2021届高考备考物理二轮复习汇编：选修3-3（原卷+解析卷）

选修3-3【原卷】

1.（2021•吉林高三月考）下列说法正确的是（）

A.晶体熔化过程中所吸收的热量，将用于增加分子的势能，而分子的平均动

能保持不变

B.空气的相对湿度越大，人们感觉越潮湿

C.布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒中的分子的无规则的运动

D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性

E.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

2.（2021•重庆高三专题练习）如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为心

A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为R,温度为%,B内为真

空，将A中的气体视为理想气体。打开活栓C,A中部分气体进入B。

（1）若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；

（2）若密闭气体的内能与温度的关系为（）（4为大于0的已知常量,

K、①分别为气体始末状态的温度），在①所述状态的基础上，将水温升至1.2凡

重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量。

3.（2021-云南高三一模）如图所示，内壁光滑、粗细均匀的圆环形绝热细管

置于竖直平面内，细管的横截面积为2cm2,N是固定在管上的绝热阀门，M为

可在细管内自由移动的绝热活塞，其质量为().3kg。初始时，N、M与圆环中

心。在同一水平面内，细管上、下部分分别封有一定质量的理想气体A、B,

气体A温度280K,压强为p°=l.()5xl()5pa。现保持气体B温度不变，对气

体A缓慢加热，活塞M缓慢移动到细管最低点，此过程中活塞不漏气。取重

力加速度g=10m/s。活塞的厚度不计，求：

(1)初始时气体B的压强；

(2)活塞M在细管最低点时气体A的温度。

4.(2021-山西晋中市-高三月考)如图所示，一导热性能良好的气缸放置在

水平面上，其横截面积940项2,内壁光滑，固定的卡口4、B与缸底的距离

£=lm,厚度不计，活塞在气缸内封闭了一段长为2£的理想气体。环境温度为

B=320K。现缓慢调整气缸开口至竖直向上，稳定时缸内气体高度为1.6m。随

着环境温度的降低，活塞与卡口48间距离会逐渐变小。取重力加速度

^10m/s2,大气压强为R=1.0Xl()5pa。求：

(1)活塞的质量；

(2)当活塞与卡口48接触且无作用力时的环境温度。

2

5.（2021•广东高三月考）如图所示，一端封闭的粗细均匀的细玻璃管正中间

有一用塞子塞住的小孔，用一段长为什20cm的水银柱在管中封闭一段空气柱,

开口向下竖直放置时，测得上、下两部分空气柱的长度均为4=30.0cm,已知

大气压强=76cmHg0现在先用活塞把下管口封住，让管中空气不能逸出（忽

略下方气体体积变化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假设温度不变。

（i）小孔中是否有水银溢出，请简述理由。

（ii）求水银稳定后上、下两部分空气柱的长度（结果保留一位小数）。

用塞「

塞住的

饰

6.（2021•湖南高三月考）新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要

使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱（即舱内气体压强低于外

界的大气压强），这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤

后排出。若生产的某负压舱容积为0.6初始时温度为27℃,压强为L0X10'Pa;

运送到某地区后，外界温度变为15℃,大气压强变为0.9x105Pa,已知负压舱

导热且运输过程中与外界没有气体交换，容积保持不变。绝对零度取-273℃。

3

（2）求送到某地区后负压舱内的压强；

（21）运送到某地区后需将负压舱内气体抽出，使压强与当地大气压强相同,

求抽出的气体质量与舱内剩余质量之比。

7.（2021-陕西西安市・西安中学高二期末）如图所示，有一根一定长的上端

开口的玻璃细管，玻璃管中用/FlOcm的水银柱封闭了一段气体，当温度为

27℃时，气体的长度为1=20cm。设大气压强n=76cmHg。完成以下3种情况

问题：

（1）若给试管中缓慢加入一定量水银，使封闭空气柱的长度变为15cm,求加入

水银柱的长度；

（2）若给气体加热，使水银柱上升5cm,求此时玻璃管中气体温度；

（3）若让试管缓慢倒置（此过程无漏气，无漏水银），水银恰好与管口齐平，

求试管的总长度。

%

不

I

8.（2021•山东德州市•高三期末）如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，

其右端由于有固定挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定

质量的理想气体，温度为27℃,活塞距气缸左端底部的距离为0.6m。现对封

闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变

为2xl（）5pa。已知气缸内壁水平长度为0.8m,横截面积为0.（Mm?,外部大气

4

压强为IxUPao

(1)求刚停止加热时封闭气体的温度；

(2)若加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J,求封闭气体的内能变化量。

9.(2021•辽宁高三专题练习)如图所示，有一圆柱形绝热气缸，气缸内壁的

高度是2£,一个很薄且质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始

时活塞处在气缸顶部，外界大气压为1.0X105pa,温度为27。€：。现在活塞上

放重物，当活塞向下运动到离底部£高处，活塞静止，气体的温度57兆。

(1)求活塞向下运动到离底部L高处时的气体压强；

(2)若活塞横截面积90.1m2,重力加速度交lOin/s?,求活塞上所放重物的质

量。

10.(2021•贵州六盘水市•高三一模)如图，一端封闭且粗细均匀的细玻璃管

中，用长10cm的水银柱封闭了一段空气，当玻璃管与水平面夹角为30°倾

斜放置时水银柱上端恰好与管口相齐，空气柱长17cm0已知大气压强为75cm

5

Hg,保持环境温度27℃不变，缓慢旋转玻璃管至开口竖直向上。

(i)求玻璃管开口向上竖直放置时被封空气柱的长度；

(ii)保持玻璃管开口向上竖直放置，缓慢加热空气柱使水银面与管口齐平,

求此时空气柱的温度。

11.(2021•安徽黄山市•高三期末)如图所示，可自由移动的活塞将密闭的气

缸分为体积相等的上下两部分A和B.初始状态时，A、B中气体的温度都是

800K,B中气体的压强为1.25xl()5pa,活塞质量/〃=2.5kg,气缸内横截面积

S=10cm2,气缸和活塞都是由绝热的材料制成。现保持B中气体温度不变，

设法缓慢降低A中气体的温度，使A中气体体积变为原来的;，若不计活塞

与气缸壁之间的摩擦，g取10m/s2,求降温后A中气体的温度。

B

12.(2021•江苏省阜宁中学高二期末)汽缸质量为施活塞质量为加、截面积

为S,内部卦闭一定质量的理想气体。先将汽缸静置在水平面上，气体高度

为后保持温度不变将汽缸悬挂在天花板上，气体高度为乙；再保持悬挂

6

状态改变气体温度7b当气体温度达到石时，其高度再回到心。已知大气压

强为气,重力加速度为g。不计活塞与汽缸间的摩擦。求(用欣以S、P。、

力、g表示):

(1)气体高度和。的比值；

(2)气体温度2的表达式；

(3)在尸，图中画出气体变体情况。

13.(2021・广西桂林市・高三一模)如图所示，粗细均匀的〃形玻璃管竖直放

置，左管口封闭，右管开口，管中一段水银在左管中封闭一段空气柱，空气

柱长为6cm,右管中水银液面离管口高度为4cm,已知大气压强为76cmHg,

环境温度为300K。求：

(1)若将环境温度降低，使左右管中水银面相平，则环境的温度应降为多少K?

(答案保留一位小数)

(2)若从右管口推人一个活塞，活塞与玻璃管内壁气密性好，缓慢推动活塞,

使玻璃管两边水银面相平，则活塞在玻璃管中移动的距离为多少？(答案保

留两位小数)

7

--A"4cm

Ei

14.（2021•陕西宝鸡市-高三一模）如图所示，竖直放置的导热圆柱形容器开

口向上，用质量,=10kg的活塞密封一部分理想气体，活塞在容器内能自由

滑动且保持水平，容器内侧的底面积S=50cm2,开始时气体的温度方=27°

C,活塞到容器底的距离Z=20cmo在气体从外界吸收0=6OJ热量的过程中，

活塞缓慢上升的距离£'=2cm。巳知大气压强R=1.0Xl（）5pa,重力加速度

5=10m/s2,o求：

①活塞停止上升时容器内气体的温度t2；

②密闭气体内能的增加量

H

15.（2021・云南昆明市・昆明一中高三月考）2020年11月10日8时12分，

中国研发的万米载人潜水器“奋斗者号”在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深

度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。载人潜水器是进入“无人区”的

科考利器。某科技小组深受启发，自己动手制作了潜水器模型。如图所示，

8

高压气瓶通过细管与压载水箱连接,压载水箱通过通海口(细管)通向外界，

连接各部分的细管容积不计。压载水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞，在地

面先将高压空气充入高压气瓶中，关闭阀门K,此时活塞在压载水箱最右端。

压载水箱通过通海口装满水后，潜水器下沉到水下;FlOm处悬停，通过遥控

器将阀门K打开，高压气瓶中的气体缓慢膨胀推动活塞，刚好能够将压载水

箱中的水全部排出，已知高压气瓶的容积为1L,压载水箱的容积为4L,大气

压强R=1.OXI。'pa,水的密度^^.。'］。？1^/!^,差iom/So若气体温度

不变，活塞与水箱的摩擦力忽略不计，求：

(1)高压气瓶中气体的初始压强为大气压的多少倍；

(2)气体膨胀过程吸收的热量。

16.(2021•江苏无锡市-高二期末)如图所示为一定质量的理想气体状态变

化过程中的0一M图线，已知气体在状态A时的温度北=300K。

(1)求气体在状态。时的温度

(2)若气体在4-8过程中吸热1000J,求在/f6过程中气体内能的变化量。

p/(xIfPPa)

V/L

9

17.(2021•河南南阳市-高三期末)汽车保持正常轮胎气压可以降低油耗、减

少磨损、保障安全等。冬季来临时，随着气温降低，驾驶员就要及时对轮胎

补气。设车身重量保持不变，轮胎视为一个气囊。假定秋天时气温为27C,

冬天时气温为-3℃,轮胎正常气压为2.5标准大气压，秋天时轮胎气压、

体积均正常。求：

(1)冬天与秋天轮胎容积之比；

(2)冬天时，要使轮胎气压和容积与秋天时相同，需要补充的1标准大气压、

-3c的气体体积是秋天时轮胎容积的多少倍？

18.(2021•山东省昌乐第一中学高三期末)如图所示，气缸中有一可自由滑动

的活塞把气缸隔成两个密闭的气室，左室顶部有一个截面积为S的圆孔，初

始时两个气室与外界大气相通，体积均为匕o圆孔中塞上质量为小的橡皮塞，

橡皮塞与圆孔间的最大静摩擦力为人，用打气筒向右侧气室打气，直至橡皮

塞刚好上滑。气体温度均保持不变，室外空气密度为。，大气压强为/人重

力加速度为g,求：

(1)橡皮塞刚好上滑时左室气体的体积；

(2)为了使橡皮塞刚好上滑，需要向右侧气室内打入的空气质量。

10

19.(2021・云南曲靖市・高三其他模拟)如图，一长为L的绝热气缸放在水平

桌面上，一定质量的理想气体被横截面积为S的绝热活塞密封在气缸内，开

始时，气缸被锁定，活塞与气缸底部的距离为与，封闭气体的温度为27°C,

现对封闭气体缓慢加热，当活塞恰好在气缸口时停止加热。已知外界大气压

强为品不计一切摩擦，活塞的厚度及质量均不计。

(1)求停止加热时封闭气体的热力学温度出

(2)若将气缸解除锁定，对活塞施加一逐渐增大、方向水平向左的推力，气缸

向左做加速直线运动，当活塞与气缸底部的间距为2时推力开始保持不变，此

时推力大小为尸，求此时封闭气体的热力学温度T。

20.(2021•吉林高三月考)如图所示，有两个内壁光滑的导热气缸A和B,其

中A水平放置，B竖直放置。两气缸的总长度均为6£,横截面积均为S。A、

B之间用细管相连，细管的体积不计。初始环境及气缸内温度为27C,外界

大气压为R。活塞C、D的重力及厚度不计，初始时活塞D与一轻弹簧相连且

弹簧处于原长，活塞D到缸底的距离为5乙活塞C到缸底的距离为几现在

活塞C上加的拉力，同时将环境温度降为-73℃,待两气缸与环境

温度平衡后，弹簧的伸长量为£,汽缸内封闭的空气可视为理想气体。求：

(1)轻弹簧的劲度系数A的大小；

(2)稳定后，活塞C到缸底的距离人

11

A

选修3-3

1.（2021-吉林高三月考）下列说法正确的是（）

A.晶体熔化过程中所吸收的热量，将用于增加分子的势能，而分子的平均动

能保持不变

B.空气的相对湿度越大，人们感觉越潮湿

C.布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒中的分子的无规则的运动

D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性

E.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

【答案】ABE

【详解】

A.晶体熔化过程中，吸收热量，内能增加，但是温度不变，分子平均动能不

变，将用于增加分子的势能。A正确；

12

B.空气的相对湿度越大，空气中的水气越接近饱和，人们感觉越潮湿。B正

确；

C.布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒的无规则的运动。C错误；

D.非晶体的物理性质各向同性，多晶体的物理性质各向同性，单晶体的物理

性质是各向异性。D错误；

E.当分子间作用力表现为斥力时，分子距离减小，分子力做负功，分子势能

增大。E正确。

故选ABEo

2.(2021•重庆高三专题练习)如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为V.,

A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为R,温度为%,B内为真

空，将A中的气体视为理想气体。打开活栓C,A中部分气体进入B。

(1)若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；

(2)若密闭气体的内能与温度的关系为△〃=%(4-1)(4为大于0的已知常量,

刀、△分别为气体始末状态的温度)，在①所述状态的基础上，将水温升至1.2九

重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量。

A工B

【答案】(1)JP。；(2)1.2p0,O.2kTo

【详解】

(1)容器内的理想气体从打开C到再次平衡时，发生等温变化，根据玻意尔

耳定律得

13

Po%=，-2%

解得此时气体压强

1

。=”。

(2)升高温度，理想气体发生等容变化，根据查理定律得

P=P'

"一回

解得压强为

pr=1.2p

温度改变，理想气体的体积不变，则外界即不对理想气体做功，理想气体也

不对外界做功，所以卬=。；升高温度，内能增量为

=k(1.2Tn-Ta)=Q.2kTa

根据热力学第一定律E=Q+W可知气体吸收的热量为

Q=/\U=Q.2kTa

3.(2021-云南高三一模)如图所示，内壁光滑、粗细均匀的圆环形绝热细管

置于竖直平面内，细管的横截面积为2cm:N是固定在管上的绝热阀门，M为

可在细管内自由移动的绝热活塞，其质量为0.3kg。初始时，N、M与圆环中

心。在同一水平面内，细管上、下部分分别封有一定质量的理想气体A、B,

气体A温度4=280K,压强为p°=L()5xlO5pa。现保持气体B温度不变，对气

体A缓慢加热，活塞M缓慢移动到细管最低点，此过程中活塞不漏气。取重

力加速度g=10m/s2,活塞的厚度不计，求：

(1)初始时气体B的压强；

(2)活塞M在细管最低点时气体A的温度。

14

A

5

【答案】(D/?BO=1.2xlOPa.(2)7；=960K

【详解】

假设圆环的半径为R,则对于气体A

5

/7o=l.O5xlOPa,勾=280K

33

X=S•万R,V^S-TUR^-V.

(D设气体B的初始压强为PB。，对活塞M进行受力分析得

Po-S+mg=pB0-S

解得

5

pR0=1.2x10Pa

(2)活塞M在管道最低点时，气体B做等温变化，据玻意耳定律有

PBO%=PB%

匕=S,5R=g%

解得

PB=2PBO

活塞M在管道最低点时，A、B气体的压强相等，即A气体的压强

PA=PB=2%

对A气体，由理想气体状态方程有

15

Po%PA%

To，

解得

工人=960K

4.(2021•山西晋中市-高三月考)如图所示，一导热性能良好的气缸放置在

水平面上，其横截面积穿Men?,内壁光滑，固定的卡口43与缸底的距离

Z=lm,厚度不计，活塞在气缸内封闭了一段长为2£的理想气体。环境温度为

B=320K。现缓慢调整气缸开口至竖直向上，稳定时缸内气体高度为1.6m。随

着环境温度的降低，活塞与卡口48间距离会逐渐变小。取重力加速度

5=10m/s2,大气压强为R=1.OXl()5pa。求：

(1)活塞的质量；

(2)当活塞与卡口48接触且无作用力时的环境温度。

L'L'

【答案】(DlOkg；(2)200K(或-73℃)

【详解】

(1)气体初态

K=2£S

设稳定时缸内气体高度为气体末态

mg

="o+k

PiJ

vs

16

由波意耳定律

夕

代入数据解得

加40kg

（2）假定温度降低为方时活塞与卡口48接触且无作用力.气体是等压变化过

程，稳定时缸内气体高度为2

V^LS

由盖吕萨克定律

/=匕

稣工

解得

£二200K（或-73℃）

5.（2021•广东高三月考）如图所示，一端封闭的粗细均匀的细玻璃管正中间

有一用塞子塞住的小孔，用一段长为〃=20cm的水银柱在管中封闭一段空气柱,

开口向下竖直放置时，测得上、下两部分空气柱的长度均为4=30.0cm,已知

大气压强p0=76cmHgo现在先用活塞把下管口封住，让管中空气不能逸出（忽

略下方气体体积变化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假设温度不变。

（i）小孔中是否有水银溢出，请简述理由。

（ii）求水银稳定后上、下两部分空气柱的长度（结果保留一位小数）。

17

■W«r

A■塞住的

,I

【答案】(D没有，见解析；(ii)&=26.5cm

【详解】

(i)小孔中没有水银溢出，因为拔出塞住小孔的塞子，小孔处的压强

p[=66cmHg<Po

(ii)对上半部分气体，初态压强

P\=Pa-Ph=56cmHg

体积

末态压强

P；=P0-；Ph=66cmHg

设体积

根据玻意耳定律得

PM=噌'

解得乙=25.5cm,对下半部分气体，初态压强

P2=P(>=76cmHg

体积

匕=3

18

末态压强

/?2=A)+-A=86cnlHg

设体积

V；=JS

根据玻意耳定律得

匕=P'yi

解得L,=26.5cm。

6.(2021•湖南高三月考)新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要

使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱(即舱内气体压强低于外

界的大气压强)，这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤

后排出。若生产的某负压舱容积为。6初始时温度为27℃,压强为LOx⑹Pa；

运送到某地区后，外界温度变为15℃,大气压强变为0.9x105Pa,已知负压舱

导热且运输过程中与外界没有气体交换，容积保持不变。绝对零度取-273℃0

(I)求送到某地区后负压舱内的压强；

(27)运送到某地区后需将负压舱内气体抽出，使压强与当地大气压强相同，

求抽出的气体质量与舱内剩余质量之比。

【答案】(Dp2=9.6x10"Pa；5)上

【详解】

(。舱内气体的体积不变，设初始时的压强为8,温度为小运送到某地区后

的压强为P2,温度为与,由查理定律可得

1T2

其中p,=1.0xl05Pa,7；=300K,7；=288K,代入求解可得

19

2=9.6x10"Pa。

(力)设当地的大气压强为P3,首先让舱内气体进行等温膨胀，设膨胀前的气

体体积为匕，膨胀后的气体体积为匕则由玻意耳定律可得

V

Pl\=P3

代入数据可解得丫=^匕，故需要抽出的气体的体积为

因抽出的气体与舱内气体的密度相同，故抽出气体质量与舱内剩余气体的质

量之比为

J-V

叫K15

7.(2021-陕西西安市-西安中学高二期末)如图所示，有一根一定长的上端

开口的玻璃细管，玻璃管中用户10cm的水银柱封闭了一段气体，当温度为

27℃时，气体的长度为1=20cm。设大气压强R=76cmHg。完成以下3种情况

问题：

(1)若给试管中缓慢加入一定量水银，使封闭空气柱的长度变为15cm,求加入

水银柱的长度；

(2)若给气体加热，使水银柱上升5cm,求此时玻璃管中气体温度；

(3)若让试管缓慢倒置(此过程无漏气，无漏水银)，水银恰好与管口齐平，

求试管的总长度。

20

【答案】(1)28.7cm；(2)375K；(3)36cm

【详解】

(1)根据题意，玻璃管中的气体做等温变化，设玻璃管的横截面积为S,加入

水银柱的长度为A2

初状态

Pl=Po+pghVt=lS

末状态

〃2=Po+pg(〃+M)v2=rs

根据玻意耳定律有

PM=P1V2

代入数据解得：△/F28.7cm

(2)根据题意，玻璃管中的气体做等压变化，水银柱上升了A]

初状态：£=300K

X=is

末状态：T2

匕'=(/+△/»

根据盖•・吕萨克定律有

/-S_(/+A/)S

-r

12

代入数据解得：2=375K

(3)根据题意，玻璃管中的气体做等温变化

初状态

Pi=Po+pghVt=lS

21

末状态

P；=PLPgh%'=/'£

根据玻意耳定律有

PM=P2%'

代入数据解得：r'-26cm

细玻璃管的总长度为：H=h+1''=36cm

8.(2021•山东德州市«高三期末)如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置,

其右端由于有固定挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定

质量的理想气体，温度为27℃,活塞距气缸左端底部的距离为0.6m。现对封

闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变

为2xi()5pa。已知气缸内壁水平长度为0.8m,横截面积为0.(Mm?,外部大气

压强为lxl()5pa。

(1)求刚停止加热时封闭气体的温度;

(2)若加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J,求封闭气体的内能变化量。

【答案】(1)527℃；(2)1200J

【详解】

(D对封闭气体，初状态的热力学温度为

7；=(27+273)K=300K

压强Pi=lxlO、Pa,体积

V,=£,5=0.024m3

22

刚停止加热时因压强P2=2xlO5Pa>Pi。故此时活塞已到达最右端

体积

匕=45=0.03211?

由

PM=。2匕

T「£

得刚停止加热时封闭气体的温度(=800K,即527℃

(2)此过程外界对气体做的功

W=-po(V^-V；)=-8OOJ

又由

△U=W+Q

得封闭气体的内能变化量△0=1200J

9.(2021•辽宁高三专题练习)如图所示，有一圆柱形绝热气缸，气缸内壁的

高度是2£,一个很薄且质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始

时活塞处在气缸顶部，外界大气压为L0X105pa,温度为27世。现在活塞上

放重物，当活塞向下运动到离底部£高处，活塞静止，气体的温度57。€：。

(1)求活塞向下运动到离底部L高处时的气体压强；

(2)若活塞横截面积殳(him?,重力加速度FlOm/s?,求活塞上所放重物的质

量。

23

【答案】(D2.2X105Pa；(2)1200kg

【详解】

(1)设气缸横截面积为S,开始时活塞处在气缸顶部，气体体积32SL,压强

M=1.0Xl()5pa,温度为7]=300K,活塞向下运动到离底部£高处时，气体体积

V2=SL,温度为四=330K,根据理想气体状态方程

他=生

ET2

代入数据得

5

P2=2.2xlOPa

(2)活塞上所放重物产生的压强

P=£-6=1.2xl()5pa

若活塞横截面积90.由压强公式

2=整

S

可得活塞上所放重物的质量

pS1.2X105X0.1,…

m=——=---------kg=1200kg

g10

10.(2021•贵州六盘水市•高三一模)如图，一端封闭且粗细均匀的细玻璃管

中，用长10cm的水银柱封闭了一段空气，当玻璃管与水平面夹角为30°倾

斜放置时水银柱上端恰好与管口相齐,空气柱长17cmo已知大气压强为75cm

24

Hg,保持环境温度27℃不变，缓慢旋转玻璃管至开口竖直向上。

(i)求玻璃管开口向上竖直放置时被封空气柱的长度；

(ii)保持玻璃管开口向上竖直放置，缓慢加热空气柱使水银面与管口齐平,

求此时空气柱的温度。

【答案】(i)16cm；(ii)46℃

【详解】

(i)玻璃管缓慢转动过程中，气体做等温变化，初状态的参量

(75+lOsin30)cmHg=80cmHg

Vi=LS£i=l7cm

末状态的参量

R=(75+10)cmHg=85cmHg

VS

根据玻意耳定律可得

PlVl=PzV2

代入题给数据解得

Z2=16cm

(ii)玻璃管保持竖直，温度升高过程，气体做等压变化。

2=300K,匕=匕

25

根据盖吕萨克定律得

匕=及

T2T3

代入题给数据解得£=319K,即柠46℃。

11.(2021•安徽黄山市•高三期末)如图所示，可自由移动的活塞将密闭的气

缸分为体积相等的上下两部分A和B.初始状态时，A、B中气体的温度都是

800K,B中气体的压强为1.25xl()5pa,活塞质量/〃=2.5kg,气缸内横截面积

S=10cm2,气缸和活塞都是由绝热的材料制成。现保持B中气体温度不变，

设法缓慢降低A中气体的温度，使A中气体体积变为原来的;，若不计活塞

与气缸壁之间的摩擦，g取10m/s2,求降温后A中气体的温度。

【答案】450K

【详解】

根据题意,A中气体体积变为原来的;，则B中气体体积喔为原来体积%的;倍,

即

根据玻意耳定律知

PB%=

即

5

1.25xl0PaxVB=^x|vB

26

解得降温后B中气体的压强

加=lxl()5pa

对A中气体，初态

〃A=〃B-W=lxl05pa

末态

P【=PbW=0-75xl()5pa

对于A中气体，由理想气体状态方程，有

3

PA一一一匕

TT'

解得

T'=450K

12.(2021•江苏省阜宁中学高二期末)汽缸质量为胴活塞质量为仄截面积

为S,内部卦闭一定质量的理想气体。先将汽缸静置在水平面上，气体高度

为£】；后保持温度不变将汽缸悬挂在天花板上，气体高度为L；再保持悬挂

状态改变气体温度方，当气体温度达到金时，其高度再回到已知大气压

强为R,重力加速度为g。不计活塞与汽缸间的摩擦。求(用欣仄S、P。、

北、g表示)：

(1)气体高度A和。的比值；

(2)气体温度①的表达式；

(3)在尸忆图中画出气体变体情况。

27

*Mg

【答案】

(1)^S+mg⑵周量小⑶

【详解】

(1)对于图甲，活塞静止，则有

pAS=PQS+mg

解得

_Pi}S+mg

PA=『~

对于图甲，对整体，则有

F=Mg+mg

对于活塞，则有

F+pBS=paS+mg

解得

_PoS—Mg

Pk~-s—

根据波意耳定律

PA^S=PBJS

解得

28

Lt=P0S-Mg

L2PnS+mg

(2)再保持悬挂状态改变气体温度7],当气体温度达到四时，其高度再回到

等压过程，则有

二一二

SL、SL2

则有

21

AP0S-Mg

(3)三个阶段三个物理量，等压变化斜率不变，且过原点

第一过程，压强、体积、温度

+

Pi-Po，K=L|S,T]

第二过程，压强、体积、温度

Pi=Po——9%=L?S,T]

第三过程，压强、体积、温度

〃3=〃。-等，匕=3,£=华

O乙2

如图所示

13.(2021•广西桂林市・高三一模)如图所示，粗细均匀的〃形玻璃管竖直放

置，左管口封闭，右管开口，管中一段水银在左管中封闭一段空气柱，空气

柱长为6cm,右管中水银液面离管口高度为4cm,已知大气压强为76cmHg,

29

环境温度为300K。求：

(1)若将环境温度降低，使左右管中水银面相平，则环境的温度应降为多少K?

(答案保留一位小数)

(2)若从右管口推人一个活塞，活塞与玻璃管内壁气密性好，缓慢推动活塞,

使玻璃管两边水银面相平，则活塞在玻璃管中移动的距离为多少？(答案保

留两位小数)

4cm

1'r3

【答案】(1)243.6K；(2)1.75cm

【详解】

(1)开始时，封闭气体的压强大小为

Pi=Po+h=78cmHg

降温后，两边液面相平时，封闭气体的压强大小为

P2=P()=76cmHg

根据理想气体状态方程有

PiL1s_p2L2S

其中

Zi-6cm,Li-5cm,To=300K

求得

T=243.6K

30

(2)设活塞移动的距离为x,两管中气体的压强为夕，对左管中气体研究有

.11s=pL2s

对右管中气体研究有

pj3s=p(L2-x)S

其中u=4cm解得

x=1.75cm

14.(2021-陕西宝鸡市-高三一模)如图所示，竖直放置的导热圆柱形容器开

口向上，用质量10kg的活塞密封一部分理想气体，活塞在容器内能自由

滑动且保持水平，容器内侧的底面积S=50cm2,开始时气体的温度Z=27°

C,活塞到容器底的距离£=20cm。在气体从外界吸收0=6OJ热量的过程中，

活塞缓慢上升的距离。=2cm。巳知大气压强R=L0Xl()5pa,重力加速度

^=10m/s2o求：

①活塞停止上升时容器内气体的温度如

②密闭气体内能的增加量

H

【答案】①57°C：②△U=48J

【详解】

①活塞缓慢上升过程发生等庄变化

V}=SL7；=4+273KV2=S(L+L')T2=r2+273K

31

由盖・吕萨克定律可得

匕兽

1T2

解得

-=57°C

②设活塞封闭气体的压强为夕，活塞缓慢上升过程中受力平衡，则有

pS=pnS+mg

气体体积增大，外界对气体做负功，由做功公式可得

W=-pSL'

由热力学第一定律可得

△U=W+Q

解得

△U=48J

15.（2021•云南昆明市・昆明一中高三月考）2020年U月10日8时12分，

中国研发的万米载人潜水器“奋斗者号”在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深

度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。载人潜水器是进入“无人区”的

科考利器。某科技小组深受启发，自己动手制作了潜水器模型。如图所示，

高压气瓶通过细管与压载水箱连接,压载水箱通过通海口（细管）通向外界，

连接各部分的细管容积不计。压载水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞，在地

面先将高压空气充入高压气瓶中，关闭阀门K,此时活塞在压载水箱最右端。

压载水箱通过通海口装满水后，潜水器下沉到水下加10m处悬停，通过遥控

器将阀门K打开，高压气瓶中的气体缓慢膨胀推动活塞，刚好能够将压载水

箱中的水全部排出，已知高压气瓶的容积为1L,压载水箱的容积为4L,大气

32

压强R=1.0X1()5Pa,水的密度0=1.0乂1。31^/1113,差10m/So若气体温度

不变，活塞与水箱的摩擦力忽略不计，求：

(1)高压气瓶中气体的初始压强为大气压的多少倍；

(2)气体膨胀过程吸收的热量。

【答案】(1)10倍;(2)800J

【详解】

(1)对封闭的气体，经历等温过程

6K=鸟匕

其中

匕=1L

V2=5L

?

P2=P(}+pgh=2x1()Pa

代入，得

6=1.0xl()6pa=l()E

(2)根据

△U=W+Q

由于等温

At7=O

Q=-W

33

W=-£△V=-2X1()5x4X10-3=-80OJ

所以

C=800J

即吸收800J的热量

16.(2021•江苏无锡市-高二期末)如图所示为一定质量的理想气体状态变

化过程中的0一M图线，已知气体在状态A时的温度北=300%

(1)求气体在状态。时的温度To；

(2)若气体在4-5过程中吸热1000J,求在4-5过程中气体内能的变化量。

八p/(xIO,Pa)

【答案】(1)375K；(2)增加了400J

【详解】

(1)2-5过程气体等压变化，由盖一吕萨克定律得

工迄

解得

A=750K

丘。过程气体等容变化，由查理定律得

五=比

TB~TC

解得

£=375K

34

(2)力—6过程气体对外做功

W=~pA(/一匕)=-600J

由热力学第一定律得

NU=Q+W

解得

A^1000J+(-600J)=400J

Zf6过程中气体的内能增加了400Jo

17.(2021•河南南阳市-高三期末)汽车保持正常轮胎气压可以降低油耗、减

少磨损、保障安全等。冬季来临时，随着气温降低，驾驶员就要及时对轮胎

补气。设车身重量保持不变，轮胎视为一个气囊。假定秋天时气温为27℃,

冬天时气温为-3℃,轮胎正常气压为2.5标准大气压，秋天时轮胎气压、

体积均正常。求：

(1)冬天与秋天轮胎容积之比；

(2)冬天时，要使轮胎气压和容积与秋天时相同，需要补充的1标准大气压、

-3℃的气体体积是秋天时轮胎容积的多少倍？

【答案】⑴《；(2)1

【详解】

①气温由27℃变为-3℃过程中，压强保持不变

VV

=(=273+27K=300K,(=273+(—3)K=270K

解得

K_7；_9

35

②若补充的气体体积为AV,该部分气体做等温变换，

­=2.5—(乂-一),—3

解得

AV_1

V=4

18.(2021•山东省昌乐第一中学高三期末)如图所示，气缸中有一可自由滑动

的活塞把气缸隔成两个密闭的气室，左室顶部有一个截面积为S的圆孔，初

始时两个气室与外界大气相通，体积均为％o圆孔中塞上质量为加的橡皮塞，

橡皮塞与圆孔间的