氣體（解析版）-2023高考物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)精講和高考題模擬題同步訓(xùn)練

2023高考一輪知識(shí)點(diǎn)精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第十九章熱學(xué)

專題113氣體

第一部分知識(shí)點(diǎn)精講

表達(dá)A：M=C或⑵PN產(chǎn)p,'1

瓏京不定律

廣1圖像的子溫坎：是一條雙曲段

表達(dá)式：1=（：7?般③1T,

薩克定律

I-H8像的號(hào)ZK班：是一熱延長(zhǎng)線過年.點(diǎn)的九線

表達(dá)式：呼曲網(wǎng)甘壯

氣體實(shí)齡定律

片7羽他的*%蛾：是一熱造長(zhǎng)線過原點(diǎn)妁克線

洲隊(duì)p-

H為三體狀態(tài)方形表達(dá)式,：勺~=C式1⑤（T,

氣體實(shí)驗(yàn)定件的阮氏酊擇

1.氣體壓強(qiáng)

（1）產(chǎn)生的原因

由于大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用

在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng)。

（2）決定因素

①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。

②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度。

2.氣體壓強(qiáng)的求解方法

（1）平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法

力平選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，得到液柱（或活塞）的

衡法受力平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng)

等壓在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)深h處壓強(qiáng)p=

面法p0+pgh,p（）為液面上方的壓強(qiáng)

液片選取假想的液體薄片（自身重力不計(jì)）為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平

法衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)

（2）加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法

恰當(dāng)?shù)剡x取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，然后依據(jù)牛頓

第二定律列式求封閉氣體的壓強(qiáng)，把壓強(qiáng)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題求解。

2.典例分析

模型模型圖示求解方法

分類

帶活汽缸對(duì)活塞，受力平衡：pS=mg+pS,則壓強(qiáng)：p=

pS0

塞汽開口mg

缸模向上

型

汽缸對(duì)活塞，受力平衡：p（）S=mg-p0S,則壓強(qiáng)：p=

開口P°+詈

向下

汽缸對(duì)活塞，受力平衡：p（）S=pS,則壓強(qiáng)：p=p0

開口

水平

活塞以活塞為研究對(duì)象，受力如圖乙所示。由平衡條件,

上放

得：Mg+mg+p0S=pS,即：p=p0+

置物

體

水銀開口對(duì)水銀柱，受力平衡，類似開口向上的汽缸：ps=

柱模向上mg+poS。又由：m=pV=phS,則壓強(qiáng)：p=詈+

型

Po=Po+pgh

類似、壓強(qiáng)：p=詈+Po=Po+pgh

開口\(

向上卜

的彎\

管

開口對(duì)水銀柱，受力平衡，類似開口向下的汽缸：PoS=

向下mg+pS。又由:m=pV=phS,則壓強(qiáng):p=p^y=

110

滲」

Po-pgh

類似J,壓強(qiáng)：P=Po-詈=Po-pgh

開口h

向下f

的彎

管

水平對(duì)水銀柱，受力平衡，類似開口水平的汽缸：p°S=

放置ps

雙液it同種液體在同一深度的壓強(qiáng)相等，在連通器中，靈

柱封活選取等壓面，利用兩側(cè)壓強(qiáng)相等求解氣體壓強(qiáng)。

1

閉氣1—如圖所示，M、N兩處壓強(qiáng)相等。故有PA+Ph2—PB

(

%

體1B從右側(cè)管看，有PB=PO+Phi

tV

蕤5

玻璃沿斜面方向：pS=POS+mgs譏。，則壓強(qiáng)：p=

管傾mgsinO..

s+Po=Po+pghLsmdn

斜rmg

2.理想氣體

(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體,實(shí)

際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。

(2)微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，所以理想氣體無分子勢(shì)能。

［注4］［注4］理想氣體是理想化的物理模型，一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能只與氣體溫度有

關(guān)，與氣體體積無關(guān)。

3.氣體實(shí)驗(yàn)定律

玻意耳定律查理定律蓋一呂薩克定律

一定質(zhì)量的某種氣體，一定質(zhì)量的某種氣體，

一定質(zhì)量的某種氣體，

內(nèi)在體積不變的情況下，在壓強(qiáng)不變的情況下，

在溫度不變的情況下，

容壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正其體積與熱力學(xué)溫度成

壓強(qiáng)與體積成反比

比正比

表

元=元或

TiTi詼

達(dá)PI%=P2y2

21=宜V1_7\

P2T1

式V2~Tz

圖pPK

V/

象OO7

4.理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：需=*或牛=Co

5.氣體的分子動(dòng)理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，氣體分子之間的作用

力十分微弱，可以忽略不計(jì)，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。

(2)氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。

(3)氣體分子的運(yùn)動(dòng)方向：氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的，但向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均

等。

(4)氣體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系：溫度一定時(shí)，某種氣體分子的速率分布是確定的，

速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個(gè)分子的速率

都增大。

第二部分最新高考題精選

1.(2022高考上海)將一個(gè)乒乓球浸沒在水中，當(dāng)水溫升高時(shí)，球內(nèi)氣體()

A、分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能變小，壓強(qiáng)變小

B、分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能變小，壓強(qiáng)變大

C、分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能增大，壓強(qiáng)變小

D、分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能增大，壓強(qiáng)變大

【參考答案】D

【命題意圖】本題考查溫度的微觀含義+氣體壓強(qiáng)的微觀含義+查理定律+模型思想

【名師解析】當(dāng)水溫升高時(shí)，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，分子對(duì)器

壁的撞擊作用變大，氣體壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)DiE確。

【一題多解】當(dāng)水溫升高時(shí)，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大；對(duì)乒乓球

內(nèi)氣體，體積不變，由查理定律可知溫度升高，壓強(qiáng)變大。

2.（2022高考上海）如圖所示，兩根粗細(xì)相同的玻璃管下端用橡皮管相連，左管內(nèi)封有一

段長(zhǎng)30cm的氣體，右管開口，左管水銀面比右管內(nèi)水銀面高25cm,大氣壓強(qiáng)為75cmHg。

現(xiàn)移動(dòng)右側(cè)玻璃管，使兩側(cè)玻璃管內(nèi)水銀面相平，此時(shí)氣體柱的長(zhǎng)度為（）

A.20cmB.25cm

C.40cmD.45cm

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律+試管液柱模型+模型思想

【名師解析】對(duì)封閉在左管的氣體,初狀態(tài)氣體壓強(qiáng)為pi=p（）-pgh=75cmHg-25cmHg=50cmHg

設(shè)玻璃管橫截面積為S,初狀態(tài)氣體體積Vl=30S

當(dāng)兩側(cè)玻璃管內(nèi)液面相平時(shí)，設(shè)左管氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng),則氣體體積V2=LS

氣體壓強(qiáng)p2=po=75cmHg

由玻意耳定律,piV|=P2V2

解得L=20cm,選項(xiàng)A正確。

3.（2022高考上海）在描述氣體狀態(tài)的參量中，是氣體分子空間所能夠達(dá)

到的范圍。壓強(qiáng)從微觀角度來說，是的宏觀體現(xiàn)。

【參考答案】體積單位面積上氣體分子平均撞擊力

【命題意圖】本題考查壓強(qiáng)的微觀含義+模型思維

【名師解析】在描述氣體狀態(tài)的參量中，氣體的體積是指氣體分子所能夠達(dá)到的空間范圍。

根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀含義，氣體壓強(qiáng)是指單位面積上氣體分子平均撞擊力的宏觀體現(xiàn)。

4.（2022高考河北）水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，

將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓

孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)外?；钊娣e為5,

隔板兩側(cè)氣體體積均為S。，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計(jì)?，F(xiàn)將整個(gè)裝置緩慢旋

轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的設(shè)整個(gè)過程溫度保持不變，求：

（i）此時(shí)上、下部分氣體的壓強(qiáng)；

（ii）"H”型連桿活塞的質(zhì)量（重力加速度大小為g）。

【參考答案】（1）2p0,|po；（2）

【命題意圖】本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

【名師解析】

（1）旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾定律可知

Po-SLQ=PI~SLQ

解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強(qiáng)為

P\=2Po

13

旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為則

3

P『Sk=

解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強(qiáng)為

2

Pl=§Po

（2）對(duì)“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力”8豎直向下，匕部分氣體對(duì)活塞的作

用力豎直向上，卜.部分氣體對(duì)活塞的作用力豎直向下，大氣壓力上下部分抵消，根據(jù)平衡條

件可知

ptS=mg+p2S

解得活塞的質(zhì)量為

4%S

m=———

3g

5（6分）（2022?高考廣東物理）玻璃瓶可作為測(cè)量水深的簡(jiǎn)易裝置。如圖14所示，潛水

員在水面上將80mL水裝入容積為380mL的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，

打開瓶蓋，讓水進(jìn)入瓶中，穩(wěn)定后測(cè)得瓶?jī)?nèi)水的體積為230mL。將瓶?jī)?nèi)氣體視為理想氣體，

全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強(qiáng)Po取l.OxlO'Pa,重力加速度g取10m/s2,水的

密度夕取L0xlO'kg/m3.求水底的壓強(qiáng)p和水的深度兒

—滯后液面

T下涔前我面

【命題意圖】本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律，液體壓強(qiáng)。

【解題思路】（2）初狀態(tài)玻璃瓶中氣體體積Vo=38OmL-80mL=300mL,

末狀態(tài)玻璃瓶中氣體體積V=380mL-230mL=150mL,

由玻意耳定律，p（）Vo=pV

解得p=2p0

由p=pgh+p（）

解得:h=10m。

6.（2022?全國(guó)理綜乙卷?33）（2）.如圖，一豎直放置的汽缸由兩個(gè)粗細(xì)不同的圓柱形筒

組成，汽缸中活塞I和活塞II之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽

缸連接處有小卡銷，活塞II不能通過連接處?；钊?、II的質(zhì)量分別為2帆、m,面積分別

為2S、S,彈簧原長(zhǎng)為初始時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為0.1/,活塞I、

II到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為勾。已知活塞外大氣壓強(qiáng)為P。，忽略

活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計(jì)彈簧的體積。

(1)求彈簧的勁度系數(shù)；

(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當(dāng)活塞n剛運(yùn)動(dòng)到汽缸連接處時(shí)，活塞間氣體的壓強(qiáng)和

溫度。

【參考答案】(1)詈；(2)P2=p°+喑，

T2=^TO

I?D

【名師解析】

(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p「對(duì)兩活塞和彈簧的整體受力分析，由平衡條件有

mg+p0-2S+2mg+ptS=pnS+pt-2S

解得

3mg

四=〃o+

S

對(duì)活塞I由平衡條件有

2mg+p0-2S+k-OAl=p「2S

解得彈簧的勁度系數(shù)為

.40mg

K=-------

(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞II剛運(yùn)動(dòng)到汽缸連接處時(shí)，對(duì)兩活塞和彈簧的整體

由平衡條件可知，氣體的壓強(qiáng)不變依然為

3mg

“2=Pi=P。+

S

即封閉氣體發(fā)生等壓過程，初末狀態(tài)的體積分別為

”1.1/m1.1/c3.3/5

V.=-----x2Sd------xS---------，=L-2S

'222-'

由氣體的壓強(qiáng)不變，則彈簧的彈力也不變，故有

/2=1.1/

有等壓方程可知

乂=色

T.T2

解得

4

7（2021重慶高考）（8分）定高氣球是種氣象氣球，充氣完成后，其容積變化可以忽略。

現(xiàn)有容積為VI的某氣罐裝有溫度為T1、壓強(qiáng)為pl的氧氣，將該氣罐與未充氣的某定高氣

球連通充氣。當(dāng)充氣完成后達(dá)到平衡狀態(tài)后，氣罐和球內(nèi)的溫度均為T1,壓強(qiáng)均為kpi，k

為常數(shù)。然后將氣球密封并釋放升空至某預(yù)定高度，氣球內(nèi)氣體視為理想氣體，假設(shè)全過程

無漏氣。

①求密封時(shí)定高氣球內(nèi)氣體的體積；

②若在該預(yù)定高度球內(nèi)氣體重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的溫度為T2,求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。

【參考答案】①上士Vi.②女匹

k4

【名師解析】①設(shè)密封時(shí)定高氣球內(nèi)氣體體積為V,由玻意耳定律，

piV1=kpi（Vi+V）

1一”

解得7=----Vi.

k

②由查理定律，％=2，

解得

工

8.（2021高考新課程I卷山東卷）血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強(qiáng)計(jì)等構(gòu)成，如圖所示.

加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶，壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)高于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，充

氣前臂帶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)，體積為V；每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂

帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?V,壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為150mmHg。已知大氣壓強(qiáng)等

于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細(xì)管和壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

A.30cm''B.40cm''c.50cm3D.60cm3

【參考答案】D

【名師解析】充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pi=750mmHg,每次擠壓氣囊都能將V。=6001?的外

界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積為5V,壓強(qiáng)為p2=750mmHg+150mmHg

=900mmHg）由玻意耳定律，p,V+5piVO=5p?V,解得V=60cm,選項(xiàng)D正確。

9.（9分）（2021高考新課程湖北卷）質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，用橫截面

積為s的活塞封閉一定量的理想氣體。在下述所有過程中，氣缸不漏氣且與活塞不脫離。當(dāng)

氣缸如圖（a）豎直倒立靜置時(shí).缸內(nèi)氣體體積為V”.溫度為Ti。已知重力加速度大小為g,

大氣壓強(qiáng)為poo

（1）將氣缸如圖（b）豎直懸掛，缸內(nèi)氣體溫度仍為Ti，求此時(shí)缸內(nèi)氣體體積V2；

（2）如圖（c）所示，將氣缸水平放置，穩(wěn)定后對(duì)氣缸緩慢加熱，當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時(shí),

求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度。

圖（a）圖（b）圖（c）

【參考答案］（1）「4+〃琢%（2）PM3T_

P0S-mg（p（）S+〃2g）K

【解題思路】⑴對(duì)圖（a）,由平衡條件,p/S=poS+mg,

將氣缸如圖（b）豎直懸掛，由平衡條件，〃2S+mg=pOS,

由玻意耳定律,piVl=p2V2，

聯(lián)立解得：V2=型士螫K

PoS-mg

（2）如圖（c）所示，將氣缸水平放置，其壓強(qiáng)等于大氣壓pO,設(shè)體積為V,

由玻意耳定律，pNl=p（）V,解得：V=（1+3暨）VI。

P°S

穩(wěn)定后對(duì)氣缸緩慢加熱，當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時(shí)，設(shè)此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度為T3。由蓋呂薩

克定律，

4

IJ

解得：T3=%S匕1。

（PaS+mgWt

10.（2）（10分）（2021高考全國(guó)甲卷）如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中

間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時(shí)，A、B的體積均為匕壓強(qiáng)均等于大氣壓外。

隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5。時(shí)隔板就會(huì)滑動(dòng)，否則隔

板停止運(yùn)動(dòng)。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動(dòng)活塞，使B的體積減小為會(huì)o

蕈隔板

I

IAB

（i）求A的體積和B的壓強(qiáng)；

（ii）再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時(shí)A的體積和B的壓強(qiáng)。

【名師解析】（i）對(duì)氣體由玻意耳定律，paV=pBV/2,

解得:PB=2po?

對(duì)氣體A,末狀態(tài)壓強(qiáng)為pA-].5p（）,poV-P，\VA>

解得：以=2V/3。

（ii）再使活塞向左緩慢回到初始位置，隔板將向左移動(dòng)，最后'=0.58

對(duì)氣體A,由玻意耳定律，P°V=PA'VA'，

對(duì)氣體8,由玻意耳定律，p（）V=PB'VB'>

VA'+VB'=2V

聯(lián)立解得：VA=(x/5-l)V(PB'=-^-=

3-V5

11（IO分）（2021高考全國(guó)乙卷）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、

C粗細(xì)均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連

通。A、B兩管的長(zhǎng)度分別為"=13.5cm,/2=32cm?將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩

管內(nèi)水銀柱的高度差口=5（：01。已知外界大氣壓為po=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度

【名師解析】設(shè)AB兩管內(nèi)截面積分別為S1和S2,注入水銀后AB空氣柱分別減小了hl

和h2,壓強(qiáng)分別為pl和p2,由玻意耳定律

Pol\S\=p\（/i-//i）5i

P。/2s2=P2（，2?）S2

P2=po+pgh

〃產(chǎn)po+pg（h+A2-/?I）

A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差-小

聯(lián)立解得4/?=1cm

12.（8分）（2021新高考湖南卷）小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝

置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量町=600g、截面積S=20cm2

的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)A

上，左端用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量加2=1200g

的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0g時(shí).，測(cè)得環(huán)境溫度

7；=300Ko設(shè)外界大氣壓強(qiáng)〃o=LOxl()5pa,重力加速度g=10m/s2。

(i)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度7；為多少？

(ii)該裝置可測(cè)量的最高環(huán)境溫度工皿為多少？

【解題思路】本題考查理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，主要考查綜合分析能

力。

(i)當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，分析鐵塊受力可知輕繩拉力為

F1=Wlg.FN=1.2X10N-0.6X10N=6N

根據(jù)杠桿原理，可知兩側(cè)輕繩拉力一樣大，對(duì)活塞，

F]+p\S-m\g+pnS

解得：pi=po

當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)、分析鐵塊受力可知輕繩拉力為

F2=M2g-FN

對(duì)活塞，F(xiàn)i+P2S-mig+p0S

解得：0.99XIO5Pa

根據(jù)查理定律，有p\/TFpg

解得：T2=297K

(ii)當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，輕繩拉力減小，天平示數(shù)增大，直到輕繩拉力為零時(shí)。

天平示數(shù)不再繼續(xù)增大，此時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)量的最大溫度。

對(duì)活塞，/為5=mig+p()S

解得：/?3=1.03X105Pa

根據(jù)查理定律，有p\/T/=pVT.f

解得：n=309K

小包裹通過傳送帶所需時(shí)間t=t\+f2=2.5s+2.0s=4.5s?

13.（10分）（2021新高考遼寧卷）如圖（a）所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于

地面，高度可控的氧氣球，作為一種長(zhǎng)期留空平臺(tái)，具有廣泛用途。

圖（b）為某一“系留氣球”的簡(jiǎn)化模型圖：主副氣囊通過無漏氣、無摩擦的活塞分隔，主

氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氮?dú)猓梢暈槔硐霘怏w），副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端，左

端與活塞連接。

ffi(a)ffl(b)

當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時(shí)，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。在氣球升空過程中，

大氣壓強(qiáng)逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時(shí)?；钊c右擋板剛好接觸,

氮?dú)怏w積變?yōu)榈孛鏁r(shí)的L5倍，此時(shí)活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓強(qiáng)的1/6。已知地面

大氣壓強(qiáng)po=l.OXlO5Pa,溫度To=3OOK,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計(jì)。

（1）設(shè)氣球升空的過程中氫氣溫度不變，求目標(biāo)高度處的大氣壓強(qiáng)p；

（2）氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強(qiáng)不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時(shí)，彈簧

4

壓縮量為左、右擋板之間的距離的一。求氣球駐留處的大氣溫度T。

5

【解題思路】（1）在地面時(shí)，主氣囊中氣體壓強(qiáng)等于大氣壓，氣球升空到目標(biāo)高度時(shí)，

主氣囊中氣體

體積V2=1.5V,由玻意耳定律，⑷V=p2V2,

2

解得：P2=yp"

根據(jù)題述，活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓的,，即以-p=Lp＜）,

66

解得p二;/?o=5X104Pao

（2）設(shè)左、右擋板之間的距離為L(zhǎng),由胡克定律和平衡條件，

4

p?S=poS+kL,〃3S=pS+kqL,

聯(lián)立解得：p3=—p（）。

30

由查理定律，衛(wèi)=隹，解得：T=105K。

丁。T

14..（2018?高考全國(guó)卷II）（1）（5分）對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說法正確的是。（填正

確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。沒選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最

低得分為0分）

A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能

B.氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢(shì)能

C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

D.氣體體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變

E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

【參考答案】ABC

【命題意圖】本題考查氣體內(nèi)能及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。

【解題思路】氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和，故AC錯(cuò)，BE

對(duì)；根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q知道，改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發(fā)

生變化時(shí)，內(nèi)能可能不變，故D正確；

第三部分最新模擬題精選

I.（2022河南許昌一模）如圖所示，一定質(zhì)量的氣體被封閉在容器內(nèi)，“態(tài)是容器放在冰

水混合物中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài)；。態(tài)是容器從冰水混合物中移出后，在室溫（27°C）中

達(dá)到的平衡狀態(tài)。.若忽略氣體分子之間的勢(shì)能，則

〃

/警

-

-.三

-Z

-

-二

-三

-

（1）6態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的個(gè)數(shù)比“態(tài)—（選填“多”或

“少”）；

（2）從“態(tài)到b態(tài)，容器中氣體內(nèi)能（選填“增加”或“減少”）。

【參考答案】①.多②.增加

【名師解析】

（1）［11因?yàn)閎態(tài)的溫度較大，分子平均速率大于。態(tài)，可知b態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)

撞擊單位面積器壁的個(gè)數(shù)比。態(tài)多；

（2）［2］從a態(tài)到b態(tài)，溫度升高，則容器中氣體內(nèi)能增加。

2.（2022山東四縣區(qū)質(zhì)檢）某探究小組同學(xué)嘗試用如圖所示裝置測(cè)定大氣壓強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)過程

中溫度保持不變。最初U形管兩臂中的水銀面齊平，燒瓶?jī)?nèi)密封體積為800mL的理想氣體，

燒瓶中無水。當(dāng)用注射器緩慢往燒瓶中注入200mL的水，穩(wěn)定后U形管兩臂中的水銀面出

現(xiàn)25cm的高度差。不計(jì)玻璃管中氣體的體積，環(huán)境溫度不變。則所測(cè)得的大氣壓強(qiáng)為（）

C.75.5cmHgD.76cmHg

【參考答案】B

【名師解析】

燒瓶中的氣體，初狀態(tài)為

Pi=Po，Vi=800mL

注入水后

p2=Po+25cmHg,5600mL

由玻意耳定律可得

PM=P2V2

代入數(shù)值解得Po=75cmHg,B正確。

3.（2022山東棗莊一模）某同學(xué)將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在導(dǎo)熱性能良好的注射器內(nèi)，

注射器通過非常細(xì)的導(dǎo)氣管與壓強(qiáng)傳感器相連，將整套裝置置于恒溫水池中。開始時(shí)，活塞

位置對(duì)應(yīng)刻度數(shù)為“8”，測(cè)得壓強(qiáng)為尸0?；钊徛龎嚎s氣體的過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)氣管連接

處有氣泡產(chǎn)生時(shí)，立即進(jìn)行氣密性加固。繼續(xù)緩慢壓縮氣體，當(dāng)活塞位置對(duì)應(yīng)刻度數(shù)為“2”

4

時(shí)停止壓縮，此時(shí)壓強(qiáng)為]兄。則該過程中（）

A.泄露氣體的質(zhì)量為最初氣體質(zhì)量的;2

B.氣泡在上升過程中會(huì)放出熱量

C.在壓縮氣體的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能變大

D.泄露出的氣體的內(nèi)能與注射器內(nèi)存留氣體的內(nèi)能相等

【參考答案】A

【名師解析】

4

對(duì)被封閉氣體，如沒有泄露氣體，等溫變化時(shí)，由玻意耳定律Po-8/S=]Po.HS，解得

則泄露氣體的質(zhì)量與最初氣體質(zhì)量之比為4:6=2:3；A正確；

B.氣泡在上升過程，隨著壓強(qiáng)的減小，體積將增大，氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律，

溫度不變內(nèi)能不變，則此過程會(huì)吸收熱量，B錯(cuò)誤；注射器導(dǎo)熱性能良好，在壓縮氣體的過

程中，氣體溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；由A項(xiàng)分析知泄露出的氣體的質(zhì)

量與注射器內(nèi)存留氣體的質(zhì)量之比為2:1,同種氣體，在同樣的狀態(tài)下，顯然泄露出的氣體

內(nèi)能大于殘留氣體的內(nèi)能，D錯(cuò)誤。

4.（2022福建廈門四模）如圖所示，飛機(jī)在飛行時(shí)外界空氣經(jīng)由壓縮機(jī)進(jìn)入機(jī)艙，同時(shí)由

排氣通道排出部分艙內(nèi)氣體，從而保持機(jī)艙內(nèi)空氣的新鮮。已知艙外氣體溫度低于艙內(nèi)氣體

溫度，由此可判斷艙外氣體分子平均動(dòng)能（選填“大于”“等于”或“小于”）艙

內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能。若機(jī)艙內(nèi)氣體質(zhì)量保持不變，空氣壓縮機(jī)單位時(shí)間內(nèi)壓入艙內(nèi)氣體的

壓強(qiáng)為2p、體積為V、溫度為T,則單位時(shí)間內(nèi)機(jī)艙排出壓強(qiáng)為p,溫度為￡的氣體體積為

【參考答案】①.小于②.半V

【名師解析】

11］艙外氣體溫度低于艙內(nèi)氣體溫度，艙外氣體分子平均動(dòng)能小于艙內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能

［2］艙內(nèi)氣體質(zhì)量保持不變，則壓入和排出的氣體質(zhì)量相等，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，則

則辿

解得排出氣體體積匕=2丫

T

5.（2022廣東潮州二模）地球大氣上下溫差過大時(shí)，會(huì)造成冷空氣下降熱空氣上升，從而形成

氣流漩渦，并有可能逐漸發(fā)展成龍卷風(fēng)。熱氣團(tuán)在上升過程中，若來不及與外界發(fā)生熱交換，

因外界大氣壓強(qiáng)減小，熱氣團(tuán)氣體體積（選填“變大”或“變小”），熱氣團(tuán)對(duì)外做

（選填“正”或“負(fù)”）功。

【參考答案】①.變大②.正

【名師解析】

［I］外界大氣壓強(qiáng)減小，熱氣團(tuán)氣體的壓強(qiáng)在上升過程中變小,氣體體積變大，

［2］熱氣團(tuán)氣體體積變大，熱氣團(tuán)氣體對(duì)外做正功。

6.（2022山東濟(jì)南5月模擬）如圖所示，經(jīng)過高溫消毒的空茶杯放置在水平桌面上，茶杯

內(nèi)密封氣體的溫度為87℃,壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)P。。已知杯蓋的質(zhì)量為如茶杯（不含

杯蓋）的質(zhì)量為M,杯口面積為S,重力加速度為g。當(dāng)茶杯內(nèi)氣體溫度降為27℃時(shí)，下列

說法正確的是（）

A.茶杯對(duì)杯蓋的支持力為tng-￥—p0S

6

B.茶杯對(duì)杯蓋的支持力為mg+3Pos

C.茶杯對(duì)桌面的壓力為Mg+3

D.茶杯對(duì)桌面的壓力為例g+mg

【參考答案】AD

【名師解析】

由題意E=（273+87）K=360K,7；=（273+27）K=300K

由查理定律可得黑=今

對(duì)于茶杯內(nèi)的氣體,

解得Pi=3%

對(duì)杯蓋受力分析，由平衡條件可得加g+P°S=ptS+FN

解得/p（）s,A正確，B錯(cuò)誤；

6

對(duì)茶杯、杯蓋整體受力分析可知桌面對(duì)茶杯的支持力為F=（M+m）g

由牛頓第三定律可知茶杯對(duì)桌面的壓力為（〃+m）g,C錯(cuò)誤，D正確。

7.（2022湖北新高考協(xié)作體高二質(zhì)檢）如圖所示是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下

的速率分布情景圖像，下列說法正確的是（）

A.圖像①是氧氣分子在100℃下的速率分布情景圖像

B.兩種溫度下，氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律

C.隨著溫度的升高，并不是每一個(gè)氧氣分子的速率都增大

D.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例減小

【參考答案】BC

【名師解析】

由圖可知，②中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明②對(duì)應(yīng)的平均動(dòng)能較大，故②對(duì)應(yīng)的溫

度較高，所以①是氧氣分子在0℃卜的速率分布情景圖像，故A錯(cuò)誤；

兩種溫度下，都是中等速率大的氧氣分子數(shù)所占的比例大，呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)

律，故B正確；

溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不是每一個(gè)氧氣分子的速率都增大，故C正確；

隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均動(dòng)能增大，故

D錯(cuò)誤；故選BC。

8.（2022山東聊城重點(diǎn)高中質(zhì)檢）一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了8、

C,最后到。狀態(tài)，下列說法中正確的是（）

A.A-8溫度升高，體積不變

B.8—C壓強(qiáng)不變，體積變小

C.C-D壓強(qiáng)變小，體積變小

D.B點(diǎn)的溫度最高，C點(diǎn)的體積最小

【參考答案】ABD

【名師解析】

從圖像直接看出A-8溫度升高，因?yàn)锳B延長(zhǎng)線經(jīng)過原點(diǎn)，是等容線，體枳不變，A正確;

BTC是等壓線，壓強(qiáng)不變，根據(jù)生=C,壓強(qiáng)不變，隨著溫度降低，體積變小，B正確;

T

根據(jù)拳=c，CT。溫度不變，壓強(qiáng)變小，體積增大，C錯(cuò)誤；

由圖線直接看出，B點(diǎn)的溫度最高；根據(jù)P于V=C得，5p=c,，氣體的體積與尸-T圖像的

斜率成反比，由圖像得

則

匕=%>%>%

所以C點(diǎn)的體積最小，D正確。

9.(2022四川成都三模)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體用活塞封閉在固定的圓柱型氣缸內(nèi)，不計(jì)

活塞與缸壁間的摩擦?，F(xiàn)緩慢降低氣體的溫度使其從狀態(tài)。出發(fā)，經(jīng)等壓過程到達(dá)狀態(tài)"

即刻鎖定活塞，再緩慢加熱氣體使其從狀態(tài)方經(jīng)等容過程到達(dá)狀態(tài)c。已知?dú)怏w在狀態(tài)”的

體積為4K壓強(qiáng)為。、溫度為"，在狀態(tài)b的體積為％在狀態(tài)c的壓強(qiáng)為4〃。求：

(1)氣體在狀態(tài)人的溫度；

(2)從狀態(tài)a經(jīng)匕再到c的過程中，氣體總的是吸熱還是放熱，吸收或放出的熱量為多少？

氣缸

【名師解析】

(I)氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)。的過程為等壓變化，則有

4V_V

L

解得氣體在狀態(tài)人的溫度為

V

(2)從狀態(tài)a到狀態(tài)6,活塞對(duì)氣體做的功為

W=Fx=pSx=p(4V-V)=3pV

氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程為等容變化，由查理定律有

P_4P

Tb~Tc

解得

m

從狀態(tài)。經(jīng)人再到c的過程中，由熱力學(xué)第一定律可得

\U=Q+W

因

Tc=Ta

故氣體在狀態(tài)a和狀態(tài)c的內(nèi)能相等，即

△U=0

可得

Q=-W=-3pV

即從狀態(tài)。經(jīng)h再到C?的過程中，氣體放熱，放出的熱量為3pV。

10.(2022湖北十堰四模)如圖所示，橫截面積S=0.01m2的薄壁汽缸開口向上豎直放置，

aS為固定在汽缸內(nèi)壁的卡口，a、〃之間的距離〃=0.03m,b到汽缸底部的距離H=0.45m,

質(zhì)量根=10kg的水平活塞與汽缸內(nèi)壁接觸良好，只能在a、6之間移動(dòng)。剛開始時(shí)缸內(nèi)理想

氣體的壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)Po=lxl()5pa,熱力學(xué)溫度7；=300K,活塞停在b處。取重力加

速度大小g=10m/s2,活塞厚度、卡口的體積均可忽略，汽缸、活塞的導(dǎo)熱性能均良好,

不計(jì)活塞與汽缸之間的摩擦。若緩慢升高缸內(nèi)氣體的溫度，外界大氣壓強(qiáng)恒定。

(1)求當(dāng)活塞剛要離開卡口b時(shí)，缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度(：

(2)求當(dāng)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度n=400K時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p；

(3)在以上全過程中氣體內(nèi)能增量△U=250J,求全過程缸內(nèi)氣體吸收的熱量0。

【參考答案】(1)7i=330K：(2)p=1.25xlO5Pa；(3)Q=283J

【名師解析】

（1）當(dāng)活塞剛要離開卡口6時(shí)，設(shè)此時(shí)缸內(nèi)壓強(qiáng)為小，以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)受力平衡

可得

ptS=p0S+mg

解得

Pi=l.lxl()5Pa

根據(jù)查理定律有

PO___PL

”一工

解得

Ti=33OK

（2）假設(shè)當(dāng)活塞恰好與卡扣，，處接觸時(shí)缸內(nèi)氣體熱力學(xué)溫度為73,此時(shí)體積為匕，根據(jù)蓋

-呂薩克定律有

匕/

工篤

即

HS(H+h)S

工一4

解得

7^=352K<T2

所以當(dāng)缸內(nèi)的熱力學(xué)溫度（=400K時(shí)，活塞能到達(dá)卡扣。處，根據(jù)查理定律可得

P_Pi

Tj工

解得

p=1.25xlO5Pa

(3)當(dāng)緩慢升高缸內(nèi)氣體的溫度時(shí)，由前面的分析可知，活塞從6到。的過程中，氣體做

等壓變化，壓強(qiáng)為⑶，到達(dá)缸“處時(shí)，溫度升高到小，然后氣體再做等容變化，直到溫度

升高到72,因此氣體對(duì)活塞做功為

W=p】Sh

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

Q=AU+W=283J

11.(2022福建龍巖三模)如圖，在大氣壓強(qiáng)恒為P。、溫度為"的大氣中，有一水平放

置的氣缸，A3為大小氣缸的結(jié)合處。氣缸內(nèi)用甲、乙兩個(gè)導(dǎo)熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣

體。甲、乙活塞的面積分別為S和2S,活塞的重均為O1P°S,兩活塞用長(zhǎng)度為2L的剛性

細(xì)輕桿連接，活塞與氣缸壁之間無摩擦，氣缸壁厚度不計(jì)。初始時(shí)氣體溫度為"，乙活塞

剛好靜止在兩氣缸的結(jié)合處，桿的彈力為零，重力加速度為g。

(1)把氣缸緩慢轉(zhuǎn)成豎直放置，求穩(wěn)定時(shí)乙活塞與A8的距離d；

(2)保持氣缸豎直放置，對(duì)封閉的氣體緩慢加熱，使得甲活塞剛好到達(dá)A8處，求此時(shí)氣

體的溫度及此過程氣體對(duì)外做的功。

甲

A

乙---------甲_AL_?

d

w

B

乙

【參考答案】(1)0.5L；(2)1.67；,1.2p0LS

【名師解析】

(1)水平放置時(shí)對(duì)缸內(nèi)氣體

h=2LS,(=7；

由桿的彈力為零，可得

Pl=P。

豎直放置時(shí)對(duì)缸內(nèi)氣體

匕=2dS+（2L—d）S=（2L+d）S,

對(duì)兩活塞有

p（,-2S+p2S-p（）S+p2-2S+0.2p（）S

解得

p2=O-8po

由玻意耳定律可得

PM=P1V2

解得

d=0.5L

（2）設(shè)甲活塞恰到AB時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為T、，此時(shí)有

V3=4LS,P3=P,=0.8Po

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

PM=生匕

解得7；=1.67；

氣體對(duì)外做功為W=必（匕一匕）=12p」S

12.（2022河南南陽(yáng)一中質(zhì)檢）如圖所示，豎直放置的圓柱形汽缸由導(dǎo)熱材料制成，內(nèi)有

活塞，質(zhì)量可忽略不計(jì)，橫截面積為S=20cm2,活塞下方密封一定質(zhì)量的空氣（可視為理想

氣體），初始?jí)簭?qiáng)為大氣壓強(qiáng)，活塞到汽缸底部的距離為加=01m,活塞與汽缸之間無摩擦

且不漏氣，將一定量的細(xì)沙緩緩加入汽缸中，活塞下移，到汽缸底部的距離變?yōu)椤?=0.08m。

已知大氣壓強(qiáng)po=l.OxlO5pa,重力加速度g=I0m/s2,活塞下移過程中缸內(nèi)氣體溫度不變。

（1）求加入細(xì)沙的質(zhì)量；

（2）若加入細(xì)沙后，給活塞下面空氣加熱，可以使活塞恢復(fù)到加入細(xì)沙之前的原位置，設(shè)

該過程空氣吸收的熱量為5J,求氣體內(nèi)能的變化量。

【參考答案】(1)5kg；(2)OJ

【名師解析】

(1)細(xì)沙緩緩加入，氣體等溫變化，活塞下面氣體原壓強(qiáng)為P。，加入細(xì)沙后變?yōu)镻i，細(xì)

沙質(zhì)量為△〃?，根據(jù)玻意耳定律，有

PoS/q=P[SI”

再根據(jù)受力平衡

PoS+△/〃g=P|S

解得

p,=1.25X1()5E

Nm=5kg

(2)活塞恢復(fù)到原來高度過程中，氣體壓強(qiáng)不變，氣體對(duì)外做功

W=-plS(h}-h2)=-5J