2023年高考物理一轮系统复习学思用-第二节 固体、液体和气体

【能力提升练】第二节固体、液体和气体

1.（多选）（2022•湖南省长沙市第一中学高三第六次月考）下列说法正确的是（）

A.由于表面层内液体的分子分布较疏，分子间分子力体现为引力，所以产生了表面张

力

B.温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大

C.温度高的物体内所有分子一定比温度低的物体内分子运动得快

D.一定质量的气体，温度升高时，压强可能变小

E.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体

【解析】A.表面张力的产生是由于表面层内液体的分子分布较疏，分子间分子力体

现为引力导致的，A正确；

B.内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，不仅与温度有关，还与体积和分子

总数有关，所以温度高的物体内能不一定比温度低的物体内能大，B错误；

C.温度是分子平均动能的标志，由于物质种类不一定相同，分子平均动能大的，分子

平均速率不一定大，即使是分子平均速率大的物体，也不是所有分子比平均速率小的物体内

所有分子运动得快，c错误；

D.一定质量的气体，温度升高时，若体积增大太多，压强可能反而减小，D正确：

E.食盐熔化过程中，温度保持不变，吸收的热量用于破坏食盐的空间点阵结构，说明

食盐是晶体，E正确。综上所述，选ADE。

【答案】ADE

2.（2022•重庆市第七次质检）“水刀”应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材

料范围广，效率高，安全环保等优势.某型号“水刀”工作过程中，将水从细喷嘴高速喷出，

直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该“水刀”在任意相等时间t

内用水量都为叫），水的密度为0,假设高速水流垂直打在材料表面上后，立刻沿材料表面

散研没有反弹，当水对材料垂直于表面方向的压强为P时便可以将该材料切开。则该“水刀”

细喷嘴的横截面积至多为（）

【解析】设水的速度为V，该“水刀”细喷嘴的横截面积为S,任意相等时间f内用水

量都为外，则有%=pSw,解得V=%，选取4时间内打在材料表面质量为A/n水为

pSt

研究对象，由动量定理得一P&=（）—△"〃，其中△加=0S必，，解得F=0S/,根据牛

顿第三定律，材料表面受到的压力?'=?，水对材料垂直于表面方向的压强为p'=2,

联立以上式子解得p'="产，由题意当水对材料垂直于表面方向的压强为P时便可以将

2I2―

该材料切开，则p'=—%2p,解得选项A正确，BCD错误；故选A。

pS-r\ppt2

【答案】A

3.（2022•上海市南洋模范中学高三（下）4月适应练习）如图所示，粗细均匀的细直玻璃管

上端封闭，开口端竖直向下插入水银槽中，管内封闭有一定质量的理想气体，玻璃管露出水

银槽液面的长度为L=40cm,管内外水银面高度差为〃=8cm.现使管缓慢转过Q37。角，保

持玻璃管在水银槽液面上方的长度L不变，外界大气压强不变，这时（）

B.管内气柱长度可能为32cm

C.管内水银柱长度可能为9cm

D.管内水银柱长度可能为12cm

【解析】A、D项：假设管子内没有气体，在管子缓慢转过小37。角过程，水银柱的

h

竖高度不变，当6=37。时，由几何知识得到管中水银柱的长度为-----丁=10cm,管子上部

cos37

分长度为30cm.由于管内的气体对水银柱产生压强，则管内水银柱的长度小于10cm,管内

气体的长度应大于30cm.故AD错误；

B项：若管内气柱长度仍为32cm,水银柱高度8cm,管内气体的压强应不变，而实际

匕当水银柱长度仍是8cm,水银柱产生的压强减小，大气压不变，管内气体压强增大，体积

将减小，管内气柱长度小于32cm.故B错误；

C项：管内气体的长度范围为30cm<LV32cm,则水银柱的长度范围为8cm<6<10cm,

所以管内水银柱长度可能为9cm.故C正确.

【答案】c

4.（2022•山东省高三（下）开年摸底联考）用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一

个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则

后一次与前一次推活塞过程比较（）

A.篮球内气体压强的增加量相等B.篮球内气体压强的增加量大

C.篮球内气体压强的增加量小D.压入的气体分子数少

【解析】ABC.设篮球的容积为匕，打气筒的容积为V,打第〃次气后篮球内气体

的压强为p“，打第〃+1次气后篮球内气体的压强为，根据玻意耳定律有

P"%+P（）v=，整理得p.+「p”=Lp。，即后一次与前一次推活塞过程比较，篮

匕

球内气体压强的增加量相等，故A正确，BC错误；

D.每次压入的气体体积、温度和压强都相同，所以卷次压入的气体分子数相同，故D

错误。故选A。

【答案】A

5.（2022•湖北省圆创联考高三（下）第二次联合测评）1783年11月21日，蒙特哥菲尔兄

弟完成了人类第一次热气球旅行，如今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。

要让热气球升空，必须加热气球里的空气，使气球体积变大，以增加空气浮力。现有一总质

量为6x102kg热气球（不含球内空气），当加热其内空气，使其体积膨胀至3x1（）3m3后，恰好

升空，此时空气浮力等于热气球的总重量（含球内的空气）。已知外界气温为22C,空气密度

为1.2kg/m3,气球内、外的空气都视为理想气体，且加热时球外空气的温度、压强不变。则

热气球内的空气温度为（）

A.81℃B.72℃C.57℃D.42℃

【解析】由题意可知，热气球总重量与其所受浮力大小相等，而总重量为

G=mg+f),gV,浮力为F=p0gV，由G=E,可得6xl(>xlO=l()x3xl()3(1.2-g),

解得gk“，加热气球内的气体是等压过程，吟泉…,解得

V=l.2V0,7=1.27；,而7；=273+22=295K,可得了=354K,?=81℃,故选A。

【答案】A

6.(2022•上海交通大学附属中学高三(下)期中)如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，

A侧上端封闭,B侧上侧与大气相通,下端开口处开关K关闭,A侧空气柱的长度为/=10cm,

B侧水银面比A侧的高/?=3.0cm,现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，则A侧空

气柱的压强将(选填“不变”“变小”或“变大”)。当两侧的高度差为加=10cm时，将

开关K关闭，已知大气压强po=75cmHg。则放出部分水银后A侧空气柱的长度为

cm»

AB

呻K

【解析】［1］从U形管中放出部分水银，A侧水银面下降，空气柱长度增大，体积增

大，根据玻意耳定律可知压强变小；

［2］以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度/=10.0cm时压强为p,当两侧的水银面的

高度差为加=10.0cm时，空气柱的长度为人，压强为小，由玻意耳定律，有p/=pd,由力学

平衡条件，有p=po+ph，打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为po,而A

侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随着减小，

直至B侧水银面低于A侧水银面也为止，由力学平衡条件，有pi=p°-pM，联立并代入题

目数据,有/i=12cm

7.(2022•上海市南洋模范中学高三(下)4月适应练习)轻质活塞将一定质量的气体封闭在

薄壁气缸内，活塞横截面积为S,气缸质量为机。开始时活塞处于气缸正中间，现用竖直向

上的力提活塞使得气缸被提离地面，如图所示.当气缸内气体的压强为时，气缸将

获得最大加速度，气缸的最大加速度为。(外界大气压强为几)

【解析】［1］气缸中封闭气体的初始气压为4=4,当气缸将获得最大加速度时，气

体体积膨胀到出口处,等温膨胀，根据理想气体状态方程《乂=6匕，解得鸟,

%2

当气缸内气体的压强为旦.时，气缸将获得最大加速度。

2

［2］此时，气缸受重力，内外气压的压力差，向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定

律(E—K)S—mg=，%a,解得a=4»—g,气缸的最大加速度为a=空—g。

2m2m

【答案】①①②逑-g

22m

8.(2022•高考山东卷)某些鱼类通过调节体内鱼瞟的体积实现浮沉。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

H处。B室内气体体积为V,质量为m；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，鱼鳏内气体温度不变。水的密度为0,重力

加速度为g。大气压强为po，求：

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

(2)鱼静止于水面下为处时，B室内气体质量如。

【解析】(1)由题知开始时鱼静止在“处，设此时鱼的体积为％,有Mg=pg%

且此时B室内气体体积为V,质量为/n,则，气K

鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有pg(V0+AV)-Mg=Ma

联立解得需从A室充入B室的气体质量Am==必丝

ypg

(2)由题知开始时鱼静止在”处时，B室内气体体枳为V,质量为加，

且此时B室内的压强为/?i=pgH+p()

鱼静止于水面下"i处时，有P2="g〃l+〃O

由于鱼鳏内气体温度不变，根据玻意耳定律有"2=加吻

解得匕=PgH+Pov

PgH、+PQ

则此时B室内气体质量，%=QM=Pg”+P。m

PgH\+Po

.▲MmapgH+p

【答案】(1)加％=-----；(2)叫=为——⑴n加

VpgPgH\+Po

9.(2022•辽宁省部分重点中学协作体高三(下)模拟)某物理社团受“蛟龙号”载人潜水器

的启发，设计了一个测定水深的深度计。如图，导热性能良好的汽缸I、II内径相同，长度

均为L,内部分别有轻质薄活塞A、B,活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸I左

端开口。外界大气压强为Po,汽缸I内通过活塞A封有压强为A,的气体，汽缸H内通过活

塞8封有压强为3Po的气体，一细管连通两汽缸，初始状态A、8均位于汽缸最左端。该

装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知Po相当于l()m高的水产生

的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体，求：

(1)当A向右移动|•时，水的深度〃；

(2)该深度计能测量的最大水深加。

【解析】(1)当A向右移动人时，设8不移动，对I内气体，

3

23

由玻意耳定律得p(SL=p\—SL,解得0=］外

而此时8中气体的压强为3po>pi，故2不动。

由pi=po+/p，解得水的深度〃=10•包=5m

Po

(2)该装置放入水下后，由于水的压力A向右移动，I内气体压强逐渐增大，当压强增

大到大于3Po后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底时所测深度最大，此时原I内气体全

部进入11内，设8向右移动x距离，两部分气体压强为P2

对原1内气体，由玻意耳定律得“)SL=p2sx

对原II内气体，由玻意耳定律得3pnSL=p2S(L-x)

1

又P2=po+/〃2，联立解得hm=10-包=30m

Po

【答案】(l)5in；(2)30m

10.(2022•东北育才学校七模)如图，粗细均匀的光滑细玻璃管竖直放置，A、G端均开

口，BC段和。EF段有水银柱。其中，AB段长度为40cm,BC、所段长度均为25cm,CD

段长度40cm。QE段长度10cm、FG段比较长，CQ部分封闭有一定质量的理想气体，外界

大气压强p0=75cmHg。求：

CE

(1)初始状态下，C。段气体的压强；

(2)当封闭A端，在G端加上活塞并缓慢向左压，使BC段水银柱的B端向上移动10cm。

求FE段水银柱的尸端向下移动的距离(整个过程温度不变)。

【解析】⑴设初状态CO部分气体的压强为0，则P1=Po+〃BC=lOOcmHg

(2)封闭A端，在G端加上活塞并缓慢向左压，设初状态A3部分气体的压强为22,体

积为匕，

末状态AB部分气体的压强为P；,体积修

由玻意耳定律P2%=PM，75X5X40=^X5X30,解得p：=100cmHg

,

再研究CO段气体，由玻意耳定律目匕=”匕，100xSx40=125xSxLI,解得

L[=32cm

综合所述，FE段水银柱的F端向下移动的距离x=18cm

【答案】(l)lOOcmHg；(2)18cm

11.(2022•湖南师范大学附属中学二模)如图所示，A、B、C三段粗细相同且均匀、底

部连通的玻璃管竖直放置，A管上端封闭，8管上端开口，C管中有活塞且与管内壁气密性

良好，管内有水银，A管中水银液面比8管中水银液面低〃=4cm,C管中水银液面比A管

中水银液面低〃=4cm,A管和C管中封闭气柱长均为9cm,大气压强为76cmHg,将活塞缓

慢向下压，使A、B管中水银液面高度差变为14cm(此时C管中仍有水银)，求：

(DC管中水银液面下降的高度；

(2)活塞向下移动的距离。(结果保留两位有效数字)

【解析】(1)设玻璃管横截面积为S,初状态，A中气体压强PA=po+pg/z=8OcmHg

A中气体体积为匕=9S

将活塞缓慢向下压，使A、8管中水银液面高度差变为14cm,

则末状态A中气体压强为〃八'=pQ+pgh'=90cmHg

根据玻意耳定律得PA匕=p；%',解得匕'=85

C中液面下降的距离等于AB中液面上升距离之和，

因此C管中水银液面下降的距离为@=(9-8)cm+(15-4)cm=12cm

(2)C中气体，初状态压强为Pc=Po+20g/z=84cmHg,体积为匕=9S

末状态压强为p；=pn+2pgh+pghc+pghK

其中也为8管中液面上升高度，根据①得益=11cm,解得&'=107cmHg

根据玻意耳定律得pcVc=p：V；,解得吗x7.1S

则活塞移动的距离为%塞=(9+12)cm-7.1cm=13.9cm«14cm

【答案】(l)12cm：(2)14cm

12.(2022•成都外国语学校高三(下)二模)如图所示，一细。型管两端开口，用两段水银

柱封闭了一段空气柱在管的底部，初始状态时气体温度为280K,管的各部分尺寸如图所示,

图中封闭空气柱长度右=20cmo其余部分长度分别为

£2=15cm,£3=10cm，4=5cm,〃2=20cm；现使气体温度绥慢升高，取大气压强为

p°=75cmHg,求：

h2

i

毗二二二二Y

L2->r<—右*:

(1)气体温度升高到多少时右侧水银柱开始全部进入竖直管；

(2)气体温度升高到多少时右侧水银柱与管口相平。

【解析】(1)设U型管的横截面积是S,对封闭气体分析，

其初状态P\=po+h\cmHg=75cmHg+5cmHg=80cmHg,V\-LtS=20S

当右侧水银全部流到竖直管中时，水银柱的高度〃="+L3=5cm+IOcm=15cm

此时气体的状态参量P2=po+/j=75cmHg+15cmHg=90cmHg,

5LS+2乙3s=20S+2x105=405

代入数据解得乃=630K

(2)当右侧水银全部流到竖直管中时，产生的压强不在增大，左侧的水银柱不动，右侧

的水银柱与管口相平时，气体的体积3=LiS+&S+/72s=20S+10S+20S=50S

由盖吕萨克定律可得匕•=%

%(

代入数据解得7'3=787.5K

【答案】⑴630K；⑵787.5K

13.(2022•湖南省长沙市第一中学高三第六次月考)如图所示,一汽缸固定在水平地面上,

通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积5=100

cn?.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块-A、B的质量均

为机=62.5kg,物块与平台间的动摩擦因数"=0.8.两物块间距为d=10cm.开始时活塞距缸

底L=10cm,缸内气体压强pi等于外界大气压强po=lxl()5pa,温度“=27℃.现对汽缸内

的气体缓慢加热，(g=10m/s2)求：

rA7卜n

①物块A开始移动时，汽缸内的温度;

②物块8开始移动时，汽缸内的温度.

【解析】①物块A开始移动前气体做等容变化，则有p2=p()+等=1.5xl05pa

由查理定律有a=上，解得一=①71=4501<

工心P\

②物块A开始移动后，气体做等压变化，到A与3刚接触时〃3=P2=L5X1()5pa；y3=

(L}+d)S

由盖—吕萨克定律有-^=—-＞解得八=—4=900K

T3T2V2

之后气体又做等容变化，设物块A和B一起开始移动时气体的温度为A

P4=po+2皆g=2.0x105Pa；v4=V3

由查理定律有△=△，解得：八=以小=1200K

"nPi

【答案】(1)450K(2)1200K

14.(2022•陕西省西安中学高三(下)三模)2019年12月以来，我国部分地区突发的新型

冠状病毒肺炎威胁着人们的身体健康。勤消毒是防疫很关键的一个措施。如图是防疫消毒用

的喷雾消毒桶的原理图，圆柱形喷雾器高为力，内有高度为4的消毒液，上部封闭有压强为

2

PO、温度为n的空气。将喷雾器移到室内，一段时间后打开喷雾阀门K,恰好有消毒液流

出。已知消毒液的密度为P，大气压强恒为PO，喷雾口与喷雾器等高。忽略喷雾管的体积，

将空气看作理想气体。

①求室内温度。

②在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气，直到水完全流出，求充入空气与原有空气

的质量比。

【解析】(1)设喷雾器的截面积为S,室内温度为气体压强为四，

hh

根据平衡可得P1=Po+「g2，气体体积为匕=]S

h

Po+Pgjn(osh\

保持不变，气体做等容变化，根据查理定律--------工=生,解得工=1+也Ta

工I2p()J

(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象，排完液体后，压强为02,体积为匕，若此

气体经等温度变化，压强为P1时，体积为匕，根据平衡可得P2=Po+Qg%

h

根据玻意耳定律可得PM=PX即(Po+pg/)匕=(po+pgh)hs

同温度下同种气体的质量比等于体积比，设打进气体质量为Am，

解得竺=P°+yg'=2p°+3pg/z

有处=0L

加0匕/P^Pg-2p°+pgh

Pgh、②2p°+3pg/i

【答案】①1+

2Po)^Po+Pgh

15.（2022•东北师范大学附属中学高三（下）测试（六））如图所示，一定质量的理想气体封

闭在体积为％的绝热容器中，初始状态阀门K关闭，容器内温度与室温相同，为『=300K,

有一光滑绝热活塞C（体积可忽略）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的2倍，A室

容器上连接有一U形管（管内气体的体积可忽略），左管水银面比右管水银面高76cm。已知

外界大气压强po=76cmHgo则：

K

电热丝

（1）将阀门K打开使B室与外界相通，稳定后，4室的体积变化量是多少？

（2）打开阀门K稳定后，再关闭阀门K,接着对8室气体缓慢加热，而A室气体温度始

终等于室温，当加热到U形管左管水银面比右管水银面高19cm时;8室内温度是多少？

【解析】（1）将阀门打开，A室气体等温变化，则有2Po为V=po（」V!■+△%,得V

333

（2）打开阀门K稳定后，再关闭阀门K,

U形管两边水银面的高度差为19cm时，pA=ps=（76+19）cmHg=95cmHg

4室气体变化过程：外、苧、G—PA、L、八

由玻意耳定律得而组=幺必，解得必Vo

B室气体变化过程：刖、」•、7b—P8、％—以、TB

由理想气体状态方程得上~=一匕）

解得TB=525K

【答案】(1)^-；(2)525K

3

16.（2022•重庆市育才中学高三（下）入学考试）如图是由气缸、活塞柱、弹簧和上下支座

构成的汽车减震装置，该装置的质量、活塞柱与气缸摩擦均可忽略不计，气缸导热性和气密

性良好。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，气缸内的气体可视为理想气体，压

强为LOxlO'pa,封闭气体和活塞柱长度均为().2()m。活塞柱横截面积为1.0xl(T2m?；

该装置竖直安装到汽车上后，其承载的力为3.0X1()3N时，弹簧的压缩量为0.10m。大气

压强恒为10x105Pa,环境温度不变。求该装置中弹簧的劲度系数。

一上乂座

o.L气缸

弹簧

0.20m

活塞柱

——下支座

【解析】设大气压为P0,活套柱横f截面积为S；

设装置未安装汽车上之前，气缸内气体压强为0,气体长度为/,气缸内气体体积为VI：

装置竖直安装在汽车上后，平衡时弹簧压缩量为x，气缸内气体压强为〃，气缸内气体

体积为V2.

则依题意有P=%，匕=/S,V2=(l-x)S

对封闭气体，安装前、后，等温变化，有PM=P2K

设弹簧劲度系数为上对上支座进行受力分析，设汽车对气缸上支座的压力为凡

由平衡条件P[S+kx=PoS+F

联立并代入相应的数据，解得"2xl()4N/m

【答案】2xlO4N/m

17.(2022•重庆市第七次质检)如图所示,一足够长的均匀导热玻璃管开口向上竖直放置,

管内有两段水银柱A和B,上段水银柱的长度4=4cm。水银柱封闭着上下两段空气柱,

长度分别为乙=3cm和4=6cm。已知环境温度为27℃,大气压强为76cmHg。

A

B

4

①对整个玻璃管缓慢加热，使其温度升高，若上段空气柱长度增加0.2cm,则下段空

气柱长度4'变为多少？

②保持①问温度升高后不变，再将整个玻璃管绕底部顺时针旋转60°,则上段空气柱长

度/变为多少？(计算结果保留两位有效数字)

【解析】①两段空气柱均发生等压变化，对上段气体柱乜=4匕，下段气体

"AT

V2_AK

联立可得些=%=乜，得△〃=匕△7,=4cm

AV,AL2K一匕

则下段空气柱长度片变为4=a+A4=64cm

②上段空气柱等温变化4匕=月乂'，得

L

(Po+P8A)x3.2S=(P()+pgLAsin30。)xZ/S

代入数据可得L：=3.3cm

【答案】①6.4cm：②3.3cm

18.(2022•重庆市第八中学第六次月考)如图所示，一粗细均匀的玻璃管开口向上竖直固

定放置，玻璃管总长为ll()cm,其中用长为l()cm的水银柱封闭了一段长为5()cm空气柱,

环境初始温度为27℃,己知大气压强等于po=75cmHg。

(1)现将玻璃管上管口封闭，并升高环境温度，管中水银柱将向上还是向下移动？通过

计算说明理由；

(2)在(1)的条件下，为使水银柱移动距离为1cm,求环境温度将升高到多少摄氏度？

【解析】(1)设开始时水银柱上、下部分气体的压强分别为/九和02,假设水银柱不移

动，环境温度从7b变至不后，水银柱上、下部分气体的压强分别变为p；和内，

根据查理定律分别有且=区，区=匹，解得p1=Lp

"汇"K"稣

开始时，根据平衡条件有p2-P1=lOcmHg

温度升高后，若水银柱不动，则p；—p；=4(P2-pJ>10cmHg

平衡将不能保持，假设不成立，所以管中水银柱将向上移动。

(2)设环境温度升高到八时，水银柱向上移动1cm,且此时水银柱上、下部分气体的压

强分别为P；和P；,根据理想气体状态方程分别有-50cm="S-49cm

£zS^0cm=£^51cin10cmHg

/

而Pi=Po=75cmHg，p2=P\+lOcmHg=85cmHg,

联立解得（=44IK,即^=168。©

【答案】⑴向上移动；（2）168℃

19.（2022•云南省三校高三（下）高考备考实用性联考（四））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m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3气缸A中的活塞处于静止状

态时，气柱长度为3L,已知大气压强.。=岸，弹簧的劲度系数%=半，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m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。

［解析】（1）未放重物C时气缸A中气体的压强巧=p0+磔■=2Po

s

气缸B中气体的压强p2=Po

放上重物C后两部分气体混合，压强为p=p0+争=3〃0

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卜由玻意耳定律可得Pl-3LS+p2LS=pyS,

解得y=上7A

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,代入整理得

h=-L

3

Q

【答案】⑴L；（2）-L

3

20.（2022•昆明一中、银川一中高三（下）一模）某同学设计了测量当地大气压的简易装置,

如图所示，装置为一两端开口的U型玻璃管，实验前该同学利用游标卡尺测得U型管的内

径为d,然后将U型管竖直放置，并向其中注入定量的水，初始时U型管两端的液面齐平。

现用一质量为，”的光滑活塞将气体封闭在管内，测得气体柱长度为再将质量为〃，的大

小略小于管内径的物块放到活塞上，测得气体柱长度为/2。已知当地重力加速度为g,求当

地大气压的大小。

-T"

XJ

【解析】只放活塞时，根据平衡条件P\S=mg+p°S

加上物块后，根据平衡条件p2s=2mg+p°S,又S=7（3）2

根据玻意耳定律〃/S=245

联立解得「。=誓•'亍

【答案】鳖•生4

7vd~/|-

21.（2022•成都石室中学高三（下）专家联测卷（四））在学习了气体性质和规律后，物理兴

趣小组的同学制作了一个温度计，将一个一端开口，一端带有玻璃泡A的细玻璃管（玻璃泡

A导热良好，其内封闭一定量的理想气体）竖直倒插入水银槽中，管内水银面的高度就可以

反映玻璃泡A内气体的温度，在管壁上加画刻度，即可直接读出温度值。不考虑细管B内

液面高度变化引起的气体体积变化，温度计的构造如图所示。（7=什273）

（1）在一个标准大气压76cmHg下对细管B进行刻度，设细管B内水银柱高出水银槽水

银面的高度为〃，已知环境温度为力=27℃时的刻度线在力=16cm处，则在可测量范围内，摄

氏温度/和/Z应符合什么规律？

(2)若大气压降为75cmHg,求该温度计读数为270c时的实际摄氏温度。

【解析】(1)设27℃时玻璃泡内气体的压强、温度分别为0、力

p,=(76-16)cmHg=60cmHg，工=300K

设玻璃泡内气体温度为rC时压强为p2，〃2=(76—〃)cmHg,q=273+f

根据查理定律包=上，解得，+5〃-107=0

十%

(2)当外界大气压变为75cmHg时，

玻璃泡内气体压强为和温度为2=(75-16)cmHg=59cmHg.7；=273+4

由查理定律且=b，解得八=22℃

3

1T3

【答案】(l)f+5/z-107=0；(2)22℃

22.(2022•成都市第七中学高三(下)入学考试)如图所示，导热气缸上端开口，竖直固定

在地面上，高度”=1.05m。质量均为m=1侬的A、B两个活塞静止时将气缸容积均分为

三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，弹性系数左=400N/m,A、B与气缸间

无摩擦。大气压《=lxl()5pa,密封气体初始温度7；=300K,重力加速度g取lOm/sz,

活塞面积S=2x10-mz,其厚度忽略不计。

(1)给电阻丝通电加热密封气体，当活塞A缓慢上升到气缸顶端时，求密封气体的温度;

(2)保持密封气体的温度不变，当用尸=60N的力竖直向下压活塞A,求稳定时A向下

移动的距离。

【解析】(1)活塞缓慢上升运动中，封闭气体的压强不变，由盖-吕萨克定律知匕=%

因为活塞A、B之间是真空，因此A、B之间的距离不变，山=2%,计算得出Tl=27b=600K

(2)设用尸向下压活塞A前、后弹簧的压缩量为汨、如有心j=，〃g+poS,kx2=mg+poS+F

施加力F前、后弹簧长度的变化量为Ax,有Ax=x2-xi=15cm

设用F向下压活塞A前、后封闭气体的压强为pi、P2,有月二区+冬巡，

2mg+F

〃2=〃。+―--

因为温度不变，由玻意耳定律知2V2，V^SHi，V2^SH2

设活塞下降的距离&H,有△//=M-”2=2H-且2”=15cm

3P23

A活塞下降的距离AL=AH+Ar=30cm

【答案】（D600K；（2）30cm

23.（2022•四川省成都石室中学高三（下）二模）如图，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相

连，汽缸壁导热；U形管内盛有密度为p=7.5xl（）2kg/nP的液体.一活塞将汽缸分成左、右

两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为po=4.5xlO3Pa.外

界温度保持不变.缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差1!="40”011,求此时左、右两

气室的体积之比.取重力加速度大小g="10"m/s2,U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积

忽略不计.

【解析】设初始状态时汽缸左气室的体积为Vol，右气室的体积为V02：当活塞至汽

缸中某位置时，左、右气室的压强分别为Pl、P2,体积分别为V|、V2,由玻意耳定律得

poVoi=pM①

PoVo2=P2V2②

依题意有VOI+VO2=V|+V2（3）

由力的平衡条件有p2-pi=pgh@

联立①②③④式，并代入题给数据得2匕2+-9%：=。⑤

3

由此解得匕=彳匕1（另一解不合题意，舍去）⑥

由③⑥式和题给条件得V1、2=1：1⑦

【答案】1:1

24.（2022•陕西省西安中学第二次模拟考试）如图所示是小明学习完热学内容后设计的一

个测量小车加速度的简易装置。在车上水平固定内壁光滑且导热的气缸，缸内有一定质量的

空气（可视为理想气体），被质量为机且厚度不计的活塞分隔成1、H两部分。小车静止时

活塞刚好位于气缸中间，此时左右两边气体压强均为大气压P。，假设外界温度不变，已知

活塞面积为S,气缸长度为2L,求：

III

(1)现小车以一定的加速度向右运动时，发现左侧部分I气体的体积正好是静止时的一

半，请帮助小明计算出此时小车的加速度

(2)当小车以加速度4=也苴向左匀减速运动时，求右侧部分I［气体的体积。

4m

【解析】(1)左右两部分气体温度不变，发生等温变化，根据波意耳定律可知，

对左侧气体I有p0LS=p2(|LS),解得p2=2Po

32

对右侧气体II有PQLS=p'qLS),解得p'2=-p0

对活塞由牛顿第二定律可得p2s-p'2S=ma,

解得此时小车的加速度大小为a=也白,方向水平向右。

3m

(2)当小车向左匀减速运动时，活塞所受合力向右，故左侧气体压强较大、体积较小，

设活塞偏向左侧距离为x,由波意耳定律对左侧气体I得p3(L-x)S=p0LS

对右侧气体II得p\(L+x)S=PQLS

对活塞由牛顿第二定律可得p3s-MS=联立解得x=1

4

故右侧部分II气体的体积为V=(L-^x)S=-LS

【答案】(1)———＞方向向右；(2)—LS

3m3

25.(2022•银川一中第六次月考)如图甲所示为气压式升降椅，其简化原理图如图乙所示,

可上下自由移动的圆柱形气缸(导热性能良好)与椅面固定连接,两者的质量之和M=10kg,

横截面积S=100cm2的柱状气动杆与底座固定连接。圆柱形气缸与柱状气动杆间封闭有一

定质量的氮气，稳定后测得封闭气柱长度4=75cm。当质量〃尸40kg的人静坐在椅面上(手

脚未接触其它物体)，稳定后封闭气柱长度为右。已知大气压强2=1.()xICTpa初始环境温

度.=7℃,重力加速度g=10m/s?,所有摩擦均可忽略不计，气缸内气体可视为理想气体。

求：

(1).的大小；

(2)若要质量加=40kg的人静坐在椅面上，稳定后封闭气柱长度为58cm,外界环

境温度需要达到多少摄氏度。(计算结果保留三位有效数字，其中T=f+273)

【解析】(1)对封闭的理想气体分析，为等温变化，有0匕=〃2匕

5

其中PI=，0+竺*=11*10叩2,p2=+=1.5xlOPa,VJ=75cmxS,

ss

V2=L}XS

解得L]=55cm

(2)对封闭的理想气体分析，为等压变化，有其■=%■

T24

其中匕=55cmxS,匕=58cmxS,7；=280K,解得7；=295.27K,t3=22.3℃

【答案】(l)55cm；⑵22.3℃

26.(2022•银川一中高三(下)一模)新冠疫情传播非常迅速，负压隔离病房在抗击疫情中

起了关键作用。所谓负压病房是指在特殊的装置作用下，使病房内的气压低于病房外的气压。

一般负压值(病房外与病房内气压差)为2()〜12()Pa时效果比较理想。假设有一间负压隔离

病房，开放状态时，病房内外的气压均为LOxl()5pa,病房内温度为28OK；正常工作时,

病房内温度为295K,负压值为lOOPa。空气可视为理想气体，病房外环境保持不变。求:

(1)