高考物理试题汇编：机械波与热光原（附答案）

裔考/题汇编机械波导色究原

1.（2024・天津•高考真题）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是f=ls时该波的波形图，图2是x=0

【详解】波的周期7=4s,因f=lls时，即在ES后再经过10s=2.57,此时原点处的质点振动到波谷位置，

即该波的波形图为C。故选C。

2.（2024•重庆•高考真题）一列沿x轴传播的简谐波，在某时刻的波形图如图甲所示，一平衡位置与坐标原

点距离为3米的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示，若该波的波长大于3米。则（）

A.最小波长

B.频率,Hz

C.最大波速:m/s

4

D.从该时刻开始2s内该质点运动的路程为4cm

\/

【答案】BD

【详解】B.根据乙图写出平衡位置与坐标原点距离为3m米的质点的振动方程y=sin（⑼+伊）带入点（0,

追）和（2,0）解得8=口=苧可得7=2.4s,/=^Hz故B正确；

23612

A.在题图甲中标出位移为坐cm的质点

2

若波沿工轴正方向传播则为。点，沿x轴负方向传播则为夕点，则波长可能为!2=3m,即；1=18m,或

-Z=3m,即X=9m故A错误;

C.根据口=楙，可得v=7.5m/s,/=3.75m/s故C错误;

D.根据题图乙计算该质点在2s内运动的路程为s=（l+l+l+l-4）cm=（4-左）cm故D正确，故选BD.

3.（2024・浙江•高考真题）频率相同的简谐波源S】、S2,和接收点M位于同一平面内，Si、S2到M的距离之

差为6m。/=0时Si,S2,同时垂直平面开始振动，M点的振动图像如图所示，则（）

89不

A.两列波的波长为2mB.两列波的起振方向均沿工正方向

C.Si和S2,在平面内不能产生干涉现象D.两列波的振幅分别为3cm和1cm

【答案】B

【详解】根据图像可知，=4s时M点开始向上振动，故此时一列波传播到M点，起振方向向上，1=7s时波

形开始改变，说明另一列波传播到M点，此时两列波平衡位置都传到M点，第一列波使M点向下振动，之

后振幅减小，则此时M点振动减弱，可知第二列波使M点向上振动。

A.Si.S2到M的距离之差为6m,由图可知两列波传到M点的时间差为3s,根据v=丁可得波速为

Ar

丫=5!11/5=201/5故波长为几=〃'=4m故A错误：

B.根据前面分析可知两列波刚传到M点时均使M点向上振动，故两列波的起振方向均沿x正方向，故B

正确；

C.两列波频率相等，在平面内能产生干涉现象，故C错误；

D.由f=4.5s和t=7.5s时的位移知第•列的振幅为3cm,，第二列波的振幅为&=3cm-lcm=2cm故D错误。

故选Bo

4.（2024•海南•高考真题）一歌手在湖边唱歌，歌声通过空气和水传到距其2km的湖对岸，空气中的声速为

34Cm/s,水中声速为1450m/s,歌声可视为频率为400Hz的声波，则下列说法正确的是（）

A.在水中传播频率会改变

B.由空气和水传到湖对岸的时间差约为4.5s

C.在空气中波长为0.85m

D.在水中的波长为5m

【答案】BC

【详解】A.频率只与波源有关，故在水中传播频率不会改变，故A错误；

s20（H）<s20，）

B.由空气传到湖对岸的时间为场=:=ES"5-8o8os由水传到湖对岸的时间为廉=；-=q^s3.38s故

由空气和水传到湖对岸的时间差约为△/=，空-，水=4.5s故B正确；

C.在空气中的波长为4=半=m=0.85m故C正确：

v，14^0

D.在水中的波长为久=十=7am=3.625m故D错误。故选BC。

5.（2024・北京•高考真题）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖

直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度。随时间/变化的曲线为正弦曲线，如图

乙所示。下列说法正确的是（）

A.，=。时，弹簧弹力为0

B.，=0.2s时;手机位于平衡位置上方

C.从，=0至z=0.2s,手机的动能增大

D.。随I变化的关系式为a=4sin(2.5R)m/s2

【答案】D

【详解】A.由题图乙知，1=0时，手机加速度为0,由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为尸=〃吆，A错误;

B.由题图乙知，T=().2s时，于机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B错误；

C.由题图乙知，从/=0至f=0.2s,手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动

能减小，C错误；

D.由题图乙知T=0.8s则角频率。=半=2.5和泡右则〃随/变化的关系式为a=4sin(2.5R)m/s2,D正确。

故选D,

6.(2024・安徽•高考真题)某仪器发射甲、乙两列横波，在同一均匀介质中相向传播，波速v大小相等。某

A.在工=9.0m处开始相遇B.在x=10.0m处开始相遇

C.波峰在x=l().5m处相遇D.波峰在x=l1.5m处相遇

【答案】C

【详解】AB.由题意可知两列波的波速相同，所以相同时间内传播的距离相同，故两列横波在x=11.0m处

开始相遇，故AB错误；

CD.甲波峰的坐标为％=5m,乙波峰的坐标为七二16m,由于两列波的波速相同，所以波峰在

16-5

xJSm+fmnlOSm处相遇，故C正确，D错误。故选C。

7.(2024•江西•高考真题)如图(a)所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，

入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图(b)、(c)所示。

已知超声波在机翼材料中的波速为6300m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度"，下列选

项正确的是()

图（a）超声波检测原理示意图图（b）机翼表面反射信号图(c)缺陷表面反射信号

A.振动减弱；d=4.725mmB.振动加强;J=4.725mm

C.振动减弱；d=9.45mmD.振动加强;d=9.45mm

【答案】A

【详解】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为T=2xl（Ts又波速v=6300m/s,则超声波在机翼材

料中的波长2="=l.26xl（）7m结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为/=1.5xK）Ys故两个反

射信号的路程差2d=i加=9.45xl0-3m=£4解得”=4.725mm两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。

故诜Ao

8.（2024・河北•高考真题）如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的

转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方

向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的XT图像.已知轻杆在竖直面内长0.1m,电动机转速

A.0.2rad/sJ.0mB.0.2rad/s,1.25mC.1.26rad/s,1.0mD,1.26rad/s,l.25m

【答案】C

【详解】紫外光在纸上的投影做的是简谐振动，电动机的转速为〃=12r/min=0.2r/s因此角频率

co-l/rn=OA/r=1.26rad/s周期为T='=5s简谐振动的振幅即为轻杆的长度A=0.1m,12.5s通过的路程为

n

175

s=—x4A=lm故选Co

9.（2024・山东•高考真题）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速均为2m/s。/=0时

刻二者在x=2m处相遇，波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P,下列说法正确的是（）

八y/cm

A.f=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为0

B./=0.5s时，P偏离平衡位置的位移为-2cm

C.f=1.0s时，P向），轴正方向运动

D./=1.0s时，P向y轴负方向运动

【答案】BC

【详解】AB.隹0.5s内，甲、乙两列波传播的距离均为Ax=N=2xO.5m=lm根据波形平移法可知，，=0.5s

时，x=lm处甲波的波谷刚好传到P处，x=3m处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，根据叠加原理可知，

/=0.5s时、P偏离平衡位置的位移为-2cm,故A错误，B正确；

CD.在1.0s内，甲、乙两列波传播的距离均为A/=y4'=2xl.0m=2m根据波形平移法可知，/=1.0s时，x=0

甲波的平衡位置振动刚好传到P处，x=4m处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，且此时两列波的振动都向

1y轴正方向运动，根据叠加原理可知，f=L0s时，P向），轴正方向运动，故C正确，D错误。改选BC。

10.（2024•湖南•高考真题）如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左

呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、8两点平衡位置相距6m,小时刻A点位于波

C.f0+0.25s时刻，B点速度为0D.%+0.50s时刻，A点速度为0

【答案】D

3

【详解】A.如图根据题意可知=解得4=4m故A错误；

60

B.波源的振动频率为/——Hz=IHz故波速为u=4/=4m/s故B借误;

C.质点的振动周期为丁=ls,因为0.25s==,故8点在4+0.25S运动到平衡位置，位移为0,速度最大，

故C错误；

D.0.5s=y,故人点在2+0.5S运动到波峰，位移最大，速度为0,故D正确。故选D。

11.（2024•新疆河南•高考真题）位于坐标原点。的波源在/=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的

简诸横波沿1轴正方向传播。平衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，

则（）

A.波的周期是0.1s

B.波的振幅是0.2m

C.波的传播速度是10m/s

D.平衡位置在x=4.5m处的质点。开始振动时，质点P处于波峰位置

【答案】BC

【详解】AB.波的周期和振幅弓波源相同，故可知波的周期为7=0.2s,振幅为4=（）.2m,故人错误，B正

确；

3

C.P开始振动时，波源第2次到达波谷，故可知此时经过的时间为，=：r+T=（）.35s故可得波速为

4

丫=.=至m/s=10m/s故C正f能

i0.35

D.波从。传到。点需要的时间为/'=2=O.ls=故可知质点P处于平衡位置，故D错误。故选BC。

v2

12.（2024•江苏•高考真题〉如图所示，水面上有O、A、6三点共线，OA=2A6,零时刻在。点的水面给

个扰动，门时刻A开始振动，则B振动的时刻为（）

OAB

A.tiB.-C.2tiD.-

22

【答案】B

2/II

【详解】机械波的波速n不变，设O4=Z48=2L,故可得，।可得小=上=/1故可得B振动的时刻为

vv2

3

t=tt+tAB=-r1故选Bo

13.(2024・福建•高考真题)如图(a),装有砂粒的试管竖直静浮于水中，将其提起一小段距离后释放，一

段时间内试管在竖直方向的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，试管振

动图像如图(b)所示,

图(a)图(b)

A.振幅为2.0cmB.振动频率为2.5Hz

C.在/=0.1s时速度为零D.在/=0.2s时加速度方向竖直向下

【答案】B

【详解】AB.根据图像(b)可知，振幅为1.0cm：周期为T=0.4s则频率为/="=左142=2.5改故A错误,

B正确；

C.根据图像可知，/=0.1s时质点处于平衡位置，此时速度最大，故C错误；

D.根据图像可知，Z=0.2s时质点处于负向最大位置处，则此时加速度方向竖直向上，故D错误。

故选Bo

14.(2024・辽宁•高考真题)如图(a),将一弹簧振子竖直悬挂，以小球的平衡位置为坐标原点。，竖直向

上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放，其在地球与某球状天体表面做简谐运动的图像如

(b)所示(不考虑自转影响)，设地球、该天体的平均密度分别为门和2,地球半径是该天体半径的〃倍。

图(a)图(b)

.-n-2.I

A.2〃B.—C.—D.—

2n2n

【答案】C

【详解】设地球表面的重力加速度为g，某球体天体表面的重力加速度为针，弹簧的劲度系数为A，根据简

9LALAa

谐运动的对称性有h4A-〃吆=mg,k-2A-mg'=mg'可得g=*，/=竺可得弓=2设某球体天体的半

mmg

径为欠，在星球表面，有一.彳万（〃用万&.加联立可得包=2故选c.

（水『”一不—二mg金〃

15.（2024・浙江•高考真题）如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水

平杆上，间距为/,竖直悬挂的观则屏与小球水平间距为2/,小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观

测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（）

图1图2

A.4时刻小球向上运动B.4时刻光源的加速度向上

C.〃时刻小球与影子相位差为"D.4时刻影子的位移为5A

【答案】D

【详解】A.以竖直向上为正方向，根据图2可知，乙时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移

增大，可知，4时刻小球向下运动，故A错误；

B.以竖直向上为正方向，4时刻光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据

,=-心=加4可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，故B错误：

C.根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于•影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下

的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即4时刻小球与影子相位差为0,故C错误；

D.根据图2可知，与时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据直线传播能够在屏上影子的位置也处

/A+A

于最高点，影子位于正方向上的最大位移处，根据几何关系有77寸=—一解得/子=5A即&时刻影子

，十〃ri+入彤-f

的位移为5A,故D正确。故选D。

16.（2023・山东•高考真题）如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距L的A、8两点。已知

质点在A点的位移大小为振幅的一半，B点位移大小是A点的6倍，质点经过A点时开始计时，/时刻第二

次经过8点，该振动的振幅和周期可能是（）

/一B

••

2L2L2L122L12

A.—f=—,o3，B.—f=—,4A/C.­f=—D.-f=—，彳，

V3-1V3-1V3+15V3+17

【答案】BC

【详解】AB.当AB两点在平衡位置的同侧时有；A='心,4=Asin%可得Q=看；%=9或者外咛

因此可知第二次经过B点时以=?,36T，解得7=4,此时位移关系为在A-=L解得4=丁_；

3.乃/=，22V3-1

故A错误，B正确；

CD.当AB两点在平衡位置两侧时有-g4=Asin丸,A=Asin也解得丸=-今或者丸=-普（由图中运

动方向舍去），或者%=W当第二次经过B点时例=兰，则*（一工一解得了哈此时位移

333----------1=t5

2乃

关系为由A+2_4=L解得4=-^,C正确D错误；故选BC。

22V3+1

17.（2024・海南•高考真题）一定质量的理想气体从状态。开始经"、反、ca三个过程回到原状态，已知"

垂直于7轴，加延长线过。点，下列说法正确的是（）

A.历过程外界对气体做功B.恒过程气体压强不变

C."过程气体放出热量D.。〃过程气体内能减小

【答案】AC

【详解】A.由理想气体状态方程"二c化简可得v=由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故

TP

为<〃/>=〃,比过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确；

B.由理想气体状态方程^^=。化简可得丫=£,7由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故P〃V凡二0

M过程气体压强减小，故B错误：

C.岫过程为等温变化，内能不变，故AU=0根据坡意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做

功，故W>0根据热力学第一定律AU=Q+W解得QVOM过程气体放出热量，故C正确；D.圆过程，温

度升高，内能增大，故D错误。故选C。

18.(2024・海南•高考真题)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，

吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体枳为330cn?,薄吸管底面积0.5cn/，罐外吸管

总长度为20cm,当温度为27团时，油柱离罐口10cm,不考虑大气压强变化，下列说法正确的是()

A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏

B.该装置所测温度不高于31.50

C.该装置所测温度不低于23.50

D.其他条件小变，缓慢把吸管拉出米•点，则油柱离曜口距离增大

【答案】B

VV,，

【详解】A.由盖一吕萨克定律得广宁其中匕=匕+义=335城，7；=273+27(K)=300K,

匕=%+SZ=33O+O.5x(cm3)代入解得7=罢工+学詈(K)根据7=r+273K可知f=磐(℃)故若在

67676767

吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；

BC.当x=20cm时，该装置所测的温度最高，代入解得仁=3L5C故该装置所测温度不高于31SC,当x=0

时，该装置所测的温度最低，代入解得L=225C故该装置所测温度不低「22.5℃,故B正确，C错误；

D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖一吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。

故选Bo

19.(2025•浙江•高考真题)如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭”=300K,体枳％=1x1。3

cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差"=iocm0将瓶子放进乃=303K的恒温水中，瓶

塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，。保持不变，气体达到状态2,此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走

部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3,气体对外做功1.02J；从状态1

到状态3,气体吸收热量4.56L大气压强po=1.0x105Pa,水的密度〃=1.0x103kg/m3；忽略表面张力和

水蒸气对压强的影响。

⑴从状态2到状态3,气体分子平均速率一（“增大"、“不变"、“减小”），单位时间撞击单位面枳瓶里的分

子数—（"增大"、"不变"、“减小〃）；

⑵求气体在状态3的体积3;

⑶求从状态1到状态3气体内能的改变量

【答案】⑴不变减小⑵g=1.0201X103cm3⑶AU=2.53J

【详解】（1）[1]⑵从状态2到状杰3,温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不

变，由十气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。

VV

（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖一吕萨克定律寸=”其中乂=lxl0%m3,7；=300K,T2=303K

7I

解得K=1.01xl0'cn】3此时气体压强为p?=P1=〃。+夕皿=1.0以10*2气体从状态2到状态3的过程，由玻

意耳定律〃2匕=P.M其中P3=为代入数据解得，气体在状态3的体积为匕=1.0201XlO'crn"

（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为叱=〃/匕-匕）=1.01J由热力学第一定律

△U=Q-（叱+吗）其中Q=4.56J,叱=1.02J代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为AU=2.53J

20.（2024・甘肃•高考真题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、3两部分，隔板

与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2/。开始时系统处

3

于平衡态，A、B体积均为S/,压强均为弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，8的体积变为原来的二。

4

整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：

（1）抽气之后A、B的压强以、PB。

（2）弹簧的劲度系数除

AB

S

//

【答案】（l）PA=g〃o，/%ngpo；⑵k=

35

【详解】（1）设抽气前两体积为l'=S£,对气体A分析：抽气后匕=2V-3V=^SL根据玻意耳定律得

44

54

解得〃4对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即

1132

力。，则根据玻意耳定律得p<y=〃83V解得Pr=4Po

2243

（2）由题意可知，弹簧的压缩量为9，对活塞受力分析有PAS=%S+F根据胡克定律得尸=攵!联立得

44

k=^§_

15/

21.（2024•广东•高考真题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个

导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减

去B内气体压强大于△〃时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于3时差压阀关闭。

当环境温度（TOOK时，A内气体体积匕「4.0x10-2myB内气体压强外1等于大气压强%，已知活塞的横

5

截面积S=0.10m2,△〃=o.llpo，po=l.OxlOPa,重力加速度大小取g=lOm/s?,A、B内的气体可视为理

想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到《二270K时：

（1）求B内气体压强“B2；

（2）求A内气体体积匕2；

（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到％并保持不变，求已倒入铁砂的质量团。

【答案】（1）O.9xlO5Pa;（2）3.6xl（T2m3；⑶110kg

【详解】（1、2）假设温度降低到心时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化,

初态PBI=〃。，（=300K末态4二270K根据察=攀代入数据可得/%2=0-9x10'Pa,A内气体做等压变化，

233

压强保持不变，初态VAI=4.0xl0-m,7；=300K末态7；=270K根据察二学代入数据可得VA2=3.6x1O^m

l\，2

5

由于2V△〃假设成立，即PB2=0.9x1oPa

（3）恰好稳定时，A内气体压强为〃1=%+£,B内气体压强仄=%此时差压阀恰好关闭，所以有

P；-PB=即代入数据联立解得HOkg

22.（2024・广西•高考真题）如图日，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积

S=5OOmm2的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦,静止时活塞位于圆管的人处，此时封闭气

体的长度1。=200mm。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5mm的。处，再使封

闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到。处。设活塞从〃处向左移动的舱离为x,封闭气体对活塞的压力大小为R

膨胀过程曲线如图乙。大气压强为=lxl05pa。

5+x

甲乙

（1）求活塞位于8处时，封闭气体对活塞的压力大小：

（2）推导活塞从。处到〃处封闭气体经历了等温变化；

（3）画出封闭气体等温变化的“-V图像，并通过计算标出小〃处坐标值.

p/xlO5Pa

0J7xl0-5m3

【答案】（1）50N；（2）见解析；（3）见解析

【详解】（1）活塞位于〃处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强P。，故此时封闭气体对活塞

的压力大小为产=〃05=以10隈500乂10-、=5（^

（2）根据题意可知尸--图线为一条过原点的直线，设斜率为可得产=人」根据/=〃S可得气体

5+x5+x

压强为P=悬而①【）故可知活塞从a处到b处对封闭气体得

+故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温

变化。

53

（3）分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时pV=%S/o在b处时气体体积为匕=5/o=lOxlO-m

53?

在a处时气体体积为匕=兄=0.25xl（rm根据玻意耳定律pVti=必匕=%”解得几=40xl0Pa故封闭气

体等温变化的〃-丫图像如下

23.（2024•山东•高考真题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组

成的汲液器，如图乙所不。长衲顶部封闭，横截面积S/=L0cmZ,长度”=100.0cm,侧壁有一小孔A。储液

罐的横截面枳S2=90.0cm2,高度/?=20.0cm,罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B

进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为箝堵住孔A,缓慢地将汲液器竖

直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度p=l.0xl03kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2,大气压

/^1.0xl05Pao整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。

（1）求X;

（2）松开孔A,从外界进入压强为p。、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A,稳定后

罐中恰好剩余一半的液体，求几

图甲图乙

【答案】（1）x=2cm：（2）V=8.92xl0^n?

【详解】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有历（〃-x）£=p2g

乂因为P1=〃0〃2+外介=〃0代入数据联".解得工二251

（2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有〃W+P2"S1=P3（"S[+gs2）又因为〃3+夕8弓=〃0代入

数据联立解得丫=8.92'1（尸1/

24.（2024・湖南•高考真题）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为〃、体积为匕气球内空气可视为

理想气体。

（1）若将气球内气体等温膨张至大气压强po,求此时气体的体积%（用〃。、〃和V表示）；

（2）小赞网学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示

数为m=8.66xl0-3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体

压强p和体积V还满足：（p-po）（V-V/?o）=C,其中po=1.0x105Pa为大气压强，Vno=0.5x10-3m3为气球无

张力时的最大容积,C=18J为常数。已知该气球自身质量为"3=8.40x10-3kg,外界空气密度为po=1.3kg/m3,

求气球内气体体积V的大小。

【答案】（1）—；（2）5xI0-?m3

P。

【详解】（1）理想气体做等温变亿，根据玻意耳定律有〃丫=%%解得％="

Po

（2）设气球内气体质量为九i，密度为夕气，则等温变化中，气体质量不变，有：机.=。/=月）匕对气球进

根据气球的受力分析有"吆+0°gV=/〃气g+叫g结合题中〃和V满足的关系为（p-〃o）（V-%°）=C解得

V=5xl0-3m3

25.（2024,全国甲卷•高考真题》如图，竖直放置的汽缸内密封有定量的气体，不订厚度的轻质活塞

可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销。、〃之间，。与汽缸底部的距离元=10%,活塞的面积为

LOxlCT2m2。初始时，活塞在卡销〃处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别

为1.0xl（）5pa和300K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销〃处（过程中气

体温度视为不变），外力增加到200N并保持不变。

（1）求外力增加到200N时，卡销人对活塞支持力的大小；

（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销力时气体的温度。

b

【答案】（1）100N；（2）327K

【详解】（1）活塞从位置〃到〃过程中，气体做等温变化，初态Pi=1.0xl0，Pa、M=S・II不天态”2=?、

5

匕=S•10兀根据PM=解得p2=l.ixlOPa此时对活塞根据平衡条件F+PiS=p2S+N解得卡销〃对活塞

支持力的大小N=100N

（2）将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销〃时.，气体做等容变化，初态

55

p2=l.lxlOPa,4=300K末态，对活塞根据平衡条件p3s=F+P、S解得“3=1.2x10Pa设此时温度为T3f

根据票■=*■解得327K

12

26.（2024・河北•高考真题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质

量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大

于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体枳忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活

塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（）

理想气体真空

VVWWWWVWW

活塞/

A.弹簧恢复至自然长度

B.活塞两侧气体质量相等

C.与初始时相比，汽缸内气，本的内能增加

D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少

【答案】ACD

【详解】A.初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态。

因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出。左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压

力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确；

B.由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧

气体质量小于右侧气体质量，故B错误；

C.密闭的气缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确；

D.初始时气体在左侧，最终气体充满整个气缸，则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍，

故D.正确。

故选ACDo

27.（2024•山东•高考真题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，过程是等压过程，〃与c过程

中气体与外界无热量交换，c玲。过程是等温过程。下列说法正确的是（）

A.af》过程，气体从外界吸收的热晶全部用于对外做功

B.〃与c过程，气体对外做功，内能增加

C.过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

D.过程，气体从外界吸收的热量等于。今〃过程放出的热量

【答案】C

【详解】A.“今〃过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体刈•外做功卬＜0,由盖-口萨克定律可知

即内能增大，AU帅＞0,根据热力学第一定律AU=Q+W可知〃过程，气体从外界吸收的热量一部分

用干对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；

B.方法一：〃一。过程中气体与外界无热吊交换，即。加.=（）又由气体体积增大可知叫＜（）,由热力学第一

定律AU=Q+W可知气体内能减少。方法二：cf。过程为等温过程，所以（=7；结合7；＞7；分析可知（＞7；.

所以到c过程气体的内能减少。故B错误；

C.C-〃过程为等温过程，可知，=&△〃=（）根据热力学第一定律可知。一〃-c过程，气体从外界吸

收的热量全部用于对外做功，C正确；

D.根据热力学第一定律结合上述解析可知：a-Ofcra一整个热力学循环过程△〃=（），整个过程气体

对外做功，因此热力学第一定律可得=Q.b-Qm-w=0故af〃过程气体从外界吸收的热带2而不等于

Cf4过程放出的热量-Q“，D错误。故选C。

28.（2024•新疆河南•高考真题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：132为绝热过程（过

程中气体不与外界交换热量），2-3为等压过程，394为绝热过程，4^1为等容过程。上述四个过程是四

冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（）

A.1玲2过程中，气体内能增加B.213过程中，气体向外放热

C.334过程中，气体内能不变D.4玲1过程中，气体向外放热

【答案】AD

【详解】A.1今2为绝热过程，根据热力学第一定律AU=Q+W可知此时气体体积减小，外界对气体做功，

故内能增加，故A正确；

B.2f3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气

体对外界做功W<0,故气体吸收热量，故B错误；

C.3^4为绝热过程，此时气体体枳增大，气体对外界做功W<0,根据热力学第一定律可知气体内能减小，

故C错误；

D.4玲1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变W=0,故可知

气体向外放热，故D正确,故选AD。

29.（2024・贵州•高考真题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在

充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、

喷水口，B是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积

为玲，压强为“。,现缓慢充气后玉强变为4”。，不计容器的容积变化。

⑴设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为区时的体积。

⑵打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态M其压强户与体积V的

变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N时的体积为匕，压强为8。求气体在状态N与状态M

时的热力学温度之比。

⑶图（b）中虚线MM是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强〃与体积V的变化关系图线,

试判断气体在图（b）中沿实线从历到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）

【答案】（1）3%（2）给⑶吸热

【详解】（1）设充入的气体在该室温环境下压强为局时的体积为匕充气过程中气体温度不变，则有

，/+〃/=4外匕解得丫=3匕

（2）容器内气体从状态M变化到状态M由理想气体的状态方程可得号及=器可得?=抬7

（3）由〃-V图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，N和V都是从

M状态变化而来，牛应该相同，可得，＞图可知从M到N的过程内能降低的更少。由热力学第一定律

△U=Q+W可知，从M到N'的过程绝热，内能降低等于对外做功；从M到N的过程对外做功更多，内能

降低反而更少，则气体必然吸热。

30.（2024•湖北•高考真题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为，〃的活塞密封一部

分理想气体，活塞横截面积为S,能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为"，气柱的高度为〃。当容

器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升"。再次平衡。已知容器内气体内能变化最AU与温度变化

量A7的关系式为△U=CAT,C为己知常数，大气压强恒为P。，重力加速度大小为小所有温度为热力学

温度。求

（1）再次平衡时容器内气体的温度。

（2）此过程中容器内气体吸收的热量。

【答案】(1)-To：(2)—/?(p()Smg)+—CT0

【详解】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得多邛即笆二竺工竺解得（=阮

012*5