐减小。 故选A。 7．（2026·山东淄博·一模）如图，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右加速运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了一定的距离。已知大气压强为，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为，整个过程中气体温度保持不变，气体可视为理想气体，则此时（　　） A．汽缸内气体的压强为 B．汽缸内气体的压强为 C．活塞移动的距离为 D．活塞移动的距离为 【答案】A 【解析】AB．小车运动后对活塞受力分析，设内部气体压强为，根据牛顿第二定律，有 内部气体压强为，故A正确，B错误； CD．设运动后活塞移动的距离为，根据玻意耳定律有 解得，故C错误，D错误。 故选A。 8．（2026·安徽淮南·二模）有一种新型酒瓶开启器。其使用方法是手握开瓶器，将气针插入软木塞，通过气针对酒瓶进行打气，随着瓶内气体压强不断增大，软木塞将会被顶起。其原理简化如图，圆柱形容器横截面积为S，软木塞质量为m，软木塞与瓶子间的最大静摩擦力大小为软木塞重力的15倍，不考虑开瓶器和气针对软木塞的作用力。打气前，圆柱形瓶内气体压强为，气体体积为，打气时气针每次将压强为，体积为的空气打入瓶内。已知当地大气压强为，重力加速度为g。假设打气过程温度不变，不考虑瓶子容积的变化，下列说法正确的是（　　） A．要维持气体温度不变，打气过程气体需要从周围环境吸收热量 B．在软木塞被顶起前，每打气一次，软木塞受到的静摩擦力一定增大一次 C．软木塞被顶起时，瓶内气体压强为 D．至少要打气次才能使软木塞被顶起 【答案】D 【解析】A．打气过程中，外界对瓶内气体做功，；气体温度不变，理想气体内能不变，。根据热力学第一定律 得 即气体向外界放热，而非吸热，故A错误； B．对软木塞受力分析，初始瓶内压强等于大气压，向下总力为，大于向上的气体压力，此时静摩擦力向上，大小 每打气一次增大，静摩擦力减小，直到后，静摩擦力转为向下，增大时才开始增大，故B错误； C．最大静摩擦力 软木塞被顶起时受力平衡，向下的力为大气压压力、软木塞重力、最大静摩擦力，向上为瓶内气体压力，即 解得 故C错误； D．打气过程温度不变，由玻意耳定律，设至少打气次，总气体初态满足 代入 约去化简得 解得 故D正确。 故选D。 9．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。如图是烧制瓷器的某窑炉结构示意图，上方有一单向排气阀，当窑内外气压差升高到（为大气压强）时，排气阀会开启，减压泄气，此后窑内气体压强保持不变。某次烧制过程中，初始时窑内温度为27℃，窑内气体压强为，密度为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高，不考虑瓷胚体积的变化，气体可视为理想气体。当温度逐渐升高至烧制温度1027℃时，窑内气体密度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】初始状态温度，压强，密度为。若气体体积不变，当温度升高至时，依据查理定律可得 解得 表明排气阀已被打开，因此窑内气体的最终压强为 假设气体排出过程为等温膨胀，设瓷胚体积为，则 解得 设初始时瓷胚内气体的质量为，则， 解得 故选C。 10．（2026·江西南昌·一模）如图所示为医院进行静脉输液的三种输液瓶及其输液管、进气管装置设计图，其中进气管保证瓶内与瓶外气体相通，随着输液的持续进行，下列说法中正确的是（    ） A．甲输液瓶内气压不变，瓶内输液管针头处压强减小 B．乙输液瓶内气压增大，瓶内输液管针头处压强不变 C．丙输液瓶内气压不变，瓶内输液管针头处压强不变 D．若需保持给病人的输液流速恒定，则应该选用丙输液瓶 【答案】B 【解析】A．甲瓶没有进气管，随着液体流出，瓶内空气体积变大，瓶内气压减小，随着液体的流出液体压强在减小，而瓶内输液管针头处的压强等于瓶内气压与液体柱压强之和，因此针头处压强也会减小，故A错误； BD．乙瓶通过进气管与外面大气相通，虚线处瓶上方气体的压强与液体的压强之和总等于大气压，随着液体的流出，液体压强减小，气体压强增大，但是瓶内输液管针头处压强不变，从而保证药液流速恒定，故B正确，D错误； C．丙输液瓶在底部通过细管与大气相通，气体压强不变，随着液体的不断流出，瓶内输液管针头处压强变小，故C错误。 故选B。 11．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）我国“奋斗者”号载人潜水器在执行深海探测任务时，为了保证舱内空气新鲜同时控制舱内压强稳定，使用高压气瓶向舱内补充气体。已知舱内初始气体压强为，温度为17℃。潜水器下潜至深海某深度时，舱外海水压强为，此时舱内温度降至7℃。为了平衡内外压强差，需从高压气瓶向舱内缓慢充入同种气体，直至舱内压强与舱外海水压强相等。若充气过程中舱内温度保持7℃不变，所有气体可视为理想气体，则充气后的气体密度与初始状态密度的比值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据理想气体状态方程 整理得气体密度 同种气体摩尔质量为定值，为气体常量，因此密度比值满足 其中初始状态参数为， 充气后状态参数为， 代入计算得 故选C。 12．（2025·湖南长沙·模拟预测）呼吸机可以帮助患者进行吸气。一患者某次吸气前肺内气体的体积为Vo，肺内气体的压强为（大气压强）。吸入压强为的气体后肺内气体的体积变为1.2Vo，压强为，若空气视为理想气体，整个过程温度保持不变，则吸入气体的体积为（　　） A．1.2Vo B．1.1Vo C．0.64Vo D．0.32Vo 【答案】D 【解析】根据玻意耳定律，温度不变时，气体压强与体积的乘积保持不变。初始状态的总气体（肺内原有气体和吸入气体）在压强下的总体积为（为吸入气体体积），最终状态气体压强为，体积为，由玻意耳定律 解得 吸入气体体积，D正确。 故选D。 13．（2026·湖南邵阳·一模）（多选）两端开口竖直放置的U形管中，用a、b两段水银柱封闭有一定质量的理想气体，平衡后如图所示。现向右侧直管中沿管壁缓慢注入适量的水银，忽略环境温度的变化，U形管导热性能良好。下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的体积变小 B．水银柱a左右两侧的高度差保持不变 C．外界对封闭气体做正功，气体向外界放出热量 D．该过程中热量可以自发地从低温物体传到高温物体 【答案】AC 【解析】A．向右侧直管注入水银，右侧水银柱高度增加，封闭气体的压强增大，气体被压缩，体积变小，故A正确； B．设左侧水银柱两侧液面的高度差为 由受力平衡可得气体压强 由于注入水银导致气体压强增大，而大气压不变 因此水银柱左右两侧的液面高度差必须增大，才能重新建立受力平衡，故B错误； C．气体体积减小，外界对气体做正功， U形管导热良好且环境温度不变，气体内能不变， 根据热力学第一定律 可知，气体向外界放出热量，故C正确； D．热量不能自发地从低温物体传到高温物体。该过程中热量由气体传递给外界，是在外界做功（注入水银）的条件下发生的，属于非自发过程，故D错误。 故选AC。 14．（2026·湖南永州·一模）（多选）如图所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度降低时（不考虑大气压强变化），缸内气体（     ） A．内能减小 B．对外做功 C．压强减小 D．分子数密度增大 【答案】AD 【解析】A．理想气体的内能只与温度有关，环境温度降低时，缸内的气体温度随之降低，分子动能减小，因此气体内能减小，故A正确； B．根据盖吕萨克定律可知，温度降低时气体体积减小，外界对气体做功，而非气体对外做功，故B错误； C．缸内的气体压强等于大气压与活塞重力产生的压强之和，不考虑大气压强变化且活塞重力不变，因此缸内气体压强不变，故C错误； D．分子密度为单位体积内的分子数，缸内气体总分子数不变，体积减小，因此单位体积内的分子数增多，即分子数密度增大，故D正确； 故选AD。 15．（2026·贵州黔西南·二模）（多选）如图为某平板型空气集热器的结构简图，矩形容器的侧面和底面涂有保温材料，顶部为透明盖板，容器内封闭了一定量的空气（视为理想气体）。初始时，气体的压强为，温度为300K，经过一段时间的太阳光照射后，温度上升到360K，下列说法正确的是（     ） A．温度上升的过程中，封闭气体的平均动能不变 B．温度上升到360K时，封闭气体的压强为 C．保持温度360K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回，则容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为 D．保持温度360K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回，则抽气过程中剩余气体放热 【答案】BC 【解析】A．温度上升的过程中，封闭气体的平均动能增大，故A错误； B．设升温后气体的压强为，由查理定律 解得，故B正确； C．抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得 解得 设剩余气体的质量与原来总质量的比值为，可得 解得，故C正确； D．抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热，故D错误。 故选BC。 16．（2026·河北保定·二模）（多选）如图1所示，导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，用一质量为m、厚度不计的活塞将缸内同种气体分成甲、乙两部分，系统平衡时活塞刚好位于汽缸的正中央，气体甲的压强刚好等于外界大气压；若将汽缸沿顺时针方向缓慢转过90°，如图2所示。已知外界大气压为p0，重力加速度为g，活塞的横截面积为，环境温度保持不变。活塞的密封性良好，且活塞与汽缸间摩擦不计，封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．图1中气体乙的压强为1.5p0 B．图1中，气体甲、乙的密度之比为5：6 C．图1、2中气体甲的压强之比为10：11 D．图1、2中气体乙的密度之比为11∶12 【答案】BC 【解析】A．对活塞受力平衡 代入得 ，A错误； B．由理想气体状态方程 变形得密度 同温同种气体，均相同，因此密度与压强成正比 ， B正确； C．汽缸转水平放置后，活塞重力不产生压强差，平衡时 设汽缸总长为，原甲乙体积均为，活塞向右移动后，， 等温变化满足玻意耳定律， 对甲 对乙 解得 因此压强比 ， C正确； D．乙质量不变，密度与体积成反比 代入解得 因此 得 ， D错误。 故选 BC。 17．（2026·河北张家口·二模）（多选）如图甲为由球形部分和横截面积为的均匀细玻璃管构成的容器，管内有一段水银柱，将一定质量的理想气体密封在容器球形部分与玻璃管内。缓慢改变气体温度（水银柱长度不变），测量玻璃管内气柱长度随热力学温度变化的关系如图乙中直线所示；保持温度不变，缓慢改变水银柱的长度，气柱长度的变化如图中直线所示，之后气柱长度沿直线变化。AB、CD的延长线与纵轴的交点均为。下列说法正确的是（　　） A．容器球形部分的容积为 B．到过程气体内能增加 C．到的过程压强不变 D．到的过程水银柱长度增加 【答案】ABC 【解析】A．设容器球形部分的容积为，密封气体的总体积，AB过程水银柱长度不变，气体压强不变，为等压变化，由盖-吕萨克定律（为常数） 整理得 由图乙，AB延长线交纵轴于，有 即，故A正确； B．A到B过程，横坐标增大，气体温度升高；理想气体内能仅与温度有关，温度升高，内能增加，故B正确； C．对一定质量的理想气体，由理想气体状态方程 整理得 可知图像中，过的直线斜率，斜率不变说明压强不变。CD是过的直线，斜率恒定，因此C到D过程压强不变，故C正确； D．B到C过程温度不变，气柱长度增大，因此气体体积增大，由玻意耳定律，得气体压强减小； 容器上端开口通大气，压强满足（为水银柱长度），因此减小则减小，水银柱长度减小，故D错误。 故选ABC。 18．（2026·河南·模拟预测）（多选）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 【答案】AC 【解析】A．气缸被固定时，对活塞进行受力分析，由力的平衡可得 结合 综合解得，A项正确； BC．气缸沿斜面下滑稳定时，对整体由牛顿第二定律可得 则活塞即整体的加速度为 对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律可得 综合解得，B项错误，C项正确； D．由等容变化规律查理定律可得 解得 气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为，D项错误。 故选AC。 19．（2026·四川成都·二模）（多选）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 【答案】BD 【解析】AB．汽缸导热良好，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体发生等温变化，体积减小，压强增大，活塞对汽缸内气体做正功，温度不变，所以汽缸内气体放出热量，故A错误，B正确； C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，汽缸内气体体积增大，活塞对汽缸内气体做负功，故C错误； D．通过水平路面，若缓慢抬高车身，则气体压强不变，需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气，气体体积增加，故D正确。 故选BD。 20．（多选）篮球是非常受欢迎的一项运动，打篮球前需要将篮球内部气压调至标准气压1.6atm才能让篮球发挥最佳性能。体育课上某同学用气压计测得一篮球内气体压强为1.2atm，现用简易打气筒给篮球打气（如图），每次能将0.1L、1.0atm的空气打入球内，若打气过多再放出部分气体。已知篮球内部容积为7L，忽略打气和放气（或抽气）过程中篮球的容积和球内气体温度的变化，且气体温度均为室温。则下列说法正确的是（　　） A．若想让篮球的性能最佳，需要打气28次 B．若想让篮球的性能最佳，则打入的气体质量与篮球内原气体的质量之比为 C．若因打气过多，篮球内气压达到了1.8atm，使用跟打气筒容积同为0.1L的抽气筒，抽气14次可以让篮球性能达到最佳 D．在C选项中，抽出的气体质量占篮球内原有气体质量的 【答案】AD 【解析】A．由题意可知，打气过程中温度不变，由玻意耳定律可得 解得N=28，故A正确。 B．对打入的气体 得 由，故B错误。 C．根据，，……， 则抽气n次后， ，，计算得n大约为8次，故C错误。 D．以篮球内空气为研究对象，设放出的气体体积为，由玻意耳定律可得、 联立解得，故D正确。 故选AD。 21．（2025·新疆省直辖县级单位·二模）（多选）某新能源汽车在清晨时（环境温度为27℃），胎压传感器显示四个轮胎的气压均为2.5 bar（），中午因阳光暴晒，左前轮的气压升高到2.8 bar。现从左前轮气门嘴放出部分气体，忽略放气过程中胎内气体与外界的热交换，轮胎容积始终不变，胎内气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．放气过程中胎内气体内能减小 B．放气过程中胎内气体分子的平均动能减小 C．放气过程中胎内每个气体分子的动能均减小 D．放气前胎内气体的温度约为73℃ 【答案】AB 【解析】A．忽略放气过程中胎内气体与外界的热交换，即有 放气过程中胎内气体对外做功，即有 根据热力学第一定律可知，气体内能减小，故A正确； B．结合上述，放气过程中，气体内能减小，则胎内气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确； C．放气过程中，结合上述可知，胎内气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，并不是胎内每个气体分子的动能均减小，故C错误； D．根据理想气体状态方程有 解得 故D错误。故选AB。 22．（2026·湖北襄阳·一模）车载气垫床体积小、重量轻、便于携带。现有一气垫床，充气前内部气体的压强等于大气压强，体积为，使用充气筒给气垫床充气，使其内气体体积增加到，压强增加到，此充气过程中环境的热力学温度为并保持不变，气垫床导热性能良好，气垫床内气体可视为理想气体。 （1）若充气过程中，该充气筒每次从大气中吸取压强为的气体体积是恒定的。已知需打气220次才能使气垫床达到目标状态（内部体积9V，压强求该充气筒每次吸取气体的体积； （2）若夜间环境的热力学温度降为，充好气后的气垫床体积减小到，求此时气垫床内气体的压强。（答案用分数表示） 【答案】（1） （2） 【解析】（1）白天充好气的床垫内气体压强为，温度为，体积为，设要充好气垫床，充气筒需要打220次气，每次充入床垫的气体体积为对充好气后床垫内所有气体有 解得 故每次充入床垫的气体体积为 （2）对床垫内气体有 故夜间床垫内气体的压强 23．（2026·湖南长沙·三模）如图为压气式喷壶，该壶容积为，壶嘴处安装压强传感器（图中未画出），可显示壶内气体压强，按压按柄时阀门才打开。在壶内装 的水，拧紧壶盖，按压压杆使壶内气体压强达到；按下按柄，阀门打开，水从喷嘴处喷出，当压强传感器示数为时松开按柄。此后缓慢下压压杆，每次可向壶内储气室充入压强为的空气，经次下压后，压强传感器示数为。已知壶内气体温度始终与外部空气温度相等且保持不变，可视为理想气体。求： （1）从壶内喷出的水的体积； （2）充气过程向下压压杆的次数。 【答案】（1）0.4L （2）16 【解析】（1）喷水过程壶内气体，初态：体积 ，压强 末态：，体积。 喷水过程气体等温变化，由玻意耳定律，得 解得喷水后气体体积 壶内剩余水的体积 喷出的水的体积 （2）充气过程为等温变化，原有气体与充入气体整体满足玻意耳定律 将、、 、 代入上式解得 24．（2025·陕西西安·二模）如图所示，一粗细均匀、竖直放置的U形管，其左端封闭右端开口，管内水银柱将一部分理想气体封闭在左管中。当封闭气体的温度为时，左管内气柱长度，右管中水银面比左管中水银面高，大气压强。（结果保留1位小数） （1）若缓慢降低封闭气体的温度，当温度为多少时，左右两管中的水银面等高？ （2）若保持封闭气体温度不变，从右管开口处缓慢注入水银，当左管中水银面上升了1cm时，注入水银柱的长度是多少cm？ 【答案】（1） （2）6.5cm 【解析】（1）以左管中封闭气体为研究对象，U形管横截面积为S，设左管气体压强为，体积为，则有 ， 设温度为时，左右两管中的水银柱等高，设此时左管气体压强为，体积为，则有，   由 代入题中数据，联立解得 （2）左管中水银面上升了时，左管中气体体积，由 解得 此时，水银面高度差 联立解得 故注入水银柱的长度 25．（2026·山西忻州·模拟预测）如图所示，内壁光滑且导热的A、B两气缸底部用体积可以忽略的细管连通，A、B的横截面积分别为、，B内有一活塞，气缸内装有水银，在活塞和水银之间封闭了一定质量的理想气体，稳定时，封闭气柱的高度为，B中水银的高度为，A中水银的高度为，环境大气压强为，水银的密度为，重力加速度为，环境温度保持不变。 （1）求活塞的质量； （2）若用力将活塞缓慢向上提升至A、B内的水银柱等高，求活塞被提升的高度。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）设初状态封闭气体压强为 ，由连通器内同一水平面压强相等得 解得。 对活塞受力平衡有 解得活塞的质量。 （2）设最终 A、B 内水银柱等高，高度为 。水银总体积不变，由体积关系得 解得。 B 中水银面升高 ，设气柱高度变为 ，活塞被提升高度为 ，则。 最终两侧水银等高，封闭气体压强为。 气体温度不变，由玻意耳定律得 代入 、，得。 所以活塞被提升的高度为。 拔高·模拟预测 一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。 1．如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（   ） A．内能迅速增大 B．温度迅速升高 C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀 【答案】D 【解析】瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，由理想气体状态方程可知，气体压强减小。故选D。 2．如图甲所示，一粗细均匀的长细管开口向下竖直固定时，管内高度为的水银柱上方封闭气体的长度为，现将细管缓慢旋转至开口竖直向上，如图乙所示。已知大气压强恒为，水银的密度为，管内气体温度不变且可视为理想气体，重力加速度大小为，图乙中封闭气体的长度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】设细管的横截面积为，甲中封闭气体的压强为，乙中封闭气体的压强为，则长细管开口向下竖直固定时，有 长细管开口向上时 由玻意耳定律 联立解得乙中封闭气体的长度为 故选C。 3．如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，活塞处于平衡状态。现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°（如图乙所示），达到平衡后，与原来相比（　　） A．气体的压强变大 B．气体的压强变小 C．气体的体积变大 D．气体的体积不变 【答案】A 【解析】AB．对图甲中活塞进行分析，根据平衡条件有 解得 对图乙中活塞进行分析有 可知 即与原来相比，气体的压强变大，故A正确，B错误； CD．气体温度不变，根据玻意耳定律有 由于压强增大，则气体体积变小，故CD错误。 故选A。 4．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（    ） A．压强变大 B．对外界做功 C．对外界放热 D．分子平均动能变大 【答案】B 【解析】A．随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据恒量 可知气体压强减小，A错误； BC．由于气体体积膨胀，对外界做功，根据热力学第一定律 气体温度不变，内能不变，一定从外界吸收热量，B正确，C错误； D．温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误。 故选B。 5．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 【答案】D 【解析】钢瓶的容积为，抽气筒容积为，最初钢瓶内气体压强为，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第一次抽气有 第二次抽气有 第三次抽气有 第四次抽气有 联立解得 故选D。 6．如图甲为神舟十七号载人飞船成功与中国空间站天和核心舱实现对接。气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B，如图乙所示。空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为（地球表面标准大气压），用抽气机多次抽取气闸舱中气体（每次抽气后抽气机内与舱内气体压强相等），当气闸舱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（视为理想气体）体积都是气闸舱容积的，抽气过程中温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。则抽气1次后和抽气2次后气闸舱内气压分别约为（　　） A．9.1×104Pa，7.8×104Pa B．9.8×104Pa，7.8×104Pa C．9.1×104Pa，8.3×104Pa D．9.8×104Pa，8.3×104Pa 【答案】C 【解析】第一次抽气相当于气体的体积由V变为，温度不变，根据气体实验定律得 解得 第二次抽气相当于气体的体积由变为，温度不变，根据气体实验定律得 解得 故选C。 7．游客去高海拔景区旅游时，多数会出现高原反应，而通过吸氧可以缓解高原反应。如图是一种便携式氧气罐，某游客按压该氧气罐喷出气体的过程中（假定罐内气体可视为理想气体且温度保持不变），下列说法正确的是（　　） A．罐内每个气体分子的动能都不变 B．外界对罐内气体做功 C．罐内气体的压强不变 D．罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功 【答案】D 【解析】A．根据题意可知，温度不变，平均动能不变，但不是罐内每个气体分子的动能都不变，故A错误； B．喷出气体瞬间，气体膨胀，气体对外做功，故B错误； C．喷出气体过程中，相当于罐内和喷出的气体总体积膨胀，温度不变，根据理想气体状态方程可知，气体压强减小，故C错误； D．由于气体温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功，故D正确。 故选D。 8．如图所示，桶装水的容积为，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 【解析】A B．设取水器下压n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，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。AB错误； C D．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。C错误，D正确。 故选D。 9．活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】第1次抽气过程，根据玻意耳定律可得 同理，第2次抽气过程，有 第3次抽气过程，有 第4次抽气过程，有 根据 每次被抽出的气体的体积、温度都相同，则第1次抽气过程中被抽出的气体质量与第4次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为 故选C。 10．某新型抽气泵的工作原理简化图如图所示，固定容器容积为，初始内部气体压强为，温度为，上方汽缸有效容积为，活塞面积为S，活塞与汽缸壁的滑动摩擦力为，活塞的质量为，重力加速度大小为。抽气过程分两步：向上缓慢拉动活塞，阀门M打开，N关闭，容器内气体与汽缸内气体达到热平衡后，关闭M打开N，将汽缸内气体排出。重复上述操作，完成多次抽气，已知每次抽气缓慢进行，且气体温度不变，外界大气压恒为，则下列说法正确的是（　　） A．第一次抽气过程中，手对活塞拉力的最大值 B．抽气第次后容器中剩余气体的压强 C．抽气第次后容器中剩余气体的压强 D．若抽气过程中某次刚要拉动活塞时气体温度突然从升高至且体积不变，此时容器内气体的压强为 【答案】B 【解析】A．第一次抽气过程中，活塞位于最上端时，手对活塞的拉力达到最大值，对活塞受力分析，设手对活塞的拉力为F，此时汽缸内气体的压强为，则 抽气过程为等温变化，在抽气前活塞位于最下端，此时容器内的气体压强为，气体体积为，抽气后体积为，则 解得 联立可得，故A错误； BC．设第2次抽气后容器中剩余气体的压强为，则 所以 根据玻意耳定律依次类推，抽气次后，，故B正确，C错误； D．由查理定律有 解得，故D错误。 故选B。 11．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 【答案】B 【解析】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。 12．如图是医务人员为患者输液的示意图，在输液的过程中，下列说法正确的是（　　） A．B瓶中的药液先用完 B．只要B瓶中还有液体，滴壶D中的气体压强不变 C．随着液面下降，B瓶上方的气体体积增加，压强减小 D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐减小 【答案】B 【解析】A．在药液从B瓶中流下时，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶，补充B瓶流失的药液，即B瓶药液液面保持不变，直到A瓶中药液全部流入B瓶，即A瓶药液先用完，故A错误； B．B瓶管口处的压强始终等于大气压，满足 其中为滴壶D中空气上方到B瓶内管口处的液体高度，只要B瓶中还有液体，液体高度不变，滴壶D中的气体压强不变，故B正确； C．B瓶管口处的压强始终等于大气压，即 开始时，B瓶液体没有减少，不变，则上方气体体积不变，压强不变；当A瓶中液体用完后，随着B瓶中的液体减少，减小，B瓶上方的气体体积变大，压强增大，故C错误； D．A瓶瓶口处压强和大气压强相等，但A瓶中液面下降，由液体产生的压强减小，有 为A瓶内液面到瓶口的高度，因此A瓶中气体产生的压强逐渐增大，故D错误。 故选B。 13．（多选）一热气球体积为，内部充有温度恒为的热空气，该热气球上升过程中大气压强会降低，若上升到某一高度大气压强变为0.4个标准大气压，热气球刚好静止不动。此时热气球外冷空气的温度为。已知空气在1个标准大气压、温度为时的密度为，该气球内、外的气压始终都相等，重力加速度大小为，整个过程热气球的体积保持不变。下列说法正确的是（　　） A．此时热气球所受浮力的大小 B．此时球内空气所受的重力 C．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 D．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 【答案】BC 【解析】A．令1个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，则密度为 令0.4个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，则密度为 根据理想气体状态方程有 解得 则此时热气球所受浮力的大小 故A错误； B． 令0.4个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，即球内空气密度为 根据理想气体状态方程有 结合上述解得 此时球内空气压强为0.4个标准大气压，温度为，体积为V，球内空气密度为，则此时球内空气所受的重力 解得 故B正确； CD．令此时它还能托起的最大质量为M，根据平衡条件有 其中， 解得 故C正确，D错误。 故选BC。 14．（多选）科技小组用容积2.0L的可乐瓶制作水火箭，箭身及配重物总质量M=0.1kg。瓶内装入0.5L水后密封，初始气体压强为1atm。用打气筒每次打入0.5L、1atm的空气，当瓶内气压达5atm时橡胶塞脱落，水高速喷出，火箭起飞。已知水的密度忽略空气阻力，重力加速度g取下列说法正确的是（　　） A．打气时筒内气体温度升高是因为摩擦生热 B．水喷出的过程中，水火箭内的气体对外做功 C．至少打气12次水火箭的橡胶塞才脱落 D．若橡胶塞脱落后水以v=10m/s全部喷出，火箭最多能升到125m高处 【答案】BCD 【解析】A．根据热力学第一定律，打气时，活塞对筒内气体做功，气体内能增加，温度升高，故而筒壁发热，故A错误； B．由热力学第一定律，当水喷出时，水火箭内气体体积急剧膨胀，气体对外做功，故而气体吸热，B正确； C．以水火箭内密封气体为分析对象，由气体等温变化规律 解得，故C正确； D．水火箭竖直放置时，能上升的高度最高，水以v=10m/s全部喷出，由动量守恒 水的质量为，代入数据可得水火箭的初速度 由竖直上抛运动规律得 解得最大高度为，故D正确。 故选BCD。 15．（多选）某实验小组设计一个测定水深的深度计。如图所示，导热性能良好的圆柱形气缸I、II内径分别为r和2r，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，气缸I左端开口。外界大气压强为，最初气缸Ⅰ内通过A封有压强为的气体，气缸II内通过B封有压强为3的气体，一根很细的管子连通两气缸，开始时A、B均位于气缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知相当于10m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．当活塞A向右移动时，水的深度h=10m B．当活塞A向右移动时，水的深度h=20m C．此深度计能测的最大深度h=22.5m D．若要测量的最大水深h=40m，当不改变最初气缸Ⅰ内通过A封闭的气体的压强，则最初气缸II内通过B封闭的气体的压强应改为4.75 【答案】ACD 【解析】AB．当活塞A向右移动时，假设活塞B不动，对汽缸I中的气体，根据玻意耳定律有 解得 可知假设成立，则水产生的压强为 由于相当于10m高的水产生的压强，可知水的深度为10m，故A正确，B错误； C．根据图示分析可知，当活塞A恰好到达汽缸I区右侧，但与右侧没有挤压时，能够测量的水最深，此时活塞B左右两侧的气体压强相等，对活塞B左侧气体有 对活塞B右侧气体有 解得， 则水产生的压强为 由于相当于10m高的水产生的压强，可知此深度计能测的最大深度为，故C正确； D．若要测量的最大水深h=40m，该深度对应压强为，此时活塞A恰好到达汽缸I区右侧，气体压强为 对深度计左侧气体有 对深度计右侧气体有 解得，故D正确。 故选ACD。 16．（多选）一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度h=5cm，玻璃管开口斜向上，在倾角θ=30°的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为L=40cm，大气压强始终为p0=75cmHg， 取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强为 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度L=40cm，则现在的温度与原来温度之比为 D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 【答案】AC 【解析】A．设玻璃管在光滑斜面上运动时加速度为，对整体，由牛顿第二定律得 解得 对水银柱，根据牛顿第二定律得 解得被封闭气体的压强为 故A正确； B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，被封闭气体的压强为 被封闭气体做等温变化，则有 解得封闭气体的长度 故B错误； C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，被封闭气体的压强为 气体做等容变化，则有 可得 故C正确； D．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，对水银柱，根据牛顿第二定律得 被封闭气体做等温变化，则有 解得， 故D错误。 故选AC。 二、非选择题：本题共4题，共52分。 17．如图所示，一位同学用容积2.0L的可乐瓶制作“水导弹”。可乐瓶及瓶身装饰物总质量。可乐瓶固定在架子上，与水平地面夹角成，瓶内装入0.5L水后密封，初始气体压强为1atm。用打气筒进行打气，每次打入0.4L、1atm的空气，当瓶内气压达5atm时，活塞脱落，水高速喷出，可乐瓶射出。已知水的密度，忽略空气阻力、可乐瓶体积变化和瓶内外空气温度变化，忽略发射前瓶身离地高度，重力加速度取。求： （1）要使可乐瓶底部的活塞脱落至少打气多少次； （2）若活塞脱落后，水以全部喷出，可乐瓶的水平射程是多少。（忽略空气喷射的影响） 【答案】（1）15 （2）40m 【解析】（1）由题意知，可乐瓶的容积，瓶中水的体积，设需要打气次，每次打入的体积为 据玻意耳定律 解得 （2）瓶内水的质量 水喷出过程中，水与瓶系统动量守恒 解得 瓶做斜抛运动， 设瓶上升到最高点所用时间为，根据速度时间关系 可乐瓶水平方向匀速直线运动 解得 18．如图，上端封闭的竖直长玻璃管中封有长度为的水银柱。开口向下时，其上端封闭空气柱长度为，已知大气压强，玻璃管导热良好，且室温不变，求： （1）若将玻璃管翻转至开口向上放置，则此时封闭空气柱长度为多少？ （2）若将开口向下的玻璃管竖直插入足够深的水银槽，稳定后，发现上方封闭气体长度变为，则玻璃管下端管内外水银液面高度差H为多少？ 【答案】（1） （2） 【解析】（1）开口向下时，上端封闭气体压强为，则有 解得             开口向上时，封闭气体压强为，则有 解得             设玻璃管横截面积S，由玻意耳定律得                 联立解得                 （2）插入水银槽后，设封闭气体压强为，由玻意耳定律得                 解得                 设管中下端气体压强为，则有                 而又有                 解得 19．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。 【答案】（1）100N；（2）327K 【解析】（1）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）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 20．汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积 根据玻意耳定律 解得 （2）同理第二次抽气 解得 以此类推…… 则当n次抽气后助力气室内的气体压强 则刹车助力系统为驾驶员省力大小为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $