理想气体模型与图像问题【5大题型】（解析版）-2025-2026学年高二物理下册（人教版选择性必修第三册）

理想气体模型与图像问题【5大题型】

【题型题型】

题型一：理想气体的图像问题

题型二：打气抽气模型

题型三：U形管问题

题型四：气缸模型

题型五：理想气体方程的实际应用

【技巧归纳】

技巧01：理想气体的图像问题

名称图像特点其他图像

pP=CAC为常量)，即夕厂之积越〃\A

p-v大的等温线对应的温度越高，离原B

OV

等点越远

匕</

温

P/V

CT|p

线1〃=一，斜率〃=C7,即斜率越大，

V

p-v；y

O对应的温度越高o---------1-7

T>T

2tPA<PB

\B

笠

P/%CC0

=

p-Ti斜率A=一,即斜率越大，TA>TB

容〃一7VV

VY

0T对应的体积越小

线AB

J-----------------f

PA<PB

p

AB

等

“产CCoVy

V=-T,斜率％=一，即斜率越大，T<T

压V-T/才一丁PPAB

OTp

P<P.

纬•29•1对应的压强越小

4B

0匕v%T

技巧02：变质量问题

分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，将变质量转化为定质量问题，然后用

气体实验定律或理想气体状态方程求解.

(1)打气问题

向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球、轮胎内原有气体和即将打入的气体

作为研究对象，就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题.

⑵抽气问题

从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题.分析时，将每次抽气过程

中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看作是膨胀的过程.

【题型探究】

题型一：理想气体的图像问题

1.（21-22高二下•辽宁大连•期中）如图所示是封闭容器内一定质量的理想气体状态变化过程，图中岫的延长线经

过原点，则下列说法正确的是（）

A.气体从状态。到b的过程，一定向外界放出热量

B.气体从状态力到。的过程，外界对气体做功

C.气体从状态c到4的过程，气体的内能增加

D.气体从状态d到a的过程,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小

【答案】A

【详解】A.气体从状态。到b的过程中，体积不变，做功为0,温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知,

气体放出热量，故A正确；

B.气体从状态到。的过程中，图线与坐标原点连线得斜率变小，故气体得体积增大，气体对外界做功，故B错

误；

C.气体从状态c到d的过程中，温度不变，故内能不变，故C错误；

D.气体从状态d到。的过程中，压强不变，温度降低，体积减小，气体数密度增加，根据气体压强微观意义可知,

单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的分子数增多，故D错误。

故选A>

2.（23・24高二下•河北邢台•期中）一定质量的理想气体状态变化的7图像如图所示，由图像可知（）

2

4

o

A.在“Tb的过程中，气体的内能减小

B.气体在。、b、。三个状态的密度4>0

C.在力―。的过程中，气体分子的平均动能增大

D.在CT。的过程中，气体的体枳逐渐增大

【答案】B

【详解】A.在的过程中，温度升高，内能增加，故A错误；

BD.膈内人。三点与原点。连起来，由ob、oc均表示等容变化，三条直线的斜率等于午，斜率越大，体积

越小，故气体在小从C三个状态的体积大小关系为

匕〈匕〈匕

气体的质量一定，则有

Pa>Pc>Ph

故B正确，D错误；

C.在6fc的过程中，温度降低，气体分子的平均动能减小，故C错误。

故选B。

3.（20-21高三上•天津滨海新•期中）一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示。下列说法中正确的是（）

A.。一〃过程中，气体体积增大，压强减小

B.b-c•过程中，气体压强不变，体积增大

C.CT4过程中，气体压强增大，体积变小

D.ci。过程中，气体内能增大，体积变小

【答案】A

3

【详解】A.4一。过程中，气体温度不变，压强减小，根据

匕C

T

可知体积增大，故A正确；

B.bf,过程中，气体压强不变，温度降低，根据

型二C

T

则体积减小，故B错误；

CD.ci。过程中，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，因尸一7线是过原点的直线，故气体的体积不变，

故CD错误。

故选A,

题型二：打气抽气模型

4.（24-25高二下•全国•期中）真空压缩袋是抽走空气利用大气压压缩物体的一种袋子，主要用于装棉被、各种衣服

等，具有防潮、防霉、防蛀、防异味的特点。某同学设计了一个活塞式抽气机，对容积为％的容器进行抽气，如图

所示，为单向阀门，容器内的初始压强为大气压强外,活塞式抽气机的容积为gv。，活塞的横截面积为S,

不计活塞的重力，抽气过程中气体温度不变。

（1）对于第一次抽气，活塞上提，求手对活塞的最大拉力；

（2）求抽气10次后，容器中剩余气体的压强为多少？

【答案】⑴;P°S

⑵住）”

【详解】（1）对于第一次抽气，活塞二提，容器中气体均匀分散到拍气机和容器中，设气体压强降为据等温变

化规律有

解得

4

2

P、Po

根据平衡条件得，手对活塞的最大拉力为

6=(外-pJS="p«S

(2)对于第二次抽气，活塞上提，容器中气体均匀分散到抽气机和容器中，设气体压强降为P2,据等温变化规律

有

解得

Pl=匕+卜。P。

依次类推，第10次抽气后容器中气体压强为

f2,10

5,Po

5.(24-25高三上•广西•开学考试)农药喷雾器是一种用于农业生产中喷洒除草剂、杀虫剂和其他液体化学药剂的设

备。常用的手动压式农药喷雾器如图所示，可以通过顶部手动打气装置对贮液筒加压打气，然后扳动手动开关就可

以压出药液喷雾。己知贮液筒容积为5L,手动打气筒装置每循环工作一次，能向贮液筒内压入latm的空气

100mL,现装入3L的药液，周围大气压恒为latm,打气过程和喷出药液过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同

且保持不变。打气筒活塞循环工作3()次，求:

(1)贮液筒内药液上方的气体压强：

(2)扳动手动开关直至贮液筒内气压为1.25atm时，贮液筒向外喷出药液的体积。

【答案】⑴2.5atm

(2)2L

【详解】(1)贮液筒内药液上方的气体体积

%=5L—3L=2L

5

设latm下，向贮液筒打入气体后，总体积为匕，则有

匕=〃/+%

由玻意耳定律有

PK=PM

其中

px=latm,K=0.1L,匕=2L,〃=3（）

解得

p2=2.5atm

（2）由题意知

py=1.25atm

由玻意耳定律有

PY\■人匕

解得

匕=4L

故喷出药液的体积

匕一匕=2L

6.（23-24高二下•河北秦皇岛•期中）如图所示为某学习小组制作的“水火箭”，其主体是一个容枳为1.5L的饮料瓶,

现装入0.5L体积的水，再倒放安装在发射架上，用打气筒通过软管向箭体内充气，打气筒每次能将200mL、压强

为P。的外界空气压入瓶内，当瓶内气体压强达到4Po时，火箭可发射升空。已知大气压强为p°,整个装置气密性良

好，忽略饮料瓶体积的变化和饮料瓶内、外空气温度的变化，求：

（1）为了使“水火箭”能够发射，该小组成员需要打气的次数；

（2）“水火箭”发射过程中，当水刚好全部被喷出前瞬间，瓶内气体压强的大小。

A

水

打

气

筒

Q

【答案】（1）15；（2）-p0

6

【详解】（1）设至少需要打〃次气，打气前箭体内空气体积为

匕=1.5L-O.5L=1L

打气前箭体内空气压强为Po,末状态气体的压强为

P=4%

根据玻意耳定律可得

代入数据解得

〃=15

所以该小组成员至少需要打气15次才能使“水火箭”发射；

（2）小组成员对“水火箭”加压到发射，在水刚好全部被喷出时气体的体积为

r=i.5L

根据玻意耳定律可得

4P。匕=〃％

解得

,8

P=§Po

题型三：U形管问题

7.（23-24高二下•江西吉安•期末）如图所示，粗细均匀的玻璃管放置在水平面上，右端开口左端封闭，一段理想气

体被水银柱封闭在左端左上方，稳定时理想气体的温度为"=300K,左右液面的高度差为〃=19cm,理想气体的

高度也为力=19cm,已知大气压强为％=76cmHg,求：

（1）若缓慢的升高封闭气体的温度，当左右液面的高度相同时，气体的温度为多少？

（2）若从开口端向管内添加一定量的水银，稳定后左右液面的高度相同，气体的温度仍为4=3（）（）K,则添加的水

银柱的高度为多少？

【答案】（1）600K：（2）28.5cm

7

【详解】（1）对于封闭气体，初始状态，设U形玻璃管横截面积为S

P1=Po-Ph=57cmHg

K=hS

7；=.=300K

温度升高到两液面恰相平时，末状态

〃2=Po=76cmHg

匕=（h+gs

根据

P/_P/

工。

得

7；=600K

（2）右管缓慢注入水银，左右两玻璃管水银面恰相平时，此时

P3=PQ=76cmHg

V3=LS

根据玻意耳定律有

所需要加入的水银柱的长度为

H=2（h-L）+h

解得

H=28.5cm

8.（23-24高二下•山东泰安•期末）如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形细管底部相连通，各部分

细管内径相同。初始时U膨管左管上端封有气柱长度为〃=38cm的气体B,右管上端开口与大气相通，左、右两

侧水银面高度差为△力=6cm,C管水银面距U形玻璃管底部距离为％=5cm。水平细管内用小活塞封有长度为

/j=12cm的气体A。已知外界大气压强为p°=76cmHg,温度为27。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径

对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好

相平。

（1）将活塞缓慢向右压，该过程A、R气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移动的距离4

8

（2）固定活塞，加热A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温标换算关系T=/+273K。

求A部分气体的温度升高为多少摄氏度（结果保留1位小数）。

【详解】（1）设玻璃管横截面积为S,活塞缓慢向右压的过程中，气体B做等温变化，根据玻意尔定律有

PBYB\~PB2^B2

其中

/%=Po-〃M=7OcmHg

嗫=〃S

PB2=Po=76cmIIg

7=①

解得气体B的长度

/=35cm

活塞缓慢向右压的过程中，各部分液柱移动情况示意如图

U形管左管中水银柱长度变化等于气柱B长度的变化

△L,.=38cm-35cm=3cm

U形管右管中水银柱长度变化

△4=△6+=9crr.

9

气体A做等温变化

P/=Po+P%=81cmHg

PAI=Po+Ph,+P%=90cmHg

喙“S=12S

“Ls

根据玻意尔定律有

Pm喙=P/2匕2

解得气体A的长度

/；=10.8cm

活塞移动的距离等于A部分气体长度的变化加上U形管左右两侧水银柱长度的变化，所以

d=L—4+ALA+ALfi.=l3.2cm

（2）根据理想气体状态方程

P川喙一夕仆《

T\一八

其中

乙=（/卢△£*：+△4）S=24cm

（=（27+273）K=300K

代入数据得

7；=666.7K

即A部分气体的温度升高为

/=（666.7-273）℃=393.7℃

9.（23-24高二下•广西南宇・期末）如图所示，竖直面内有一粗细均匀的U形玻璃管。初始时，U形管右管上端封

有压强po=76cmHg的理想气体A,左管上端封有长度乙,=8cm的理想气体B,左右两侧水银面高度差A2=4cm,此时

A、B气体的温度均为7>288K。

（1）求初始时理想气体B的压强；

（2）保持气体A温度不变，对气体B缓慢加热。求右侧液面上升△*4cm时气体A的压强和气体B的温度。

10

【答案】(1)72cmHg：(2)114cmHg,708K

【详解】(1)根据题意，设初始时理想气体B的压强为外，则有

PB+P8L2=PO

解得

Pff=72cm

(2)右侧液而卜开4cm时，左侧液而下降4cme初状态理想气体A压强为P。，A的长度为

%。+L2=12cm

末状态理想气体A的压强为P.,A的长度为

L；=L。-M=8cm

则有

PokS=pJ；S

解得

PA=\14cmIIg

左右液面高度差为4cm,末状态理想气体B的压强为

PB=PA+4cmHg=l18cmllg

对气体B有

PBLS_P'D(L\+M)5

T

解得

T=708K

题型四：气缸模型

II

10.（23-24高二下•山东威海•期末）如图所示，鞋直放置的圆柱形汽缸，被厚度不计的绝热活塞分成A、B两气室,

两气室充入温度相同的空气，活塞恰好位于汽缸中央。已知活塞的质量为“，面积为S,A、B两气室的温度为分,

A气室中的压强为po,重力加速度为g,不计活塞和汽缸间的摩擦。

A

B

（1）求A、B中空气的分子数之比；

（2）为使A、B的体积比为2:1,可以采取以下措施：

①.若保持B的温度不变，使A的温度缓慢升高，求A最终的温度；

②.若保持A、B的温度不变，使整个装置向上做匀加速直线运动，求加速度大小。

【答案】⑴万+咋

Po+y

⑵①211+煞］小②坐+0.5g

I3Pos）4m

【详解】（1）设开始时B的压强为p/对活塞由平衡条件

P\S=p<\S+nig

解得

P\=A+等

J

故

A、B分子数之比为

〃=*-

P0+蟹

"oS

（2）［1］设AB的总体积为3匕AB体积为2：I时，B的压强为p2,A的压强为p»A的温度为弓，对B由玻意

耳定律

Pi><-\.5V=p2'V

对活塞有

p2S=p3S+mg

对A由理想气体状态方程

p°xL5-〃，x2P

T,

12

解得A最终的温度为

⑵设匀加速时B的压强为内,A的压强为ps，对A：由等温变化

pa^\.5V=p5-2V

对B由等温变化

pl^\.sv=p4'y

对活塞由牛顿第二定律

联立解得加速度大小为

。二誓+0.5g

4〃？

II.（22-23高二下•广西柳州•期中）一定质量的理想气体被活塞封闭在导热气缸内，如图所示水平放置。活塞的质

量〃?=10kg横截面积S=50EF,活塞可沿气缸壁无摩擦滑动.且不漏气，开始使气缸水平放置，活塞与气缸底的距

离。=6cm,离气缸口的距离&=4cm,气缸内气体温度为7；=300K,大气压强为为=1.0x10$Pa。现将气缸缓慢

地转到开口向上的竖直位置，已知g=10m/s2,外界温度不变，活塞厚度不计。求：

（1）此时活塞离底部的距离d为多少？

（2）当气缸转到开口向上后再对气缸内气体加热，使活塞缓慢上升到上表面刚好与气缸II相平时气体的温度《为

多少？

【答案】（1）d=5cm：（2）4=600K

【详解,（1）气体做等温变化,由玻意耳定律可得

P/=P2匕

初态对活塞受力得

P\S=P0S

得

p,=1.0xl05Pa

13

IS

末态对活塞受力得

p2S=p0S+mg

得

生=1.2xl()5Pa

V2=Sd

解得

d=5cm

(2)加热过程气体等压膨胀，由盖-吕萨克定律得

匕=匕

(T2

又

匕=5(4+4)

解得

T2=600K

12.(23-24高二下•辽宁大连•期末)山地车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成。某研究小组招其汽缸和活塞取

出进行研究。如图所示，在倾角为0=30。的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热汽缸B,活塞用劲度系数为

4=300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸

底部的距离为。=28cm,汽缸底部到斜面底端的挡板距离为&=2cm,汽缸内气体的初始温度为7；=280K。己知

汽缸质量为"二1kg,活塞的质量为m=0.2kg,汽缸横截面积为s=5cnf,活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体,

活塞能无摩擦滑动，重力加速度为g=10m/s2,大气压为Po=LOxl()5pa。

(1)求初始状态下汽缸内气体压强回；

(2)对汽缸进行加热，汽缸内气体的温度从(上升到4,此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，求心；

(3)若在第(2)问的基础上继续对汽缸进行加热，当温度达到看时使得弹簧恰好恢复原长，求4(结果保留分

数)。

14

'A

1AQQ

【答案】(I)9xlO4Pa：(2)300K；(3)--K

J

【详解】（1）对气缸进行分析，根据平衡条件有

PoS=Mgsin0+p、S

解得

=9x104Pa

（2）加热过程中，当气缸与底部挡板之间没有弹力作用，时活塞与气缸整体进行分析有

kx（）=（M+〃7）gsin夕

解得

x0=2cm

即此时，弹簧的长度不变，则汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，气体体积为（4+4）S,结合上述，此过程气

体压强不变，根据盖吕萨克定律有

L.S=（L,+L2）S

（一4

解得

7；=3OOK

（3）弹簧恰好恢复原长时，，对活塞分析，根据平衡条件有

p°S+mgsin0=p3s

解得

Pa=1.02x10、Pa

根据理想气体状态方程有

PLS_〃3（乙|+L2+X0）S

解得

15

1088

---Ktz

3

题型五：理想气体方程的实际应用

13.123-24高二下・甘肃兰州•期末）如图，上端开门的竖直汽缸由小、大两个同铀圆筒组成，两If筒高均为L两

圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为5、质量为阳：大活塞的横截面积为3S、质量为3加。两活

塞用长为乙的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气。小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热,

开始时，氮气和外界环境的温度均为5，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力。重力加速度用g表

示，外界的大气压强恒为誓，氧气和氮气均可看做理想气体。

（1）开始时氮气的压强是多少？

（2）通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞刚上升与时，氮气的温度是多少？

（3）当大活塞刚上升孑时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击力为片，继续加热氮气，当氮气的温度上升到

时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击为瑞，试分析?比1大还是小？

h3

|氧气

Lf氮q气J

【答案】（1）警；（2）名乙；（3）大

Jy

【详解】（1）以两活塞和杆为整体受力分析可得

4〃?g+PQS+Pi3s=PjS+p23s

对上方小活塞受力分析可得

mg+PoS=P】S

联立可得，氮气的压强为

崛

23

16

（2）对于氧气，温度不变，初状态

为p,=—S,V.1=2-L3S+2-LS=2LS

末状态设压强为P；,体积为

V；=LS

根据玻意耳定律知

PK=P：v：

代入数据解得

,_10，〃g

P'=~T

以两活塞和杆为整体受力分析可得

4〃1g+pQS+p；3s=p[S+p[3S

可得

23s

根据理想气体状态方程知

P2匕_P"

7；T

代入数据解得

（3）当大活塞刚上升?后，继续增加温度，氮气的体积不变，氮气做等容变化，根据

显—正

T~T

可得

生=

可知温变为时的压强为温度为万1的3倍，但由丁氮气气体分子的温度升高，平均速率变大，所以单位时间

内撞击容器壁的次数变多，所以每一次的撞击力小于3倍，即自大于!。

卜23

14.（23-24高二下•山东洵泽・期末）可可西里海拔4800m处，大气压强为5.2x10$Pa，游客小强在此出现了高原反

应，随即取出一种便携式加压舱使用,如图所示，该加压舱主要由舱体、气源箱组成。已知加压舱刚取出时是真空

压缩折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中温度为-13。（3、体积为5m③的大气输入到舱体中，稳定后，舱内

空气新鲜，且气压不变，温度维持在27。0病人在舱内的高压环境内吸氧。充气后的加压舱舱体可视为长2.0m、

17

底面积1.5mz的圆柱体（之后再充气体积可视为不再变化，病人的体积不计）,•舱内外气体均可视为理想气体，舱外

环境不变，r=/+273-C.

（1）求稳定后舱内气体的压强：

（2）游客小强在舱内治疗一段时间后情况未见好转，他改设1.5x10Ta、27（的新模式，加压舱会自动充气，求这

个过程中充入的气体质量与新模式下气体总质量之比。

舱体

【答案】（1）1.0xl05Pa;（2）1

【详解】（1）环境温度与稳定后舱内空气温度分别为

7；=-13+273K=260K.7；=27+273K=300K

输入到舱体中气体的体积与稳定后舱内空气体积分别为

匕=5m，，匕=2.0xl.5m'=3m'

根据理想气体状态方程有

解得

=1.0x10'Pa

（2）小强改设P2=L5xlO$Pa、27（的新模式后，舱内气体体积匕不变，令充入的气体体积为△人根据理想气体

状态方程有

/3।P/—P2匕

丁。（一（

解得

AK=2.5m3

则充入的气体质量与新模式下气体总质量之比

人二AP

“新总△/+%

解得

18

J

初新总一3

15.（23-24高二下•辽宁・期末）水平放置的绝热汽缸截面如图所示，汽缸左侧为轻质导热活塞，右侧为质量未知的

绝热活塞，面积为左侧活塞的一半。两活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸左右两侧用体积可忽略的细管连

通，通过阀门K,可将汽缸内的气体隔绝成左右两部分。初始时，阀门K打开，汽缸内的理想气体温度与环境温度

均为300K,压强均为Po=1.0x10、pa,左侧活塞距离底面为l（）cm,右侧活塞压在隔板I上，隔板I和隔板2与底

面的距离如图中所示。当在左侧活塞L放置一个质量6二100g的重物，稳定后，与底面间的距离如图中虚线位置所

示。此时，右侧活塞刚要离开隔板1,求：

（1）右侧活塞的质量

（2）此时关闭阀门K,用电热丝D给右侧气体加热，当气体温度变为450K时，汽缸右侧气体的压强化。

右2(62=10cm)

71(A]=8cm)

//=3cm

【答案】（1）50g；（2）2.4xIO5pa

【详解】（1）设左侧活塞的面积为s,则右侧活塞的面积为在左侧活塞上放置一个质量〃?=100g的重物，稳定

时，有

p's=p0S+mg

,ss

PW=Poj+Mwg

解得右侧活塞的质量

M———50g

（2）在左侧活塞上放置重物，气体做等温变化，则

〃0（3+沙=〃3+近

解得

p'=2Po

用电热丝D给右侧气体加热，当气体温度变为450K时，假设气体•直做等压变化，则

19

其中

7；=3OOK,7；=450K

解得

h=12cm

由于〃=12cm>4=l0cm,假设不成立，气体先做等压变化，后做等容变化，根据理想气体状态方程

，S.S.

PQNpx-h2

解得汽缸右侧气体的压强

Pi=2.4x10"pa

【专题强化】

一、单选题

1.（23-24高二下•江苏淮安・期中）如图所示为密闭容器内一定质量的理想气体压强p随摄氏温度/的变化关系图像,

则由状态力变化到状态B的过程中（）

A.气体分子的数密度不变

B.气体分子的平均动能不变

C.单位时间内与单位面枳器壁碰撞的气体分子数增大

D.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小

【答案】C

【详解】A.如图

根据

20

整理有

图像斜率越大，体积越小，则力状态体积较大，/状态气体的分子数密度较小，即由状态才变化到

状态8的过程中，气体分子的数密度增大，故A错误；

B.从/状态到4状态，气体的温度升高，所以气体分子的平均动能变大，故B错误；

C.气体分子的数密度增大，从力状态到B状态气体分子平均动能变大，平均速率变大，则单位时间内与单位面积

器壁碰撞•的气体分子数变大，故C正确；

D.从4状态到8状态气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰

撞力变大，故D错误。

故选C。

2.(23.24高二下•湖南娄底•期末)“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(如图所示)。设加热后

小罐内的空气温度为80年,当时的室温为2()。。大气压为标准大气压，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变

化的影响。小罐开口部位的直径请按照片中的情境估计，当罐内空气变为室温时，小罐内气体对皮肤的作用力最接

近的是()

A.2NB.20NC.2xl02ND.2xlO3N

【答案】C

【详解】加热后罐内空气的温度

7；=(273+80)K=353K

压强

5

Pi=p0=1.0xi0Pa

降温后罐内空气的温度

T,=(273+20)K=293K

由查理定律，有

△=卫

1《

21

代入数据，解得

%=0.83x10$Pa

估计小罐开口部位的半径为

r=3cm=3x10?m

开口部位的面积为

5=^-r2=2.826xl0-3m2

则小罐内空气对皮肤的作用力为

5-?2

F=p2S=0.83X10X2.826X10N=2.35X10N

小罐内气体对皮肤的作用力最接近的是2xlO?N。

故选C。

3.（23-24高二下•河南许昌・期中）如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水根槽中，管中有一段高为九的水银

柱封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为生，若保持环境温度不变，当外界压强增大时,

下列分析正确的是（）

A.生变长B.也不变C.生变短D.无法确定

【答案】B

【详解】对于管内封闭气体的压强可得

P=Po+Pg。

也可以有

。=+psh2

解得

%=色

则九不变则也不变。当外界压强增大时，管内封闭气体压强p增大，根据玻意耳定律

pV=c

可以知道气体的体积减小，则水银柱下降，但必不变。

22

故选B。

4（23-24高二下•山东烟台・期末）如图所示，一辆上表面水平的小车静止在水平面上，小车上竖直固定着内径均匀

的U形细管，U形管的左端封闭、右端开口，管内装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水银面等高，左端封

2

闭气柱的长度为L,当小车以加速度a水平向右做匀加速直线运动时，U形管左右两端的水银面的高度差为

p已知重力加速度为g,水银的密度为夕，大气压强为〃封闭气体温度保持不变，则U形管水平部分的

长度为（）

【答案】B

【详解】设U形管的横截面积为S,根据题意可知小车静止时，左侧封闭气体的压强