2025年高考物理复习专练：热学（黑吉辽专用）（解析版）

重难点15热学

三年考情分析2025考向预测

2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T13•热力学第一定律与变压器本专题属于新高考必考内容，主要考查理想气体三

综合问题种变化和变化过程的做功与能量的变化——热力

2023•（辽宁、吉林、黑龙江）T5•气体等温变化图像学第一定律，三种变化与力学的综合问题。常以理

2022•辽宁T6•热力学第一定律与理想气体状态方程想气体变化为载体结合实际生产生活情景设计试

2023•吉林、黑龙江T33•热力学第一定律、应用玻意耳定律题考查，新高考出现热学与变压器的跨章节综合的

解决实际问题新试题，选择题与实验题也出现用“探究等温情况

2022•（吉林、黑龙江）T33•热力学第一定律与理想气体状态下一定质量气体压强与体积的关系”实验考查，复

方程、应用盖吕萨克定律解决实际问题习过程中多注意，多以选择题形式出现，较多新高

考省份热学出现在第13题。

重难诠释

◎

【考点概览】

物体由大量

分子组成

厂理想气体

扩散现象

--------匚分子热

玻意耳PM=P2/2

布朗运动「运动

气体实_

-动理论定律

验定律

分子间相互作用-

查理Pl_=Pl

定律

分子动能TX-T2

n内能

盖一吕萨匕%

分子势能

克定律不=不

固体的微观结构热学

理想气体p/_%七

晶体与非晶体］固体

状态方程1

单晶体与多晶体T'-%

气体热现象的微观意义

固体、液体J

AU=Q+IV

液体的微观结构的性质热力学第一定律

浸润与不浸润第一类永动机

［热力学

毛细现象］表面张力卜液体」第一种表述

定律

液晶热力学第二定律第二种表述

第二类永动机

【高分技巧】

一、分子动理论固体、液体

1.分子动理论的三个核心规律

(1)分子模型、分子数

4

①分子模型：球模型：立方体模型：

②分子数：N="NA=/*A=SNA.

⑵分子运动：分子做永不停息地无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈.

⑶分子势能、分子力与分子间距离的关系.

甲乙

2.固体和液体

(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶

体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性.晶体和非晶体在适当的条件下可以相互

转化.

(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性，在

光学、电学、物理性质上表现为各向异性.

(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切.

二、气体实验定律与理想气体状态方程

1.合理选取气体变化所遵循的规律列方程

(1)若气体质量一定，2、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程

求解.

(2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解.

2.关联气体问题

解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出

关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解.

三、热力学定律和气体状态变化的综合应用

气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的处理方法

一定质量的气体

确定研究

对象

汽缸、活塞、液柱等

初、末态之间发生的变化

两类分析

做功情况

热力学第一定律吸、放热情况

内能变化情况

选用规律气体的三个实验定律、理想气体状态方

列方程求解程、热力学第一定律

（建议用时：40分钟）

【考向一：分子动理论固体、液体】

1.（2024•辽宁辽阳•一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的

是（）

A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力B.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力

C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力D.在水珠表面层，水分子间的

作用力为零

【答案】B

【详解】A.荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；

BCD.在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确,

CD错误。

故选B。

2.（2024•黑龙江齐齐哈尔•二模）下列关于四幅插图的说法正确的是（）

J

丙

A.甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体

B.乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好

C.丙图为。粒子的散射实验现象，其中，运动轨迹所占的比例是最多的

D.丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低

【答案】B

【详解】A.方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现，其内部分子排列是有规则的，A错

误；

B.由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制

作防水衣效果好，B正确；

C.丙图为a粒子散射实验现象，实验现象中只有少量的。粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占

的比例是最少的，C错误；

D.丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的

内能不变，所以容器内气体的温度不变，D错误。

故选B。

3.（2024•黑龙江齐齐哈尔•三模）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺

励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法错误的是（）

A.泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈

B.放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象

C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的

D.打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力

【答案】D

【详解】A.泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈，故A正确，不符

合题意；

B.放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确，不符合题意；

C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的，故C正确，不符合题

忌；

D.打碎的茶杯不能拼接复原，是因为分子间距离太大，分子间作用力可以忽略不计，并不是分子间不存在

作用力，故D错误，符合题意。

故选D。

4.（2024•吉林松原•模拟预测）氢是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应

用于制冷和冷却中。若以Af表示氢的摩尔质量，V表示在标准状态下氢蒸气的摩尔体积，。表示在标准状

态下氢蒸气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，Mo,匕分别表示每个氨分子的质量和体积，则下列表达式正

确的是（）

【答案】C

【详解】D.氧气体中分子之间的距离远大于分子直径，每个分子的体积远小于每个气体分子平均所占的空

间。则每个氢分子的体积

D错误;

ABC.一摩尔的任何物质包含的分子数都是阿伏加德罗常数鼠，氮的摩尔质量

M=pV=M0NA

则

M“0MMM

肉=

Mo=Np=—w------

NJAM。iVNA%

C正确，AB错误。

故选Co

5.（多选）（2024•黑龙江哈尔滨•模拟预测）喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理

是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，无

法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的

是（）

防雨神器

A.雨水分子在永不停息地无规则运动

B.照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象

C.水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果

D.照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小

【答案】AC

【详解】A.所有分子都在永不停息的做无规则运动，故A正确；

B.浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而照片中的玻璃和水不浸润，故B错误;

C.由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确；

D.照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分

子间距大，内部分子对表面层分子为引力的作用，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。

故选AC。

【考向二：气体实验定律与理想气体状态方程】

6.（2024•辽宁•模拟预测）中医经常利用拔罐器为病人去除身上的寒气和湿气，如图所示。设罐体的容

积为好,真空枪容积为大气压强为外。某次拔罐仅抽一次气时，由于皮肤鼓起，使得罐体内容积减小

了工，假设气体温度不变，则罐体内气体压强大小变为（）

真空枪

罐体

RllPoC.普D.2

12

【答案】A

【详解】由玻意耳定律可得

p(y0=p

故选Ao

7.（2024•辽宁沈阳•一模）如图（a）,某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，

在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水

面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（）

图(a)图(b)

A.体积变小，压强变小B.体积变大，压强变大

C.体积变小，压强变大D.体积变大，压强变小

【答案】D

【详解】根据题意可知杯口上升，则空气所在的液面深度减小，可知气体内压强减小，根据玻意义耳定律

pV=C可知体积变大。

故选D。

8.（2024•黑龙江大庆•三模）如图所示，在两端开口的U形管中，下部有一段水银柱。，右侧直管内封

闭气体上有一段水银柱从若向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为尤的水银，则平衡后（）

A.右侧直管内封闭气体的压强减小B.右侧直管内封闭气体的体积减小

C.水银柱。两侧水银面的高度差增加D.7代银柱〃升高与

【答案】D

【详解】设水银柱b的长度为右，则左侧水银柱高于右侧，此时封闭气体的压强为

P=PO+P8LI

根据理想气体状态方程有

pVr

T

可知右侧封闭气体的压强不变，环境温度不变，气体体积也不变，所以。部分水银柱两侧液面的高度差始

终为右，当向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为x的水银时，a部分水银柱两侧液面同时升高，各升高为

故选D。

9.（24-25高三上•黑龙江•阶段练习）如图所示，光滑的绝热汽缸内有一质量为根的绝热活塞，活塞下方

封闭一定质量的理想气体，初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸内气体缓慢加热至某一状态8,停止加

热前，活塞已经与卡口接触。下列图像能反映封闭气体状态变化的是（）

PP

,1

T

乙

A.甲和丙甲和丁C.乙和丙D.乙和丁

【答案】D

【详解】设活塞面积为S,初始时大气压强为P。，对活塞受力分析，有

mg+PoS=pAS

解得气体压强

mg

PA=PO+丁

在活塞与卡口接触前，活塞受力不变，气体做等压变化，当活塞与卡口接触后,气体体积不变，继续加热

气体，温度升高，由理想气体状态方程可知压强增大，故整个过程气体先等压膨胀，再等容升压，题图甲

气体一直等压膨胀，一定错误；题图乙气体先等压膨胀，再等容升压，可能正确：题图丙气体先等压压缩,

再等容升压，一定错误；题图丁气体先等压膨胀，再等容升压，可能正确。

故选Do

10.（2024•辽宁大连•模拟预测）学校举行趣味运动会，某同学用气泉给“陆地龙舟”充气。“陆地龙舟”里

原有压强为latm的空气0.6m3,气泵每秒钟能把体积为5.0xIfF4!!?压强为latm的空气打入“陆地龙舟”中。

请估算气泵工作多长时间能使“陆地龙舟”里的压强达到l.latm（近似认为“陆地龙舟”的体积和温度保持不

变）（)

A.0.5minB.l.Omin3.0min

【答案】c

【详解】设气泵工作时间为3则

pM+py2=p2K

解得

1

则

?=-^-=120s=2min

AV

故选c。

IL（2023•辽宁•高考）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、

用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的P-T图像如图所示。该过程对应

的P-M图像可能是（）

【答案】B

【详解】根据

T

可得

从。到b,气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c,气体压强减小，温度降低，因c点与原点连

线的斜率小于万点与原点连线的斜率，C态的体积大于方态体积。

故选Bo

12.（多选）（2023•吉林、黑龙江•高考）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与

末状态的内能可能相等的是（）

A.等温增压后再等温膨胀

B.等压膨胀后再等温压缩

C.等容减压后再等压膨胀

D.等容增压后再等压压缩

E.等容增压后再等温膨胀

【答案】ACD

【详解】A.对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能

不变，故A正确；

B.根据理想气体状态方程

”=C

T

可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能

增加，故B错误；

C.根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度

有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确；

D.根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初

状态的温度相等，内能相等，故D正确；

E.根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状

态的内能，故E错误。

故选ACDo

13.（2024•吉林•二模）汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三

氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L,温度为300K,压

强为化，囊内氮气的密度O=L25kg/m3；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄

气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为0.8化时，不再排气，将气体视为理想气体。求:

（1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（己知氮气的摩尔质量"=28g/mol,阿伏加德罗常数

NA=6xlO"molT）

（2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2

位有效数字）。

【答案】（1）1.875x1024个；（2）39%

【详解】（1）充气后一瞬间，气囊内氮气的质量

2

m=pVx=8.75x10kg

气囊内含有氮气分子个数

n=—N.=1.875xl024（个）

M

（2）设囊中气体温度降为280K、压强变为0.8小时总体积为匕，根据理想气体状态方程

PM：：0.8PM

1T2

解得

一争

排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的比例

—X100%=39%

mV2

14.（2024•黑龙江大庆•模拟预测）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如图所

示的装置测量。操作步骤和实验数据如下：a、打开阀门K,使管A、容器C、容器B和大气相通，上下移

动D,使左侧水银面到达刻度〃的位置；b、关闭K,向上举D,使左侧水银面达到刻度机的位置。这时测

得两管水银面高度差为19.0cm；c、打开K,把被测固体放入C中，上下移动D,使左侧水银面重新到达位

置小然后关闭K；d、向上举D,使左侧水银面重新到达刻度机处，这时测得两管水银面高度差为20.0cm。

已知容器C和管A的总体积为lOOOcn?，求被测固体的体积？

【答案】50cm3

【详解】设水银的密度为人大气压强为po,容器B体积为力，管A和容器C的总体积为Vc,矿物体积K

以C、A、B中封闭的气体为研究对象，以封闭时水银面处于w处为初状态，以水银面调至切处为末状态。

由玻意耳定律得

Po（%+@=（A）+，g%）K

以C中装入矿物质后C、A、B中气体为研究对象，以封闭时水银面处于〃处为初状态，以水银面调至小处

为末状态.由玻意耳定律得

Po（%+%-V）=（Po+Pg碌（匕-V）

解得

V=50cm3

15.（2024•黑龙江齐齐哈尔•二模）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒

精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上（如

图）。假设加热后小罐内的空气温度为87℃,当时的室温为27℃,大气压为P°=lxl05pa,小罐开口部位的

面积S=3x10-3n?。当罐内空气温度变为室温时，求：（不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响）

（1）小罐内的空气对皮肤的压力大小；

（2）某次拔罐时由于医生操作不当，小罐未紧贴在皮肤上，当罐内空气变为室温时，进入罐内空气与原有

空气质量之比为多少。

【答案】（1）250N；（2）|

【详解】(1)加热后小罐内的空气

5

Pi=pQ=lxlOPa

7；=87+273K=360K

罐内空气温度变为室温时

7；=27+273K=300K

气体做等容变化，则

旦=匹

解得

p=—xlO5Pa

26

小罐内的空气对皮肤的压力大小为

5,,

5

F=p2S=-xlOx3xlO^N=25ON

(2)设小罐的体积为匕，小罐未紧贴在皮肤上，气体做等压变化，则

罐内空气温度变为室温时，原先小罐内的空气的体积变为

进入罐内空气与原有空气质量之比为

Am/?(V,-^)_1

mpV25

16.(2024•黑龙江双鸭山•模拟预测)学校举办的趣味运动会上，同学们进行了水火箭的制作与发射比赛。

装置如图所示。圆柱形可乐瓶内封闭了一定质量的气体，比赛中利用打气筒向瓶内多次打气，直到瓶内气

体的压力冲开瓶塞，瓶内水从瓶口快速喷出，瓶身因反冲获得向上的速度射向空中。己知瓶塞的横截面积

为S，未打气时，瓶中气体的压强为P。(大气压强)，体积为％,每次打入瓶中的气体压强为P。，体积为左％。

忽略打气过程中气体温度的变化，同时忽略水及瓶塞重力产生的压强，气体可看作理想气体，瓶塞与瓶颈

间的最大静摩擦力大小为多次打入气体后，水恰好冲开瓶塞，水火箭成功发射。重力加速度为g。求:

(1)打气w次后，可乐瓶仍静止，瓶内气体的压强Pi；

(2)瓶塞刚被冲开时，打气的次数N。

【答案】(1)为(1+成)；⑵/[

【详解】(1)以加入气体后可乐瓶内气体为研究对象，气体温度不变，初态：压强为P。，体积为％+成匕，

末态：压强为Pl,体积为％,由气体的等温变化有

p0(yQ+nkv0)=Py0

解得

Pi=Po(l+〃k)

(2)设瓶塞刚被冲开时，瓶内气体压强为P2,根据上述分析可知

P2=P°Q+Nk)

根据瓶塞受力平衡有

SS

fm+Po=P2

解得

P2=P0+^f

则

N=^~

kpQS

17.(2024•黑龙江哈尔滨•模拟预测)竖直放置的导热良好的汽缸固定在水平面上，A、B活塞的面积分

别为SA=10CHI2,SB=20CHI2,质量分别为〃Z4=lkg,mB=2kg,它们用一根长为3L=30cm、不可伸长的轻绳连

接，均可沿汽缸内壁无摩擦地上下运动。初始时，轻绳恰好伸直且没有拉力，如图甲所示，A、B活塞间封

闭气体I的上、下段气柱的长度分别为L、2L,B下方封闭气体H的长度为LA上方的汽缸足够长。现用

一跨过两个定滑轮的轻绳连接活塞A和物块C,如图乙所示，当活塞再次静止时，A、B活塞均向上移动L

两活塞间均无漏气，大气压强P°=10x105Pa,环境温度恒定。取g=10N/kg,求:

(i)初始状态下，封闭气体I和封闭气体n的压强。

(2)物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小。

□

C

L

2£

//ZZZ////////Z//Z

甲

【答案】(1)l,lxlO5Pa,1.2xlO5Pa：(2)3.1175kg,21.55N

【详解】(1)初始状态下，轻绳拉力为零,对活塞A受力分析，则有

P\SA=POSA+M

解得封闭气体I的压强

=l.lxlO5Pa

对活塞B受力分析，则有

PnSB=PlSB+7%g

解得封闭气体II的压强

=1.2X1()5Pa

(2)对于气体I,初态和末态体积分别为

%1=A3+2编D

匕=2L5A+LSB

根据玻意耳定律有

oM=PH

解得

Pi=1.375x105Pa

设物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小T,对于气体H,初态和末态体积分别为

匕=端

匕=2£SB

根据

“Mi=P1M1

解得玻意耳定律有

5

pn=O.6xlOPa

对于活塞B

PA+T=

解得

T=21.55N

对于活塞A

PISA+mcg=T+p0SA+mAg

解得

mc=3.1175kg

18.（2024•吉林•一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将

一定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为儿活塞的质量为小、横截面积

为S,大气压强恒为智，重力加速度为g,容器中气体的温度为几，不计活塞与容器内壁的摩擦。求：

（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的《，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；

（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的;，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位

置时，则水平力的大小。

活塞

【答案】（1）（2）mg

4

【详解】（1）将封闭气体的温度升高原来温度的;，气体发生等压变化，根据盖一吕萨克定律有

hS_MS

n

解得

h'=-h

4

（2）对活塞受力分析可知

2mg

—-S+mg=p0S

将容器水平放置，设外力为忆则有

2mg„„,„

-^--S=PlS+F

根据查理定律有

Po_P\

"J

解得

F=mg

19.（2024•辽宁•三模）如图所示，某老师用封闭着一定质量理想气体、横截面积S=4cm,的注射器提起

质量〃?=3kg的桶装水，此时注射器内气柱长度L=4cm。已知大气压强p°=lxl05pa,环境温度%=27℃,

注射器内气柱最大长度为8cm,g取10m/s2,注射器和水桶质量可以忽略，不计一切阻力，注射器密封良好。

求：

（1）当放下桶装水时，注射器内气柱的长度；

（2）当环境温度变为37℃时，注射器最多能提起桶装水的质量（结果保留三位有效数字）。

【答案】（1）1cm；（2）3.48kg

【详解】（1）根据题意，受力分析有

p0S=mg+ptS

解得

Pi=0.25x10sPa

气体发生等温变化，有

PiLS=p0L0S

解得

L°=1cm

（2）根据理想气体状态方程有

P°L°S_P?L2s

解得

5

p2«0.129xlOPa

又有

PQS=rn'g+p2S

解得

m'x3.48kg

20.（2024•辽宁沈阳•三模）2024年4月我省凌源地区遭遇了暴雨袭击，导致一些排水井内水面上升，若

井盖排气孔被堵塞，会产生井盖移位的安全隐患。如图所示，井盖质量"尸40kg,圆柱形竖直井内水面面积

25

S=0.5m,此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强p0=1.0xl0Pao若井内水位以20mm/h的速度上

涨，空气视为理想气体，温度保持不变，g=10m/s\

（1）求密闭空气的压强为多大时，井盖刚好被顶起；

（2）若48分钟后井盖刚好被顶起，求此时井内水位与井盖之间的距离人；

【答案】（1）1.008xl05Pa；（2）2m

【详解】（1）设此时密闭空气的压强为外，对井盖受力分析可知

p0S+mg=p2S

解得

等=l.°08xl05pa

（2）由题可知，设刚开始时的压强B，密闭气体的体积匕，井盖被顶开时的压强为P2,此时密闭气体的

体积为匕，整个过程是等温变化，根据玻意耳定律可知

AK=PM

其中

Pi=1.0xl05Pa

,48

V=S/z+20xl0-3x—x5

160

5

p2=1.008xlOPa

V2=Sh

代入数据解得

h=2m

21.（2022•吉林、黑龙江•高考）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞

I和活塞H之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞II不能

通过连接处。活塞I、II的质量分别为2相、加，面积分别为2S、S,弹簧原长为初始时系统处于平衡状

态，此时弹簧的伸长量为0.1/,活塞I、II到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为"。已知活塞

外大气压强为P。，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）

（1）求弹簧的劲度系数;

（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞n刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。

【答案】（1）发=土等；（2）%=K）+W，K与

【详解】（1）设封闭气体的压强为A,对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有

mg+A。•2S+2mg+p1S=p0S+乩•2S

解得

3ms

P\=

对活塞I由平衡条件有

2mg+Po•2S+k・0.1/=p/2S

解得弹簧的劲度系数为

407ng

k=--------

I

（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞n刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知,

气体的压强不变依然为

3mg

Pi=P\=Po

J

即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为

V；=—x2S+—xS=^^,V2=l2-2S

1222

由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有

12=1.1/

有等压方程可知

解得

4

22.（2023•吉林、黑龙江•高考）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两

段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长

度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时,

玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）

【答案】PA=74.36cmHg,pB=54.36cmHg

【详解】设B管在上方时上部分气压为pB,则此时下方气压为PA,此时有

倒置后A管气体压强变小，即空气柱长度增加1cm,A管中水银柱减小1cm,A管的内径是B管的2倍,

则

葭=4鸟

可知B管水银柱增加4cm,空气柱减小4cm；设此时两管的压强分别为〃、次，所以有

p1+23=pZ

倒置前后温度不变，根据玻意耳定律对A管有

PA5A£A=

对B管有

PBSBA=PB^B”

£[=10cm+1cm=11cm

"=10cm-4cm=6cm

联立以上各式解得

pA=74.36cmHg

pB=54.36cmHg

【考向三：热力学定律和气体状态变化的综合应用】

23.（2024•吉林•一模）某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶。然

后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞的同时瓶内出现白雾，则（）

A.挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小

B.挤压水瓶过程中，瓶内气体内能不变

C.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功

D.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高

【答案】C

【详解】AB.旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶，外界对气体做正功，瓶内气体来不及发生热传导，根据

热力学第一定律可知，瓶内气体内能变大，瓶内气体温度升高，则瓶内气体分子的平均动能增大，故AB错

误；

CD.然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功，，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力

学第一定律可知，瓶内气体内能变小，瓶内气体温度降低，故C正确，D错误。

故选Co

24.（2024•辽宁•模拟预测）某次防灾演练中，消防员演示了遭遇洪水时正确使用塑料盆进行自救的方法。

如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，最终消防员和塑料盆一起漂浮，其示意

图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则（）

甲乙

A.将盆口下压的过程中，盆中气体的压强增大

B.将盆口下压的过程中，盆中气体对外做正功

C.将盆口下压的过程中，盆中气体从外界吸热

D.盆中气体对盆的作用力与人对盆的压力大小相等

【答案】A

【详解】A.将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，由玻意耳定律

AK=。狙

可知，盆中气体的压强增大，故A正确；

B.将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，外界对盆中气体做正功，故B错误；

C.根据热力学第一定律

其中

AU=O,W>0

解得

Q<0

故将盆口下压的过程中，盆中气体向外界放热，故C错误；

D.对盆受力分析可知，盆中气体对盆的作用力与人对盆的压力不是一对平衡力，故大小不相等，故D错

误。

故选Ao

25.（2024•辽宁•一模）某校物理学科后活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学

制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与

折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体）,

该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不