2025版高考物理题型分类专项训练：气体状态变化的三类典型模型

2025版高考物理考点题型归纳总结考点68考点68气体状态变化的三类

典型模型

强基固本对点练

知识点1液柱（或活塞）封闭气体的状态变化

1.如图所示，一端封闭，一端开口截面积相同的U形管A8,管内灌有水银，两管内

水银面高度相等，管A内封有一定质量的理想气体，气体压强为72cmHg.今将开口端B接

到抽气机上，抽尽8管上面的空气，结果两水银柱产生18cm的高度差，则A管内原来空

气柱长度为（)

A.18cmB.12cm

C.6cmD.3cm

2.一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始

时，管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时

为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.（己知玻璃管的横截面积处处相

同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强加=75.0cmHg.环境温度不变）

3.

如图所示，上端开口的内壁光滑圆柱形汽缸固定在倾角为30。的斜面上，一上端固定的

轻弹簧与横截面积为40cn?的活塞相连接，汽缸内封闭一定质量的理想气体.在汽缸内距

缸底60cm处有卡环，活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在卡环上，且弹簧处于原长，缸内

气体的压强等于大气压强面=1.0X105Pa,温度为300K.现对汽缸内的气体缓慢加热，当

温度增加30K时，活塞恰好离开卡环，当温度增加到480K时，活塞移动了20cm.已知g

=10m/s2,求：

(1)活塞的质量；

(2)弹簧的劲度系数k.

知识点2关联气体的状态变化问题

如图所示,两个内壁光滑的导热汽缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、

2两部分气体.下面汽缸的横截面积大于上面汽缸的横截面积，现使环境温度降低10℃,

外界大气压保持不变，下列说法正确的是()

A.活塞下降

B.活塞上升

C.活塞静止不动

D.不能确定

5.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00和Vo,氢气的体积为2vo,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：

抽气口

Povo

氨气

氢气彳

7777777777777,

⑴抽气前氢气的压强；

(2)抽气后氢气的压强和体积.

知识点3变质量气体的状态变化

6.一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒

内体积为Vo,现将它与另一只容积为V的容器相连接，容器内的空气压强为po,当分别作

为打气筒和抽气筒时，活塞工作"次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为（大

气压强为po）（）

A1D也攻

A.叩o-poB.-po正。o

C.（1+的）＞（1+号）＞D.（1+华）po（y：%）"po

7.某容积为40L的氧气瓶装有30atm的氧气，现把氧气分装到容积为5L的小钢瓶中，

使每个小钢瓶中氧气的压强为5atm,若每个小钢瓶中原有氧气压强为1atm,能分装的瓶数

是（设分装过程中无漏气，且温度不变）（）

A.40瓶B.48瓶C.50瓶D.60瓶

培优提能模拟练

8.

.

[2024•广东省梅州市模拟]如图，一导热性良好且足够长的薄壁汽缸的活塞与竖直弹簧的

上端拴接，弹簧另一端连接地面.汽缸内封闭着一定质量的理想气体，汽缸内气柱长度乙=

0.1m,整个系统处于静止状态，汽缸未与地面接触.已知汽缸的质量M=8kg,活塞的质

量m=2kg,活塞的面积S=2XlCP3m2,汽缸与活塞之间光滑，弹簧的劲度系数上=1X103

N/m,重力加速度g=10m/s2,大气压强”）=1X1（）5Pa,环境温度保持不变.现用一竖直向

上的外力将汽缸缓慢向上拉，到某一位置处使系统再度平衡时外力尸=180N.求：

⑴初始时汽缸内气体的压强；

(2)再次平衡时，汽缸上端相对原来平衡位置向上移动的距离.

9J2024•广西南宁市、玉林市摸底考试］如图所示，竖直放置的导热薄玻璃管下端封闭、

上端开口，管内用长为〃=14cm的水银柱密封一段长为/=30cm的理想气体，此时环境温

度n=300K,缓慢加热密封气体,水银柱上升了A/=10cm,已知大气压强恒为po=76cmHg,

玻璃管足够长.求：

(1)加热前密封气体的压强；

(2)加热后气体的温度Ti；

(3)保持温度Ti不变，在玻璃管上端缓慢注入水银，使得气体长度恢复到30cm,则所

加水银柱长度

10.［2024.江西省南昌市模拟］自行车是一种绿色出行工具.某自行车轮胎正常骑行时其

气压p范围为2poWpW3po,而为标准大气压.一同学测得车胎气压为1.5加，随后用如图所

示的打气筒给车胎打气，每打一次都把体积为玲、压强为po的气体打入轮胎内.己知车胎

体积为10K，忽略打气过程车胎体积和其内气体温度的变化，求：

(1)为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围；

(2)若车胎气体初始温度为T0,骑行一段时间后车胎气体温度升高0.27b，则骑行前允许

给自行车最多打气几次.

11.[2024•湖北省荆州市月考]如图所示，“凸”形汽缸上、下部分高度均为h,上、

下底面导热性良好，其余部分绝热.上部分横截面积为S,下部分横截面积为2s.汽缸被总

重力G=2p&中间用轻杆相连的“。两绝热活塞(密封性良好)分成A、B、C三部分，活

塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均为£4、C部分气体压强为po,A、2部分高均

为\,C部分高为•现保持A、8温度不变，使C中的气体温度缓慢变化至某温度，最

终稳定后两活塞缓慢下降了与，不计所有摩擦.求:

(1)C温度变化前，8中气体的压强；

(2)C温度变化后，A、8中气体的压强;

(3)C中气体最终的温度.

考点69热力学定律与能量守恒

强基固本对点练

知识点1热力学第一定律

1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8X104J的功，气体的内能减少了

1.2X105J,则下列各式中正确的是()

A.W=8X104J,A[7=1.2X105J,Q=4X104J

B.W=8Xl（）4j,A[/=-1.2X105J,Q=-2X105J

C.W=-8Xl（）4j,At/=-1.2X105J,Q=2X105J

D.W=-8X104J,AJ7=-1.2X105J,Q=-4X104J

2.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽

缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90。过程中，缸内气体（）

A.内能增加,外界对气体做正功

B.内能减小,所有分子热运动速率都减小

C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少

D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加

知识点2热力学第一定律与气体实验定律的综合应用

3.2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”III型浮空艇创造了海拔9032米的

大气科学观测世界纪录.若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为

不变，则艇内气体（视为理想气体）（）

A.吸收热量B.压强增大

C.内能减小D.对外做负功

4.（多选）一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从a到b的线段

所示.在此过程中（）

A.气体一直对外做功

B.气体的内能一直增加

C.气体一直从外界吸热

D.气体吸收的热量等于其内能的增加量

5.某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图.一定质量的理想气体被一上表面

涂有导电物质的轻活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，横截面积S=100cm2,开始时

活塞距汽缸底部的高度为/z=0.3m,周围环境温度为h=27。，当环境温度上升，活塞上移

A/z=0.01m时，活塞上表面与a、6两触点接触，报警器报警.不计一切摩擦，大气压强恒

为po=1.0X105Pa,求:

电源।।警器

h

（1）该报警装置的报警温度为多少摄氏度；

（2）若上述过程气体吸收的热量为30J,则此过程气体的内能增加多少.

知识点3热力学第二定律

6.（多选）下列关于热力学第二定律的说法正确的是（）

A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生

B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

C.机械能可以全部转化为内能，在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功

而转化成机械能

D.气体向真空的自由膨胀是可逆的

7.（多选）如图所示，为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱

内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液

化，放出热量到箱体外.下列说法正确的是（）

压缩机

A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律

D.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响,

无论用任何办法都不可能加以消除

培优提能模拟练

8.[2024•浙江省金华十校模拟]（多选）下列说法正确的是（）

A.晶体熔化时吸收热量，其分子热运动的平均动能在增加

B.空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体

C.第二类永动机违反了能量守恒定律

D.0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点

9.[2024•湖南省第三次联考](多选)如图所示，有甲、乙两个完全相同、带轻质活塞、

内壁光滑的导热汽缸.内部封闭相同质量的同种理想气体，初始状态下气体的温度均为27℃,

然后把汽缸甲的活塞固定.现分别对汽缸加热，使得甲、乙汽缸中气体的温度都上升到127°C,

发现汽缸甲内气体吸收了800J热量，汽缸乙内气体吸收了1000J热量.已知大气压po=

1x105Pa,下面说法正确的是()

A.温度升高到127℃过程中,甲、乙中气体内能都增加800J

B.温度升高到127℃过程中,乙中气体对外做功600J

C.温度升高到127。。过程中，乙中气体体积增量为2XIO、m3

D.温度为27°。时，甲、乙中气体的体积均为8XlCT3m3

10.[2024•浙江省稽阳联谊学校联考]如图所示为导热性能良好的喷雾器，喷雾器内部容

量12L,清晨，关闭喷雾阀门，向里面加入8L水后将上部封闭，到中午测得内部气体压强

为1.1atm,已知清晨环境温度为280K,环境大气压始终为1atm.(latm等于一个大气压)

(1)求中午的气体温度；

(2)若清晨装入8L水后，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气6L,充好气后水面

上方气体温度与外界温度相等，求此时桶内气体压强；

(3)在(2)问的基础上，打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程

气体是吸热还是放热？

考点70实验十七用油膜法估测油酸分子的大小

强基固本对点练

1.在“用油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量.

(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成(选填“单层”或“多层”)分子油膜

的特性.若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V,形成面积为

S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为.

(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量

并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：

A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜

B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积

C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上

D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将蚌子粉均匀地撒在水面上

以上操作的合理顺序是(填字母代号).

(3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径［明显偏大.出现这种情况的原因可

能是.

A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算

B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

C.水面上琲子粉撒得太多，油膜没有充分展开

D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理

(4)将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶

液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是0.16n?.由此

估算出油酸分子的直径为________________m.(结果保留一位有效数字).

2.某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径.

(1)该实验的科学依据是.

A.将油膜看成单分子油膜

B.不考虑各个油酸分子间的间隙

C.考虑各个油酸分子间的间隙

D.将油酸分子看成球形

(2)实验主要步骤如下：

①向体积V油=6mL的油酸中加酒精，直至总量达到V.g=104mL；

②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=75滴时,

测得其体积恰好是％=1mL;一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为n?；

③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将琲子粉均匀地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻

璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数

N,小方格的边长为L=lcm.

(3)由图可知油膜面积为a?；计算出油酸分子直径为________m.(以上结果均

保留一位有效数字)

(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL,则最终的测量结果将(填“偏

大”“偏小”或“无影响”).

3.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL,用滴管向量筒内

滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，

由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示.((1)(2)问计算

结果均保留两位有效数字)

(1)若每一小方格的边长为10mm,则油酸薄膜的面积为______m2.

(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为—nA

(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m.(保留一位有效数字)

(4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的.

A.油酸浓度适当大一些

B.油酸浓度适当小一些

C.油酸扩散后立即绘出轮廓图

D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图

培优提能模拟练

4,2024•浙江省宁波市模拟］某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实

验，操作如下：

①取1.0mL油酸配成500mL油酸酒精溶液；

②用注射器吸取L0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴；

③在浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液；

④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸的轮廓(如图所示，

每个方格的边长为1.0cm).

(1)“将油酸分子看成球形”所采用的方法是.

A.理想模型法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.极限思维法

(2)该实验中一滴油酸酒精溶液含mL油酸；由上述数据估算