高考物理 专题12 非选择题（含解析）

专题12选修3-3(非选择题)

【年高考命题预测】

选修3-3在非选择题部分的考点与选择题不同，能够命题的考点不太多，备考工作更有针对性。

非选择题的命题主要集中在如下几个方面：

(-)改变气体内能的两种方式及做功和热传递，气体对外做功内能减少，外界对其他做功内能

增加，从外界吸收热量内能增加，对外放热内能减少；

(-)气缸和封闭试管模型，主要考察气体压强和体积、温度的动态变化，活塞受力平衡分析是

一个关键点，主要考察气体实脸定律即玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律；

(三)关于阿伏伽德罗常数的命题，根据摩尔体积和摩尔质量，以及一个分子的质量或者体积计

算分子个数是常见的命题类型。

新课标考区的命题一般侧重于改变内能的两种方式和理想气体状态方程的计算题考察，而非课标

考区的命题形式除去前面提到的三方面的计算题考察外还有填空题的形式，内容不局限于这些，但也

不像选择题那样涉及面广。填空题的考察多考察重点知识如分子动能分子势能气体内能的判断，热力

学定律的考察，以及油膜法测分子直径的实验探究等。备考工作中需要做到有重点，有针对性，不能

盲目做题，针对我们提到的三个方面的题型强化练习，归类总结，新课标考区题型考点相对固定，目

的性更强，非课标考区，也只是需要在全面了解的基础上有重点的强化训练，同时特别注意关于部分

实验探究的考察。

【年高考考点定位】

对分子动理论、热传递和做功部分是选修3-3的重点，也是非选择题命题的重点。对气体的问题

只要求知道气体的压强、体积、温度之间的关系即理想气体状态方程空二竽，非选择题一般

会选择这个点命题，突破点在于活塞的受力分析，注意初末状态的温度体积的变化。

【考点威】名师考点透析

考点一、分子动理论

【名师点睛】

1.物质是有大量分子组成的：涉及到的微观量有分子体积匕、分子直径"、分子质量〃石,涉及到的

宏观物理量主要有物质体积物质体积V、摩尔体积匕|、物体质量〃？、摩尔质量加、物质密度0、

摩尔体积匕、物体质量〃？、摩尔质量例、物质密度夕。把这些宏观物理量和微观物理量联系起来

mMoV

的桥梁就是阿伏伽德罗常数NA=6.02X1（）23〃W/T。分子质量:m.=—=--=^；分子体

NNR心

syV匕M

积：夕后=耳=孤；

（对气体，％应为气体分子占据的空间大小）

2.温度和内能：④单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律

的支配。多数分子速率都在某个值附近，满足“中间多，两头少”的分布规律，温度越高，占比例大

的中间分子速率向大速率靠近。②分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。温度是分子平均动

能大小的标志。

温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）.分子势能变化与

分子力做功有关，分子力做正功，分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。

3.气体压强是由于大量气体分子对容器壁的频繁撞击产生的，温度越高，分子运动越剧烈，对容器壁

撞击力越大，气体压强越大，体:积越小，分子越密集，对容器壁撞击越频繁，气体压强越大。

考点二、理想气体状态方程

【名师点睛】

①玻意耳定律：〃V=C（。为常量）一等温变化；

②查理定律：3二C（。为常量）f等容变化

T

③盖吕萨克定律：二二C（。为常量）一等压变化

T

4理想气体：遵守三个实验定律的气体即可成为理想气体，综合三个实验定律可得理想气体状态方程

〃M二〃2匕

I~T2o

考点三、热力学定律

【名师点睛】

1、热力学第一定律

(1)内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体做的功/与物

体从外界吸收的热量。之和等于物体的内能的增加量△u

(2)数学表达式为：AU=

(3)符号法则：

A做功WP热量6i内能的改变AU。

取正值P外界时系统做功，系统从外界吸收热量小系统的内能噌加/

取负值«一“P系统对外界做功「系统向外界放出热量•系统的内能减少，

(4)绝热过程0:0,关键词“绝热材料”或"变化迅速”

(5)对理想气体：①△〃取决于温度变化，温度升高A6>0,温度降低△次0②#.取决于体积变化，

了增大时，气体对外做功，收0；〃减小时，外界对气体做功，上0；③特例：如果是气体向真空扩散,

//,=0

2、能量守恒定律：

(1)能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物

体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。

(2)第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器。(违背能量守恒定律)

3、热力学第二定律

(1)热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自

发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。

(2)说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。

②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。

③热量可以从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完

成。

(3)热力学第二定律的两种表述

①克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。

②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。

(4)第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热

机。

②第二类永动机不可能制成，不违反热力学第一定律或能量守恒定律，违反热力学第二定律。原因：

尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不弓I起其他变化；机械能和内能

的转化过程具有方向性。

【试题演练】

1.【•山西省忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中高三第一次四校联考】（8分）一定质量的理

想气体从状态力变化到状态用再变化到状态其状态变化过程的夕-/图象如图所示.已知该气体

在状态/时的温度为27℃,求：

①该气体在状态反。时的温度分别是多少？

②该气体从状态月到状态。的过程中内能的变化量是多少？

③该气体从状态力到状态。的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？

叭xKFPa）

3

2

]——仁

•II

~1-"3vmnf）

【答案】①6二100K,Ts=100K②0③吸热J.

【解析】

试题分析：①对于理想气体

A-32与

Lis

▼*▼♦

5-C型"，:=1皿二

②/一。由温度相等得・

③上一。的过程中是吸热

吸热的热量。=一丁=~；=二腐]

考点：本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律.

2.卜湖北省武汉市部分学校新高三起点调研测试物理试题】（8分）如图所示，一环形玻璃管放在水

平面内.管内封闭有一定质量的理想气体.一固定的活塞。和一能自由移动的活塞月将管庆的气体分

成体积相等的两部分I、II。现保持气体H的温度不变仍为T。=300K,对气体I缓慢加热至小500K,

求此时气体i、n的体积之比，（活塞绝热且不计体积）

【答案】5:3

【解析】

试题分析：设环形玻璃管内I、n两部分的初始体积为，.:，加热的后两部分气体的压强分别为赳、p,

中气体体积的噌加量为工;由理想气体状态方程，对I中气々有

P：七_P。：+迎

7：T

由玻意耳定律,对II中气体有P：.=X-A律

解得=Z

.

故此时气体I、H的体积之比为%W=:

v0-Av3

考点：理想气体状态方程

【三年高考】12、13、14高考试题及其解析

•-------------------------2014年高考真题

L【•重庆卷】（6分）题10图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积这

%,压强为R的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩，若气泡内气体可视为理想气体，

其温度保持不变，当体积压缩到/时气泡与物品接触的面积为S求此时每个气泡内气体对接触面外

薄膜的压力。

物品

接触面

题10图

【答案】F=^pS

【解析】

试题分析：设压力为F,压统后气体耳N为p

由等温过程：p:r;=pV

F=pS

解得：F="pS

1考点定位】本题考查了理想气体状态方程.

【方法技巧】运用户厂=，长7关键上找到初末状态参量。

2.【・新课标全国卷I]一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内，汽缸壁导热良好，

活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动，开始时气体压强为以活塞下表面相对于气缸底部的高度为力，外界

的温度为几现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了力/4。若此后

外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度

大小为go

【答案】一也组

4rp

【解析】

武题分析：气缸导热良好，说明气体温度一直等于外界温篁工，设气缸底面积为$,活塞质量为沙，大气

压强而

开始平衡时有P-S+叫g=pS

沙子倒完后平衡时，对活塞分析p：S+p'S

整理可得”暄=(p1-p)S

济Spq；：S4D

根据理想气体状态方程有匕士=」一广潺户・上

T.T.

联立可得$=注

.—hS•T

外界温度变为工时，根据理想气体状态方程可得-4

T.T

根据活塞平衡可得p-S+叫g+普退=p"$

J；"9/T

重新平衡后的气体体积V='

T-41p

【考点定位】理想气体状态方程

3.【•海南卷】一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分割成I、II

两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为Pi。，如图缶）所示。若将气

缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体体积之比为3：I,如图（6）所示。设外界温度不变。

已知活塞面积为S重力加速度大小为g求活塞的质量。

【答案】上:

5g

【解析】

试题分析：设活塞的质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为巴:，倒置后上下气体的压强分别为人和2，

由力的平衡条件有

Mg

P：:=Pi;+—

y.=»、H----

1*S

倒置过程中，两部分气体均经历等温过工，设气体仗•.、/%只为二，由玻意耳定律得

联立以上各式得

5g

考点：理想气体状态方程

4.【•上海卷】(10分)如图，一端封闭、粗细均匀的〃形玻璃管开口向上竖直放置，管店用水银将

一段气体封闭在管中。当温度为280K时，被封闭的气柱长£=22cm,两边水银柱高度差/尸16cm,大气

压强p()=76cmHg。

(1)为使左端水银面下降3cir,封闭气体温度应变为多少？

(2)封闭气体的温度重新回至J280K后，为使封闭气柱长度变为20cm,需向开口端注入的水银柱长

度为多少？

【答案】⑴工=3501(2)10cm

【解析】

试题分析：(1)设玻璃管的横截面积为S，封闭气体压强为？，初始根据水银液面受力平衡可分析得

R+=R,可得耳=60c“%r

当左端水银面下降3G〃，右端液面必然上升、加，则k右漫面高引差变为A；:=1-3cm-3cn；=10c^>

此时封闭气体压强为建

同样根据液面平衡可分析得£+10刖的=2>可程A=66m'g

根据理想气体状态方程至二'''一,代入温度7-KUk,可得工=350k

(2)设此时封闭气体压强为月，封闭气体的七度=根据理想气体状态方程可得

PLSEZ'S4M司/日

—L——=----计算可归P--66s:Hg

[4^

此时作用液面高度差,；:=P._R=10c^

左端液面上升==L一L'=：c愕,右端上升工:=；:+x--工=Sew,所以开口端注入水银的长度为

M+x、=10G，：

考点：理想气体状态方程

5.【•新课标全国卷H】如图所示，两气缸力9粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的

细管连通；力的直径为8的2倍，力上端封闭，6上端与大气连通；两气缸除4顶部导热外，其余部

分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、〃活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧

气；当大气压为R,外界和气缸内气体温度均为7C且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的

；活塞.在气缸的正中央。

■I

(i)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞〃升至顶部时，求氮气的温度；

(ii)继续缓慢加热，使活塞。上升，当活塞。上升的距离是气缸高度的々时，求氧气的压强。

16

【答案】(i)32C>K(ii)+P,

【解析】

试题分析：(i)活塞!•升至顶部的过程中，活塞广7动，活屋而下方的氮气经历等压过程，设气缸工的

容积为二，氮气初始状态的体积为：'：，温度为二，末二体积r-温度为二，按题意，气缸m的容积为二4,

；11\

由题给数据及盖吕萨克定律有：V.=-V——-①

1\=二rC——②

-4、4

r.厂,

3

由①②③式及所给的数据可得:r=320K©

(ii)活塞与升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞1开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的

116时，活塞。上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为匚，压强为p：；末态体积为广”压

强为后，由所给数据及玻意耳定律可得

,，L，

i.=-iC,p.=—V.⑤

16v

p-V-=p、K⑥

4

由⑤⑥式可得：P：=-P：⑦

【考点定位】盖吕萨克定律；装意耳定律.

【知识拓展】此题考查盖-吕萨克定律及玻意耳定律的应用问题；关键是选择好研究对象及研究对象

的两个状态的状态参量。

6.【•山东卷】一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3xl()38g、体积

%=0.5〃尸的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水

面的距离％=40〃?，筒内气体体积V；=163。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为久时,

拉力减为零，此时气体体积为匕，随后浮筒和重物自动上浮。求匕和心。

已知大气压强/=lxio5g,水的密度夕=1x103必/加3,重力加速度的大小g=10/"//。不计水

温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。

3

【答案】K=2.5W;；i:=10w

【解析】

试题分析：当F=0时，由平衡条件得

延=&£(【：+匕)①

代入数据得

匕=2.5nf②

设筒内气体初、末态的压强分别为E▲、R,,由题巧得

£=?:+pg\③

P：=P.-pgh2J

此过程中，筒内气体温度和匕强不变，叫寂意耳定外得

£二=可；

联立②③④⑤式，代人数据得

运=io???@

【考点定位】玻意耳定律

7.【•上海卷】(5分)在"用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,

某同学将注射器活塞置于刻度为10m/处，然后将注射器链接压强传感器并开始实验，气体体积/每

增加Im/测一次压强P,最后得到。和『的乘积逐渐增大。

图J图vb)

(1)由此判断，该同学的实验结果可能为图_______

(2)(单选题)图线弯曲的可能原因是在实验过程中

(A)注射器中有异物

(B)连接软管中存在气体

(C)注射器内气体温度升高

(D)注射器内气体温度降低

【答案】(1)a(2)C

【解析】

试题分析：根据理想气体状态方程有学=与，由于温度不变，所以有歹:.二小打，即压强与体积成

反比，vxl,所以图Q)符合实嗡结目。观察图%.〈友现随体积噌大，图像不再是直线，而是斜率

p

即｝=空在增大，所以原因可能是温度升选项C•对.

考点：理想气体状态方程

8.【•江苏卷】一种海浪发电机的气室如图所示。工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气

的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推

动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。

(1)下列对理想气体的理解，正确的有0

A.理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型

B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体

C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

D.在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律

【答案】AD

【解析】

试题分析：理想气体是指在任何温度、玉强下让遵守气体实验定律的气体，是为了研究方便而引入的

不计本身大小、分子间除碰撞外不计相互件不力，无分7八；4、分子间碰撞为弹性碰撞的理想模型，故选

项R、D正确；实际气体温度不太低、压强不二可视为理相二津，故选项3错误；由于理想气体不计

分子势能，因此其内阻只与温度自关，故选RC错误.

【考点定位】本题主要考查了时理想气体的理解问题，属于中档偏低题.

（2）压缩过程中，两个阀门均关闭。若此过程中，气室中为气体与外界无热量交换，内能增加了

3.4X10工则该气体的分子平均动能（选填"增大”、“减小”或“不变”），活塞对该气体

所做的功（选填“大于"、“小于”或“等于”）3.4X101

【答案】增大，等于

【解析】

试题分析：由于压缩过程中气体与外界无，量交换，胃；心能噌加，因此温度升高，气体的分子平均动能

噌大，根据热力学第一定律可知；丁=，匚

【考点定位】本题主要考查了时分子为理论、热力学第一声律的理解与应用问题，属于中档偏低题.

（3）上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃,体积为D.224nA压强为1个标准大气压。已知

1m。/气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4Z,阿伏加德罗常数此=6.02X10、。/.0计算此

时气室中气体的分子数,（计算结果保留一位有效数字）

【答案】心5X10”（或心£X10”）

【解析】

试题分析：设气体在标准状况下的体积为儿上述过程为等压过程，有：J=J

气体物质的量为：〃二番

分子数为：N=M

联立以上各式并代入数据解得：心与白N=5X10”（或6X10”）

【考点定位】本题主要考查了有关阿伏伽德罗常数的计算问题，属于中档偏低题。

•-----------------------2013年高考真题----------------

1.【•新课标全国卷I】（9分）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气

缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为电气缸中各有一个绝热活

塞（质量不同，厚度可忽略）.开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），

压强分别为R和半；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为与。现使气缸底与

一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K,经过一段时间，

重新达到平衡.已知外界温度为几不计活塞与气缸壁间的摩擦.求：

(i)恒温热源的温度7,；

(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积匕

【答案】T=-T-，U=-V.

A,***

【解析】

试题分析：(i)与恒温热源接触后，在工未打开时，右活飞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由

盖吕萨克定律得

由此得T=.T：②

(ii)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大.打开工后，左活塞下降至某一位置,

右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件.

气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为0

由玻意耳定律得

广建窕

r

3+必)=企•、④

联立③④式得6:3-：：::.一：三=:

其解为\二=3。⑤

一

另一解：:=-9”不合题意，舍去.

【考点】气体实睑定律

2.【•浙江卷】一定质量的理想气体，从初始状态月经状态夕、C、〃再回到状态4其体积］，与温度

7的关系如图所示.图中〃、打和7〃为已知量.

（1）从状态力到民气体经历的是________过程（填“等温,”等容”或“等压”）;

（2）从月到。的过程中，气体的内能________（填“增大”“减小"或"不变”）；

（3）从。到〃的过程中，气体对外________（填.做正功一做负功”或.‘不做功”），同时

（填"吸热”或“放热”）；

（4）气体在状态〃时的体积%=.

【答案】⑴等容仁）不变（3）做负，放热々与1

【解析】

试题分析：（1）从图像可知，从上到3过程为等容过程

（2）从3到。过程，温度不变，理想气体的内的一三，

（3）从。到。过程，体积减小，外界对气”.做正功；温度降低，内能诚小；根据热力学第一定律，气体

放热.

（4）从〃到力过程是等压变化，有蓝二蓝，所以力二毕.

【考点】气体实验定律，热力学定律

3.【•新课标全国卷II】（10分）如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下

部封有长h=25.0cm的空气柱,中间有一段长h=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度h=40.0cm.

已知大气压强为6=75.0cmHg.现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空

气柱长度变为厂户20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离.

[T

I.

【答案】15cm

【解析】

试题分析以wmHg为压强单位.工活塞下金前，玻璃KF郃空气柱的压强为二①

设活塞下推后，下部空气柱的压弼，/：，由女点耳定%得p上=p』②

设活塞下推距离为X,则此时玻璃管上部空片七的长度比二=上+上一；：一\：③

设此时玻璃管上部空气柱的压强为p：，则

尸尸尸:一上④

由玻意耳定律得

由①至⑤式及题给数据解得

A：;=15.0cm⑥

【考点】气体实验定律

4.【・重庆卷】（6分）汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为％,压强为A；装载货物后，

该轮胎内气体的压强增加了若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，

求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量.

【答案】AV=-eh

Po+A〃

【解析】

试题分析：本题考查理想气体的状态方程由于轮巴内气体导,5量、温度均不变的理想气体，由玻意耳定

律有：P：r；=（p：+Y）（二+）「），所以什枳改变普.、--:

以+¥

【考点】玻意耳定律

5.【•江苏卷】（2）该循环过程中，内能减小的过程是______（选填

或“〃一#）.若气体在1过程中吸收63kJ的热量，在d〃过程中放出38kJ的热量，则气体完

成一次循环对外做的功为_____kJ.

B

DC

V

【答案】(2)3-C25

【解析】

试题分析：分析可知，3—2过程内能减，卜，C—D过秤二注酒加.整个循环过程中，AL=：j,由热力学第

一定律、二=丁+2，则丁=)丁一。=3—(6--J.己)=一”」，故对外做的功为工kJ.

【考点】热力学定律

•------------------------------2012年高考真题--------------------•

1.【上海】(12分)如图，长£=100cm,粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长〃=50cm的

空气柱被水银柱封住，水银柱长方=30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入

水银槽，插入后有(力=15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强R=

75cmHgo求：

(1)插入水银槽后管内气体的压强0；

(2)管口距水银槽液面的距离〃。

【答案】(1)62.5cmHg(2)27.5cm

【解析】

试题分析：(1)设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，由玻意耳定律〃=a£//=53.6cmHg,由于〃

+(gA=83.6cmHg,大于从水侬必有流出，设管内此时水银柱长为乂由玻意耳定律nSZ<k(A

-(g。)S(£-x),解得x=25cm,设插入槽内后管内柱长为,£'=L-(x+⑺=60cm,插

入后压强夕二R乙〃'=62.5cirHg,

(2)设管内外水银面高度差为力'，力'=75-62.5=12.5cm,管口距槽内水银面距离距离5=1-£'

一力'=27.5cm,

【考点】理想气体状态方程

2.【新课标】(9分•)如图，由〃形管和细管连接的玻璃泡4£和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，

8的容积是力的3倍。阀门S将力和6两部分隔开。力内为真空，〃和C内都充有气体。〃形管内左边

水银柱比右边的低60nlin。打开阀门S,整个系统稳定后，V形管内左右水银柱高度相等。假设〃形管

和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

s

（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）

（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，4形管内左右水银柱高度差又为60mm,求加热后

右侧水槽的水温。

【答案】(1)180即7汨g(2)T'=364K

【解析】（：）在打开阀门5•前，两水槽水温均为三=1：三。设珅F泡3中气体的压强为p.,体积为：*玻

璃泡。中气体的压强为p：.依题意有p：=Q-与①

式中打开阀门5后，两才,漕水温仍为三设玻璃泡3中气体的压强为「岳

依题意，有P,i^p：②

玻璃泡上和3中气体的体积为二=二「；'

根据玻意耳定律得p,④

联立式，并代入题给数据得网「声母二⑤

（ii）当右侧水槽的水温加热至7'时，〃形管左右水银柱高度差为八2玻璃泡C中气体的压强为

Pe'二P卡卜网

9

玻璃泡。的气体体积不变，根据查理定理得华=与⑦

联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得了'=364K

【考点】气体实验定律

3.［山东］如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的。.型管竖直放置，右端与大气相通,

左端封闭气柱长/=20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高。先将右端与一低压舱（未画出）

接通，稳定后右管水银面高出左管水银面人=10,〃（环境温度不变，大气压强Po=75c〃2Hg）

©求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）

②此过程中左管内的气体对外界

（填“做正功”“做负功”“不做功，，），气体将

（填"吸热"或放热“）。

【答案】正功吸热

【解析】

试题分析“设：理管横蜥积为5一端与大屋相通时鳍中封闭气体压强为氏右端与t氐压舱接通

后左管中封闭气体压强为外，气柱长度内小稳定后低压舱内的压强为“左管中封闭气体发生等温变化,

根据玻意耳定律得

Ph=

Pi=Po©

P：=P、Pk

U=4S

F：=LS

由几何关系得

h=2(Z2—/1)

联立©©③陋③◎式,代入数据得

p=5()cmHg

©做正功；吸热

【考点】气体实验定律

4•【-海南】（8分）如图，一气缸水平固定在静止的小车上「质量为

叭面积为S的活塞将一定量

的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距/,

现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动

稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d.已知大气压强为%不计气缸和活塞问的摩擦；且小车运

动时，大气对活塞的压强仍可视为整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小.

左

【答案】(1)AC三(2)c=""

-d)

【解析】（1）尸>々时分子力合力为引力・二正功，，子势能4j、动能噌加；，・=>•:时分子势能最小，动能

最大；时分子力合力表现为引力，忙贝功，△：势能增，动能减小，分子动能和势能之和在变化过程

中保持不变。正确选项为AC3

（2）设小车加速度大小为4,稳定时气缸内气体的压强为「，活塞受到气缸内外气体的压力分别为

fi=Pl^①

/-=p-S②

由牛顿第二定律得

£一£=③

小车静止时，在平衡情况下，气缸内情况下，气缸内气体的压强应为P:由玻意耳定律得

IW=d/④

式中v=SL⑤

匕=S（L-d）⑥

联立①②③④⑤⑥式得

⑦

m(L-d)

【考点】（1）分子间的相互作用能（2）气体实验定律

5【•江苏】如图12止2图所示，一定质量的理想气体从状态/I经等压过程到状态氏此过程中，气

体压强中LOXlO'/a,吸收的热量缶7.0义10%求此过程中气体内能的增量。

304.0

(«!2A-2ra)

【答案】5.0xl0:J

【解析】

VV

试题分析（3）等压变化上=二对外施勺功丁=••"），根据热力学第一定律」乙.二2-丁，解

得AU=5.OxlO：J.

【考点】考查气体实嗡定律、热力学第一定律的应用，考查学生对热力学定律的理解.

【两年模拟】

------------------------2014年名校模拟题-------------------

L【•江西省景德镇市高三一模】（9分）如图所示，一密闭的截面积为S的圆筒形汽缸，高为〃

中间有一薄活塞，用一劲度系数为4的轻弹簧吊着，活塞重为G与汽缸紧密接触不导热，若I、

n气体是同种气体，且质量、温度、压强都相同时，活塞恰好位于汽缸的正中央，设活塞与汽缸壁间

的摩擦可不计，汽缸内初始压强为Po=L（）X10Na,温度为Z）,求：

①弹簧原长.

②如果将汽缸倒置，保持汽缸U部分的温度不变，使汽缸I部分升温，使得活塞在汽缸内的位置不

变，则汽缸I部分气体的温度升高多少？

【答案】①旦-£②卫

2kP.s

【解析】

试题分析：（1）以活塞为研究对象，活屋上下气体的压力大小等，根据平衡条件，重力和弹簧的弹力平衡,

即H=G,可求弹簧的伸长工=勺，此时工簧的长度为所以弹簧的原长为三-£；

k12k

（2）由题意知，若活塞的位置不变，.那么气价二）£积就不变，此时活塞受平衡状态，对于I部分的

气体压强△."=1G故I部分的气体3=2”匚=二，AP=—,根据可求、7=不不，所

以汽缸I部分气体的温度要升高卫.

P：s

考点：本题考查理想气体状态方程

2.[•吉林长春市吉大附中高三下期三模】（10分）如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝

热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为见横截面积为S与容器底部相距力，此时封闭

气体的温度为7；o现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量。时，气体温度上升到&已知大气

压强为R,重力加速度为g不计活塞与气缸的摩擦，求：

①活塞上升的高度；

②加热过程中气体的内能增加量。

/TRRRRRR

66

【答案】①凶=笄L[②。一（4s+〃?g）与汽〃

yi7i

【解析】

试题分析：①气体发生等压变化，有「邛（3分）

（h+AJi）ST2

解得=（2分）

7i

②加热过程中气体对外做功为W=PSM=（ES+机g）与工〃（3分）

由热力学第一定律知内能的增加量为

△u=Q_W=0-（^5+（2分）

考点：本题考查理想气体状态方程和气体做功。

3.【•陕西五校高三三模】（9分）如图所示，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄

氏温度为右的理想气体，活塞的质量为加，横截面积为S,与容器底部相距加。现通过电热丝给气体

加热一段时间，使其温度上升到(摄氏)3若这段时间内气体吸收的热量为Q已知大气压强为外

重力加速度为g,求：

(1)气体的压强。

(2)这段时间内活塞上升的距离是多少？

(3)这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？

—1.|h'—ti

【答案】⑴尸文fgS(2)⑶aA2—T=2—(RS+*)^^

【解析】

试题分析：《1)活塞受力分析如图，由二衡条件纥.XRTsS

快5

mg

PoS

（2）设温度为:二时活塞与容器底部相距；■-因为气体即等压变化.

由盖一吕萨克定律3=3得：

由此得：力二="专

活塞上升了、；=，•：二一0.=Mu

3）气体对外做功为T=FS*"】“/堂三々（右5+峪）义三

丁、」_二十「：2-3+t；

mt*—t-

由热力学第一定律可知”：=2一7=。一（p：s+；吗）

一，二IUJ

考点：盖-吕萨克定律；热力学第一定律.

4.【•湖南师大附中高考模拟二】（9分）为了保证车内人员的安全，一般小车都装了安全气囊，利

用NaN爆炸产生的气体充入气囊。当小车发生一定的碰撞时，NaN.爆炸安全气囊将自动打开。若

氮气充入气囊后的容积为上56J囊中氮气密度为p-2・5kgm,已知氮气的摩尔质量为

M,=0.028kg/inolo

①试估算气囊中氮气的分子数；

②当温度为27c时，囊中氮气的压强多大？

【答案】3.1x10-；2.2^?

【解析】

试题分析：①氮气的物质的量：--则"L的分子数：、=4产3.1入11三

②标准状态下/；=1公m,-.0=22,41:■•二、

?£时：I-56Z,7=300K

PVDT-

由理想气体状态方程，――「=，解得•P=22L“，

T.I

考点：本题考查理想气体的状态万程

5.【•湖北七市（州）高三联考】（9分）如图，一根粗细均匀的细玻璃管开口朝上竖直除止，玻璃

管中有一段长为h=24cm的水银柱封闭了一段长为%o=23cn的空气柱，系统初始温度为3=200K,

外界大气压恒定不变为R=76cmHg.现将玻璃管开口封闭，将系统温度升至7=400K,结果发现管

中水银柱上升了2cm,若空气可以看作理想气体，试求：

i.升温后玻璃管内封闭的上下两部分空气的压强分别为多少cmllg?

ii.玻璃管总长为多少？

【答案】(1)160cmHg；184:mHg(2)SXm

【解析】

试题分析：：.设升温后下部空气司屋为白晨璃管壁椁盆面积S,对下部气体有

(p:+tiHg)x:S_p(x:+2cw).S

工=7-

代入数据得片IS我mHg

此时上部气体压强pz

：：.设上部气体最初长度为%对上艺、

p-xS一2G膂is

'7~=T

代入数据得X4次m

所以管总长为.v：-；；-.v=S7em

考点：气体的状态方程。

6.【•河南商丘高三三模】一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内

外水银面的高度差为K=62cni,系统温度27C.因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别

进行两次试验如下：①保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升2cm(开口仍在水银槽液面以

下)，结果液面高度差增加△/=1•；②将系统温度升到77℃,结果液面高度差减小△/2=lcm.已知

玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃.求：

①实际大气压为多少cmHg?

②初始状态玻璃管内的空气柱有多长？

【答案】①?"mH岁②1二

【解析】

试题分析：设大气压强相当于高为n的小银柱产主压强，初始空气柱的长度为工，则由理想气体状态方程,

由第一次试验的初末状态

(H-L).v=(H-::-E)(x+lcm-

由第一次试嗡的初末状态

(H-L)X(H-：：+1C??7)(A-+lCr?7)

~—

两式中二和三分别为3口：：区和353K,依抿芍式可求得

N=rA-12cm

故实际大气压为75cniHg,初始空气柱-12cm.

考点：理想气体的状态方程.

7.【•河北邯郸市高三二模】(9分)如图所示，一密闭容器内贮有一定质量的气体，不导热的光滑

活塞将容器分隔成左右两部分.，开始时，两部分气体的体积、温度和压强都相同，均为依15,7i=300K

和Kdl.OxlO5小。将右侧气体加热，而左侧仍保持原来温度，平衡时测得左侧气体的压强为

1.5x105小，求：

(i)左侧气体的体积；

(ii)右侧气体的温度。

【答案】(i)V=1OL(ii)芹600K

【解析】

试题分析：i对左侧气体，由玻意耳定律得

P°v。=pv①

所以左侧气体体积V=\OL②

五对右侧气体，体积为『'=2匕-丫=20乙③

压强与左侧相同，均为2④

由理想气体状态方程，得：

区及此⑤

T。T

由①解得：尸600K©

评分标准：①④⑤每式2分，②③⑥每式1分

考点：本题考查理想气体状态方程

8.