2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编29-理想气体（气体的等温变化）（含解析）

五年2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编29-理想气

体（气体的等温变化）（含解析）

一、单选题

1.（2021・山东•高考真题）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压

气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充

气前臂带内气体压强为大气压强，体积为匕每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充

入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为W,压强计示数为150mmHg。已知大

气压强等于750mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则丫等于

（）

A.30cm*B.40cm,C.50cm*D.60cm'

2.（2020.天津.统考高考真题）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

B.对外界做功

C.对外界放热D.分子平均动能变大

二、多选题

3.（2021・湖南・高考真题）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活

塞（截面积分别为5和S?）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端

活塞上缓慢加细沙，活塞从A下降4高度到8位置时，活塞上细沙的总质量为机。在此

过程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气

压强P。保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A.整个过程，外力/做功大于0,小于mg/j

B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变

C.整个过程，理想气体的内能增大

D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于（岛S/+mg〃）

E.左端活塞到达B位置时，外力尸等于噜

三、填空题

4.（2021•全国•高考真题）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-

温度（Uf）图上的两条直线I和H表示，匕和上分别为两直线与纵轴交点的纵坐标;

S为它们的延长线与横轴交点的横坐标，为是它们的延长线与横轴交点的横坐标,

fo=-273.15C；a,匕为直线I上的一点。由图可知，气体在状态。和，的压强之比

—=___________;气体在状态匕和c的压强之比庄=.

PbPc

5.（2021・广东・高考真题）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。

试卷第2页，共10页

下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高

空客舱内的气体压强（选填“大于”、“小于”或“等于“）机场地面大气压强：从高

空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能（选填“变大”、"变小''或"不

变”）。

6.（2019・全国•高考真题）如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，对应的温度分别是刀、乃、T3.用N/、M、M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次数，则MN2,T,T3,

T3,N2Nt.（填“大于”“小于蹴“等于”）

四、解答题

7.（2022・山东・统考高考真题）某些鱼类通过调节体内鱼鳏的体积实现浮沉。如图所示,

鱼膘结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，

B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的

鱼静止在水面下，处。B室内气体体积为V,质量为〃?；设B室内气体压强与鱼体外压

强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼膘内气体温度不

变。水的密度为0，重力加速度为g。大气压强为外，求：

（1）鱼通过增加B室体积获得大小为"的加速度、需从A室充入B室的气体质量△〃?；

（2）鱼静止于水面下处时，B室内气体质量,列。

8.（2022•广东•高考真题）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水

面上将80mL水装入容积为380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开

瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230mL。将瓶内气体视为理想气体,

全程气体不泄漏且温度不变。大气压强％取LOxl（）5pa,重力加速度g取10m/水的

密度夕取1.Ox10'kg/m\求水底的压强p和水的深度瓦

■•下潜后液面

司再、下潜前液面

9.(2022.湖南.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％=9.9L

的导热汽缸下接一圆管，用质量町=90g、横截面积S=10cn?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网=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瓦已知A、B间距离/?=l()cm,外界大

气压强P°=1.01xl()5pa,重力加速度取lOm/s2,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A；

(2)活塞处于8位置时，液体对金属丝拉力F的大小。

10.(2022•河北・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，“H”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5,隔板两侧气体体积均为5金，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：

(i)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)。

试卷第4页，共10页

11.（2021・全国•高考真题）如图，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4=13.5cm,/?=32cm。将水银从C管缓慢注入，直至

B、C两管内水银柱的高度差〃=5cm。已知外界大气压为%=75cmHg。求A、B两管

内水银柱的高度差。

12.（2021•全国•高考真题）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的体积均为匕压强均等于大气压必，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0.5p。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的体积减小为三。

（i）求A的体积和B的压强；

（ii）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。

活塞隔板

?AB

13.（2021.广东•高考真题）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少

量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL,内装有0.5mL的

药液，瓶内气体压强为l.OxUPa,护士把注射器内横截面积为0.3cm，长度为0.4cm、

压强为LOxlOSpa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体,

求此时药瓶内气体的压强。

A

14.(2021•湖北•统考高考真题)质量为机的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面积

为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。

当气缸如图(a)竖直倒立静置时。缸内气体体积为力,。温度为刀。已知重力加速度大小

为g,大气压强为POo

(1)将气缸如图(b)竖直悬挂，缸内气体温度仍为。，求此时缸内气体体积3；

(2)如图(c)所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为g时，

求此时缸内气体的温度。

15.(2020.全国•高考真题)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲

罐的容积为匕罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2匕罐中气体的压强为g。。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：

(i)两罐中气体的压强；

(ii)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

16.(2020•全国•高考真题)如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的

U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高〃产4cm的水银柱，水银柱上表面

离管口的距离/=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T/=283K。大气压强p。

=76cmHgo

(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右

管底部。此时水银柱的高度为多少？

试卷第6页，共10页

（ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体

的温度为多少？

17.（2020・全国•高考真题）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5、高度为从开口向下的圆筒;

工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为”的水下，如图所示。已知水的密

度为"，重力加速度大小为g,大气压强为po,4》儿忽略温度的变化和水密度随深度

的变化。

（1）求进入圆筒内水的高度/;

（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p。时的体

积。

18.（2020•江苏・高考真题）一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其p-9

图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。

19.（2020•海南•高考真题）如图，圆柱形导热气缸长4=60cm,缸内用活塞（质量和

厚度均不计)密闭了一定质量的理想气体，缸底装有一个触发器D,当缸内压强达到

p=1.5xlO'Pa时，。被触发，不计活塞与缸壁的摩擦。初始时，活塞位于缸口处，环

境温度40=27。(2,压强pg=1.0xl()5pa0

(1)若环境温度不变，缓慢向下推活塞，求。刚好被触发时，到缸底的距离；

(2)若活塞固定在缸口位置，缓慢升高环境温度，求。刚好被触发时的环境温度。

20.(2019•全国•高考真题)如图，一容器由横截面积分别为2s和S的两个汽缸连通而

成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三

部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为po和V。，氢气

的体积为2%,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和

氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：

(1)抽气前氢气的压强；

(2)抽气后氢气的压强和体积。

21.(2019.全国.高考真题)热等静压设备广泛用于材料加工中.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，改部其性能.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0.13n?,炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氨气压

试卷第8页，共10页

入到炉腔中.已知每瓶氧气的容积为3.2xl(y2m3,使用前瓶中气体压强为i.5xl()7pa,

使用后瓶中剩余气体压强为20x106Pa；室温温度为27°C.氧气可视为理想气体.

(1)求压入嬴气后炉腔中气体在室温下的压强；

(2)将压入氯气后的炉腔加热到1227°C,求此时炉腔中气体的压强.

22.(2018.全国.高考真题)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，

水银柱的两端各封闭有一段空气.当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长

度分别为//=18.0cm和/2=12.0cm,左边气体的压强为12.0cmHg.现将U形管缓慢平

放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边，求U形管平放时两边空

气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

TFI口

23.(2018.全国•高考真题)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将

汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管

上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为加现将K打开，

V

容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为工时，将K关闭，活塞平衡时其

O

V

下方气体的体积减小了2。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大

O

小为g。求流入汽缸内液体的质量。

24.(2019♦全国•高考真题)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高

度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离

为2.0cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温

度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg,环境温度为296K。

(1)求细管的长度；

（2）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐

为止，求此时密封气体的温度。

2.0cm'2.0cm

T

T

25.（2019•海南•高考真题）如图，一封闭的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，一重量

不可忽略的光滑活塞将容器内的理想气体分为A、B两部分，A体积为匕

压强为PA=47cmHg；B体积为匕=6.0x10-30?,压强为=52cmHg。现将容器缓慢

转至水平，气体温度保持不变，求此时A、8两部分气体的体积。

A

B—>B：A

试卷第10页，共10页

参考答案:

1.D

【详解】根据玻意耳定律可知

p(y+5p,K=Rx5y

已知

3

p0=750mmHg,Vo=60cm,p、=750mmHg+150mmHg=900mmHg

代入数据整理得

V=60cm3

故选D。

2.B

【详解】A.随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据

pV=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

\U=W+Q

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Bo

3.BDE

【详解】A.根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞S?没有移动,

可知整个过程，外力F做功等于0,A错误；

BC.根据气缸导热且环境温度没有变，可知气缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想

气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误；

D.由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功：

Q=W<p0Sth+mgh

D正确；

E.左端活塞到达B位置时，根据压强平衡可得：

即:

答案第1页，共14页

F

5.

E正确。

故选BDE»

4i匕

'V,

【详解】［1］根据盖吕萨克定律有

工人

/+273

整理得

V=kt+213k

由于体积-温度（丫“）图像可知，直线I为等压线，则。、。两点压强相等，则有

乙=1

Ph

⑵设，=（rc时，当气体体积为乂其压强为Pi,当气体体积为匕其压强为生，根据等温

变化，则有

。乂=2匕

由于直线I和n各为两条等压线，则有

Pl=Pl,，Pi=Pe

联立解得

P1L=PL=YL

PeP2乂

5.小于不变

【详解】［1］机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体

为研究对象，根据理想气体状态方程

2C

T

故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；

⑵由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱

温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。

6.大于等于大于

【详解】（1）1、2等体积，2、3等压强

答案第2页，共14页

由pV二〃RT得：=,Vi=V2,故，■二华，可得：T/=2乃，即丁/>72,由于气体分子

，2，1A

的密度相同，温度高，碰撞次数多，故NI>N2；

由于pM=P3%;故T/=7j；

则乃〉乃，又P2=P3,2状态气体分子的密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3

状态气体分子的密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大.故3状态碰撞容器壁分子

较少，即N2>N3；

MmapgH.+Po

7.(1)Am=；(2)叫=­£~~

vpgPgH+p0

【详解】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为％,有

且此时B室内气体体积为匕质量为机，则

m=p.y

鱼通过增加B室体积获得大小为。的加速度，则有

pg（匕+AV）-Mg=Ma

联立解得需从A室充入B室的气体质量

（2）B室内气体压强与鱼体外压强相等，则鱼静止在”处和水面下4处时，B室内的压强

分别为

Pi=PgH+Po,p2=pgHt+p0

由于鱼静止时，浮力等于重力，则鱼的体积不变，由于题可知，鱼体积的变化与B室气体

体积的变化相等，则鱼在水下静止时，B室内气体体积不变，由题知开始时鱼静止在4处

时，B室内气体体积为匕质量为机，由于鱼膘内气体温度不变，若HRH,则在，处时，

B室内气体需要增加，设吸入的气体体积为AV,根据玻意耳定律有

Pl（V+AV）=p2V

则此时B室内气体质量

明=P，,（V+AV）=.m

人I）pgH+Pa

若d<”，则在，处时，B室内气体需要减少，设释放的气体体积为AY,根据玻意耳定律

答案第3页，共14页

有

pQ3)=p2V

则此时B室内气体质量

“(.-AM)ppgH/Po

rrU——m2—Hi

VPiPgH+p<)

8.p=2.OxlO5Pa,10m

【详解】对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知

PM=PV

即

1.0xl0sx(380-80)=px(380-230)

解得

p=2.0x10sPa

根据

P=PU+Pgh

解得

A=10m

9.（1）A=10'Pa；（2）F=1N

【详解】（1）将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有

P<>S=P|S+("?[+m2)g

代入数据解得

p,=105Pa

（2）当活塞在8位置时，汽缸内压强为P2,则有

PM=。2（匕+助）

代入数据解得

4

p2=9.9xlOPa

将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有

答案第4页，共14页

p0S=p2S+（???!+叫）g+F

联立解得

F=1N

c24Pos

10.(1)2po，-p0；(2)

【详解】(1)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知

Po-SJ=Pl"TSLg

解得旋转后上部分气体压强为

Pi=2p。

13

旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为5s4+5。=5S",则

3

P°-S4=P25s%

解得旋转后下部分气体压强为

2

P2=”0

(2)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力血g竖直向下，上部分气体对活塞的作用

力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件

可知

p]S=mg+p2S

解得活塞的质量为

4Pos

m----

3g

11.Ah=lcm

【详解】对B管中的气体，水银还未上升产生高度差时，初态为压强体积为

V|s=/2S,末态压强为小,设水银柱离下端同一水平面的高度为生，体积为匕B=G-a)S，

由水银柱的平衡条件有

P?B=Po+Pgh

8管气体发生等温压缩，有

PlBKB=Pza匕&

答案第5页，共14页

联立解得

%=2cm

对A管中的气体，初态为压强化八=%,体积为匕4=3,末态压强为P?”设水银柱离下端

同一水平面的高度为九，则气体体积为匕人=(4-4)5,由水银柱的平衡条件有

P2A=A>+0g(>+%--)

A管气体发生等温压缩，有

=P2MA

联立可得

26一191九+189=0

解得

12Q

4=1cm或％=~ycm>4(舍去)

则两水银柱的高度差为

△〃="-〃]=1cm

12.(i)匕=0.W,PB=2P°；(ii)匕=(6-1)V,PgPo

【详解】(i)对B气体分析，等温变化，根据波意耳定律有

POV=PB^V

解得

PB=2P<)

对A气体分析，根据波意耳定律有

V

pty=PAA

PA=PB+Q5P°

联立解得

V,=0.4V

3

(ii)再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为由波意耳定律

可得

答案第6页，共14页

3

，x

p<y=p-v0

则A此情况下的压强为

2

P、=]PU〈PB-。5Po

则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为匕'、压强为p；,气体B的体积为与'、

压强为p；,根据等温变化有

Pov=PAVA'Pov=PB'VB

%'+%'=2V,PA=PB«5Po

联立解得

•3-4r全土\3+小

PB=-^—Po(舍去)，PB=Po

VA=(^5-1)V

13.1.3xlO5Pa

【详解】以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体

体积为匕，有

K=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3

注射器内气体体积为有

11

V2=0.3x0.4cm=0.12cm

根据理想气体状态方程有

岛(■+%)=PM

代入数据解得

P1=1.3xl05Pa

【点睛】

/%5+感为59

14.(1)1

Pf,S-mg(PoS+，〃g)K

【详解】(1)图(a)状态下，对气缸受力分析，如图1所示，则封闭气体的压强为

答案第7页，共14页

当气缸按图(b)方式悬挂时，对气缸受力分析，如图2所示，则封闭气体的压强为

mg

Pi=P。---

对封闭气体由玻意耳定律得

PM=P也

解得

K_P„S+mgy

1

2puS-mg

"P'S|P°S

■仆

"p°s、，p2s

《mg▼mg

图1图2

(2)当气缸按图(c)的方式水平放置时，封闭气体的压强为

PJ=P0

由理想气体状态方程得

PMP3匕

解得

丁二也

3(p(>s+,"g)x

22

15.(i)-p；(ii)I

【详解】(i)气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认为甲中原气体有体积V变成3匕

乙中原气体体积有21/变成3匕则根据玻意尔定律分别有

pV=Pi-3V,1p-2V-p2-3V

则

pV+gp-2V=(P1+p2)x3V

则甲乙中气体最终压强

答案第8页，共14页

,2

P=P|+P2=§P

(ii)若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强为〃，则

p'V^pV'

计算可得

V'=-V

3

由密度定律可得，质量之比等于

tnm_V'_2

“原V§

16.(i)12.9cm；(ii)363K

【详解】(i)设密封气体初始体积为压强为0,左、右管的截面积均为S,密封气体先

经等温压缩过程体积变为吻，压强变为P2。由玻意耳定律有

PM=P1V2

设注入水银后水银柱高度为小水银的密度为p,按题设条件有

Pt=Po+Pg*,p2=p0+pgh

K=s(2”_/_4),V2=SH

联立以上式子并代入题中数据得

〃=12.9cm

(ii)密封气体再经等压膨胀过程体积变为由,温度变为72，由盖一吕萨克定律有

匕=匕

1T2

按题设条件有

匕=5(2"-/?)

代入题中数据得

72=363K

17.⑴/=⑵丫=壁型

Po+PgHp0

【详解】(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。和匕，放入水

下后筒内气体的压强为P/，由玻意耳定律和题给条件有

p/Vi=poVo①

答案第9页，共14页

V(f=hS②

V/=(/?-/)s③

pi-po+pg(H-l)④

联立以上各式并考虑到h>l,解得

(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力,这些气体在其压强

为P。时的体积为g,由玻意耳定律有

P2Vo^poV3@

其中

P2=Po+pgH⑦

设需压入筒内的气体体积为匕依题意

V=Vj-Vo®

联立②⑥⑦⑧式得

⑨

Po

18.2xlO5J

【详解】根据图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程

中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态A到状态8为等压过程，气

体对外做功为

叫=。△丫=2仓4()5(2-1)J=2?105J

状态B到状态C为等容变化，气体不做功；故A经8到C过程中气体吸收的热量为

。=叱=2?105J

19.(l)0.4m；(2)450K

【详解】(1)设气缸横截面积为S；。刚好被触发时，到缸底的距离为根据玻意耳定律

得

PQSL。=pSL

带入数据解得

L=-La=।<x0.6m=0.4m

p1.5xl05

答案第10页，共14页

(2)此过程为等容变化，根据查理定律得

Tn~T

带入数据解得

1-5x1

T=ET0=；X(27+273)K=450K

p()1x10

1/\114(〃0+p)%

20.(l)5(〃o+〃)；(2)-p0+-p,―2

2Z4乙Po十〃

【详解】(i)设抽气前氨气的压强为mo,根据力的平衡条件得

Piox2S=px2S+7，PQS=pS+T

得

1/、

Pio=e(Po+p)

⑵设抽气后氢气的压强和体积分别为p/和匕，氮气的压强和体积分别为P2和v2,根据力的

平衡条件有

xS=P]x25

由玻意耳定律得

piVi=pio-2Vo,p2V2=po-Vo

由于两活塞用刚性杆连接，故

V/-2Vo=2(V0-V2)

联立解得

11”_4(Po+P)玲

32pzp

21.(1)3.2xlO7Pa(2)1.6xlOsPa

【详解】(1)设初始时每瓶气体的体积为％,压强为为:使用后气瓶中剩余气体的压强为Pi,

假设体积为匕，压强为P。的气体压强变为Pi时，其体积膨胀为K，由玻意耳定律得：

Povo=PM

被压入进炉腔的气体在室温和Pi条件下的体积为：-匕

设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为外，体积为匕，由玻意耳定律得：生匕=10。1'

7

联立方程并代入数据得：