2025年高考物理復習專練：熱學（黑吉遼專用）（解析版）

重難點15熱學

三年考情分析2025考向預測

2024?（遼寧、吉林、黑龍江）T13?熱力學第一定律與變壓器本專題屬于新高考必考內(nèi)容，主要考查理想氣體三

綜合問題種變化和變化過程的做功與能量的變化——熱力

2023?（遼寧、吉林、黑龍江）T5?氣體等溫變化圖像學第一定律，三種變化與力學的綜合問題。常以理

2022?遼寧T6?熱力學第一定律與理想氣體狀態(tài)方程想氣體變化為載體結(jié)合實際生產(chǎn)生活情景設計試

2023?吉林、黑龍江T33?熱力學第一定律、應用玻意耳定律題考查，新高考出現(xiàn)熱學與變壓器的跨章節(jié)綜合的

解決實際問題新試題，選擇題與實驗題也出現(xiàn)用“探究等溫情況

2022?（吉林、黑龍江）T33?熱力學第一定律與理想氣體狀態(tài)下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關系”實驗考查，復

方程、應用蓋呂薩克定律解決實際問題習過程中多注意，多以選擇題形式出現(xiàn)，較多新高

考省份熱學出現(xiàn)在第13題。

重難詮釋

◎

【考點概覽】

物體由大量

分子組成

廠理想氣體

擴散現(xiàn)象

--------匚分子熱

玻意耳PM=P2/2

布朗運動「運動

氣體實_

-動理論定律

驗定律

分子間相互作用-

查理Pl_=Pl

定律

分子動能TX-T2

n內(nèi)能

蓋一呂薩匕%

分子勢能

克定律不=不

固體的微觀結(jié)構(gòu)熱學

理想氣體p/_%七

晶體與非晶體］固體

狀態(tài)方程1

單晶體與多晶體T'-%

氣體熱現(xiàn)象的微觀意義

固體、液體J

AU=Q+IV

液體的微觀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)熱力學第一定律

浸潤與不浸潤第一類永動機

［熱力學

毛細現(xiàn)象］表面張力卜液體」第一種表述

定律

液晶熱力學第二定律第二種表述

第二類永動機

【高分技巧】

一、分子動理論固體、液體

1.分子動理論的三個核心規(guī)律

(1)分子模型、分子數(shù)

4

①分子模型：球模型：立方體模型：

②分子數(shù)：N="NA=/*A=SNA.

⑵分子運動：分子做永不停息地無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈.

⑶分子勢能、分子力與分子間距離的關系.

甲乙

2.固體和液體

(1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同.晶體具有確定的熔點.單晶

體表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)為各向同性.晶體和非晶體在適當?shù)臈l件下可以相互

轉(zhuǎn)化.

(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間.液晶具有流動性，在

光學、電學、物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性.

(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切.

二、氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程

1.合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程

(1)若氣體質(zhì)量一定，2、V、T中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應的氣體實驗定律列方程

求解.

(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解.

2.關聯(lián)氣體問題

解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時，根據(jù)兩部分氣體壓強、體積的關系，列出

關聯(lián)關系式，再結(jié)合氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解.

三、熱力學定律和氣體狀態(tài)變化的綜合應用

氣體實驗定律與熱力學第一定律的綜合問題的處理方法

一定質(zhì)量的氣體

確定研究

對象

汽缸、活塞、液柱等

初、末態(tài)之間發(fā)生的變化

兩類分析

做功情況

熱力學第一定律吸、放熱情況

內(nèi)能變化情況

選用規(guī)律氣體的三個實驗定律、理想氣體狀態(tài)方

列方程求解程、熱力學第一定律

（建議用時：40分鐘）

【考向一：分子動理論固體、液體】

1.（2024?遼寧遼陽?一模）春天來了，雨后荷葉上有很多晶瑩剔透的水珠，如圖所示。下列說法正確的

是（）

A.荷葉上的水珠呈球形是因為水珠受到重力B.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力

C.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力D.在水珠表面層，水分子間的

作用力為零

【答案】B

【詳解】A.荷葉上的水珠呈球形是因為液體的表面張力，故A錯誤；

BCD.在水珠表面層，水分子相對于水珠內(nèi)部分布比較稀疏，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故B正確,

CD錯誤。

故選B。

2.（2024?黑龍江齊齊哈爾?二模）下列關于四幅插圖的說法正確的是（）

J

丙

A.甲圖為方解石的雙折射現(xiàn)象，說明方解石是非晶體

B.乙圖中制作防水衣時用右管材料的防水效果更好

C.丙圖為。粒子的散射實驗現(xiàn)象，其中，運動軌跡所占的比例是最多的

D.丁圖的絕熱容器中，抽掉隔板，容器內(nèi)氣體溫度降低

【答案】B

【詳解】A.方解石的雙折射現(xiàn)象是單晶體的光學性質(zhì)各向異性的表現(xiàn)，其內(nèi)部分子排列是有規(guī)則的，A錯

誤；

B.由乙圖中的毛細現(xiàn)象可知，左細管材料與水是浸潤的，右細管材料與水是不浸潤的，用右細管的材料制

作防水衣效果好，B正確；

C.丙圖為a粒子散射實驗現(xiàn)象，實驗現(xiàn)象中只有少量的。粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，所以J運動軌跡所占

的比例是最少的，C錯誤；

D.丁圖的絕熱容器中，抽掉隔板，氣體向真空自由膨脹并不對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體的

內(nèi)能不變，所以容器內(nèi)氣體的溫度不變，D錯誤。

故選B。

3.（2024?黑龍江齊齊哈爾?三模）茶道文化起源于中國，是一種以茶修身的生活方式。東坡有詩云“一勺

勵清心，酌水誰含出世想?！毕铝嘘P于泡茶中的物理現(xiàn)象的說法錯誤的是（）

A.泡茶時，開水比冷水能快速泡出茶香，是因為溫度越高分子熱運動越劇烈

B.放入茶葉后，水的顏色由淺變深，是擴散現(xiàn)象

C.泡茶過程中灑漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，說明茶水與茶托間是浸潤的

D.打碎的茶杯不能拼接復原，說明分子間不存在作用力

【答案】D

【詳解】A.泡茶時，開水比冷水能快速泡出茶香，是因為溫度越高分子熱運動越劇烈，故A正確，不符

合題意；

B.放入茶葉后，水的顏色由淺變深，是擴散現(xiàn)象，故B正確，不符合題意；

C.泡茶過程中灑漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，說明茶水與茶托間是浸潤的，故C正確，不符合題

忌；

D.打碎的茶杯不能拼接復原，是因為分子間距離太大，分子間作用力可以忽略不計，并不是分子間不存在

作用力，故D錯誤，符合題意。

故選D。

4.（2024?吉林松原?模擬預測）氫是一種惰性氣體，具有較低的沸點和良好的熱傳導性能。它被廣泛應

用于制冷和冷卻中。若以Af表示氫的摩爾質(zhì)量，V表示在標準狀態(tài)下氫蒸氣的摩爾體積，。表示在標準狀

態(tài)下氫蒸氣的密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，Mo,匕分別表示每個氨分子的質(zhì)量和體積，則下列表達式正

確的是（）

【答案】C

【詳解】D.氧氣體中分子之間的距離遠大于分子直徑，每個分子的體積遠小于每個氣體分子平均所占的空

間。則每個氫分子的體積

D錯誤;

ABC.一摩爾的任何物質(zhì)包含的分子數(shù)都是阿伏加德羅常數(shù)鼠，氮的摩爾質(zhì)量

M=pV=M0NA

則

M“0MMM

肉=

Mo=Np=—w------

NJAM。iVNA%

C正確，AB錯誤。

故選Co

5.（多選）（2024?黑龍江哈爾濱?模擬預測）噴霧型防水劑是現(xiàn)在市場上廣泛銷售的特殊防水劑。其原理

是防水劑在玻璃上形成一層薄薄的保護膜，形成類似于荷葉外表的效果，水滴與玻璃接觸時呈橢球形，無

法停留在玻璃上，從而在遇到雨水的時候，雨水會自然流走，保持視野清晰，如圖所示。下列說法正確的

是（）

防雨神器

A.雨水分子在永不停息地無規(guī)則運動

B.照片中的玻璃和水滴之間發(fā)生了浸潤現(xiàn)象

C.水滴呈橢球形是液體表面張力和重力共同作用的結(jié)果

D.照片中水滴與玻璃表面接觸的附著層中水分子間距比水滴內(nèi)部的水分子間距小

【答案】AC

【詳解】A.所有分子都在永不停息的做無規(guī)則運動，故A正確；

B.浸潤即液體在與固體表面接觸時能夠彌散進入固體表面的現(xiàn)象，而照片中的玻璃和水不浸潤，故B錯誤;

C.由于液體表面張力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈橢球形，故C正確；

D.照片中水滴表面分子比水滴的內(nèi)部稀疏，水滴與玻璃表面接觸的附著層中水分子間距比水滴內(nèi)部的水分

子間距大，內(nèi)部分子對表面層分子為引力的作用，使表面層分子有收縮的趨勢，從而形成球形，故D錯誤。

故選AC。

【考向二：氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程】

6.（2024?遼寧?模擬預測）中醫(yī)經(jīng)常利用拔罐器為病人去除身上的寒氣和濕氣，如圖所示。設罐體的容

積為好,真空槍容積為大氣壓強為外。某次拔罐僅抽一次氣時，由于皮膚鼓起，使得罐體內(nèi)容積減小

了工，假設氣體溫度不變，則罐體內(nèi)氣體壓強大小變?yōu)椋ǎ?/p>

真空槍

罐體

RllPoC.普D.2

12

【答案】A

【詳解】由玻意耳定律可得

p(y0=p

故選Ao

7.（2024?遼寧沈陽?一模）如圖（a）,某同學將水杯開口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯內(nèi)，

在杯中封閉了一段氣體，簡化模型如圖（b）所示。現(xiàn)緩慢將水杯向上提起一小段高度（杯口始終未露出水

面，杯內(nèi)氣體未漏出）。設環(huán)境溫度保持不變，則此過程中杯中封閉氣體（）

圖(a)圖(b)

A.體積變小，壓強變小B.體積變大，壓強變大

C.體積變小，壓強變大D.體積變大，壓強變小

【答案】D

【詳解】根據(jù)題意可知杯口上升，則空氣所在的液面深度減小，可知氣體內(nèi)壓強減小，根據(jù)玻意義耳定律

pV=C可知體積變大。

故選D。

8.（2024?黑龍江大慶?三模）如圖所示，在兩端開口的U形管中，下部有一段水銀柱。，右側(cè)直管內(nèi)封

閉氣體上有一段水銀柱從若向左側(cè)直管中沿管壁緩慢注入高為尤的水銀，則平衡后（）

A.右側(cè)直管內(nèi)封閉氣體的壓強減小B.右側(cè)直管內(nèi)封閉氣體的體積減小

C.水銀柱。兩側(cè)水銀面的高度差增加D.7代銀柱〃升高與

【答案】D

【詳解】設水銀柱b的長度為右，則左側(cè)水銀柱高于右側(cè)，此時封閉氣體的壓強為

P=PO+P8LI

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

pVr

T

可知右側(cè)封閉氣體的壓強不變，環(huán)境溫度不變，氣體體積也不變，所以。部分水銀柱兩側(cè)液面的高度差始

終為右，當向左側(cè)直管中沿管壁緩慢注入高為x的水銀時，a部分水銀柱兩側(cè)液面同時升高，各升高為

故選D。

9.（24-25高三上?黑龍江?階段練習）如圖所示，光滑的絕熱汽缸內(nèi)有一質(zhì)量為根的絕熱活塞，活塞下方

封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時氣體狀態(tài)為A?，F(xiàn)用電熱絲對汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱至某一狀態(tài)8,停止加

熱前，活塞已經(jīng)與卡口接觸。下列圖像能反映封閉氣體狀態(tài)變化的是（）

PP

,1

T

乙

A.甲和丙甲和丁C.乙和丙D.乙和丁

【答案】D

【詳解】設活塞面積為S,初始時大氣壓強為P。，對活塞受力分析，有

mg+PoS=pAS

解得氣體壓強

mg

PA=PO+丁

在活塞與卡口接觸前，活塞受力不變，氣體做等壓變化，當活塞與卡口接觸后,氣體體積不變，繼續(xù)加熱

氣體，溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知壓強增大，故整個過程氣體先等壓膨脹，再等容升壓，題圖甲

氣體一直等壓膨脹，一定錯誤；題圖乙氣體先等壓膨脹，再等容升壓，可能正確：題圖丙氣體先等壓壓縮,

再等容升壓，一定錯誤；題圖丁氣體先等壓膨脹，再等容升壓，可能正確。

故選Do

10.（2024?遼寧大連?模擬預測）學校舉行趣味運動會，某同學用氣泉給“陸地龍舟”充氣?！瓣懙佚堉邸崩?/p>

原有壓強為latm的空氣0.6m3,氣泵每秒鐘能把體積為5.0xIfF4!!?壓強為latm的空氣打入“陸地龍舟”中。

請估算氣泵工作多長時間能使“陸地龍舟”里的壓強達到l.latm（近似認為“陸地龍舟”的體積和溫度保持不

變）（)

A.0.5minB.l.Omin3.0min

【答案】c

【詳解】設氣泵工作時間為3則

pM+py2=p2K

解得

1

則

?=-^-=120s=2min

AV

故選c。

IL（2023?遼寧?高考）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、

用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的P-T圖像如圖所示。該過程對應

的P-M圖像可能是（）

【答案】B

【詳解】根據(jù)

T

可得

從。到b,氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c,氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連

線的斜率小于萬點與原點連線的斜率，C態(tài)的體積大于方態(tài)體積。

故選Bo

12.（多選）（2023?吉林、黑龍江?高考）對于一定量的理想氣體，經(jīng)過下列過程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與

末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是（）

A.等溫增壓后再等溫膨脹

B.等壓膨脹后再等溫壓縮

C.等容減壓后再等壓膨脹

D.等容增壓后再等壓壓縮

E.等容增壓后再等溫膨脹

【答案】ACD

【詳解】A.對于一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，故等溫增壓和等溫膨脹過程溫度均保持不變，內(nèi)能

不變，故A正確；

B.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

”=C

T

可知等壓膨脹后氣體溫度升高，內(nèi)能增大，等溫壓縮溫度不變，內(nèi)能不變，故末狀態(tài)與初始狀態(tài)相比內(nèi)能

增加，故B錯誤；

C.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容減壓過程溫度降低，內(nèi)能減小；等壓膨脹過程溫度升高，末狀態(tài)的溫度

有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故C正確；

D.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等壓壓縮過程溫度降低，末狀態(tài)的溫度有可能和初

狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故D正確；

E.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等溫膨脹過程溫度不變，故末狀態(tài)的內(nèi)能大于初狀

態(tài)的內(nèi)能，故E錯誤。

故選ACDo

13.（2024?吉林?二模）汽車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全.發(fā)生交通事故時，強烈的碰撞使三

氮化鈉完全分解產(chǎn)生鈉和氮氣而快速充入氣囊.充入氮氣后的瞬間安全氣囊的容積為70L,溫度為300K,壓

強為化，囊內(nèi)氮氣的密度O=L25kg/m3；隨后，駕乘人員因慣性擠壓安全氣囊，氣囊的可變排氣孔開始泄

氣，當內(nèi)部氣體體積變?yōu)?0L、溫度降為280K、壓強變?yōu)?.8化時，不再排氣，將氣體視為理想氣體。求:

（1）充氣后瞬間，氣囊內(nèi)含有的氮氣分子個數(shù)；（己知氮氣的摩爾質(zhì)量"=28g/mol,阿伏加德羅常數(shù)

NA=6xlO"molT）

（2）駕乘人員擠壓安全氣囊過程中，排出去的氣體質(zhì)量占原來囊內(nèi)氣體總質(zhì)量的百分比（此問結(jié)果保留2

位有效數(shù)字）。

【答案】（1）1.875x1024個；（2）39%

【詳解】（1）充氣后一瞬間，氣囊內(nèi)氮氣的質(zhì)量

2

m=pVx=8.75x10kg

氣囊內(nèi)含有氮氣分子個數(shù)

n=—N.=1.875xl024（個）

M

（2）設囊中氣體溫度降為280K、壓強變?yōu)?.8小時總體積為匕，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

PM：：0.8PM

1T2

解得

一爭

排出去的氣體質(zhì)量占原來囊內(nèi)氣體總質(zhì)量的比例

—X100%=39%

mV2

14.（2024?黑龍江大慶?模擬預測）為了測量一些形狀不規(guī)則而又不便浸入液體的固體體積，可用如圖所

示的裝置測量。操作步驟和實驗數(shù)據(jù)如下：a、打開閥門K,使管A、容器C、容器B和大氣相通，上下移

動D,使左側(cè)水銀面到達刻度〃的位置；b、關閉K,向上舉D,使左側(cè)水銀面達到刻度機的位置。這時測

得兩管水銀面高度差為19.0cm；c、打開K,把被測固體放入C中，上下移動D,使左側(cè)水銀面重新到達位

置小然后關閉K；d、向上舉D,使左側(cè)水銀面重新到達刻度機處，這時測得兩管水銀面高度差為20.0cm。

已知容器C和管A的總體積為lOOOcn?，求被測固體的體積？

【答案】50cm3

【詳解】設水銀的密度為人大氣壓強為po,容器B體積為力，管A和容器C的總體積為Vc,礦物體積K

以C、A、B中封閉的氣體為研究對象，以封閉時水銀面處于w處為初狀態(tài)，以水銀面調(diào)至切處為末狀態(tài)。

由玻意耳定律得

Po（%+@=（A）+，g%）K

以C中裝入礦物質(zhì)后C、A、B中氣體為研究對象，以封閉時水銀面處于〃處為初狀態(tài)，以水銀面調(diào)至小處

為末狀態(tài).由玻意耳定律得

Po（%+%-V）=（Po+Pg碌（匕-V）

解得

V=50cm3

15.（2024?黑龍江齊齊哈爾?二模）“拔火罐”是我國傳統(tǒng)醫(yī)學的一種治療手段。操作時，醫(yī)生用點燃的酒

精棉球加熱一個小罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上（如

圖）。假設加熱后小罐內(nèi)的空氣溫度為87℃,當時的室溫為27℃,大氣壓為P°=lxl05pa,小罐開口部位的

面積S=3x10-3n?。當罐內(nèi)空氣溫度變?yōu)槭覝貢r，求：（不考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導致空氣體積變化的影響）

（1）小罐內(nèi)的空氣對皮膚的壓力大??；

（2）某次拔罐時由于醫(yī)生操作不當，小罐未緊貼在皮膚上，當罐內(nèi)空氣變?yōu)槭覝貢r，進入罐內(nèi)空氣與原有

空氣質(zhì)量之比為多少。

【答案】（1）250N；（2）|

【詳解】(1)加熱后小罐內(nèi)的空氣

5

Pi=pQ=lxlOPa

7；=87+273K=360K

罐內(nèi)空氣溫度變?yōu)槭覝貢r

7；=27+273K=300K

氣體做等容變化，則

旦=匹

解得

p=—xlO5Pa

26

小罐內(nèi)的空氣對皮膚的壓力大小為

5,,

5

F=p2S=-xlOx3xlO^N=25ON

(2)設小罐的體積為匕，小罐未緊貼在皮膚上，氣體做等壓變化，則

罐內(nèi)空氣溫度變?yōu)槭覝貢r，原先小罐內(nèi)的空氣的體積變?yōu)?/p>

進入罐內(nèi)空氣與原有空氣質(zhì)量之比為

Am/?(V,-^)_1

mpV25

16.(2024?黑龍江雙鴨山?模擬預測)學校舉辦的趣味運動會上，同學們進行了水火箭的制作與發(fā)射比賽。

裝置如圖所示。圓柱形可樂瓶內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體，比賽中利用打氣筒向瓶內(nèi)多次打氣，直到瓶內(nèi)氣

體的壓力沖開瓶塞，瓶內(nèi)水從瓶口快速噴出，瓶身因反沖獲得向上的速度射向空中。己知瓶塞的橫截面積

為S，未打氣時，瓶中氣體的壓強為P。(大氣壓強)，體積為％,每次打入瓶中的氣體壓強為P。，體積為左％。

忽略打氣過程中氣體溫度的變化，同時忽略水及瓶塞重力產(chǎn)生的壓強，氣體可看作理想氣體，瓶塞與瓶頸

間的最大靜摩擦力大小為多次打入氣體后，水恰好沖開瓶塞，水火箭成功發(fā)射。重力加速度為g。求:

(1)打氣w次后，可樂瓶仍靜止，瓶內(nèi)氣體的壓強Pi；

(2)瓶塞剛被沖開時，打氣的次數(shù)N。

【答案】(1)為(1+成)；⑵/[

【詳解】(1)以加入氣體后可樂瓶內(nèi)氣體為研究對象，氣體溫度不變，初態(tài)：壓強為P。，體積為％+成匕，

末態(tài)：壓強為Pl,體積為％,由氣體的等溫變化有

p0(yQ+nkv0)=Py0

解得

Pi=Po(l+〃k)

(2)設瓶塞剛被沖開時，瓶內(nèi)氣體壓強為P2,根據(jù)上述分析可知

P2=P°Q+Nk)

根據(jù)瓶塞受力平衡有

SS

fm+Po=P2

解得

P2=P0+^f

則

N=^~

kpQS

17.(2024?黑龍江哈爾濱?模擬預測)豎直放置的導熱良好的汽缸固定在水平面上，A、B活塞的面積分

別為SA=10CHI2,SB=20CHI2,質(zhì)量分別為〃Z4=lkg,mB=2kg,它們用一根長為3L=30cm、不可伸長的輕繩連

接，均可沿汽缸內(nèi)壁無摩擦地上下運動。初始時，輕繩恰好伸直且沒有拉力，如圖甲所示，A、B活塞間封

閉氣體I的上、下段氣柱的長度分別為L、2L,B下方封閉氣體H的長度為LA上方的汽缸足夠長?，F(xiàn)用

一跨過兩個定滑輪的輕繩連接活塞A和物塊C,如圖乙所示，當活塞再次靜止時，A、B活塞均向上移動L

兩活塞間均無漏氣，大氣壓強P°=10x105Pa,環(huán)境溫度恒定。取g=10N/kg,求:

(i)初始狀態(tài)下，封閉氣體I和封閉氣體n的壓強。

(2)物塊C的質(zhì)量和末狀態(tài)A、B間輕繩的拉力大小。

□

C

L

2￡

//ZZZ////////Z//Z

甲

【答案】(1)l,lxlO5Pa,1.2xlO5Pa：(2)3.1175kg,21.55N

【詳解】(1)初始狀態(tài)下，輕繩拉力為零,對活塞A受力分析，則有

P\SA=POSA+M

解得封閉氣體I的壓強

=l.lxlO5Pa

對活塞B受力分析，則有

PnSB=PlSB+7%g

解得封閉氣體II的壓強

=1.2X1()5Pa

(2)對于氣體I,初態(tài)和末態(tài)體積分別為

%1=A3+2編D

匕=2L5A+LSB

根據(jù)玻意耳定律有

oM=PH

解得

Pi=1.375x105Pa

設物塊C的質(zhì)量和末狀態(tài)A、B間輕繩的拉力大小T,對于氣體H,初態(tài)和末態(tài)體積分別為

匕=端

匕=2￡SB

根據(jù)

“Mi=P1M1

解得玻意耳定律有

5

pn=O.6xlOPa

對于活塞B

PA+T=

解得

T=21.55N

對于活塞A

PISA+mcg=T+p0SA+mAg

解得

mc=3.1175kg

18.（2024?吉林?一模）如圖所示，與外界隔熱的圓柱形容器開口向上固定，用密封性良好的匾熱活塞將

一定質(zhì)量的理想氣體封閉在容器中，系統(tǒng)穩(wěn)定時，活塞到容器底部的高度為兒活塞的質(zhì)量為小、橫截面積

為S,大氣壓強恒為智，重力加速度為g,容器中氣體的溫度為幾，不計活塞與容器內(nèi)壁的摩擦。求：

（1）若將封閉氣體的溫度升高原來溫度的《，再次穩(wěn)定時活塞到汽缸底部的高度；

（2）若將容器水平放置且將溫度降低到原來溫度的;，現(xiàn)在活塞上施加一水平力，當活塞緩慢回到初始位

置時，則水平力的大小。

活塞

【答案】（1）（2）mg

4

【詳解】（1）將封閉氣體的溫度升高原來溫度的;，氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋一呂薩克定律有

hS_MS

n

解得

h'=-h

4

（2）對活塞受力分析可知

2mg

—-S+mg=p0S

將容器水平放置，設外力為憶則有

2mg??,?

-^--S=PlS+F

根據(jù)查理定律有

Po_P\

"J

解得

F=mg

19.（2024?遼寧?三模）如圖所示，某老師用封閉著一定質(zhì)量理想氣體、橫截面積S=4cm,的注射器提起

質(zhì)量〃?=3kg的桶裝水，此時注射器內(nèi)氣柱長度L=4cm。已知大氣壓強p°=lxl05pa,環(huán)境溫度%=27℃,

注射器內(nèi)氣柱最大長度為8cm,g取10m/s2,注射器和水桶質(zhì)量可以忽略，不計一切阻力，注射器密封良好。

求：

（1）當放下桶裝水時，注射器內(nèi)氣柱的長度；

（2）當環(huán)境溫度變?yōu)?7℃時，注射器最多能提起桶裝水的質(zhì)量（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

【答案】（1）1cm；（2）3.48kg

【詳解】（1）根據(jù)題意，受力分析有

p0S=mg+ptS

解得

Pi=0.25x10sPa

氣體發(fā)生等溫變化，有

PiLS=p0L0S

解得

L°=1cm

（2）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

P°L°S_P?L2s

解得

5

p2?0.129xlOPa

又有

PQS=rn'g+p2S

解得

m'x3.48kg

20.（2024?遼寧沈陽?三模）2024年4月我省凌源地區(qū)遭遇了暴雨襲擊，導致一些排水井內(nèi)水面上升，若

井蓋排氣孔被堵塞，會產(chǎn)生井蓋移位的安全隱患。如圖所示，井蓋質(zhì)量"尸40kg,圓柱形豎直井內(nèi)水面面積

25

S=0.5m,此時井內(nèi)密封空氣的壓強恰好等于大氣壓強p0=1.0xl0Pao若井內(nèi)水位以20mm/h的速度上

漲，空氣視為理想氣體，溫度保持不變，g=10m/s\

（1）求密閉空氣的壓強為多大時，井蓋剛好被頂起；

（2）若48分鐘后井蓋剛好被頂起，求此時井內(nèi)水位與井蓋之間的距離人；

【答案】（1）1.008xl05Pa；（2）2m

【詳解】（1）設此時密閉空氣的壓強為外，對井蓋受力分析可知

p0S+mg=p2S

解得

等=l.°08xl05pa

（2）由題可知，設剛開始時的壓強B，密閉氣體的體積匕，井蓋被頂開時的壓強為P2,此時密閉氣體的

體積為匕，整個過程是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可知

AK=PM

其中

Pi=1.0xl05Pa

,48

V=S/z+20xl0-3x—x5

160

5

p2=1.008xlOPa

V2=Sh

代入數(shù)據(jù)解得

h=2m

21.（2022?吉林、黑龍江?高考）如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，汽缸中活塞

I和活塞H之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽缸連接處有小卡銷，活塞II不能

通過連接處?；钊鸌、II的質(zhì)量分別為2相、加，面積分別為2S、S,彈簧原長為初始時系統(tǒng)處于平衡狀

態(tài)，此時彈簧的伸長量為0.1/,活塞I、II到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為"。已知活塞

外大氣壓強為P。，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。（重力加速度常量g）

（1）求彈簧的勁度系數(shù);

（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當活塞n剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強和溫度。

【答案】（1）發(fā)=土等；（2）%=K）+W，K與

【詳解】（1）設封閉氣體的壓強為A,對兩活塞和彈簧的整體受力分析，由平衡條件有

mg+A。?2S+2mg+p1S=p0S+乩?2S

解得

3ms

P\=

對活塞I由平衡條件有

2mg+Po?2S+k?0.1/=p/2S

解得彈簧的勁度系數(shù)為

407ng

k=--------

I

（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞n剛運動到汽缸連接處時，對兩活塞和彈簧的整體由平衡條件可知,

氣體的壓強不變依然為

3mg

Pi=P\=Po

J

即封閉氣體發(fā)生等壓過程，初末狀態(tài)的體積分別為

V；=—x2S+—xS=^^,V2=l2-2S

1222

由氣體的壓強不變，則彈簧的彈力也不變，故有

12=1.1/

有等壓方程可知

解得

4

22.（2023?吉林、黑龍江?高考）如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為20cm的A、B兩

段細管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方。管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開。水銀柱在兩管中的長

度均為10cm?，F(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長度改變1cm。求B管在上方時,

玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強。（氣體溫度保持不變，以cmHg為壓強單位）

【答案】PA=74.36cmHg,pB=54.36cmHg

【詳解】設B管在上方時上部分氣壓為pB,則此時下方氣壓為PA,此時有

倒置后A管氣體壓強變小，即空氣柱長度增加1cm,A管中水銀柱減小1cm,A管的內(nèi)徑是B管的2倍,

則

葭=4鳥

可知B管水銀柱增加4cm,空氣柱減小4cm；設此時兩管的壓強分別為〃、次，所以有

p1+23=pZ

倒置前后溫度不變，根據(jù)玻意耳定律對A管有

PA5A￡A=

對B管有

PBSBA=PB^B”

￡[=10cm+1cm=11cm

"=10cm-4cm=6cm

聯(lián)立以上各式解得

pA=74.36cmHg

pB=54.36cmHg

【考向三：熱力學定律和氣體狀態(tài)變化的綜合應用】

23.（2024?吉林?一模）某同學取一裝有少量水的塑料礦泉水瓶，旋緊瓶蓋，雙手快速擰搓擠壓水瓶。然

后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛的同時瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，則（）

A.擠壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體分子的平均動能減小

B.擠壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能不變

C.瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功

D.瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體溫度升高

【答案】C

【詳解】AB.旋緊瓶蓋，雙手快速擰搓擠壓水瓶，外界對氣體做正功，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導，根據(jù)

熱力學第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變大，瓶內(nèi)氣體溫度升高，則瓶內(nèi)氣體分子的平均動能增大，故AB錯

誤；

CD.然后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功，，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導，根據(jù)熱力

學第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變小，瓶內(nèi)氣體溫度降低，故C正確，D錯誤。

故選Co

24.（2024?遼寧?模擬預測）某次防災演練中，消防員演示了遭遇洪水時正確使用塑料盆進行自救的方法。

如圖甲所示，消防員用雙手環(huán)抱住倒扣的盆體，將盆口壓入水中，最終消防員和塑料盆一起漂浮，其示意

圖如圖乙所示。若盆中空氣可視為理想氣體，且溫度保持不變，則（）

甲乙

A.將盆口下壓的過程中，盆中氣體的壓強增大

B.將盆口下壓的過程中，盆中氣體對外做正功

C.將盆口下壓的過程中，盆中氣體從外界吸熱

D.盆中氣體對盆的作用力與人對盆的壓力大小相等

【答案】A

【詳解】A.將盆口下壓的過程中，盆中氣體的體積減小，由玻意耳定律

AK=。狙

可知，盆中氣體的壓強增大，故A正確；

B.將盆口下壓的過程中，盆中氣體的體積減小，外界對盆中氣體做正功，故B錯誤；

C.根據(jù)熱力學第一定律

其中

AU=O,W>0

解得

Q<0

故將盆口下壓的過程中，盆中氣體向外界放熱，故C錯誤；

D.對盆受力分析可知，盆中氣體對盆的作用力與人對盆的壓力不是一對平衡力，故大小不相等，故D錯

誤。

故選Ao

25.（2024?遼寧?一模）某校物理學科后活動中，出現(xiàn)了不少新穎靈巧的作品。如圖所示為高二某班同學

制作的《液壓工程類作業(yè)升降機模型》，通過針筒管活塞的伸縮推動針筒內(nèi)的水，進而推動支撐架的展開與

折疊，完成貨物平臺的升降。在某次實驗中，針筒連接管的水中封閉了一段空氣柱（空氣可視為理想氣體）,

該同學先緩慢推動注射器活塞將針筒內(nèi)氣體進行壓縮，若壓縮氣體過程中針筒內(nèi)氣體溫度不變，裝置不