高考物理专项复习：机热学练习题及答案解析

物理高考专题复习■机热学练习题及答案解析

【热点解读】

1、本专题主要考查记忆和理解:分子动理论、固体液体的性质，以汽缸、U形管、直管、L形管等模型以及

生活生产中的器皿为背景，应用气体实验定律和理想气体状态方程，求解未知量问题，热力学定律和气体状态

变化的图象问题

2、通过本专题学习可快速提升学生的审题能力，推理能力，实验综合分析能力，创新能力。

3、用到的相关知识有分子动理论，气体实验定律及理想气体状态方程等。

【高考真题再练】

1.（2020全国I卷）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=ri时,F=0。分子间势能由r决定，规定两分

子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子

间距减小到r2的过程中，势能（选填“减小”“不变”或“增大”）;在间距由「2减小到n的过程中，势能

（选填“减小”"不变’或"增大"在间距等于ri处，势能（选填“大于”“等于”或“小于”）零。

【情境剖析】本题以分子力随分子间距离变化的图象为素材创设学习探索问题情境。

【素养能力】本题考查考生是否具有分子力做功与分子势能变化关系等物理观念素养，考查关键能力中的

理解能力、推理论证能力和从图象中获取信息的能力。

【答案】减小减小小于

【解析】根据分子力做功和分子势能变化的关系分析。两分子相距无穷远时分子间的势能为零，在两分子间

距减小到口的过程中，分子力是引力,分子力做正功，分子势能一直减小，在间距等于n时，分子势能小于零。

2.（2019全国II卷汝口p-V图所示,1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度

、

分别是Ti、T2、T3O用NI卜、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的

平均次数，则NiN2,T,T3,N2N3O（均选填“大于”“小于”或“等于”）

p

2Pl--------了1

pi-----------4-------y

OV,2V,V

【情境剖析】本题以常见的理想气体P-V图象为素材创设学习探索问题情境。

【素养能力】本题考查考生是否具有理想气体状态方程等物理观念素养，考查关键能力中的理解能力、推

理论证能力和从图象中获取信息的能力。

【答案】大于等于大于

【解析】从“1”到“2”是等容变化，根据查理定理可知“2”状态温度低，分子平均动能小，所以单位时间内撞击器壁

上单位面积的平均次数少，即Ni大于N2；从“1”到“3”,因为1点状态压强与体积的积与3点状态压强与体积的

积相等，说明Ti等于T3；从“2”到“3”是等压膨胀，气体分子在单位时间内撞击器壁单位面积的个数减少，即N2

大于N3。⑥

3.(2020全国I卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为

P；乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为加。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐

中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后

(1)两罐中气体的压强；

(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

【情境剖析】本题以气体混装为素材创设生活实践问题情境。

【素养能力】本题考查考生是否具有气体实验定律等物理观念素养，考查关键能力中的理解能力、推理论

证能力、从实际问题情境中提炼信息的能力和建模能力。

【答案】⑴号(2)|

【解析】以气体为研究对象，由于气体温度不变，由玻意耳定律分析。

(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为Vi,由玻意耳定律有%(2V尸pVi①

现两罐气体压强均为p,总体积为(V+Vi)。设调配后两罐中气体的压强为工由玻意耳定律有

p(V+Vi)=p'(V+2V)②

联立①②式可得p'=|p0③

(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,由玻意耳定律p'V=pV2④

设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有k=?⑤

联立③④⑤式可得k=|o

4.(2020全国II卷)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟

在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为

S、高度为h、开口向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。

已知水的密度为p,重力加速度大小为g,大气压强为po,H»h,忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

::五二二二

⑴求进入圆筒内水的高度1。

(2)保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为po时的体积。

【情境剖析】本题以潜水钟为素材创设生活实践问题情境。

【素养能力】本题考查学生是否具有气体实验定律等物理观念素养，考查关键能力中的理解能力、推理论

证能力、从实际问题情境中提炼信息的能力和建模能力。

【答案】⑴二^h⑵避弛

Po+PgHPo

【解析】(1)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V。和Vi,放入水下后筒内气体的压

强为pi,由玻意耳定律和题给条件有

piVi=p0V0①

V0=hS②

Vi=(h-l)S③

pi=po+pg(H-l)④

联立以上各式并考虑到H»h>l,解得

上鼻鼠⑤

Po+PgH

(2)设水全部排出后筒内气体的压强为P2,此时筒内气体的体积为Vo,这些气体在其压强为P0时的体积为V3,

由玻意耳定律有

P2Vo=poV3⑥

其中P2=po+pgH⑦

设压入筒内的气体在压强为P0时体积为V,依题意

V=V3-Vo⑧

联立②⑥⑦⑧式得v=邂电。⑨

Po

5.(2021全国甲卷)如图,一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分;初始

时,A、B的体积均为V,压强均等于大气压po。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过O.5po

时隔板就会滑动,否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为

塞

活

A5

(1)求A的体积和B的压强；

(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和B的压强。

【情境剖析】本题以汽缸为素材创设学习探索问题情境。

【素养能力】本题考查考生是否具有气体实验定律等物理观念素养，考查关键能力中的理解能力、推理论

证能力和建模能力。

【答案】(D0.4V2p0(2)(V5-1)V乎po

［解析】(1)对于B中的气体，根据玻意耳定律poV=pB^

解得PB=2po

对于A中的气体，根据玻意耳定律

PoV=pAVA

又PA=PB+O.5po=2.5po

解得VA=0.4V

(2)使活塞向左缓慢回到初始位置，对于B中的气体，根据玻意耳定律2pox|v=pB2VB2

对于A中的气体，根据玻意耳定律

2.5poxO.4V=pA2VA2

又VA2+VB2=2V，PB2-PA2-O.5PO

联立求得pB2~3-~^po,VA2=(V5-1)V

【核心考点】

分子动理论固体、液体性质

一、分子动理论

(一)物质是由大量分子组成的

L阿伏加德罗常数:NA=6.02X1()23mol-i

2.用油膜法测分子的大小，直径的数量级为IO」。m,分子质量的数量级为IO'?kg

3.与阿伏加德罗常数有关的宏观量与微观量的计算

4.分子的质量:mo=^=学

NANA

5.分子的体积:Vo=》

6.分子的大小:球形体积模型直径＜1=将，立方体模型边长d=VVo

7.物质所含的分子数:N=!1NA=^NA=¥NA=%NA=^NA

m0Vom0pV0

(二)分子做永不停息的热运动

1.扩散现象

2.布朗运动

(三)分子间存在引力和斥力

二、晶体和非晶体、液晶、表面张力

气体实验定律的应用

1.玻意耳定律:m一定,T不变,piVi=p2V2或pV=常量

2.查理定律:m一定,V不变，詈=詈或黑常量

11121

3.盖一吕萨克定律:m一定,p不变看="或｝常量

11121

4.理想气体状态方程:竽=竽

T1T2

热力学定律

1.热力学第一定律

内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

表达式:AE=W+Q

2.热力学第二定律

内容:热传导具有从高温向低温的方向性，没有外界的影响和帮助,不可能向相反的方向进行。

或：(1)不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，

(2)不可能从单一热库吸收热量，并把它全部用来做功,而不引起其他变化。

热机做的功W和它从热库吸收的热量Q的比值，叫热机的效率。

n=^,n总小于i

【最新热点分析】

热点一分子动理论、固体、液体

【典例1］（多选）（2021河北高三一模）下列说法正确的是（）

单位速率间隔的分子数

占总分子数的百分比

液体I

甲乙丙丁

A.图甲为中间有隔板的绝热容器,隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温

度仍为T

B.图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平

衡性表现得越明显

C.图丙为同一气体在0℃和100°C两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率

间的关系图线，两图线与横轴所围面积不相等

D.图丁中，液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的作用力表现为引

力

【答案】AD

【解析】右侧为真空,气体自由膨胀，“没有做功对象”，根据热力学第一定律有AU=W+Q,做功W=0,因为是绝热

容器，所以没有热交换，即Q=0,因此内能不变，理想气体的内能由温度决定,所以温度不变，所以A正确;悬浮在

液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的平衡性表现的越明显，所以B错误;由丙

图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线

与横轴所围面积都应该等于1,即相等，所以C错误;液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,

液体表面层中分子间的作用力表现为引力，即液体的表面张力，所以D正确。

【方法规律归纳】

分子动理论必须掌握的三个问题

（1）必须掌握微观量估算的两个模型

球模型:兀R3（适用于估算液体、固体分子直径）。

立方体模型:V=a3（适用于估算气体分子间距）。

（2）必须明确反映分子运动规律的两个实例

①布朗运动

②扩散现象

(3)必须弄清分子力和分子势能

①分子力:分子间引力与斥力的合力。分子间距离增大,引力和斥力均减小;分子间距离减小，引力和斥力均增

大,但斥力总比引力变化得快。

②分子势能:分子力做正功，分子势能减小;分子力做负功，分子势能增大;当分子间距为r°(分子间的距离为r0时,

分子间作用的合力为0)时，分子势能最小。

热点二气体实验定律及理想气体状态方程的应用

【典例2](2019全国I卷)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用

压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改

善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13nP,炉腔抽真空后，在室温下用

压缩机将10瓶氤气压入到炉腔中。已知每瓶氨气的容积为3.2x10-2n?,使用前瓶中气体压强为1.5x107p&

使用后瓶中剩余气体压强为2.0x106Pa;室温温度为27℃。氤气可视为理想气体。

(1)求压入氤气后炉腔中气体在室温下的压强；

(2)将压入僦气后的炉腔加热到1227℃,求此时炉腔中气体的压强。

【答案】(1)3.2x107Pa(2)1.6xl08Pa

【解析】(1)设初始时每瓶气体的体积为Vo,压强为po；使用后气瓶中剩余气体的压强为pi=假设体积为Vo、

压强为po的气体压强变为pi时,其体积膨胀为Vi。由玻意耳定律

poVo=piVi①

被压入进炉腔的气体在室温和pi条件下的体积为V/=Vi-Vo②

设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为P2,体积为V2。由玻意耳定律p2V2=10piVT③

7

联立①②③式并代入题给数据得p2=3.2xl0Pa@

(2)设加热前炉腔的温度为To,加热后炉腔温度为Ti,气体压强为p3。由查理定律黑=号⑤

10

8

联立④⑤式并代入题给数据得P3=1.6X10Pa@

【典例3】(2021全国乙卷)如图所示,一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀,A、B两管

的上端封闭,C管上端开口,三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为h=13.5cm,b=32

cm。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h=5cm。已知外界大气压为po=75cmHg。

求A、B两管内水银柱的高度差。

B

【答案】1cm

【解析】以B管中的气体为研究对象有pol2=(po+pgh)12’

解得E=30cm

B管中的水银柱高AM2-I2-2cm

设AB管中水银柱的高度差为h,

以A管中气体为研究对象有

Pol1=(po+pgh+pgh')[11-(Al-h')]

解得h-1cm。

【方法规律归纳】

1.对三个气体实验定律的理解

(1)定律在温度不太低、压强不太大的情况下适用

(2)一定质量的理想气体做等容变化时，气体的压强跟摄氏温度不成正比；

(3)气体做等容变化时,气体压强的变化量与温度的变化量成正比，即詈=詈=第

2.封闭气体压强两种模型的计算方法

(1)活塞模型

求活塞封闭的气体压强时，一般以活塞为研究对象,分析它受到的气体压力及其他各力，列出受力的平衡方程,

如图所示，活塞静止于光滑的汽缸中，活塞质量为m,面积为S,被封闭气体的压强为p,大气压强为po,活塞受力

如图所示,由平衡条件得pS=p0S+mg,解得p=po+詈。

(2)液柱模型

求液柱封闭的气体压强时,一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程。

3.四注意

(1)液体因重力产生的压强大小为p=pgh(其中h为至液面的竖直高度);

(2)不要漏掉大气压强；

(3)有时直接应用连通器原理一连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；

(4)当液体为水银时,可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简便。

考点三气体实验定律和热力学定律的综合应用

【典例4](2021辽宁朝阳高三一模)如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质

量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管(管内气体

的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为T,活塞距离汽缸底部为ho,细管内两侧水银柱存在高度差。己知

水银密度为p,大气压强为po,汽缸横截面积为S,重力加速度为g»

(1)求U形细管内两侧水银柱的高度差。

(2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Aho,求此时的温度;此加热过程中，若气体吸收的热量为Q,求

气体内能的变化。

【答案】(1焉⑵邑詈ToQ-(poS-Mg)Aho

【解析】(1)封闭气体的压强为p,对活塞分析，根据平衡条件有poS=pS+Mg

气体的压强为p=po-pgAh

解得到Ah专

(2)加热过程中气体的变化是等压变化竽=&+'o)S

解得T=ho+AhoT()

h0

气体对外做功为W=pSAho=(poS-Mg)Aho

则内能的变化AU=Q-W=Q-(poS-Mg)Aho

【方法规律归纳】

1.思维流程

确定研究d气体

——修汽缸、活塞、液柱等

-------------「状态参量

「气体实验定律-________________________

“-------------当初、末态之间发生的变化

两类:分析f，做功情况

q热力学定律H吸、放热情况

1内能变化情况

选赢律u气体的三个实验定律、理想气体状

列方程求解「I态方程、热力学第一定律

2.热力学第一定律的应用技巧

(1)内能变化量AU的分析思路

①由气体温度变化分析气体内能变化。温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。

②由公式AU=W+Q分析内能变化。

(2)做功情况W的分析思路

①由体积变化分析气体做功情况。体积被压缩，外界对气体做功;体积膨胀，气体对外界做功。

②由公式W=AU-Q分析气体做功情况。

(3)气体吸、放热Q的分析思路

一般由公式Q=AU-W分析气体的吸、放热情况。

【考场练兵】

一、基础强化练

1.(多选)(2022届云南三校高考备考实用性联考卷)下列说法正确的是()

A.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小

B,饱和汽的压强一定大于非饱和汽的压强

C.温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移

D.一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能

E.干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越小，则相对湿度越大，人感觉潮湿

【答案】ADE

【解析】A.当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为0,如果分子间距离改变，则都需要克服分子力做功，

所以分子势能都增大，则A正确；

B.相同温度、相同液体，饱和汽的压强大于末饱和汽的压强，但不同温度、液体不一定，故B错误；

C.热量总是从高温物体向低温物体转移，而且温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大,

所以C错误；

D.一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，吸收的热量大于

其增加的内能，所以D正确；

E.干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越

小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越小，则相对

湿度越大，人感觉潮湿，所以E正确；故选ADE。

2.（多选）（2021安徽宿州三模）下列说法正确的是（）

A.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布,具有空间上的规律性

B.绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中，气体分子热运动剧烈程度减小

C.在恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升的过程中，气泡中的理想气体内能变大，对外做功，放出热量

D.质量和温度都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能不相等

E.一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行

【答案】ADE

【解析】食盐是晶体，钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的规律性,A正确;绝热汽缸中密封的理想气体

在被压缩过程中，外界对气体做功，气体的温度升高，气体分子热运动剧烈程度变大,B错误;在恒温水池中，小气

泡由底部缓慢上升的过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量,C错误;质量和温度都相同的水、

冰和水蒸气，分子动能相同,分子势能不同，内能不同,D正确;一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，

总是向分子热运动无序性更大的方向进行，符合端增加原理,E正确。

3.（2022昆明一中、银川一中高三联合考试）如图是“卡诺循环”示意图，A-B、C-D是等温过程，B-C、

D-A是绝热过程。现有一理想气体完成“卡诺循环”，以下说法正确的是（）

A.气体在A—B过程中对外做功B.气体在A—B过程中吸收热量

C.气体在B-C过程中内能增大D.气体在A状态的温度高于C状态

E.分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数大于在D状态

【答案】ABD

【解析】A.在A-B过程中气体的体积变大，故气体对外做功，选项A正确；

B.A-B为等温过程，气体的内能保持不变，由于该过程外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气

体对外吸热，选项B正确；

C.B-C是绝热过程，且气体的体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，

选项C错误；

D.由于B-C过程内能减小，气体在B状态的温度高于C状态，又A-B为等温过程，故气体在A状态的

温度高于C状态，选项D正确；

E.C-D是等温过程，气体分子的平均速率不变，气体在C状态的体积大于D状态的体积，即C状态单

位体积内分子数小于D状态的，故分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数小于在D状态，选项E错

误。故选ABD。

4.（2022届高考物理精创预测卷）如图，密闭导热容器内，一定质量的理想气体从状态A开始，经历过程①、

②、③又回到状态A。对此气体，下列说法正确的是0

A.过程②中气体的压强逐渐增大

B.过程①中气体对外界做正功

C.过程③中气体从外界吸收热量

D.状态A时气体单位时间对单位面积器壁的碰撞次数比状态B时的少

E.过程②中外界对气体做的功小于气体放出的热量

【答案】（1）BCE

【解析】（1）过程②中，根据理想气体状态方程可知气体压强不变，A错误；过程①中，气体体积增大，

气体对外界做正功，B正确；过程③中，气体体积不变，对外界不做功，气体温度升高，内能增大，根据热

力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，C正确；状态A与状态3气体温度相同，在状态B时气体体积

大，则压强小，单位时间对单位面积器壁的碰撞次数少，D错误；过程②中，气体体积减小，外界对气体

做功，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，外界对气体做的功小于气体放出的热量，E正

确。

5.（2021福建厦门高三一模）一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b,再等容增压到状态c,然后膨胀到

状态d,其压强p与体积V的关系如图所示，其中曲线cd为双曲线的一支。若气体在状态a时的热力学温度为

To,气体由状态a等压膨胀到状态b的过程中内能增加了AU,则该过程中气体从外界吸收的热量为.

在状态d时的热力学温度为。

0

Vo2V03Vo-6

【答案】AU+poVo?

【解析】从a到b,理想气体做等压变化，气体对外做功为

W=p0(Vo-2Vo)=-poVo

根据热力学第一定律，有AU=W+Q

联立，可得Q=AU+poVo

根据曲线cd为双曲线的一支,可知从c到d,气体做等温变化，有Tc=Td

根据理想气体状态方程，从a到c有毕=粤以

1。1c

联立，可得Td=¥

4

6.(2021广东高三三模)甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象。由图

象判断当分子间距离r<r0时，分子力随分子间距离的减小而，当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间

距离的增大而。(均选填“增大'或“减小”)

【答案】增大增大

【解析】由图象判断当分子间距离r<ro时，分子力随分子间距离的减小而增大,当分子间距离r>ro时，分子间表

现为引力，分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增大。

7.(2021广东高三三模)修车师傅为一自行车更换新内胎，用电动充气泵给内胎充气后测得内胎胎压为200kPa,

外界环境温度为27°C,大气压强为100kPa。胎内气体可视为理想气体，充气过程中胎内气体温度无明显变化,

不计充气前内胎中的残余气体,不计内胎容积的变化。

(1)求充入内胎的空气在100kPa条件下的体积是充气后胎内气体体积的多少倍；

(2)充气结束后,当外界环境温度缓慢升高到30℃时,求内胎胎压。

【答案】⑴2(2)202kPa

【解析】(1)对所充气体由玻意耳定律可得pokV=piV

其中p0=100kPa,pi=200kPa,解得k=2。

(2)由于体积不变，对气体由盖一吕萨克定律得*=詈

1112

其中Ti=300K,T2=303K,解得p2=202kPa-

二、能力提升练

8.(2022届云南三校高考备考实用性联考卷)如图所示，横截面积均为S的两导热气缸A、B中装有同种

气体，通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D,两气缸中各有一个质量为机的

活塞，气缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，气缸B中气柱长度恰为L

气缸A中的活塞处于静止状态时，气柱长度为33已知大气压强00=等，弹簧的劲度系数上=也呈，

重力加速度为g,活塞可在气缸内无摩擦滑动且不漏气。现将一个质量为机的重物C轻轻地放到气缸A中

的活塞上，并打开阀门D,保持环境温度不变，待系统稳定后，求：

(1)弹簧的形变量；

(2)气缸A中活塞向下移动的距离。

Q

【答案】(1)L;(2)-L

【解析】(1)未放重物C时气缸A中气体的压强?|=外+卓=200

气缸B中气体的压强p2=p0

放上重物C后两部分气体混合，压强为p=po+咨=3p0

3

气缸B中活塞平衡时，由平衡条件可得pS=kx+p0S

解得弹簧的形变量X=L

（2）两部分气体混合后的总长度设为》由玻意耳定律可得+=

7£

解得y=

由几何关系知气缸A中的活塞向下移动的距离为〃=3L+L+x—y

o

代入整理得丸=—L

3

9.（2022届高考物理精创预测卷）如图，高为L=70cm的气缸静止在水平地面上，内有一横截面积为

j3

S=25cn?的轻质活塞。缸口装有卡环，右侧离地高为二处安装一细管阀门。阀门关闭时气缸内装有高为:工

的水，活塞下封闭有压强为口=1.6x105pa的理想气体，此时活塞静止在卡环处。现在活塞上施加恒力

尸=100N,打开阀门，让水缓慢流出，当活塞恰好不离开卡环时立即关闭阀门，此过程中封闭气体的温度

保持4=27℃不变，大气压强）。=1x105pa,活塞的厚度和摩擦均不计。

（ii）若保持恒力不变，打开阀门，水面再下降％=2cm后立即关闭阀门，对封闭气体缓慢加热，使温度达

到r'=87℃,求封闭气体的压强。（结果保留三位有效数字）

[]（[）h=25cm（'）P=L53xl°Pa

【解析】（i）恒力产生的压强。=£=0.4x105pa

kJ

当活塞恰好不离开卡环时封闭气体的压强p2=p0+p

根据玻意耳定律有0/：5=必[：+85

解得h=2.5cm

（ii）分析可知，放水后活塞下移

当活塞恰好回到卡环处时，设封闭气体的温度为f,根据盖-吕萨克定律有14+吁匕+〃+:4

T,T2

其中z=300Kz=（273+r）K

解得f=57℃

由于，=57C后继续加热，封闭气体做等容变化，根据查理定律有牛

,21

其中7=（273+87）K=360K

解得p'=1.53x105Pa

10.（2022届高三年级贵阳五校联合）2021年7月4日，神舟十二号航天员刘伯明汤洪波身着我国自主研制

的新一代“飞天”舱外航天服成功出舱。在地面进行的某次舱外航天服气密性检查中，将一定量的气体充入航

天服，并将航天服上的所有阀门拧紧，此时航天服内气体的热力学温度为"b（7b