高考物理一轮复习133热学-气体状态方程应用(原卷版+解析)

考点42热学•气体状态方程应用一

1.通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点

新课

解释气体压强和气体实验定律。

程标

2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最

准

基本、最普遍的自然规律之一。

命题考查的题目难度中等或中等偏卜，考查的内容主要体现对物理观念的认识、模型建

趋势构等物理学科的核心素养。计算题多考查气体实验定律、理想气体状态方程的应用。

雾霾天气、高压锅、气压计、蛟龙号深海探测器、喷雾器、拔罐、保

试题生活实践类

温杯、输液瓶、测温电子天平等

情境

学习探究类气体实验定，探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

考问一“活塞+汽缸''模型

考向二“液柱+管''模型

考向三“两团气”模型

考向四四类变质量问题

—考向一“活塞+汽缸”模型

解决“活塞+汽缸”类问题的一般思路

（I）弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象（一定质量的理想气体）；另一

类是力学研究对象（汽缸、活塞或某系统）。

（2）分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实

验定律或理想气体状态方程列出方程；X寸力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。

（3）注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。

（4）多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。

【典例1］（2022•安徽省合肥市高三上开学考试）如图所示，一固定的竖直汽缸由­•大一小两个同轴圆筒组成,

两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为g=2.50kg,横截面积为S1=80.0cnf：小活塞的质量为m2

=1.50kg,横截面积为S2=40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为1=40.0cm：汽缸外大气的压强

为p=L00xl()5Pa,温度为T=303K.初始时大活塞与大圆筒底部相距J两活塞间封闭气体的温度为T1

=495K.现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小

g取lOm/s?.求：

(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；

(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强.

【答案】(1)330K(2)1.01x105pa

【解析】(1)大、小活塞在缓慢下移过程中，受力情况不变，汽缸为气体压强不变，由盖一吕萨克定律得充=

V?

T2

初状态V产;(S1+S2)，T1=495K

末状态V2=S

2

解得T?=尹i=330K

(2)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，对大、小活塞受力分析则有

mig+m2g+pSi+piS2=piSi+pS2

解得pi=l.lxl()5pa

缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡过程中，气体体积不变，由查理定律得书=平

1213

T3=T=3O3K

5

解得p2=I.OIxlOPa.

【典例2】(2022•沈阳模拟)如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有

一定质量的理想气体，活塞横截面积为S,质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧

处于原长，已知周围环境温度为To,大气压强恒为po,弹簧的劲度系数k=^S为活塞横截面积)，原长为

lo,一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某

一值时保持恒定，此时活塞向右移动了0.21°，缸内气体压强为l.lpo.

⑴求此时缸内气体的温度Ti；

（2）对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部1.21。时，求此时缸内气体的温度T2.

【答案】（l）O.88To（2）1.8To

【解析】（1）汽缸内的气体，初态时：压强为po，体积为Vo=Slo，温度为To

末态时：压强为pi=l.lpo,体积为V产S（Io—0.21o）

由理想气体状态方程得：

PQV（）_PIVI

To-Ti

解得：Ti=O.88To.

（2）当活塞移动到距汽缸底部1.21。时，体积为V2=1.2S1O,设气体压强为p2，

由理想气体状态方程得：

P（）V（）p2V2

To-T2

此时活塞受力平衡方程为：

p（）S+F—p2s+k（1（））=0

当活塞向右移动02。后压力F保持恒定，活塞受力平衡

p（）S4-F-LlpoS-k（O.21o）=0

解得：T2=1.8TO.

练习I、（2022•湖南省永州市高三下第一次适应性测试）如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置.，

横截面积S=1.0x10-3m2、质审:m=2kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活

塞与汽缸底部之间的距离1=36cm,在活塞的右侧距离其d=14cm处有一对与汽缸固定连接的卡环.气体

的温度t=27℃,外界大气压强po=l.Oxl（）5pa.现将汽缸开口向•上竖直放置（g取lOm/s）

（1）求此时活塞与汽缸底部之间的距离h：

（2）如果将缸内气体加热到600K,求此时气体的压强p.

【答案】见解析

【解析】（1）汽缸水平放置时：

封闭气体的压强pi=po=l.（）xl05pa,温度Ti=300K,体积Vi=lS

汽缸竖直放置时：

设末态气柱的长度为U,气体体积为V2=SU

由政意耳定律得P|V1=P2V2

联立各式代入数据解得U=20cm

(2)活塞B下移的距离d=L-L+与

代人数据解得d=8cm

^5^考向二“液柱+管”模型

解答“液柱+管''类问题，关键是液柱封闭气体压强的计算，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，要注意：

(1)液体因重力产生的压强大小为p=pgh(其中h为液面的竖直高度)。

(2)不要漏掉大气压强，同时乂要尽可能平衡掉某些大气的压力。

(3)有时可直接应用连通器原理——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.过程简捷。

I典例3】(2022•黑龙江哈尔滨高三月考月I图所示,一根内径均匀，下端封闭，上端开口的直玻璃管竖

直放置，长1=100cm,用一段长h=25cm的水银柱将一部分空气封在管内，稳定时被封住的气柱长lo=62.5

cm。这时外部的大气压po=75cmHg,外界大气压保持不变，环境温度T°=250K且保持不变。

■,

-r

U/1o

(1)若从玻璃管上部缓慢注入水银，新注入的水银与内部的水银柱形成一段水银柱，在注入过程中假设

被封住的气体温度保持不变，求最多能注入玻璃管内的水银长度d。

(2)将玻璃管内的气体升温，若不让玻璃管内的水银全部流出，求气体温度的最大值Tmax。

【答案】(1)25cm(2)306.25K

【解析】(1)气体等温变化，则有pN尸p2V2

即(po+h)loS=(po+h+d)(Lh-d)S

解得d=25emo

(2)设剩余水银柱长度为x,由理想气体状态方程有

PlV|_p3V3

To-T

m』00x62.5S75+xxlOO-xS

即一250-=T

T==(75+x)(100-x)=—京+x+300

由数学知识得，当x=12.5cm时，T取得最大值，且最大值TmaxuBOGDSK。

【典例4】(2019•全国卷ni・33(2))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.己知大气压强为76cmHg,环境

温度为296K.

2.0cm^iT20cm

(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U平齐为止，求此时密封气体

的温度.

【答案】(1)41cm(2)312K

【解析】(1)设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距

离为％,被密封气体的体积为V,压强为p；细管倒置时，被密封气体的体积为Vi，压强为pi.由玻意耳定

律有

pV=pM①

由力的平衡条件有

p=po+pgh②

pi=p()—pgh@

式中，p、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，po为大气压强.由题意有

V=S(L-hi-h)@

V|=S(L-h)©

由①©©④⑤式和题给条件得

L=41cm@

(2)设气体被加热前后的温度分别为To和T,由盖一吕萨克定律有

ToT9

由④@⑥⑦式和题给数据得T=3I2K.

练习3、(2022•安徽合肥质检)图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，下

管足够长，图中管的截面积分别为S1=2cnr,S2=lcnf,管内水银长度为h।=112=2cm,封闭气体长度1=10cm,大气

压强po相当于76cm高水银柱产生的压强，气体初始温度为300K,若缓慢升高气体温度。(g取10m/s?)试求:

(1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度；

(2)当气体温度为525K时，水银柱上端距玻璃管最上端的距离。

15.

【答案】(1)350K(2)24cm

【解析】(1)设全部进入细管，水银长度为X。

hyS-J+hnSy

44

pi=p(r(phi+ph2)=9.792x10Pa,p2=p(rpx=9.52x10Pa,V.尸1OSi,V?=12Si

P"P2V2

由理想气体的状态方程T1T2，解得:T2=350K

.I

⑵气体温度由35()K变为525K经历等压过程，则73T2

设水银上表面离开粗细接口处的高度为y,则V3=12SI+yS2

解得y=12cm

所以水银上表面离开玻璃管最上端的距离为h=y+1+h产24cm

练习4、(2022•安徽省宣城市第二次调研)如图甲所示，左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管

中封闭有长为L=20cm的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长.已知大气压强为po=75cmHg.

(1)若将装置缓慢翻转180。，使U形细玻璃管竖直倒置(水银未溢出)，如图乙所示.当管中水银静止时，求左

管中空气柱的长度；

(2)若将图中中的阀门5打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S,右管水银面下降了H=3Scm,求左管

水银面下降的高度.

【答案】(1)2()cm或37.5cm(2)10cm

【解析】(1)将装置缓慢翻转180。，设左管中空气柱的长度增加量为h,由玻意耳定律得poL=(p°-2h)(L+

h)

解得h=0或h=17.5cm

则左管中空气柱的长度为20cm或37.5cm

(2)设左管水银面下降的高度为x,左、右管水银面的高度差为y,由几何关系：x+y=H,

由歧意耳定律得p()L=(p()—y)(L+x)

联立两式解得X2+60X-7(X)=0

解得：x=10cm,x=-70cm(舍去)，故左管水银面下降的高度为10cm.

考向三“两团气”模型

处理"两团气''问题的技巧

(1)分析“两团气”初状态和末状态的压强关系。

(2)分析•“两团气”的体积及其变化关系。

(3)分析“两团气”状态参审的变化特点，选取理想气体状态方程或合适的实验定律列方程求解。

【典例5](2022年全国高考甲卷物理试题)14.如图，容积均为％、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压

强为外、温度为4的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开IIC与外界相通：汽缸内

的两活塞将缸内气体分成I、H、[II、IV四部分，其中第H、川部分的体积分别为1%和5%、环境压强保

持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。

(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；

(2)将环境温度缓慢改变至2",然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽

缸底部后，B汽缸内第IV部分气体的压强。

49

【答案】(1)T'=—7J,；(2)p=-p{}

【解析】（1）因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，IV内的气体压强总等于大气压强，则该气体进

行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖吕萨克定律可得支=及

1、T

4

解得丁二彳"

（2）设当A中的活塞到达汽缸底部时in中气体的压强为P，则此时IV内的气体压强也等于P，设此时IV内

〃3%

的气体的体积为V,则II、HI两部分气体被压缩的体积为Vo-V,则对气体IV/°4=pv

T.27；

〃（%+%）

对n、HI两部分气体"八84二P（匕一V）

丁。一24

29

联立解得v=〃=

【典例6】（2022年河北省普通高中学业水平选择性考试）16.△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〃0。活塞面积为S,隔板两侧

气体体积均为S。，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g，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）。

【答案】（1）2〃0，,外；（2）~~~~

【解析】（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

解得旋转后上部分气体压强为必=2Po

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+S4=5S4,则

3

Po'k=p2--SL^

2

解得旋转后下部分气体压强为p2=-Po

（2）对，型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力"也竖直向下，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〃1S=〃2g+〃2S

解得活塞的质量为机=与亘

3g

练习5、（2022年山东省普通高中学业水平等级性考试15）某些鱼类通过调节体内鱼稣的体积实现浮沉。如

图所示，鱼鳗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，鱼膘内气体温度不变。水的密度为p,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Hi处时，B室内气体质量mi。

【解析】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为Vo,有Mg=pgVo

且此时B室内气体体积为V,质量为m,则1「=「气丫

鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有pg（Vo+AV）-Mg=Ma

一，Mma

联立解得需从A室充入B室的气体质量△〃?==-一

5

（2）由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V,质量为m,且此时B室内的压强为pi=pgH+po

鱼静止于水面下Hi处时，有p2=pgHi+p（）

由于鱼鳏内气体温度不变，根据玻意耳定律有P1V=p2V2

PgH+Poy

解得匕=

pgg+Po

T.pgH+

则此时B室内气体质量叫=夕气匕=---^-m

犍乩+[%

练习6、(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0.5的时隔板就会滑动，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的体积减小为片。

活塞隔板

(1)求A的体积和B的压谀;

⑵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。

3+小

【答案】⑴0.4V2p（）（2）（^5-1）V-4^0

【解析】(1)对B气体分析，发生等温变化，根据玻意耳定律有poV=pB・；V,解得pB=2po,

对A气体分析，也发生等温变化，根据玻意耳定律有P°V=PAVA，PA=PB+O.5PO，

联立解得VA=0.4V.

(2)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^V,

3?

由玻意耳定律可得poV=pqv,则A此情况下的压强为，p=宓O〈PB—O.5po,

则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为VA\压强为PA'，气体B的体积为VB\压强为PB'，

根据等温变化有

,

poV=pAVA%P（）V=PB'VB'，VA'+VB'=2V,PA'=PB'-0.5PC，

,=

联立解得PB'=£^PO（舍去），PB'=%4O，VA（V5—l）Vo

【巧学妙记】

处理关联气体问题的技巧

1.分析“两团气”初状态和末状态的压强关系.

2.分析“两团气”的体积及其变化关系.

3.分析“两团气”状态参量的变化特点，选取合适的实验定律列方程.

依一考向四理想气体的四类变质量问题

类型一充气问题

在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的总质量是不变的。这

样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。

类型二抽气问题

在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气

问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质

量”的问题。

类型三灌气问题

将•个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器

中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。

类型四漏气问题

容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为

研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量''问题。

【典例7】（2020年山东省普通高等学校招生考试）15.中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使^

吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽

气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时.，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温

后火罐内部气压低丁外部大气质，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽

气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450K,最终降到

300K,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的丝。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽

21

气拔罐容积的型，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐为气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中

21

气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。

—士-抽气阀门

Q火罐Q抽气拔罐

____Nn1

【答案】一=-

m3

【解析】设火罐内气体初始状态参量分别为h、THVI,温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2,罐的容

积为Vo,由题意知

pi=po>Ti=450K、Vi=V>T2=300K、

2V2=2OVO/21①

20

由理想气体状态方程得〃。/二为5°②

KT2

代入数据得p2=O.7po③

对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为P3、V3,末态气体状态参量分别为P4、V4,罐的容积为％',由题

意知p3=pO、V3=%'、p4=p2®

由鼓意耳定律得p（）V（；=p2V4⑤

联立②⑤式，代入数据得匕*％'⑥

设抽出的气体的体积为AV,由题意知AV=匕-五%'⑦

故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为也=竽⑧

mV4

联立②⑤⑦⑧式，代入数据得包=?⑨

m3

【典例8】（2020・高考全国卷I,T33）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,罐中气体的压强为上。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。

【答案】（1卷（2）|

【解析】（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

5P（2V）=pV,®

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

P（V+V|）=p1V+2V）②

2

联立①②式可得P，=F。③

(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，由玻意耳定律有

p'V=pV2®

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

2

联立③④⑤式可得k=q。@

练习7、(2021•山东卷)血压仪由加压气囊、臂带、压强”等构成，如图4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V：

每次挤压气囊都能将60cm,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5V,压强计示数

为150mmHg。已知大气压强等于75。mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于

()

加压囊

细管—

痉臂带

A.30cm3B.40cm③

C.50cm3D.60cm3

【答案】D

【解析】根据玻意耳定律可得

p()V+5p()V0=pix5V

又po=75OmmHg,Vo=60cm3

pi=750mmHg+150mmHg=900mmHg

解得V=60cn?,故选项D正确。

练习8、(2021.河北高考)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27°C时，压强为3.()x103Pa。

(1)当夹层中空气的温度升至37C,求此时夹层中空气的压强；

(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。设环

境温度为27C,大气压强为1.0x105Pa。

【答案】(1)3.1x103Pa(2iy

【解析】⑴由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据查理定律可知毕=早

I1।2

式中pi=3.Oxl()3pa,Ti=27℃4-273K=300K,T2=37℃+273K=310K

解得P2=3.1xi()3pa。

（2）当保温杯外层出现裂隙后，静置足够长时间，夹层中气体的压强和大气压强po相等。设夹层的容积

为V，以静置后夹层中的所有气体为研究对象，设这些气体在压强门下的体枳为Vi，气体发生等温变化，

由歧意耳定律有poV=piV）

解得V尸竽V

则夹层中增加的空气在压强p）下的体积为AV=VLV=^V

所以夹层中增加的空气质量与原有空气质量之比为黑=强=空。

【巧学妙记】

变质量问题的解题思路

分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体:

问题，用气体实验定律求解.

类别研究对象

11

打气问题选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象

1

M气问题

将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象

1

灌气问题把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象

1

11

漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象

1

、争演好题

1.（多选）（2022,山东省济南市高三下二模）如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。在输液过程中，下

列说法正确的是（）

A.A瓶中的药液先用完

B.当A瓶中液面下降时。，B瓶内液面高度保持不变

C.随着液而下降.A瓶内C处气体压强逐渐增大

D.随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变

2.（2022•山东省泰安市高三下适应性训练三）某同学用如图装置”研究一定质量气体在体积不变时，其压强与

温度的关系”。测得初始状态的压强为po,温度为5现逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强p和温度

I,并记录下每次测量结果与初始值的差值Ap和该过程中下列图像一定正确的是（）

otOIOAtOAt

ABCD

3.(2022•湖北省武汉市部分学校高三上质量检测)容器内装有1kg的氧气，开始时，氧气压强为10xl(Tpa,

温度为57C,因为漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为原来的温度降为27℃,求漏掉多少千

克氧气？

4.(2022•广东省深圳市高三3月第一次调研)新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批大钢

瓶氧气(如图)，每个钢瓶内体积为40L,在北方时测得大钢瓶内氧气压强为l.2xl()7pa,温度为7°C,长途

运输到武汉方舱医院检测时测得大钢瓶内氧气压强为1.26x107Pa.在方舱医院实际使用过程中，先用小钢瓶

(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶体积为10L,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4x105Pa,要

求大钢瓶内压强降到2xl05Pa时就停止分装.不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，求：

(1)在武汉检测时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度;

(2)一个大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用.

5.(2022•河北省保定市高三一模)2()19年12月以来，新型冠状病毒疫情给世界经济带来很大影响.勤消毒是

一个很关键的防疫措施.如图所示是某种防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图.消毒桶的总容积为

1()L,装入7L的药液后再用密封盖将消毒桶密封，与消毒桶相连的活塞式打气筒每次能压入25()cn?的Iatm

的空气，大气压强为1aim,设整个过程温度保持不变，求：

■f-----1L—

用I

⑴要使消毒桶中空气的压强达到5aim,打气筒应打压儿次？

(2)在消毒桶中空气的压强达到5atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内、外气体压强相等时不再向外喷消毒液,

消毒桶内是否还剩消毒液？如果剩下的话，还剩下多少体积的消毒液？如果剩不下了，喷出去的气体质量

占喷消毒液前消毒桶内气体质展的多少？

6.(2022♦河北省唐山市高三下3月第一次模拟考试)用容积为AV的活塞式抽气机对容积为V。的容器中的气

体抽气，如图6所示。设容器中原来的气体压强为固，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽气n

次后，容器中剩余气体的压强出为多少？

b

匕

7.(2022•马鞍山第二次质量监测)物理兴趣小组设计了一个如图所示的测定水深的深度计，导热性能良好的汽

缸［、II内径相同，长度均为L,中间用细管连通，内部分别有轻质薄活塞A、B,活塞密封性良好且可无

摩擦滑动，汽缸I左端开口。开始时，A、B分别在两汽缸的最左端，I内压强为p(),H内压强为2po,外

界大气压强为po。将该装置平放入水中，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知po相当于10m深

的水产生的压强，环境温度不变，封闭气体视为理想气体。求：

In

(1)当A向右移动争时，深度计在水中的深度h；

(2)该深度计能测量的最大深度Ho

8.(2022・山东日照市4月模拟)如图所示，一端封闭、内径均匀的细玻璃管长为L=100cm,中间有长h=15

cm的水银柱将一部分空气封闭在管内，水平放置时，A端空气柱的长度lAi=60cm。把玻璃管在竖直平面

内缓慢倒转到开口竖直向下后(玻璃管转动过程中水银无泄漏)，再把开口端B缓慢插入足够深的水银槽内，

直到B端空气柱的长度变为后=牛cm为止。已知外界大气压为po=75cmHg,空气柱可视为理想气体，在

整个过程中温度保持不变。求：

CAB

E

(1)开口竖直向下时A端空气柱的长度IA2；

(2)最后平衡时进入玻璃管的水银柱的长度ALo(可保留分数)

9.(2022•山东省青岛市高三质量调研检测一)如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积

S=l.()xl()一3m2、质量m=2kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸

底部之间的距离1=36cm,在活您的右侧距离其d=14cm处有一对与汽缸固定连接的卡环.气体的温度t

=27℃,外界大气压强po=1.0x|()5pa.现将汽缸开口向上竖直放置匕取iomH).

(1)求此时活塞与汽缸底部之间的距离h：

(2)如果将缸内气体加热到600K,求此时气体的压强p.

10.(2022•辽宁省凌源市高三3月尖子生抽测)如图所示，一粗细均匀的"山''形管竖直放置，A管上端封闭，B

管上端与大气相通，C管内装有带柄的活塞，活塞下方直接与水银接触.A管上方用水银封有K度L=【Ocin

的空气柱，温度ti=27°C；B管水银面比A管中高出h=4cm.已知大气压强po=76cmHg.为了使A、B管

中的水银面等高，可以用以下两种方法：

（1）固定C管中的活塞，改变A管中气体的温度，使A、B管中的水银面等高，求此时A管中气体的热力学

温度T2;

（2）在温度不变的条件下，向上抽动活塞，使A、B管中的水银面等高，求活塞上移的距离•AL.（结果保留一

位小数）

1.（2022•福建省龙岩市高三下3月第一次教学质量检测）（多选汝1图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气

的情景。打气前篮球内气压等于1.1atm,每次打入的气体的压强为1.0atm、体积为篮球容积的0.05倍，假

设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，球内气体可视为理想气体，则（）

A.打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大

B.打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大

C.打气6次后，球内气体的压强为1.4atm

D.打气6次后，球内气体的压强为1.7atm

2.（2022•山东省泰安市•轮检测试卷•模）2020年1月1日TPMS（胎压监测系统）强制安装法规已开始执行。

汽车行驶时TPMS显示某一轮胎内的气体温度为27℃,压强为240kPa,已知该轮胎的容积为30L,阿伏

23

加德罗常数为NA=6.0X10moP'O℃、Ialm下1mol任何气体的体积均为22.4L,1atm=100kPa（,则该轮

胎内气体的分子数约为（）

A.1.8x1023B.1.8X1024

C.8.0x1023D.8.0x1024

土（2022.北京市朝阳区高二一模）呼吸机在抗击新冠肺炎的战"疫，,中发挥了重要的作用.呼吸机的丁作原理可

以简述为：吸气时会将气体压入患者的肺内，当压力上升到一定值时，呼吸机会停止供气，呼气阀也会相

继打开，患者的胸廓和肺就会产生被动性的收缩，进行呼气。若吸气前肺内气体的体积为Vo,肺内气体压

强为po（大气压强）。吸入一些压强为的的气体后肺内气体的体积变为V，压强为p，若空气视为理想气体，

整个过程温度保持不变，则吸入气体的体积为（）

A.V-VoB.叱

po

pv—Vopv—p（）Vo

,po•po

4.（2022•北京市西城区高三下统一测试）如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积

相等的a、b两部分。已知a部分气体为1mol氧气，b部分气体为2moi氧气，两部分气体温度相等，均可

视为理想气体。解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为

Va、Vb，温度分别为Ta、Tb0下列说法正确的是（）

ab

A.Va>Vb,Ta>TbB.Va>Vb,TG

C.Va<Vb,Ta<TbD.Va<Vb，Ta>Tb

5.（2022•山东省日照市二模）登山队员在攀登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登

珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27c时气体压强为1.0x105pa（常温下的大气压强值），当他登上峰顶

时，峰顶气压为4.OxlkPa,表内温度为-23℃,则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为（）

A.8.3x104PaB.8.3xlO5Pa

C.4.3x1O,PaD.1.23x1（）5pa

6.（2022•山东省青岛市高三下二模）如图所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封

有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S,质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹

簧处于原长，已知周围环境温度为To,大气压强恒为po,弹簧的劲度系数k=%S为活塞横截面积），原长

为尿一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到

某一值时保持恒定，此时活塞向右移动了O.21o,缸内气体压强为Llpo.

F

（1）求此时缸内气体的温度TI；

（2）对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部1.21（）时，求此时缸内气体的温度T2.

7.（2022•广东三市联考）肺活品是用标准状况下气体的体积来衡量的。设标准状况下温度为To,大气压强为

po,且大气压强受气温影响可以忽略不计。某同学设计了一个简易测量肺活量的装置，图2中A为倒扣在

水中的开口圆筒，测量前排尽其中的空气，测量时被测者尽力吸足空气，再通过B呼出空气，呼出的空气

通过导管进入A内，使A浮起。已知圆筒的质量为m,横截面积为S,水的密度为p,测量时环境温度为

TH筒底浮出水面的高度为h,重力加速度为g。求：

⑴圆筒内外水面高度差；

（2）被测者的肺活量。

8.（2022♦陕西安康联考）如图3所示，开口向上的汽缸由粗细不同的两段圆筒组成，下段内径为r,上段内径

为2r,活塞a在汽缸上段中的位置离活塞b的距离为h,活塞b在汽缸下段正中，下段气缸高度h,两活塞

厚度不计，a的质量为4m,b的质量为m,大气压强为po,环境温度为T。，两个活塞与汽缸内壁无摩擦,

且气密性好，缸内封闭有两段气体I、H,重力加速度为g,上段汽缸足够高，求：

⑴气体H的压强；

（2）若给气体I、II同时缓慢加热，使两部分气体升高相同的温度，使活塞b刚好上升*则这时两部分气体

温度升高的温度和活塞a上升的高度。

9.（2022.北京市丰台区高三上期末）如图所示，在两端封闭、高为37cm、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11

=12.0cm和12=8.0cm,水平部分管长13=12.0cm,左边气体的压强为16.0cmHg,现将U形管缓慢向右

旋转90。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形管旋转后两边空气柱1|\1/

的长度。（在整个过程中气体温度不变：管的直径很小）

10.（湖南省2022年普通高中学业水平等级考试）16.如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个

容积匕=9.9▲的导热汽缸下接一圆管，用质量仍=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〃h=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B。已知A、B间距离〃=10cm,外界大气压强p（）=1.01xlO'pa,重力加速度取］Om/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P］；

（2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。

11.（2022•湖北省武汉市第二中学高三上模拟）如图所示，均匀薄壁U形管竖直放置，左管竖直部分高度大

于30cm且上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了A、B两部分理想气体，下方水银左右液

面等高，右管上方的水银柱高h=4cm,初状态温度为27℃,A气体长度h=l5cm,大气压强po=76cmHg.

现使整个装置缓慢升温，当下方水银的左右液面高度相差△1=10cm时，保持温度不变，再向右管中缓慢

注入水银，使A中气柱长度回到15cm.求：

（1）升温后保持不变的温度是多少摄氏度？

（2）右管中再注入的水银高度是多少？

12.（2022•重庆渝中区模拟）新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批钢瓶氧汽（如图5）,每

个钢瓶内体积为0.5nf,在北方时测得钢瓶内氧气压强为6x10?Pa,温度为7℃,长途运输到武汉方舱医院

检测时测得钢瓶内氧气压强为6.3x10?Pa,温度为21℃<,实际使川过程中，先用小钢瓶（加抽气机）缓慢分装,

然后供病人使用，小钢瓶体积为QIn?,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4x105pa,要求大钢瓶内压强降到

2xl（）5Pa时就停止分装，求：

（1）通过计算判断钢瓶运输途中是否漏气;

（2）一大钢瓶可分装多少小瓶供病人使用。

13.（2022•广东佛山市二模）一体积恒定的绝热汽缸如图5竖直放置，可以自由移动的绝热活塞质量为5.0kg,

面积为1.0x102巾?。活塞上设有一通气阀，用插销将活塞固定在汽缸的正中央，关闭通气阀将缸内同种气

体分隔成质量相同的A、B两部分。现已知A气体的压强为1.0x105pa,温度为27℃,不计活塞摩擦，g

取10m/s2«求

A

捕销