2025年高考物理复习：气体实验定律的综合应用（含解析）

专题强化练（二十二）气体实验定律的综合应用

（40分钟70分）

一、选择题

1.（6分）（2023•天津河西区模拟）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过

程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是（）

A.气体压强减小体积增大

B.气体分子的平均速率增大

C.气体分子的平均动能减小

D.气体分子间的作用力增大

2.（6分）导热性能良好的活塞和汽缸封闭了一定质量的理想气体，弹簧竖直放置,一端固定于地

面,一端连接活塞，在弹簧作用下活塞和汽缸处于静止状态，现缓慢升高外界温度,此过程中不变

的物理量是（）

A.封闭气体的分子数密度

B.封闭气体的分子的平均动能

C.封闭气体的内能

D.弹簧形变量

3.（6分）一个篮球的容积是5L。用打气筒给这个篮球打气,每打一次都把体积为200mL、压

强与大气压相同的气体打进篮球内。如果在打气前篮球就已经是球形并且里面的压强与大气

压相同，正常情况下，篮球内的气压最大为大气压的L6倍，不然篮球会变形。若打气过程气体温

度保持不变，则给此篮球打气的最多次数是（）

A.5次B.10次C.15次D.20次

4.（6分）竖直放置的粗细均匀、两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和3

两部分，如图所示。已知两部分气体A和B的体积关系是%=3口,温度相同，将玻璃管温度均升

高相同温度的过程中，水银将（）

A.向A移动

B.向3移动

C.始终不动

D.以上三种情况都有可能

5.（6分）（多选）（2023・晋城模拟）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。已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，大气压强川=75.0cmHg,环境温度不变。下列说法正确的是（）

I&中,n।

4.00on

一厂一同

Fjrl20.0on

pjjWI

200cmLj

HHI

5.00pcm

A.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为90cmHg

B.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为144cmHg

C.活塞向下移动的距离约为9.58cm

D.活塞向下移动的距离约为9.42cm

6.（6分）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％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5V,压强计示数为150mmHgo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V等于（）

压M《

I—JWP

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

7.（6分）如图,容积为2V的汽缸固定在水平地面上,汽缸壁及活塞导热性能良好，活塞横截面积为

S,厚度不计。汽缸两侧的单向阀门（气体只进不出）均与打气筒相连，开始活塞两侧封闭空气的

体积均为V,压强均为P。。现用打气筒向活塞左侧打气25次后固定活塞，再向活塞右侧打气5

次。已知打气筒每次能打入压强为P。、体积为的空气，外界温度恒定，空气视为理想气体，不

计活塞与汽缸间的摩擦。则稳定后活塞右侧空气的压强为（）

A.7PoB.4PoC.2poD.po

二、计算题

8.（12分）（2023・白山模拟）如图所示，底部带有阀门的导热汽缸静置在水平地面上，横截面积为S

的活塞上方封闭有一部分空气。阀门K打开稳定时，活塞上、下两部分空气的高度均为力,现用

打气筒从阀门K处缓慢充入空气，使活塞缓慢上升。已知大气压强为p。,重力加速度大小为g,

活塞的质量加=警，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气，空气可视为理想气体,不考虑封闭空

气温度的变化，当活塞上升T时,求：

⑴活塞上方封闭空气的压强P-,

⑵汽缸内活塞上、下封闭空气的质量之比鼠

9.(16分)(2023•重庆模拟)如图所示，有一开口向上的足够高的汽缸固定在水平面上，质量为m=4

kg、横截面积为S=40cm2的活塞放在大小可忽略的固定挡板上，固定挡板距离汽缸底部H=33

cm。将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，最初汽缸内气体的温度为力=27℃、压强为

“0=1.0x105Pa。已知大气压强为po=LOxl()5pa,重力加速度为g=10m/s2,T=，+273(K)。

⑴现将汽缸内气体温度缓慢升高，当活塞刚好离开挡板时,温度为多少摄氏度?

⑵继续升高汽缸内气体的温度至127℃,此时活塞到汽缸底部的距离力是多少?

【加固训练】

（2023•葫芦岛模拟）如图甲所示，一水平固定放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,

汽缸中活塞/与活塞〃之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用长度为24、不可伸长的轻质细

线连接，活塞〃恰好位于汽缸的粗细缸连接处，此时细线拉直且无张力。现把汽缸竖立放置，如

图乙所示,活塞/在上方，稳定后活塞/、〃到汽缸的粗细缸连接处的距离均为心已知活塞/

与活塞〃的质量分别为2通机，面积分别为2S、S,重力加速度大小为g,大气压强和环境温度保

持不变，忽略活塞与汽缸壁的摩擦，汽缸不漏气，汽缸与活塞导热性良好，不计细线的体积。求:大

气压强和图乙状态时细线上的张力。

解析版

一、选择题

1.（6分）（2023•天津河西区模拟）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过

程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是（）

A.气体压强减小体积增大

B.气体分子的平均速率增大

C.气体分子的平均动能减小

D.气体分子间的作用力增大

【解析】选Ao气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则气体分子的平均动能不变,

气体分子的平均速率不变;气体压强减小，根据玻意耳定律pV=C可知气体体积增大，故A正

确,B、C错误;气体分子间的距离比较大,分子间的作用力可忽略不计，故D错误。

2.（6分）导热性能良好的活塞和汽缸封闭了一定质量的理想气体，弹簧竖直放置,一端固定于地

面,一端连接活塞，在弹簧作用下活塞和汽缸处于静止状态，现缓慢升高外界温度,此过程中不变

的物理量是（）

A.封闭气体的分子数密度

B.封闭气体的分子的平均动能

C.封闭气体的内能

D.弹簧形变量

【解析】选D。设缸内气体的压强为2,汽缸的横截面积为S,汽缸的质量为加,外界大气压为po,

则初始状态有85+/用=/电可得"=8+詈,由此可知,当温度升高,封闭气体做等压变化,体积增大,

分子数密度减小，故A错误;温度升高，封闭气体的分子的平均动能增大，故B错误;理想气体，温

度升高，内能增大，故C错误;汽缸和活塞组成的系统在温度缓慢升高的过程中，始终处于受力平

衡状态，弹簧的弹力大小始终等于活塞和汽缸的重力大小，可知弹簧的形变量不变，故D正确。

3.（6分）一个篮球的容积是5L。用打气筒给这个篮球打气,每打一次都把体积为200mL、压

强与大气压相同的气体打进篮球内。如果在打气前篮球就已经是球形并且里面的压强与大气

压相同，正常情况下，篮球内的气压最大为大气压的L6倍，不然篮球会变形。若打气过程气体温

度保持不变，则给此篮球打气的最多次数是（）

A.5次B.10次C.15次D.20次

【解析】选c。打气过程温度保持不变，为等温变化，研究全部气体,设大气压强为P0,根据玻意

耳定律有poVo=0Vi,代入数据得pox（5+72xO.2）=5xl.6po,解得”=15次，故选Co

4.（6分）竖直放置的粗细均匀、两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和3

两部分，如图所示。已知两部分气体A和B的体积关系是%=3入,温度相同，将玻璃管温度均升

高相同温度的过程中，水银将（）

R

A'

A晌4移动

B.向3移动

C.始终不动

D.以上三种情况都有可能

【解析】选B。假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，根据查理定律有卢黑，所以八片衿丁,

两部分气体初状态温度丁相同，升高的温度/T相同，初状态气体A的P大,则水银柱

所受合外力方向向上，应向上移动，即向3移动，故选B。

5.（6分）（多选）（2023•晋城模拟）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。已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，大气压强皿=75.0cmHg,环境温度不变。下列说法正确的是（）

A.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为90cmHg

B.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为144cmHg

C.活塞向下移动的距离约为9.58cm

D.活塞向下移动的距离约为9.42cm

【解析】选B、D。设初始时，右管中空气柱的压强为长度为/1；左管中空气柱的压强为P2=po；

长度为例活塞被下推后，右管中空气柱的压强为pi；长度为T,左管中空气柱的压强为P2；长度

为以cmHg为压强单位，由题给条件可得pi=po+（2O.O-5.OO）cmHg=90cmHg,/J=（20.0-若幽）

cm=12.5cmo由玻意耳定律得"山5=0%S,解得pj=144cmHg,A错误,B正确;依题意/2'=4.00

20.0-5.00

cm+-----2----cm

-A=H.5cm也由玻意耳定律得p2/2S=p272'S,解得活塞向下移动的距离为加9.42cm,C错误,D正

确。

6.（6分）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％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5V,压强计示数为150mmHgo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V等于（）

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

【解析】选口。根据玻意耳定律可知〃0丫+58区=〃1乂5匕已知川二75001扯1氐%二

3

60cm,/2i=750mmHg+150mmHg=900mmHg,代入数据整理得V=60cn?,故选Do

7.（6分）如图溶积为2V的汽缸固定在水平地面上,汽缸壁及活塞导热性能良好，活塞横截面积为

S,厚度不计。汽缸两侧的单向阀门（气体只进不出）均与打气筒相连，开始活塞两侧封闭空气的

体积均为V,压强均为P。。现用打气筒向活塞左侧打气25次后固定活塞，再向活塞右侧打气5

次。已知打气筒每次能打入压强为外、体积为:V的空气，外界温度恒定，空气视为理想气体，不

计活塞与汽缸间的摩擦。则稳定后活塞右侧空气的压强为（）

A.7poB.4poC.2poD.po

【解析】选Ao根据题意可知，设向活塞左侧打气25次后汽缸内空气的压强为p,左侧气体体

积为0,则右侧气体体积为2V-V1,由玻意耳定律，对左侧气体有po（V+"）="i,对右侧气体有

小吃?（2,-匕），联立解得Vi=yV,p=lpoo活塞固定后再向活塞右侧打气5次，则

p（2U-匕）+poV=p（2，-匕）〃=720,故选Ao

二、计算题

8.（12分）（2023・白山模拟）如图所示，底部带有阀门的导热汽缸静置在水平地面上，横截面积为S

的活塞上方封闭有一部分空气。阀门K打开稳定时，活塞上、下两部分空气的高度均为上现用

打气筒从阀门K处缓慢充入空气，使活塞缓慢上升。已知大气压强为W,重力加速度大小为g,

活塞的质量掰=等，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气，空气可视为理想气体,不考虑封闭空

5g

气温度的变化，当活塞上升T时,求：

⑴活塞上方封闭空气的压强P-,

答案:（1）警

【解析】（1）设充气前活塞上方封闭空气的压强为6,

有p1S+mg=poS,p1hS=p^S

解得。=等。

⑵汽缸内活塞上、下封闭空气的质量之比左。

答案:⑵5

【解析】(2)设活塞下方封闭空气的压强为P2,

假设活塞下方的空气等温膨胀到压强为P时的体积为V,

贝！I有p2=p+^,p^S=pV,

左卷，解得弓。

9.(16分)(2023・重庆模拟)如图所示，有一开口向上的足够高的汽缸固定在水平面上，质量为m=4

kg、横截面积为S=40cm2的活塞放在大小可忽略的固定挡板上，固定挡板距离汽缸底部H=33

cm。将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，最初汽缸内气体的温度为力=27℃、压强为

小=1.0x105Pa。已知大气压强为m=L0xl()5pa,重力加速度为g=10m/s2,T=/+273(K)o

⑴现将汽缸内气体温度缓慢升高，当活塞刚好离开挡板时,温度为多少摄氏度?

答案:(1)57℃

【解析】⑴初始时，气体状态参量po=LOxl()5pa,

Ti=(27+273)K=300K

当活塞刚好离开挡板时，对活塞由平衡条件得以S=