2024高考物理一轮复习：气体实验定律的综合应用（练习）（学生版+解析）

第68讲气体实验定律的综合应用

（模拟精练+真题演练）

1.（2023・陕西•校联考模拟预测）某同学想测量秋季的昼夜温差，于是他设计了一个实验方案。将倾角为e

足够长的光滑斜面固定在水平地面上，上端固定一定滑轮，用绕过滑轮的轻绳将质量为他的物块与质量为

小活塞连接，活塞与导热性能良好的汽缸间封闭有一定质量的理想气体，汽缸静止在斜面上。当中午环境

的热力学温度为工时，缸内封闭气体的体积为%。己知活塞的横截面积为S,重力加速度大小为g,外界大

气压恒为Poo不计活塞与汽缸间的摩擦。

（1）若环境的温度缓慢降低，求缸内气体的体积为］K时环境的热力学温度与；

（2）若不降低环境的温度，剪断轻绳，汽缸沿斜面下滑，活塞始终没有脱离汽缸，求活塞稳定后缸内气体

的体积V=

2.（2023•安徽合肥•合肥市第八中学校考模拟预测）一个带有活塞A的导热气缸B置于斜面上，当活塞A

用轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为/,如图甲所示；当让气缸B开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时,

活塞到气缸底部的距离为0.8/,如图乙所示。已知活塞的质量为加，气缸质量为4m，重力加速度为g,大

气压强po与气缸横截面积S的乘积poS=8mg,不计一切摩擦，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜

面。求：

（1）斜面的倾角0；

甲乙

3.（2023・湖北武汉•华中师大一附中校考三模）如图所示，一绝热气缸放置在水平面上，绝热活塞。下方

封闭了一定质量的理想气体，活塞服b之间为真空，且用弹簧1连接，弹簧2下端与活塞b连接，上端固

定在天花板上。已知两活塞质量均为出横截面积均为S,两弹簧劲度系数相同，原长均为大气压强为

p0=W。当缸内气体温度为4时，弹簧1长度为工，弹簧2为原长，活塞。到气缸底部的距离为/。。求:

JZ

（1）弹簧的劲度系数任

⑵将气缸温度缓慢升高，使活塞口移与，求此时缸内气体的温度。

4.（2023・甘肃张掖・高台县第一中学校考模拟预测）如图（a）所示，水平放置的导热性能良好的汽缸I、II

横截面积S相同，长度均为L,内部分别有质量均为加=邈、厚度不计的活塞A、B,活塞密封性良好且

g

可无摩擦左右滑动。汽缸I左端开口，外界大气压强为P。，汽缸n内通过B封有压强为2P。的气体，汽缸I

内通过一细管与汽缸n连通（细管容积可忽略不计），初始时A、B均位于汽缸最左端，缸内气体温度为

To,将汽缸缓慢转到竖直位置，如图（b）所示。求：

（1）活塞A、B分别下移的距离x/、尤2；

（2）对汽缸n气体加热，使B活塞恰好回到初始位置，此时汽缸n内气体温度72。

图(a)图(b)

5.（2023・湖南•校联考模拟预测）如图所示，竖直薄壁玻璃管的上端开口且足够长，粗管部分的横截面积

4=2cm2,细管部分的横截面积S2=lcm2,用适量的水银在管内密封一定质量的理想气体。初始状态封闭

气体的热力学温度Z=330K,长度乙=22cm,细管和粗管中水银柱的长度均为%=2cm。大气压强恒为

p°=76cmHg,现对封闭气体缓慢加热，细管水银面缓慢上升。

（1）求当粗管中的水银柱全部上升至细管时，封闭气体的热力学温度与；

（2）当粗管中的水银柱全部上升至细管时，继续缓慢加热，求细管水银面继续上升/?=16cm时的热力学温

度心。

Li

6.（2023•重庆沙坪坝•重庆一中校考模拟预测）如图，一下端A开口、上端B封闭的细长玻璃管竖直放置。

玻璃管的上部封有长《=45cm的空气柱，中间有一段长4=5cm的水银柱，下部空气柱的长度4=4cm。已

知大气压强为P°=75.0cmHg。现将玻璃管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后上部空气柱的

长度为4=42cm。求：

（1）稳定后上部空气柱的压强P；

（2）从玻璃管下端A进入玻璃管的水银柱长度。

7.（2023・安徽滁州•安徽省定远中学校考模拟预测）如图所示，一定量气体放在体积为％的容器中，室温

为7b=300K,有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、8两室，8室的体积是A室的两倍，A室容器

上连接一U形管（U形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm,右室容器中连接有阀门K,

可与外界大气相通（外界大气压等于76cmHg）。求：

（1）将阀门K打开后，A室的体积变成多少？

（2）打开阀门K后将容器的气体从300K分别加热到400K和495K,U形管内两边水银面的高度差各为多

少？

K

A8匚

76cm

8.（2023・四川南充•统考三模）如图所示，粗细均匀的。形细管左侧封闭，右侧装有阀门，水平部分和竖

直部分长均为L=10cm,管中盛有一定质量的水银。先开启阀门，U形管静止时左侧水银柱比右侧高力=5cm,

再关闭阀门，使U形管以某一恒定加速度向左加速，液面稳定后发现两竖直管中液面变为等高。管中气体

均视为理想气体，整个过程温度不变，大气压强为=75cmHg,重力加速度g=10m/s2,求

（I）静止时左侧气体的压强Pi；

（II）关闭阀门向左加速时的加速度大小心

9.（2023・四川绵阳•统考模拟预测）气调保鲜技术可人为控制气调保鲜库中气体中氮气、氧气、二氧化碳

等成分的比例，气体的湿度、温度及气压，通过抑制储藏物细胞的呼吸量来延缓其新陈代谢过程，使之处

于近休眠状态，从而达到长期保鲜的效果。已知装有某水果的保鲜盒中气体体积为V,温度为12℃,外界

大气压强为加，可认为盒内气体压强与外界大气压强相等，盒内气体可视为理想气体，由于保鲜盒上部为

柔性材料，则气体体积可膨胀或被压缩。

（1）若当地环境温度升高到27℃,求盒内气体的体积。

（2）运送至高海拔环境时，大气压强变为0.7w，温度变为7℃,若放出一部分气体使气体体积恢复到原体

积，求放出气体质量与放气前盒内气体质量的比值。

10.（2024•陕西宝鸡•校联考模拟预测）如图所示，将一汽缸倒放在水平面上，汽缸与地面间密封性能良好,

开始时汽缸内气体的温度为T/=300K、压强与外界大气压相等为四；现将汽缸内的气体逐渐加热到T2=330K,

汽缸对水平面刚好没有作用力；如果此时将汽缸顶部的抽气阀门打开放出少量的气体后，汽缸内气体的压

强再次与外界大气压相等，然后关闭抽气阀门，将汽缸内气体的温度冷却到T/=300K,已知汽缸的横截面积

为S,重力加速度为g,假设气体为理想气体.求：

①打开抽气阀门前瞬间，气体的压强为多少？汽缸的质量为多少？

②关闭抽气阀门，气体的温度回到。=300K时，气体的压强为多少？至少用多大的力才能将汽缸拉起？

11.（2023・湖南永州•统考一模）2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行

走任务。航天员出舱活动前要在节点舱（做出舱准备的气闸舱）穿上特制的航天服，航天服内密封有一定

质量的气体（视为理想气体），开始时密封气体的体积为h=2.4L,压强为R=L0xl（）5pa,温度为乙=27℃。

为方便打开舱门，需将节点舱内气压适当降低，当节点舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为

匕=2.8L,温度变为马=7℃。忽略航天员呼吸造成的影响，取0℃为273K。

（1）求节点舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强0;

（2）将节点舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体缓慢

放出，使航天服内气压降到2=5.6xlC）4pa,此时航天服内气体体积变为匕=2.5L,求放出的气体与放气后

内部留存气体的质量比。（设放气过程中气体温度始终不变）

12.（2022・浙江・舟山中学校联考模拟预测）“羊角球”因跳跳球身上长了两个手柄而得名，如图所示，“羊角

球”是用进口PVC材料设计的一种最新型、集娱乐和健身为一体的运动器材，具有坐、骑、跳、拍等功能，

使用安全可靠，有助于锻炼腿部力量和掌握协调平衡能力。某同学发现在7℃的室外的“羊角球”有点瘪了需

重新充气，止匕时“羊角球”体积为50L,压强为1.4atm。现将“羊角球”拿到温度为27℃的室内进行充气，充

气筒每次可为其充入latm的气体0.2L,充气后，“羊角球”内气体压强增大至2.8atm。忽略“羊角球”体积变

化及充气过程中气体温度的变化。求：

（1）拿到室内，充气前“羊角球”中气体压强将变为多少；

（2）充气筒需要充气多少次。

真题实战演练

13.（2023•浙江・高考真题）某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器

内用面积SnlOOcml质量根=lkg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于

温度，=300K、活塞与容器底的距离为=30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢

上升d=3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态及活塞保持不动，气体被继续加热至温度

7；=363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了AU=158J。取大气压

Po=0.99x105pa,求气体。

（1）在状态8的温度；

（2）在状态C的压强；

（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。

14.（2022・河北•统考高考真题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽

缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之

间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强P。。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为S4,各接触面光

滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的《，

设整个过程温度保持不变，求：

（1）此时上、下部分气体的压强；

（ii）"H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。

15.（2022・湖南・统考高考真题）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积匕=9.9L的导热汽

缸下接一圆管，用质量叫=90g、横截面积S=10cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩

擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量丐=10g的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸

入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为以已知A、B间距离

/i=10cm,外界大气压强p°=LOIxl（）5pa,重力加速度取lOm/sz,环境温度保持不变，求：

（1）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强Pi；

（2）活塞处于8位置时，液体对金属丝拉力尸的大小。

第68讲气体实验定律的综合应用

（模拟精练+真题演练）

・最新模拟精练

1.（2023・陕西•校联考模拟预测）某同学想测量秋季的昼夜温差，于是他设计了一个实验方案。将倾角为。

足够长的光滑斜面固定在水平地面上，上端固定一定滑轮，用绕过滑轮的轻绳将质量为人的物块与质量为

活塞连接，活塞与导热性能良好的汽缸间封闭有一定质量的理想气体，汽缸静止在斜面上。当中午环境

的热力学温度为7；时，缸内封闭气体的体积为匕。已知活塞的横截面积为S,重力加速度大小为g,外界大

气压恒为P。。不计活塞与汽缸间的摩擦。

4

（1）若环境的温度缓慢降低，求缸内气体的体积为时环境的热力学温度心；

（2）若不降低环境的温度，剪断轻绳，汽缸沿斜面下滑，活塞始终没有脱离汽缸，求活塞稳定后缸内气体

的体积丫o

【详解】（1）根据题意可知，缸内气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有％=在解得

（2）根据题意，设汽缸静止时缸内气体的压强为化，对活塞，根据物体的平衡条件有AS+mgsin6=F+RS

对物块，根据物体的平衡条件有歹=%g经分析可知，将轻绳剪断，活塞稳定后，整体做加速度为gsin夕的

匀加速直线运动，缸内气体的压强为P。，根据玻意耳定律有=解得U=（l+也吗^

2.（2023・安徽合肥・合肥市第八中学校考模拟预测）一个带有活塞A的导热气缸B置于斜面上，当活塞A

用轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为/,如图甲所示；当让气缸B开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时,

活塞到气缸底部的距离为0.8/,如图乙所示。己知活塞的质量为加，气缸质量为4加，重力加速度为g,大

气压强po与气缸横截面积S的乘积p°S=87“g,不计一切摩擦，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜

面。求：

（1）斜面的倾角仇

（2）在图乙状态下，撤去轻弹簧，当气缸和活塞稳定下滑时，求活塞到气缸底部的距离。

B

B

'A

甲乙

【答案】(1)30°；(2)0.75/

【详解】(1)如图甲，当活塞被轻弹簧拉住时，设气缸内气体的压强为P，对气缸根据平衡条件有

如图乙，当气缸被轻弹簧拉住时，设气缸内气体的压强为上，对活塞根据平衡条件可得PzS+mgsind=R,S

缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律有PJS=p20.SlS解得Q=30°

(2)稳定下滑时，气缸和活塞整体匀加速运动，由牛顿第二定律得5Mgsind=5ma解得a=0.5g

对活塞A有P3S+mgsind-p0S=ma解得p3=Po设此时活塞到气缸底部的距离为,根据玻意耳定律有

pJS=pJS解得/'=0.751

3.(2023・湖北武汉•华中师大一附中校考三模)如图所示，一绝热气缸放置在水平面上，绝热活塞。下方

封闭了一定质量的理想气体，活塞b之间为真空，且用弹簧1连接，弹簧2下端与活塞b连接，上端固

定在天花板上。已知两活塞质量均为形，横截面积均为S,两弹簧劲度系数相同，原长均为4,大气压强为

外=等。当缸内气体温度为4时，弹簧1长度为工，弹簧2为原长，活塞。到气缸底部的距离为"。求:

(1)弹簧的劲度系数任

(2)将气缸温度缓慢升高，使活塞6上移士，求此时缸内气体的温度。

【答案】（1）k=丁；（2）T[=2T0

【详解】⑴初始状态对活塞b,有-£|=%g+P°S解得左=号里

（2）当温度为"时，封闭气体的压强为Pi，对活塞6,有PIS="g+«/。-3）得。|=争

当温度升为4时，封闭气体的压强为P2，则对活塞bmg+PoS+^+又&2=，

解得夕=工对活塞。：P2s=7咫+4/。-2+以「心2]解得凸=半对气缸中气体，有乎=■

2\1）Si（）/i

其中匕=/。5%=（/。+密）5解得7；=2"

4.（2023・甘肃张掖・高台县第一中学校考模拟预测）如图（a）所示，水平放置的导热性能良好的汽缸I、II

横截面积S相同，长度均为L内部分别有质量均为机="、厚度不计的活塞A、B,活塞密封性良好且

g

可无摩擦左右滑动。汽缸I左端开口，外界大气压强为P。，汽缸n内通过B封有压强为2"的气体，汽缸I

内通过一细管与汽缸n连通（细管容积可忽略不计），初始时A、B均位于汽缸最左端，缸内气体温度为

To,将汽缸缓慢转到竖直位置，如图（b）所示。求：

（1）活塞A、B分别下移的距离打、尤2；

（2）对汽缸H气体加热，使B活塞恰好回到初始位置，此时汽缸II内气体温度72。

I%%%%%%%%%%%8I

图(a)图(b)

513

【答案】⑴-L,-£；（2）-T.

632

【详解】（1）汽缸缓慢转到竖直位置时，汽缸n内气体压强°2=0。+竿=3%体积匕=（L-％）S

此过程中气体发生等温变化，由玻意耳定律有2ALs=02匕解得％上汽缸I内气体压强

R=为+与•=2P。体积乂=«+%-由玻意耳定律有P0LS=0M解得X1=1L

（2）对汽缸H内气体加热，使B活塞恰好回到初始位置过程，气体做等压变化，由盖一吕萨克定律有

，爷解得丁=30

5.（2023・湖南•校联考模拟预测）如图所示，竖直薄壁玻璃管的上端开口且足够长，粗管部分的横截面积

H=2cm2,细管部分的横截面积S2=lcn?,用适量的水银在管内密封一定质量的理想气体。初始状态封闭

气体的热力学温度4=330K,长度4=22011,细管和粗管中水银柱的长度均为%=2cm。大气压强恒为

为=76cmHg,现对封闭气体缓慢加热，细管水银面缓慢上升。

（1）求当粗管中的水银柱全部上升至细管时，封闭气体的热力学温度与；

（2）当粗管中的水银柱全部上升至细管时，继续缓慢加热，求细管水银面继续上升〃=16cm时的热力学温

度小

Li

【答案】（1）369K；（2）492K

【详解】（1）在粗管中的水银柱上升前，封闭气体的压强百=P°+2%解得”=80cmHg设在粗管中的水银

柱全部上升至细管的过程中，细管中的水银柱上升的高度为4,则有々52=%5|解得//1=4011

当粗管中的水银柱全部上升至细管时，封闭气体的压强2=Po+%+P〃。解得=82cmHg

根据理想气体状态方程有罕1=解得T=369K

"亿;4"2

（2）在细管水银面继续上升的过程中，封闭气体的体积V=（4+4）E+/ZS2解得v=64cn?

根据盖吕萨克定律有J解得T3=492K

6.（2023•重庆沙坪坝•重庆一中校考模拟预测）如图，一下端A开口、上端B封闭的细长玻璃管竖直放置。

玻璃管的上部封有长4=45cm的空气柱，中间有一段长4=5cm的水银柱，下部空气柱的长度4=4cm。已

知大气压强为为=75.0cmHg。现将玻璃管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后上部空气柱的

长度为4=42cm。求：

（1）稳定后上部空气柱的压强P；

（2）从玻璃管下端A进入玻璃管的水银柱长度。

B

A

【答案】（1）75cmHg；⑵3.25cm

【详解】（1）没有插入水银槽前有R=P。-夕g4=70cmHg根据玻意耳定律有p4S=p/N

解得P=75cmHg

（2）对下部分气体有P0l3S=p2l5S插入水银槽前有p2=p+og/?解得g=3.75cm

则从玻璃管下端A进入玻璃管的水银柱长度l=l\+l+m解得1=3.25cm

7.（2023・安徽滁州•安徽省定远中学校考模拟预测）如图所示，一定量气体放在体积为％的容器中，室温

为7b=300K,有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的两倍，A室容器

上连接一U形管（U形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm,右室容器中连接有阀门K,

可与外界大气相通（外界大气压等于76cmHg）o求：

（1）将阀门K打开后，A室的体积变成多少？

（2）打开阀门K后将容器的气体从300K分别加热到400K和495K,U形管内两边水银面的高度差各为多

少？

【详解】（1）设大气压为P。，开始时PA°=2P。；％=%打开阀门，A室气体等温变化，此时PA=P。

设体积匕，根据玻意耳定律有pv=解得匕=如a=%

AQA0PAVA

PA3

（2）假设打开阀门后，气体从"=300K升到T时，活塞C恰好到达容器最右端，即气体体积变为%,压

强外仍为P。，即等压变化过程，根据盖•吕萨克定律当=£得7=，"=450K因为7；=400K<450K所以

PM=PA=P。水银柱的高度差为零；从T=450K升高到石=495K,是等容变化过程，根据查理定律今=早

112

得加=l.lpo水银面的高度差为M=l）x76cm=7.6cm

8.（2023・四川南充•统考三模）如图所示，粗细均匀的。形细管左侧封闭，右侧装有阀门，水平部分和竖

直部分长均为£=10cm,管中盛有一定质量的水银。先开启阀门，U形管静止时左侧水银柱比右侧高"=5cm,

再关闭阀门，使U形管以某一恒定加速度向左加速，液面稳定后发现两竖直管中液面变为等高。管中气体

均视为理想气体，整个过程温度不变，大气压强为=75cmHg,重力加速度g=10m/s2,求

（I）静止时左侧气体的压强B；

（II）关闭阀门向左加速时的加速度大小心

【答案】（I）R=70cmHg；（II）a=gm/s2

【详解】（I）设U型管横截面积为S,水银密度为。，静止时右侧气体的压强为大气压乙,

对底部液柱由平衡条件有p0S=（p[+pgh）S大气压强p.可表示为％=/?g%其中为=75cm解“=70cmHg

（H）设底部液柱质量为机，向左加速稳定时左边气体压强为。2,右边气体压强为2两边液面相平，故左

hh

边气体长度从4=i-/i=5cm变为4=i--=7.5cm右边气体长度从L=10cm变为£,=£-,=7.5cm对左

边气体由玻意耳定律得Pii1s=p2L2S对右边气体由玻意耳定律得=。3乙3s对底部液柱由牛顿第二定律

有p3S-p2S=相。其中m=pLS解得a=（^m/s2

9.（2023•四川绵阳•统考模拟预测）气调保鲜技术可人为控制气调保鲜库中气体中氮气、氧气、二氧化碳

等成分的比例，气体的湿度、温度及气压，通过抑制储藏物细胞的呼吸量来延缓其新陈代谢过程，使之处

于近休眠状态，从而达到长期保鲜的效果。已知装有某水果的保鲜盒中气体体积为匕温度为12℃,外界

大气压强为加，可认为盒内气体压强与外界大气压强相等，盒内气体可视为理想气体，由于保鲜盒上部为

柔性材料，则气体体积可膨胀或被压缩。

（1）若当地环境温度升高到27℃,求盒内气体的体积。

（2）运送至高海拔环境时，大气压强变为0.7p°,温度变为7℃,若放出一部分气体使气体体积恢复到原体

积，求放出气体质量与放气前盒内气体质量的比值。

【答案】（1）&⑵>

VV'20

【详解】（1）保鲜盒上部为柔性材料，则发生等压变化解得盒内气体的体积V'=-^V

S十，/“K（i2+z19

pN0.7

（2）运送至高海拔环境时，大气压强变为O.7po,温度变为7℃,此时体积变为7「aK=〃二;"

S十，/7（三十，/。

解得放出一部分气体使气体体积恢复到原体积，求放出气体质量与放气前盒内气体质量的比值

AfflV"-V23

V"-80

10.（2024•陕西宝鸡•校联考模拟预测）如图所示，将一汽缸倒放在水平面上，汽缸与地面间密封性能良好,

开始时汽缸内气体的温度为刀=300K、压强与外界大气压相等为po；现将汽缸内的气体逐渐加热到T2=330K,

汽缸对水平面刚好没有作用力；如果此时将汽缸顶部的抽气阀门打开放出少量的气体后，汽缸内气体的压

强再次与外界大气压相等，然后关闭抽气阀门，将汽缸内气体的温度冷却到刀=300K,已知汽缸的横截面积

为S,重力加速度为g,假设气体为理想气体.求：

①打开抽气阀门前瞬间，气体的压强为多少？汽缸的质量为多少？

②关闭抽气阀门，气体的温度回到。=300K时，气体的压强为多少？至少用多大的力才能将汽缸拉起？

pnS1021

A），〃'=诟；⑵Pi=~Po,F=-PoS

【详解】（1）以汽缸的气体为研究对象，设温度为小时气体的压强为P2,由查理定律得华=祟

解得小=,。。由力的平衡条件可知P2s=P0S+mg解得m=/

（2）关闭抽气阀门，气体的温度回到刀=300K时，气体的压强为小攀=祟解得R=^P。设刚好用厂的

121111

2121

拉力恰好将气缸拉起，由力的平衡条件可知F+p3S=pos+mg解得F=—p0S即至少用—p0S的拉力才能

将气缸拉起。

11.（2023•湖南永州•统考一模）2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行

走任务。航天员出舱活动前要在节点舱（做出舱准备的气闸舱）穿上特制的航天服，航天服内密封有一定

质量的气体（视为理想气体），开始时密封气体的体积为h=2.4L,压强为P1=1.0xl（）5pa,温度为％=27。。。

为方便打开舱门，需将节点舱内气压适当降低，当节点舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为

匕=2.8L,温度变为芍=7℃。忽略航天员呼吸造成的影响，取0。。为273K。

（1）求节点舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强P2;

（2）将节点舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体缓慢

放出，使航天服内气压降到P3=5.6xl（）4pa,此时航天服内气体体积变为％=2.5L,求放出的气体与放气后

内部留存气体的质量比。（设放气过程中气体温度始终不变）

【答案】（1）P，=8.0xl04Pa；（2）—=-

M5

【详解】（1）对航天服内气体，有毕=竽得。2=8.0、1（^2

A，2

,MfAV

（2）设放出的气体体积为AV,有OM=P3（K+AV）放出的气体与放气后内部留存气体的质量比犷=5二

/口M'3

得△V/=1.5L,——

M5

12.（2022•浙江・舟山中学校联考模拟预测）“羊角球”因跳跳球身上长了两个手柄而得名，如图所示，“羊角

球”是用进口PVC材料设计的一种最新型、集娱乐和健身为一体的运动器材，具有坐、骑、跳、拍等功能，

使用安全可靠，有助于锻炼腿部力量和掌握协调平衡能力。某同学发现在7℃的室外的“羊角球”有点瘪了需

重新充气，止匕时“羊角球”体积为50L,压强为1.4atm。现将“羊角球”拿到温度为27℃的室内进行充气，充

气筒每次可为其充入latm的气体0.2L,充气后，“羊角球”内气体压强增大至2.8atm。忽略“羊角球”体积变

化及充气过程中气体温度的变化。求：

（1）拿到室内，充气前“羊角球”中气体压强将变为多少；

（2）充气筒需要充气多少次。

【答案】（1）1.5atm；（2）325次

【详解】（1）温度变化，气体发生等容变化，由查得定律得卷解得Pz=L5atm

6A

（2）在室温下把球内50L的气体折算成latm下的体积为匕的气体。由波意耳定律得噌=?匕；15x50=1匕；

匕二75L设打气次数为〃，把打进去的气体与折算后体积为匕的气体看成一整体，由波意耳定律得:

p2(V2+nAV)=P3V；；1X(75+〃X0.2)=2.8X50解得〃=325次

真题实战演练

13.(2023・浙江•高考真题)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器

内用面积S=100cm2、质量相=1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于

温度，=300K、活塞与容器底的距离为=30cm的状态4。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢

上升d=3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态及活塞保持不动，气体被继续加热至温度

4=363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了AU=158J。取大气压

Po=0.99x105Pa,求气体。

(1)在状态8的温度；

(2)在状态C的压强；

(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。

【详解】(1)根据题意可知，气体由状态A变化到状态2的过程中，封闭气体的压强不变