2021屆高考備考物理二輪復(fù)習(xí)匯編：選修3-3（原卷+解析卷）

選修3-3【原卷】

1.（2021?吉林高三月考）下列說(shuō)法正確的是（）

A.晶體熔化過(guò)程中所吸收的熱量，將用于增加分子的勢(shì)能，而分子的平均動(dòng)

能保持不變

B.空氣的相對(duì)濕度越大，人們感覺(jué)越潮濕

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒中的分子的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)

D.非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性

E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

2.（2021?重慶高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為心

A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為R,溫度為%,B內(nèi)為真

空，將A中的氣體視為理想氣體。打開(kāi)活栓C,A中部分氣體進(jìn)入B。

（1）若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；

（2）若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為（）（4為大于0的已知常量,

K、①分別為氣體始末狀態(tài)的溫度），在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2凡

重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。

3.（2021-云南高三一模）如圖所示，內(nèi)壁光滑、粗細(xì)均勻的圓環(huán)形絕熱細(xì)管

置于豎直平面內(nèi)，細(xì)管的橫截面積為2cm2,N是固定在管上的絕熱閥門(mén)，M為

可在細(xì)管內(nèi)自由移動(dòng)的絕熱活塞，其質(zhì)量為().3kg。初始時(shí)，N、M與圓環(huán)中

心。在同一水平面內(nèi)，細(xì)管上、下部分分別封有一定質(zhì)量的理想氣體A、B,

氣體A溫度280K,壓強(qiáng)為p°=l.()5xl()5pa?，F(xiàn)保持氣體B溫度不變，對(duì)氣

體A緩慢加熱，活塞M緩慢移動(dòng)到細(xì)管最低點(diǎn)，此過(guò)程中活塞不漏氣。取重

力加速度g=10m/s。活塞的厚度不計(jì)，求：

(1)初始時(shí)氣體B的壓強(qiáng)；

(2)活塞M在細(xì)管最低點(diǎn)時(shí)氣體A的溫度。

4.(2021-山西晉中市-高三月考)如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好的氣缸放置在

水平面上，其橫截面積940項(xiàng)2,內(nèi)壁光滑，固定的卡口4、B與缸底的距離

￡=lm,厚度不計(jì)，活塞在氣缸內(nèi)封閉了一段長(zhǎng)為2￡的理想氣體。環(huán)境溫度為

B=320K。現(xiàn)緩慢調(diào)整氣缸開(kāi)口至豎直向上，穩(wěn)定時(shí)缸內(nèi)氣體高度為1.6m。隨

著環(huán)境溫度的降低，活塞與卡口48間距離會(huì)逐漸變小。取重力加速度

^10m/s2,大氣壓強(qiáng)為R=1.0Xl()5pa。求：

(1)活塞的質(zhì)量；

(2)當(dāng)活塞與卡口48接觸且無(wú)作用力時(shí)的環(huán)境溫度。

2

5.（2021?廣東高三月考）如圖所示，一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管正中間

有一用塞子塞住的小孔，用一段長(zhǎng)為什20cm的水銀柱在管中封閉一段空氣柱,

開(kāi)口向下豎直放置時(shí)，測(cè)得上、下兩部分空氣柱的長(zhǎng)度均為4=30.0cm,已知

大氣壓強(qiáng)=76cmHg0現(xiàn)在先用活塞把下管口封住，讓管中空氣不能逸出（忽

略下方氣體體積變化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假設(shè)溫度不變。

（i）小孔中是否有水銀溢出，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。

（ii）求水銀穩(wěn)定后上、下兩部分空氣柱的長(zhǎng)度（結(jié)果保留一位小數(shù)）。

用塞「

塞住的

飾

6.（2021?湖南高三月考）新冠病毒具有很強(qiáng)的傳染性，轉(zhuǎn)運(yùn)新冠病人時(shí)需要

使用負(fù)壓救護(hù)車(chē)，其主要裝置為車(chē)上的負(fù)壓隔離艙（即艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于外

界的大氣壓強(qiáng)），這種負(fù)壓艙既可以讓外界氣體流入，也可以將艙內(nèi)氣體過(guò)濾

后排出。若生產(chǎn)的某負(fù)壓艙容積為0.6初始時(shí)溫度為27℃,壓強(qiáng)為L(zhǎng)0X10'Pa;

運(yùn)送到某地區(qū)后，外界溫度變?yōu)?5℃,大氣壓強(qiáng)變?yōu)?.9x105Pa,已知負(fù)壓艙

導(dǎo)熱且運(yùn)輸過(guò)程中與外界沒(méi)有氣體交換，容積保持不變。絕對(duì)零度取-273℃。

3

（2）求送到某地區(qū)后負(fù)壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)；

（21）運(yùn)送到某地區(qū)后需將負(fù)壓艙內(nèi)氣體抽出，使壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)相同,

求抽出的氣體質(zhì)量與艙內(nèi)剩余質(zhì)量之比。

7.（2021-陜西西安市?西安中學(xué)高二期末）如圖所示，有一根一定長(zhǎng)的上端

開(kāi)口的玻璃細(xì)管，玻璃管中用/FlOcm的水銀柱封閉了一段氣體，當(dāng)溫度為

27℃時(shí)，氣體的長(zhǎng)度為1=20cm。設(shè)大氣壓強(qiáng)n=76cmHg。完成以下3種情況

問(wèn)題：

（1）若給試管中緩慢加入一定量水銀，使封閉空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)?5cm,求加入

水銀柱的長(zhǎng)度；

（2）若給氣體加熱，使水銀柱上升5cm,求此時(shí)玻璃管中氣體溫度；

（3）若讓試管緩慢倒置（此過(guò)程無(wú)漏氣，無(wú)漏水銀），水銀恰好與管口齊平，

求試管的總長(zhǎng)度。

%

不

I

8.（2021?山東德州市?高三期末）如圖所示，內(nèi)壁光滑的固定氣缸水平放置，

其右端由于有固定擋板，厚度不計(jì)的活塞不能離開(kāi)氣缸，氣缸內(nèi)封閉著一定

質(zhì)量的理想氣體，溫度為27℃,活塞距氣缸左端底部的距離為0.6m?，F(xiàn)對(duì)封

閉氣體加熱，活塞緩慢移動(dòng)，一段時(shí)間后停止加熱，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)變

為2xl（）5pa。已知?dú)飧變?nèi)壁水平長(zhǎng)度為0.8m,橫截面積為0.（Mm?,外部大氣

4

壓強(qiáng)為IxUPao

(1)求剛停止加熱時(shí)封閉氣體的溫度；

(2)若加熱過(guò)程中封閉氣體吸收的熱量為2000J,求封閉氣體的內(nèi)能變化量。

9.(2021?遼寧高三專(zhuān)題練習(xí))如圖所示，有一圓柱形絕熱氣缸，氣缸內(nèi)壁的

高度是2￡,一個(gè)很薄且質(zhì)量不計(jì)的絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開(kāi)始

時(shí)活塞處在氣缸頂部，外界大氣壓為1.0X105pa,溫度為27。€：?，F(xiàn)在活塞上

放重物，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到離底部￡高處，活塞靜止，氣體的溫度57兆。

(1)求活塞向下運(yùn)動(dòng)到離底部L高處時(shí)的氣體壓強(qiáng)；

(2)若活塞橫截面積90.1m2,重力加速度交lOin/s?,求活塞上所放重物的質(zhì)

量。

10.(2021?貴州六盤(pán)水市?高三一模)如圖，一端封閉且粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管

中，用長(zhǎng)10cm的水銀柱封閉了一段空氣，當(dāng)玻璃管與水平面夾角為30°傾

斜放置時(shí)水銀柱上端恰好與管口相齊，空氣柱長(zhǎng)17cm0已知大氣壓強(qiáng)為75cm

5

Hg,保持環(huán)境溫度27℃不變，緩慢旋轉(zhuǎn)玻璃管至開(kāi)口豎直向上。

(i)求玻璃管開(kāi)口向上豎直放置時(shí)被封空氣柱的長(zhǎng)度；

(ii)保持玻璃管開(kāi)口向上豎直放置，緩慢加熱空氣柱使水銀面與管口齊平,

求此時(shí)空氣柱的溫度。

11.(2021?安徽黃山市?高三期末)如圖所示，可自由移動(dòng)的活塞將密閉的氣

缸分為體積相等的上下兩部分A和B.初始狀態(tài)時(shí)，A、B中氣體的溫度都是

800K,B中氣體的壓強(qiáng)為1.25xl()5pa,活塞質(zhì)量/〃=2.5kg,氣缸內(nèi)橫截面積

S=10cm2,氣缸和活塞都是由絕熱的材料制成?，F(xiàn)保持B中氣體溫度不變，

設(shè)法緩慢降低A中氣體的溫度，使A中氣體體積變?yōu)樵瓉?lái)的;，若不計(jì)活塞

與氣缸壁之間的摩擦，g取10m/s2,求降溫后A中氣體的溫度。

B

12.(2021?江蘇省阜寧中學(xué)高二期末)汽缸質(zhì)量為施活塞質(zhì)量為加、截面積

為S,內(nèi)部卦閉一定質(zhì)量的理想氣體。先將汽缸靜置在水平面上，氣體高度

為后保持溫度不變將汽缸懸掛在天花板上，氣體高度為乙；再保持懸掛

6

狀態(tài)改變氣體溫度7b當(dāng)氣體溫度達(dá)到石時(shí)，其高度再回到心。已知大氣壓

強(qiáng)為氣,重力加速度為g。不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦。求(用欣以S、P。、

力、g表示):

(1)氣體高度和。的比值；

(2)氣體溫度2的表達(dá)式；

(3)在尸，圖中畫(huà)出氣體變體情況。

13.(2021?廣西桂林市?高三一模)如圖所示，粗細(xì)均勻的〃形玻璃管豎直放

置，左管口封閉，右管開(kāi)口，管中一段水銀在左管中封閉一段空氣柱，空氣

柱長(zhǎng)為6cm,右管中水銀液面離管口高度為4cm,已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg,

環(huán)境溫度為300K。求：

(1)若將環(huán)境溫度降低，使左右管中水銀面相平，則環(huán)境的溫度應(yīng)降為多少K?

(答案保留一位小數(shù))

(2)若從右管口推人一個(gè)活塞，活塞與玻璃管內(nèi)壁氣密性好，緩慢推動(dòng)活塞,

使玻璃管兩邊水銀面相平，則活塞在玻璃管中移動(dòng)的距離為多少？(答案保

留兩位小數(shù))

7

--A"4cm

Ei

14.（2021?陜西寶雞市-高三一模）如圖所示，豎直放置的導(dǎo)熱圓柱形容器開(kāi)

口向上，用質(zhì)量,=10kg的活塞密封一部分理想氣體，活塞在容器內(nèi)能自由

滑動(dòng)且保持水平，容器內(nèi)側(cè)的底面積S=50cm2,開(kāi)始時(shí)氣體的溫度方=27°

C,活塞到容器底的距離Z=20cmo在氣體從外界吸收0=6OJ熱量的過(guò)程中，

活塞緩慢上升的距離￡'=2cm。巳知大氣壓強(qiáng)R=1.0Xl（）5pa,重力加速度

5=10m/s2,o求：

①活塞停止上升時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度t2；

②密閉氣體內(nèi)能的增加量

H

15.（2021?云南昆明市?昆明一中高三月考）2020年11月10日8時(shí)12分，

中國(guó)研發(fā)的萬(wàn)米載人潛水器“奮斗者號(hào)”在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深

度10909米，刷新中國(guó)載人深潛的新紀(jì)錄。載人潛水器是進(jìn)入“無(wú)人區(qū)”的

科考利器。某科技小組深受啟發(fā)，自己動(dòng)手制作了潛水器模型。如圖所示，

8

高壓氣瓶通過(guò)細(xì)管與壓載水箱連接,壓載水箱通過(guò)通海口(細(xì)管)通向外界，

連接各部分的細(xì)管容積不計(jì)。壓載水箱中有一厚度忽略不計(jì)的輕活塞，在地

面先將高壓空氣充入高壓氣瓶中，關(guān)閉閥門(mén)K,此時(shí)活塞在壓載水箱最右端。

壓載水箱通過(guò)通?？谘b滿水后，潛水器下沉到水下;FlOm處懸停，通過(guò)遙控

器將閥門(mén)K打開(kāi)，高壓氣瓶中的氣體緩慢膨脹推動(dòng)活塞，剛好能夠?qū)狠d水

箱中的水全部排出，已知高壓氣瓶的容積為1L,壓載水箱的容積為4L,大氣

壓強(qiáng)R=1.OXI。'pa,水的密度^^.。'］。？1^/!^,差iom/So若氣體溫度

不變，活塞與水箱的摩擦力忽略不計(jì)，求：

(1)高壓氣瓶中氣體的初始?jí)簭?qiáng)為大氣壓的多少倍；

(2)氣體膨脹過(guò)程吸收的熱量。

16.(2021?江蘇無(wú)錫市-高二期末)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變

化過(guò)程中的0一M圖線，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫度北=300K。

(1)求氣體在狀態(tài)。時(shí)的溫度

(2)若氣體在4-8過(guò)程中吸熱1000J,求在/f6過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量。

p/(xIfPPa)

V/L

9

17.(2021?河南南陽(yáng)市-高三期末)汽車(chē)保持正常輪胎氣壓可以降低油耗、減

少磨損、保障安全等。冬季來(lái)臨時(shí)，隨著氣溫降低，駕駛員就要及時(shí)對(duì)輪胎

補(bǔ)氣。設(shè)車(chē)身重量保持不變，輪胎視為一個(gè)氣囊。假定秋天時(shí)氣溫為27C,

冬天時(shí)氣溫為-3℃,輪胎正常氣壓為2.5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，秋天時(shí)輪胎氣壓、

體積均正常。求：

(1)冬天與秋天輪胎容積之比；

(2)冬天時(shí)，要使輪胎氣壓和容積與秋天時(shí)相同，需要補(bǔ)充的1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、

-3c的氣體體積是秋天時(shí)輪胎容積的多少倍？

18.(2021?山東省昌樂(lè)第一中學(xué)高三期末)如圖所示，氣缸中有一可自由滑動(dòng)

的活塞把氣缸隔成兩個(gè)密閉的氣室，左室頂部有一個(gè)截面積為S的圓孔，初

始時(shí)兩個(gè)氣室與外界大氣相通，體積均為匕o圓孔中塞上質(zhì)量為小的橡皮塞，

橡皮塞與圓孔間的最大靜摩擦力為人，用打氣筒向右側(cè)氣室打氣，直至橡皮

塞剛好上滑。氣體溫度均保持不變，室外空氣密度為。，大氣壓強(qiáng)為/人重

力加速度為g,求：

(1)橡皮塞剛好上滑時(shí)左室氣體的體積；

(2)為了使橡皮塞剛好上滑，需要向右側(cè)氣室內(nèi)打入的空氣質(zhì)量。

10

19.(2021?云南曲靖市?高三其他模擬)如圖，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕熱氣缸放在水平

桌面上，一定質(zhì)量的理想氣體被橫截面積為S的絕熱活塞密封在氣缸內(nèi)，開(kāi)

始時(shí)，氣缸被鎖定，活塞與氣缸底部的距離為與，封閉氣體的溫度為27°C,

現(xiàn)對(duì)封閉氣體緩慢加熱，當(dāng)活塞恰好在氣缸口時(shí)停止加熱。已知外界大氣壓

強(qiáng)為品不計(jì)一切摩擦，活塞的厚度及質(zhì)量均不計(jì)。

(1)求停止加熱時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度出

(2)若將氣缸解除鎖定，對(duì)活塞施加一逐漸增大、方向水平向左的推力，氣缸

向左做加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞與氣缸底部的間距為2時(shí)推力開(kāi)始保持不變，此

時(shí)推力大小為尸，求此時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度T。

20.(2021?吉林高三月考)如圖所示，有兩個(gè)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸A和B,其

中A水平放置，B豎直放置。兩氣缸的總長(zhǎng)度均為6￡,橫截面積均為S。A、

B之間用細(xì)管相連，細(xì)管的體積不計(jì)。初始環(huán)境及氣缸內(nèi)溫度為27C,外界

大氣壓為R。活塞C、D的重力及厚度不計(jì)，初始時(shí)活塞D與一輕彈簧相連且

彈簧處于原長(zhǎng)，活塞D到缸底的距離為5乙活塞C到缸底的距離為幾現(xiàn)在

活塞C上加的拉力，同時(shí)將環(huán)境溫度降為-73℃,待兩氣缸與環(huán)境

溫度平衡后，彈簧的伸長(zhǎng)量為￡,汽缸內(nèi)封閉的空氣可視為理想氣體。求：

(1)輕彈簧的勁度系數(shù)A的大??；

(2)穩(wěn)定后，活塞C到缸底的距離人

11

A

選修3-3

1.（2021-吉林高三月考）下列說(shuō)法正確的是（）

A.晶體熔化過(guò)程中所吸收的熱量，將用于增加分子的勢(shì)能，而分子的平均動(dòng)

能保持不變

B.空氣的相對(duì)濕度越大，人們感覺(jué)越潮濕

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒中的分子的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)

D.非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性

E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

【答案】ABE

【詳解】

A.晶體熔化過(guò)程中，吸收熱量，內(nèi)能增加，但是溫度不變，分子平均動(dòng)能不

變，將用于增加分子的勢(shì)能。A正確；

12

B.空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中的水氣越接近飽和，人們感覺(jué)越潮濕。B正

確；

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。C錯(cuò)誤；

D.非晶體的物理性質(zhì)各向同性，多晶體的物理性質(zhì)各向同性，單晶體的物理

性質(zhì)是各向異性。D錯(cuò)誤；

E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子距離減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能

增大。E正確。

故選ABEo

2.(2021?重慶高三專(zhuān)題練習(xí))如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V.,

A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為R,溫度為%,B內(nèi)為真

空，將A中的氣體視為理想氣體。打開(kāi)活栓C,A中部分氣體進(jìn)入B。

(1)若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；

(2)若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為△〃=%(4-1)(4為大于0的已知常量,

刀、△分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2九

重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。

A工B

【答案】(1)JP。；(2)1.2p0,O.2kTo

【詳解】

(1)容器內(nèi)的理想氣體從打開(kāi)C到再次平衡時(shí)，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾

耳定律得

13

Po%=，-2%

解得此時(shí)氣體壓強(qiáng)

1

。=”。

(2)升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得

P=P'

"一回

解得壓強(qiáng)為

pr=1.2p

溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界即不對(duì)理想氣體做功，理想氣體也

不對(duì)外界做功，所以卬=。；升高溫度，內(nèi)能增量為

=k(1.2Tn-Ta)=Q.2kTa

根據(jù)熱力學(xué)第一定律E=Q+W可知?dú)怏w吸收的熱量為

Q=/\U=Q.2kTa

3.(2021-云南高三一模)如圖所示，內(nèi)壁光滑、粗細(xì)均勻的圓環(huán)形絕熱細(xì)管

置于豎直平面內(nèi)，細(xì)管的橫截面積為2cm:N是固定在管上的絕熱閥門(mén)，M為

可在細(xì)管內(nèi)自由移動(dòng)的絕熱活塞，其質(zhì)量為0.3kg。初始時(shí)，N、M與圓環(huán)中

心。在同一水平面內(nèi)，細(xì)管上、下部分分別封有一定質(zhì)量的理想氣體A、B,

氣體A溫度4=280K,壓強(qiáng)為p°=L()5xlO5pa。現(xiàn)保持氣體B溫度不變，對(duì)氣

體A緩慢加熱，活塞M緩慢移動(dòng)到細(xì)管最低點(diǎn)，此過(guò)程中活塞不漏氣。取重

力加速度g=10m/s2,活塞的厚度不計(jì)，求：

(1)初始時(shí)氣體B的壓強(qiáng)；

(2)活塞M在細(xì)管最低點(diǎn)時(shí)氣體A的溫度。

14

A

5

【答案】(D/?BO=1.2xlOPa.(2)7；=960K

【詳解】

假設(shè)圓環(huán)的半徑為R,則對(duì)于氣體A

5

/7o=l.O5xlOPa,勾=280K

33

X=S?萬(wàn)R,V^S-TUR^-V.

(D設(shè)氣體B的初始?jí)簭?qiáng)為PB。，對(duì)活塞M進(jìn)行受力分析得

Po-S+mg=pB0-S

解得

5

pR0=1.2x10Pa

(2)活塞M在管道最低點(diǎn)時(shí)，氣體B做等溫變化，據(jù)玻意耳定律有

PBO%=PB%

匕=S,5R=g%

解得

PB=2PBO

活塞M在管道最低點(diǎn)時(shí)，A、B氣體的壓強(qiáng)相等，即A氣體的壓強(qiáng)

PA=PB=2%

對(duì)A氣體，由理想氣體狀態(tài)方程有

15

Po%PA%

To，

解得

工人=960K

4.(2021?山西晉中市-高三月考)如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好的氣缸放置在

水平面上，其橫截面積穿Men?,內(nèi)壁光滑，固定的卡口43與缸底的距離

Z=lm,厚度不計(jì)，活塞在氣缸內(nèi)封閉了一段長(zhǎng)為2￡的理想氣體。環(huán)境溫度為

B=320K?，F(xiàn)緩慢調(diào)整氣缸開(kāi)口至豎直向上，穩(wěn)定時(shí)缸內(nèi)氣體高度為1.6m。隨

著環(huán)境溫度的降低，活塞與卡口48間距離會(huì)逐漸變小。取重力加速度

5=10m/s2,大氣壓強(qiáng)為R=1.OXl()5pa。求：

(1)活塞的質(zhì)量；

(2)當(dāng)活塞與卡口48接觸且無(wú)作用力時(shí)的環(huán)境溫度。

L'L'

【答案】(DlOkg；(2)200K(或-73℃)

【詳解】

(1)氣體初態(tài)

K=2￡S

設(shè)穩(wěn)定時(shí)缸內(nèi)氣體高度為氣體末態(tài)

mg

="o+k

PiJ

vs

16

由波意耳定律

夕

代入數(shù)據(jù)解得

加40kg

（2）假定溫度降低為方時(shí)活塞與卡口48接觸且無(wú)作用力.氣體是等壓變化過(guò)

程，穩(wěn)定時(shí)缸內(nèi)氣體高度為2

V^LS

由蓋呂薩克定律

/=匕

穌工

解得

￡二200K（或-73℃）

5.（2021?廣東高三月考）如圖所示，一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管正中間

有一用塞子塞住的小孔，用一段長(zhǎng)為〃=20cm的水銀柱在管中封閉一段空氣柱,

開(kāi)口向下豎直放置時(shí)，測(cè)得上、下兩部分空氣柱的長(zhǎng)度均為4=30.0cm,已知

大氣壓強(qiáng)p0=76cmHgo現(xiàn)在先用活塞把下管口封住，讓管中空氣不能逸出（忽

略下方氣體體積變化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假設(shè)溫度不變。

（i）小孔中是否有水銀溢出，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。

（ii）求水銀穩(wěn)定后上、下兩部分空氣柱的長(zhǎng)度（結(jié)果保留一位小數(shù)）。

17

■W?r

A■塞住的

,I

【答案】(D沒(méi)有，見(jiàn)解析；(ii)&=26.5cm

【詳解】

(i)小孔中沒(méi)有水銀溢出，因?yàn)榘纬鋈⌒】椎娜?，小孔處的壓?qiáng)

p[=66cmHg<Po

(ii)對(duì)上半部分氣體，初態(tài)壓強(qiáng)

P\=Pa-Ph=56cmHg

體積

末態(tài)壓強(qiáng)

P；=P0-；Ph=66cmHg

設(shè)體積

根據(jù)玻意耳定律得

PM=噌'

解得乙=25.5cm,對(duì)下半部分氣體，初態(tài)壓強(qiáng)

P2=P(>=76cmHg

體積

匕=3

18

末態(tài)壓強(qiáng)

/?2=A)+-A=86cnlHg

設(shè)體積

V；=JS

根據(jù)玻意耳定律得

匕=P'yi

解得L,=26.5cm。

6.(2021?湖南高三月考)新冠病毒具有很強(qiáng)的傳染性，轉(zhuǎn)運(yùn)新冠病人時(shí)需要

使用負(fù)壓救護(hù)車(chē)，其主要裝置為車(chē)上的負(fù)壓隔離艙(即艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于外

界的大氣壓強(qiáng))，這種負(fù)壓艙既可以讓外界氣體流入，也可以將艙內(nèi)氣體過(guò)濾

后排出。若生產(chǎn)的某負(fù)壓艙容積為。6初始時(shí)溫度為27℃,壓強(qiáng)為L(zhǎng)Ox⑹Pa；

運(yùn)送到某地區(qū)后，外界溫度變?yōu)?5℃,大氣壓強(qiáng)變?yōu)?.9x105Pa,已知負(fù)壓艙

導(dǎo)熱且運(yùn)輸過(guò)程中與外界沒(méi)有氣體交換，容積保持不變。絕對(duì)零度取-273℃0

(I)求送到某地區(qū)后負(fù)壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)；

(27)運(yùn)送到某地區(qū)后需將負(fù)壓艙內(nèi)氣體抽出，使壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)相同，

求抽出的氣體質(zhì)量與艙內(nèi)剩余質(zhì)量之比。

【答案】(Dp2=9.6x10"Pa；5)上

【詳解】

(。艙內(nèi)氣體的體積不變，設(shè)初始時(shí)的壓強(qiáng)為8,溫度為小運(yùn)送到某地區(qū)后

的壓強(qiáng)為P2,溫度為與,由查理定律可得

1T2

其中p,=1.0xl05Pa,7；=300K,7；=288K,代入求解可得

19

2=9.6x10"Pa。

(力)設(shè)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)為P3,首先讓艙內(nèi)氣體進(jìn)行等溫膨脹，設(shè)膨脹前的氣

體體積為匕，膨脹后的氣體體積為匕則由玻意耳定律可得

V

Pl\=P3

代入數(shù)據(jù)可解得丫=^匕，故需要抽出的氣體的體積為

因抽出的氣體與艙內(nèi)氣體的密度相同，故抽出氣體質(zhì)量與艙內(nèi)剩余氣體的質(zhì)

量之比為

J-V

叫K15

7.(2021-陜西西安市-西安中學(xué)高二期末)如圖所示，有一根一定長(zhǎng)的上端

開(kāi)口的玻璃細(xì)管，玻璃管中用戶10cm的水銀柱封閉了一段氣體，當(dāng)溫度為

27℃時(shí)，氣體的長(zhǎng)度為1=20cm。設(shè)大氣壓強(qiáng)R=76cmHg。完成以下3種情況

問(wèn)題：

(1)若給試管中緩慢加入一定量水銀，使封閉空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)?5cm,求加入

水銀柱的長(zhǎng)度；

(2)若給氣體加熱，使水銀柱上升5cm,求此時(shí)玻璃管中氣體溫度；

(3)若讓試管緩慢倒置(此過(guò)程無(wú)漏氣，無(wú)漏水銀)，水銀恰好與管口齊平，

求試管的總長(zhǎng)度。

20

【答案】(1)28.7cm；(2)375K；(3)36cm

【詳解】

(1)根據(jù)題意，玻璃管中的氣體做等溫變化，設(shè)玻璃管的橫截面積為S,加入

水銀柱的長(zhǎng)度為A2

初狀態(tài)

Pl=Po+pghVt=lS

末狀態(tài)

〃2=Po+pg(〃+M)v2=rs

根據(jù)玻意耳定律有

PM=P1V2

代入數(shù)據(jù)解得：△/F28.7cm

(2)根據(jù)題意，玻璃管中的氣體做等壓變化，水銀柱上升了A]

初狀態(tài)：￡=300K

X=is

末狀態(tài)：T2

匕'=(/+△/?

根據(jù)蓋??呂薩克定律有

/-S_(/+A/)S

-r

12

代入數(shù)據(jù)解得：2=375K

(3)根據(jù)題意，玻璃管中的氣體做等溫變化

初狀態(tài)

Pi=Po+pghVt=lS

21

末狀態(tài)

P；=PLPgh%'=/'￡

根據(jù)玻意耳定律有

PM=P2%'

代入數(shù)據(jù)解得：r'-26cm

細(xì)玻璃管的總長(zhǎng)度為：H=h+1''=36cm

8.(2021?山東德州市?高三期末)如圖所示，內(nèi)壁光滑的固定氣缸水平放置,

其右端由于有固定擋板，厚度不計(jì)的活塞不能離開(kāi)氣缸，氣缸內(nèi)封閉著一定

質(zhì)量的理想氣體，溫度為27℃,活塞距氣缸左端底部的距離為0.6m?，F(xiàn)對(duì)封

閉氣體加熱，活塞緩慢移動(dòng)，一段時(shí)間后停止加熱，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)變

為2xi()5pa。已知?dú)飧變?nèi)壁水平長(zhǎng)度為0.8m,橫截面積為0.(Mm?,外部大氣

壓強(qiáng)為lxl()5pa。

(1)求剛停止加熱時(shí)封閉氣體的溫度;

(2)若加熱過(guò)程中封閉氣體吸收的熱量為2000J,求封閉氣體的內(nèi)能變化量。

【答案】(1)527℃；(2)1200J

【詳解】

(D對(duì)封閉氣體，初狀態(tài)的熱力學(xué)溫度為

7；=(27+273)K=300K

壓強(qiáng)Pi=lxlO、Pa,體積

V,=￡,5=0.024m3

22

剛停止加熱時(shí)因壓強(qiáng)P2=2xlO5Pa>Pi。故此時(shí)活塞已到達(dá)最右端

體積

匕=45=0.03211?

由

PM=。2匕

T「￡

得剛停止加熱時(shí)封閉氣體的溫度(=800K,即527℃

(2)此過(guò)程外界對(duì)氣體做的功

W=-po(V^-V；)=-8OOJ

又由

△U=W+Q

得封閉氣體的內(nèi)能變化量△0=1200J

9.(2021?遼寧高三專(zhuān)題練習(xí))如圖所示，有一圓柱形絕熱氣缸，氣缸內(nèi)壁的

高度是2￡,一個(gè)很薄且質(zhì)量不計(jì)的絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開(kāi)始

時(shí)活塞處在氣缸頂部，外界大氣壓為L(zhǎng)0X105pa,溫度為27世?，F(xiàn)在活塞上

放重物，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到離底部￡高處，活塞靜止，氣體的溫度57。€：。

(1)求活塞向下運(yùn)動(dòng)到離底部L高處時(shí)的氣體壓強(qiáng)；

(2)若活塞橫截面積殳(him?,重力加速度FlOm/s?,求活塞上所放重物的質(zhì)

量。

23

【答案】(D2.2X105Pa；(2)1200kg

【詳解】

(1)設(shè)氣缸橫截面積為S,開(kāi)始時(shí)活塞處在氣缸頂部，氣體體積32SL,壓強(qiáng)

M=1.0Xl()5pa,溫度為7]=300K,活塞向下運(yùn)動(dòng)到離底部￡高處時(shí)，氣體體積

V2=SL,溫度為四=330K,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

他=生

ET2

代入數(shù)據(jù)得

5

P2=2.2xlOPa

(2)活塞上所放重物產(chǎn)生的壓強(qiáng)

P=￡-6=1.2xl()5pa

若活塞橫截面積90.由壓強(qiáng)公式

2=整

S

可得活塞上所放重物的質(zhì)量

pS1.2X105X0.1,…

m=——=---------kg=1200kg

g10

10.(2021?貴州六盤(pán)水市?高三一模)如圖，一端封閉且粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管

中，用長(zhǎng)10cm的水銀柱封閉了一段空氣，當(dāng)玻璃管與水平面夾角為30°傾

斜放置時(shí)水銀柱上端恰好與管口相齊,空氣柱長(zhǎng)17cmo已知大氣壓強(qiáng)為75cm

24

Hg,保持環(huán)境溫度27℃不變，緩慢旋轉(zhuǎn)玻璃管至開(kāi)口豎直向上。

(i)求玻璃管開(kāi)口向上豎直放置時(shí)被封空氣柱的長(zhǎng)度；

(ii)保持玻璃管開(kāi)口向上豎直放置，緩慢加熱空氣柱使水銀面與管口齊平,

求此時(shí)空氣柱的溫度。

【答案】(i)16cm；(ii)46℃

【詳解】

(i)玻璃管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，氣體做等溫變化，初狀態(tài)的參量

(75+lOsin30)cmHg=80cmHg

Vi=LS￡i=l7cm

末狀態(tài)的參量

R=(75+10)cmHg=85cmHg

VS

根據(jù)玻意耳定律可得

PlVl=PzV2

代入題給數(shù)據(jù)解得

Z2=16cm

(ii)玻璃管保持豎直，溫度升高過(guò)程，氣體做等壓變化。

2=300K,匕=匕

25

根據(jù)蓋呂薩克定律得

匕=及

T2T3

代入題給數(shù)據(jù)解得￡=319K,即檸46℃。

11.(2021?安徽黃山市?高三期末)如圖所示，可自由移動(dòng)的活塞將密閉的氣

缸分為體積相等的上下兩部分A和B.初始狀態(tài)時(shí)，A、B中氣體的溫度都是

800K,B中氣體的壓強(qiáng)為1.25xl()5pa,活塞質(zhì)量/〃=2.5kg,氣缸內(nèi)橫截面積

S=10cm2,氣缸和活塞都是由絕熱的材料制成?，F(xiàn)保持B中氣體溫度不變，

設(shè)法緩慢降低A中氣體的溫度，使A中氣體體積變?yōu)樵瓉?lái)的;，若不計(jì)活塞

與氣缸壁之間的摩擦，g取10m/s2,求降溫后A中氣體的溫度。

【答案】450K

【詳解】

根據(jù)題意,A中氣體體積變?yōu)樵瓉?lái)的;，則B中氣體體積喔為原來(lái)體積%的;倍,

即

根據(jù)玻意耳定律知

PB%=

即

5

1.25xl0PaxVB=^x|vB

26

解得降溫后B中氣體的壓強(qiáng)

加=lxl()5pa

對(duì)A中氣體，初態(tài)

〃A=〃B-W=lxl05pa

末態(tài)

P【=PbW=0-75xl()5pa

對(duì)于A中氣體，由理想氣體狀態(tài)方程，有

3

PA一一一匕

TT'

解得

T'=450K

12.(2021?江蘇省阜寧中學(xué)高二期末)汽缸質(zhì)量為胴活塞質(zhì)量為仄截面積

為S,內(nèi)部卦閉一定質(zhì)量的理想氣體。先將汽缸靜置在水平面上，氣體高度

為￡】；后保持溫度不變將汽缸懸掛在天花板上，氣體高度為L(zhǎng)；再保持懸掛

狀態(tài)改變氣體溫度方，當(dāng)氣體溫度達(dá)到金時(shí)，其高度再回到已知大氣壓

強(qiáng)為R,重力加速度為g。不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦。求(用欣仄S、P。、

北、g表示)：

(1)氣體高度A和。的比值；

(2)氣體溫度①的表達(dá)式；

(3)在尸憶圖中畫(huà)出氣體變體情況。

27

*Mg

【答案】

(1)^S+mg⑵周量?、?/p>

【詳解】

(1)對(duì)于圖甲，活塞靜止，則有

pAS=PQS+mg

解得

_Pi}S+mg

PA=『~

對(duì)于圖甲，對(duì)整體，則有

F=Mg+mg

對(duì)于活塞，則有

F+pBS=paS+mg

解得

_PoS—Mg

Pk~-s—

根據(jù)波意耳定律

PA^S=PBJS

解得

28

Lt=P0S-Mg

L2PnS+mg

(2)再保持懸掛狀態(tài)改變氣體溫度7],當(dāng)氣體溫度達(dá)到四時(shí)，其高度再回到

等壓過(guò)程，則有

二一二

SL、SL2

則有

21

AP0S-Mg

(3)三個(gè)階段三個(gè)物理量，等壓變化斜率不變，且過(guò)原點(diǎn)

第一過(guò)程，壓強(qiáng)、體積、溫度

+

Pi-Po，K=L|S,T]

第二過(guò)程，壓強(qiáng)、體積、溫度

Pi=Po——9%=L?S,T]

第三過(guò)程，壓強(qiáng)、體積、溫度

〃3=〃。-等，匕=3,￡=華

O乙2

如圖所示

13.(2021?廣西桂林市?高三一模)如圖所示，粗細(xì)均勻的〃形玻璃管豎直放

置，左管口封閉，右管開(kāi)口，管中一段水銀在左管中封閉一段空氣柱，空氣

柱長(zhǎng)為6cm,右管中水銀液面離管口高度為4cm,已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg,

29

環(huán)境溫度為300K。求：

(1)若將環(huán)境溫度降低，使左右管中水銀面相平，則環(huán)境的溫度應(yīng)降為多少K?

(答案保留一位小數(shù))

(2)若從右管口推人一個(gè)活塞，活塞與玻璃管內(nèi)壁氣密性好，緩慢推動(dòng)活塞,

使玻璃管兩邊水銀面相平，則活塞在玻璃管中移動(dòng)的距離為多少？(答案保

留兩位小數(shù))

4cm

1'r3

【答案】(1)243.6K；(2)1.75cm

【詳解】

(1)開(kāi)始時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)大小為

Pi=Po+h=78cmHg

降溫后，兩邊液面相平時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)大小為

P2=P()=76cmHg

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

PiL1s_p2L2S

其中

Zi-6cm,Li-5cm,To=300K

求得

T=243.6K

30

(2)設(shè)活塞移動(dòng)的距離為x,兩管中氣體的壓強(qiáng)為夕，對(duì)左管中氣體研究有

.11s=pL2s

對(duì)右管中氣體研究有

pj3s=p(L2-x)S

其中u=4cm解得

x=1.75cm

14.(2021-陜西寶雞市-高三一模)如圖所示，豎直放置的導(dǎo)熱圓柱形容器開(kāi)

口向上，用質(zhì)量10kg的活塞密封一部分理想氣體，活塞在容器內(nèi)能自由

滑動(dòng)且保持水平，容器內(nèi)側(cè)的底面積S=50cm2,開(kāi)始時(shí)氣體的溫度Z=27°

C,活塞到容器底的距離￡=20cm。在氣體從外界吸收0=6OJ熱量的過(guò)程中，

活塞緩慢上升的距離。=2cm。巳知大氣壓強(qiáng)R=L0Xl()5pa,重力加速度

^=10m/s2o求：

①活塞停止上升時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度如

②密閉氣體內(nèi)能的增加量

H

【答案】①57°C：②△U=48J

【詳解】

①活塞緩慢上升過(guò)程發(fā)生等莊變化

V}=SL7；=4+273KV2=S(L+L')T2=r2+273K

31

由蓋?呂薩克定律可得

匕獸

1T2

解得

-=57°C

②設(shè)活塞封閉氣體的壓強(qiáng)為夕，活塞緩慢上升過(guò)程中受力平衡，則有

pS=pnS+mg

氣體體積增大，外界對(duì)氣體做負(fù)功，由做功公式可得

W=-pSL'

由熱力學(xué)第一定律可得

△U=W+Q

解得

△U=48J

15.（2021?云南昆明市?昆明一中高三月考）2020年U月10日8時(shí)12分，

中國(guó)研發(fā)的萬(wàn)米載人潛水器“奮斗者號(hào)”在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深

度10909米，刷新中國(guó)載人深潛的新紀(jì)錄。載人潛水器是進(jìn)入“無(wú)人區(qū)”的

科考利器。某科技小組深受啟發(fā)，自己動(dòng)手制作了潛水器模型。如圖所示，

高壓氣瓶通過(guò)細(xì)管與壓載水箱連接,壓載水箱通過(guò)通?？冢?xì)管）通向外界，

連接各部分的細(xì)管容積不計(jì)。壓載水箱中有一厚度忽略不計(jì)的輕活塞，在地

面先將高壓空氣充入高壓氣瓶中，關(guān)閉閥門(mén)K,此時(shí)活塞在壓載水箱最右端。

壓載水箱通過(guò)通?？谘b滿水后，潛水器下沉到水下加10m處懸停，通過(guò)遙控

器將閥門(mén)K打開(kāi)，高壓氣瓶中的氣體緩慢膨脹推動(dòng)活塞，剛好能夠?qū)狠d水

箱中的水全部排出，已知高壓氣瓶的容積為1L,壓載水箱的容積為4L,大氣

32

壓強(qiáng)R=1.0X1()5Pa,水的密度0=1.0乂1。31^/1113,差10m/So若氣體溫度

不變，活塞與水箱的摩擦力忽略不計(jì)，求：

(1)高壓氣瓶中氣體的初始?jí)簭?qiáng)為大氣壓的多少倍；

(2)氣體膨脹過(guò)程吸收的熱量。

【答案】(1)10倍;(2)800J

【詳解】

(1)對(duì)封閉的氣體，經(jīng)歷等溫過(guò)程

6K=鳥(niǎo)匕

其中

匕=1L

V2=5L

?

P2=P(}+pgh=2x1()Pa

代入，得

6=1.0xl()6pa=l()E

(2)根據(jù)

△U=W+Q

由于等溫

At7=O

Q=-W

33

W=-￡△V=-2X1()5x4X10-3=-80OJ

所以

C=800J

即吸收800J的熱量

16.(2021?江蘇無(wú)錫市-高二期末)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變

化過(guò)程中的0一M圖線，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫度北=300%

(1)求氣體在狀態(tài)。時(shí)的溫度To；

(2)若氣體在4-5過(guò)程中吸熱1000J,求在4-5過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量。

八p/(xIO,Pa)

【答案】(1)375K；(2)增加了400J

【詳解】

(1)2-5過(guò)程氣體等壓變化，由蓋一呂薩克定律得

工迄

解得

A=750K

丘。過(guò)程氣體等容變化，由查理定律得

五=比

TB~TC

解得

￡=375K

34

(2)力—6過(guò)程氣體對(duì)外做功

W=~pA(/一匕)=-600J

由熱力學(xué)第一定律得

NU=Q+W

解得

A^1000J+(-600J)=400J

Zf6過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加了400Jo

17.(2021?河南南陽(yáng)市-高三期末)汽車(chē)保持正常輪胎氣壓可以降低油耗、減

少磨損、保障安全等。冬季來(lái)臨時(shí)，隨著氣溫降低，駕駛員就要及時(shí)對(duì)輪胎

補(bǔ)氣。設(shè)車(chē)身重量保持不變，輪胎視為一個(gè)氣囊。假定秋天時(shí)氣溫為27℃,

冬天時(shí)氣溫為-3℃,輪胎正常氣壓為2.5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，秋天時(shí)輪胎氣壓、

體積均正常。求：

(1)冬天與秋天輪胎容積之比；

(2)冬天時(shí)，要使輪胎氣壓和容積與秋天時(shí)相同，需要補(bǔ)充的1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、

-3℃的氣體體積是秋天時(shí)輪胎容積的多少倍？

【答案】⑴《；(2)1

【詳解】

①氣溫由27℃變?yōu)?3℃過(guò)程中，壓強(qiáng)保持不變

VV

=(=273+27K=300K,(=273+(—3)K=270K

解得

K_7；_9

35

②若補(bǔ)充的氣體體積為AV,該部分氣體做等溫變換，

-=2.5—(乂-一),—3

解得

AV_1

V=4

18.(2021?山東省昌樂(lè)第一中學(xué)高三期末)如圖所示，氣缸中有一可自由滑動(dòng)

的活塞把氣缸隔成兩個(gè)密閉的氣室，左室頂部有一個(gè)截面積為S的圓孔，初

始時(shí)兩個(gè)氣室與外界大氣相通，體積均為％o圓孔中塞上質(zhì)量為加的橡皮塞，

橡皮塞與圓孔間的