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新高考物理一轮复习单元检测专题15 热学（2份打包，原卷版+解析版）
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这是一份新高考物理一轮复习单元检测专题15 热学（2份打包，原卷版+解析版），文件包含新高考物理一轮复习单元检测专题15热学原卷版doc、新高考物理一轮复习单元检测专题15热学解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共27页， 欢迎下载使用。
（时间：90分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1．（2022·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）下列关于热现象的说法正确的是（ ）
A．夏天可以将冰箱门打开，使密闭房间的温度降下来
B．一定质量的气体通过等压变化和等容变化升高1℃需要吸收相同的热量
C．部分行星的大气中相对分子质量小的成分会随着时间推移而变少
D．叠放在一起的两个装有空气的封闭气缸，在真空中静止释放，它们之间没有压力，同时也不会受到内部空气的压力
【答案】 C
【解析】A．冰箱制冷时放出的热量大于吸收的热量，因此温度会更高，故A错误；
B．一定质量的气体温度都升高1℃，内能增加量相等，等压变化时，气体体积变大，气体对外界做功，等容变化时做功为零，根据热力学第一定律可知，气体等压变化的过程中吸收的热量更多，故B错误；
C．行星上的大气中，相对分子质量小的成分逃逸速度更小，平均速率更大，因此随着时间的推移不断变少，故C正确；
D．两个气缸内部存在空气，受到气体的压力，故D错误。
故选C。
2．（2022·山东·单县期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
【答案】 B
【解析】AB．根据盖吕萨克定律 SKIPIF 1 < 0 ，体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的，罐中温度升高，则体积增大，吸管内的油柱向右移动，由左向右刻度线对应的示数增加，故A错误，B正确；
C．为提高测量精度，即发生微小体积变化，油柱即移动明显，故应该用细一点的吸管，故C错误；
D．根据 SKIPIF 1 < 0 ，冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，同一温度值在冬天罐内气体体积较小，则冬天使用时测量值会偏小，故D错误。
故选B。
3．（2022·山东·高三专题练习）分子间存在相互作用的引力和斥力，它们作用力的合力随分子间距离变化的图像如图（F大于零表示引力，F小于零表示斥力）。则下列说法正确的是（ ）
A．当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最小
B．当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最大
C．当分子间距离无限远时，分子势能最小
D．在 SKIPIF 1 < 0 区间，随r的增大分子势能减小
【答案】 A
【解析】分子间距离从无限远处到分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子间作用力表现为引力，做正功，分子势能逐渐减小；分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 到无限靠近时，分子间作用力表现为斥力，做负功，分子势能逐渐增加；故当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最小。
故选A。
4．（2022·山东·莱州市第一中学模拟预测）如图所示为粗细均匀的圆管形儿童玩具水枪的简易图。水枪吸水前，先用手将圆形活塞向下推至圆管底部枪口附近，插入水中后缓慢向上拉动活塞，待管内水面上升一定高度后，保持枪管竖直提离水面。现测得管内水面距枪口的高度为h，管内空气柱的长度为 SKIPIF 1 < 0 ，活塞的横截面积为S，大气压强为p，水枪密闭性良好，设整个过程气体可视为理想气体，温度保持不变，水的密度为 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度为g，忽略枪头部分形状的影响，则吸水前管内活塞至枪口间空气的体积为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】 C
【解析】管内吸入水的质量为
SKIPIF 1 < 0
则有
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0
枪内气体做等温变化，有
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0
故选C。
5．（2022·北京·北师大二附中模拟预测）如图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1，其中从状态3到状态1图线为双曲线的一部分。那么，在下列p-T图像中，反映了上述循环过程的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】 C
【解析】由
SKIPIF 1 < 0
可知， SKIPIF 1 < 0 是等压升温过程， SKIPIF 1 < 0 是等容降温过程， SKIPIF 1 < 0 是等温升压过程，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．（2022·重庆市育才中学模拟预测）如图一定质量的理想气体从a状态经等容过程 SKIPIF 1 < 0 到达状态b，再经过等温过程 SKIPIF 1 < 0 到达状态c，最后经等压过程 SKIPIF 1 < 0 回到状态a、下列说法正确的是（ ）
A．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体分子的平均动能不变
B．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体对外界做功
C．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体从外界吸收热量
D．在过程 SKIPIF 1 < 0 中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
【答案】 C
【解析】A．在过程ab中做等容升压，根据 SKIPIF 1 < 0 可知温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；
B．在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，故B错误；
C．在过程bc中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变；根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知，气体从外界吸收热量，故C正确；
D．在过程ab中做等容升压，温度升高，分子密度不变，则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加，故D错误。
故选C。
7．（2022·山东·高三专题练习）一定质量的理想气体处于初始状态A时，其体积为V0，温度为T0，压强为p0，该理想气体经过等压变化到状态B，温度缓慢升高了3T0，气体的内能增加了 SKIPIF 1 < 0 。下列说法正确的是（ ）
A．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
B．气体分子对器壁单位面积的平均撞击力变大
C．理想气体经过等压变化，外界对气体做功为-2p0V0
D．该过程中理想气体与外界交换的热量为 SKIPIF 1 < 0 +3p0V0
【答案】 D
【解析】A．根据盖吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
气体体积变大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，A错误；
B．气体压强不变，气体分子对器壁单位面积的平均撞击力不变，B错误；
C．此过程气体体积变大，气体对外做功为
SKIPIF 1 < 0
C错误；
D．根据热力学第一定律有
SKIPIF 1 < 0
故
SKIPIF 1 < 0
D正确。
故选D。
8．（2022·内蒙古·保康一中高三阶段练习）如图所示，在一根一端封闭，一端开口，长1m的均匀直玻璃管中，装入长为75cm的水银柱，用它封住一部分空气。当将其开口向下竖直放置时，被封气柱长24cm，这时的大气压强为76cm汞柱。那么，当大气压强变为74cm汞柱时，管内水银柱长度h为（ ）
A．73cmB．73cm【答案】 B
【解析】大气压强是76厘米高水银柱时，管中水银柱长75厘米。由
SKIPIF 1 < 0
可知，封闭空气柱的压强为1厘米高水银柱。大气压变为74厘米高水银柱时，管内水银长度也小于74厘米高水银柱。水银外流使管中空气柱的长度增加，压强减小，设为 SKIPIF 1 < 0 ，则
SKIPIF 1 < 0
又
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（2022·海南海口·模拟预测）关于分子热运动，下列说法正确的是（ ）
A．只要气体膨胀对外做功，分子的平均动能就减小
B．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度保持不变
C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大
D．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的内能
【答案】 BC
【解析】A．温度是分子平均动能的标志，气体吸热对外做功，根据热力学第一定律，内能可能不变，温度可能不变，平均动能可能不变，故A错误；
B．由于没有外界影响且容器密闭，气体的体积、温度和压强都不变，所以分子数密度不变，故B正确；
C．理想气体内分子之间的相互作用可忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C正确；
D．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的温度，但内能不一定相同，故D错误。
故选BC。
10．（2022·天津和平·三模）如图为一定质量的理想气体的体积随温度变化的图像，气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c ，直线ac过原点。则气体（ ）
A．在状态c的压强等于在状态a的压强
B．在状态b的压强小于在状态c的压强
C．在b→c的过程中气体从外界吸热
D．在a→b的过程对外做功
【答案】 AC
【解析】A．直线ac过原点，根据盖—吕萨克定律可知ac为一条等压线，即气体在状态c的压强等于在状态a的压强，故A正确；
B．气体在b→c经历等温变化，体积增大，根据玻意耳定律可知气体在状态b的压强大于在状态c的压强，故B错误；
C．气体在b→c的过程中，温度不变，内能不变，体积增大，对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，故C正确；
D．气体在a→b的过程体积不变，不对外做功，故D错误。
故选AC。
11．（2022·山东·三模）如图，内壁光滑竖直放置的绝热汽缸内有一横截面积为S、可自由移动的绝热活塞把气体分成 SKIPIF 1 < 0 两部分。开始时活塞上下两部分气体 SKIPIF 1 < 0 的体积相等，温度均为 SKIPIF 1 < 0 ，气体 SKIPIF 1 < 0 的压强为 SKIPIF 1 < 0 。现把汽缸缓慢倒置，再缓慢加热气体 SKIPIF 1 < 0 ，当气体 SKIPIF 1 < 0 的温度升高到T时，活塞恰好回到原来的位置，气体b的温度为 SKIPIF 1 < 0 。重力加速度为g，则（ ）
A．整个过程中气体b的内能始终保持不变
B．活塞的质量为 SKIPIF 1 < 0
C．最终气体a的压强为 SKIPIF 1 < 0
D．开始时气体b的压强为 SKIPIF 1 < 0
【答案】 BC
【解析】A．对气体b，汽缸倒置后，活塞回到原来位置的过程中，体积不断减小，外界对气体做功，而汽缸、活塞均绝热，根据
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
即内能增大，故A错误；
BCD．设活塞质量m，对气体b，初末状态相同，则气体b初末状态压强相同
SKIPIF 1 < 0
最终气体a压强
SKIPIF 1 < 0
对气体a
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
故BC正确，D错误。
故选BC。
12．（2022·山东·高三专题练习）2021年11月8目，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V1=2L，压强p1=1.0×105Pa，温度t1=27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2=2.5L，温度变为t2=-3℃，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3=4.0×104Pa假设释放气体过程中温度不变，体积变为V3=3L。下列说法正确的是（ ）
A．p2=0.72×105Pa
B．p2=0.82×105Pa
C．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 SKIPIF 1 < 0
D．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】 AC
【解析】AB．由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300K、T2=270K，根据理想气体状态方程有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故A正确，B错误；
CD．设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
则放出的气体与原来气体的质量比为
SKIPIF 1 < 0
故C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。
13．（2022·浙江·高三开学考试）某同学进行了“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。
（1）关于他的实验，下列操作不正确的是______。
A．在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上
B．用注射器向水面上滴油酸酒精溶液，若希望油膜面积大些可多滴一滴油酸酒精溶液
C．在油膜面积最大时快速将油膜轮廓描绘在带格子的玻璃板上
（2）该同学做实验时，每 SKIPIF 1 < 0 油酸酒精溶液中有纯油酸0.2mL。用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。油膜的面积是______ SKIPIF 1 < 0 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______m。（结果均保留两位有效数字）
【答案】 BC##CB SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）A．在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上，故A不符合题意；
B．用注射器往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0，实验时将一滴油酸酒精溶液滴在液面上即可，故B符合题意；
C．待油膜面积和形状稳定后将油膜轮廓描绘在带格子的玻璃板上，故C符合题意。
故选BC。
（2）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为
SKIPIF 1 < 0
油膜的面积为1平方厘米乘以方格数目，不足半格的不计入，超过半格的按一格计入，油膜覆盖的方格大约在40个，所以油膜的面积为
S=40cm2=4.0×10-3m2
用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为
SKIPIF 1 < 0
14．（2022·江苏南通·高三开学考试）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是( )
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出 SKIPIF 1 < 0 的图象可以直观反映出p与V的关系
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的 SKIPIF 1 < 0 图象如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1________T2（选填“<”“＝”或“>”）。
（3）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出_____________ SKIPIF 1 < 0 选填“ SKIPIF 1 < 0 ”或“ SKIPIF 1 < 0 ” SKIPIF 1 < 0 图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________________线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（4）另一小组根据实验数据作出的 SKIPIF 1 < 0 图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是_________________，图乙中的 SKIPIF 1 < 0 代表_________________。
【答案】 D > SKIPIF 1 < 0 过原点的倾斜直线 注射器前端与橡胶塞间有气体 注射器前端与橡胶塞间气体的体积
【解析】（1）A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；
B．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，故B错误；
C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；
D． SKIPIF 1 < 0 图像是一条倾斜的直线，作出 SKIPIF 1 < 0 图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
故选D。
（2）在 SKIPIF 1 < 0 图像中，根据 SKIPIF 1 < 0 ，即 SKIPIF 1 < 0 ，可知离坐标原点越远的等温线温度越高，故 SKIPIF 1 < 0 。
（3）由玻意耳定律可知一定质量的理想气体温度不变时，压强与体积成反比，故为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 SKIPIF 1 < 0 图像。
如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（4）另一小组根据实验数据作出 SKIPIF 1 < 0 像如题图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图像不过原点的原因可能是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡胶塞连接处的气体。
四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（2022·湖南省沅陵县枫香坪九校高三开学考试）如图所示，绝热性能良好的汽缸开口向右放置在水平地面上，缸口到缸底的距离为L，一定质量理想气体被绝热性能良好的活塞封闭在汽缸中，活塞面积为S，与汽缸底部相距为 SKIPIF 1 < 0 ，开始时，封闭气体的压强与外界大气相同均为 SKIPIF 1 < 0 ，缸内气体的温度为 SKIPIF 1 < 0 ，给电热丝通电，给气体缓慢加热，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，气体的内能与温度的关系为 SKIPIF 1 < 0 （k为已知常量），不计活塞厚度，求：
（1）活塞刚要滑动时，缸内气体的温度；
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程中，气体吸收的热量为多少。
【答案】 （1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）活塞刚要发生滑动，则有
SKIPIF 1 < 0
次过程体积不变，由查理定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程，压强一定，由盖吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
此过程气体对外做功，则
SKIPIF 1 < 0
根据热力学第一定律有
SKIPIF 1 < 0
根据题意有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
16．（2022·四川成都·高三开学考试）如图，厚度不计的活塞C将圆柱形导热气缸分为A、B两室，A、B中各封有一定质量的理想气体，A室左侧连通一竖直放置的U形玻璃细管（管内气体的体积可忽略）；当关闭B室右侧的阀门K且缸内气体温度为 SKIPIF 1 < 0 时，A、B两室容积恰好相等，U形管左、右水银面高度差为 SKIPIF 1 < 0 。外界大气压 SKIPIF 1 < 0 ，不计一切摩擦。
（1）打开阀门K，使B室缓慢漏气，保持缸内气体温度恒为 SKIPIF 1 < 0 ，当活塞C不再移动时，求A室和B室的体积之比；
（2）保持阀门K打开，再对A室气体缓慢加热，当温度达到 SKIPIF 1 < 0 时，求U形管左、右水银面的高度差。
【答案】 （1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）9.5cm，且左管液面高于右管
【解析】（1）阀门K关闭时，设A室的体积为 SKIPIF 1 < 0 ，此时A室气体的压强为
SKIPIF 1 < 0
打开K，当C不再移动时，U形管左、右水银面齐平，A室气体压强为p0，体积设为 SKIPIF 1 < 0 ,A室气体经历等温变化，由玻意耳定律有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
故B室气体的体积为
SKIPIF 1 < 0
所以，A室和B室的体积之比为
SKIPIF 1 < 0
（2）保持K打开，再对A室气体加热，假设A室气体先发生等压变化直到C到达气缸右壁，设此时气体的温度为T，由盖—吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
T=480K
因 SKIPIF 1 < 0 ，故假设成立。此后A室气体发生等容变化，设 SKIPIF 1 < 0 为540K时，气体的压强为由查理定律有
SKIPIF 1 < 0
设U形管左、右水银面的高度整为H，则有
SKIPIF 1 < 0
解得
H=9.5cm
且左管液面高于右管。
17．（2022·河北·模拟预测）小明同学设计了一个用等臂电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量 SKIPIF 1 < 0 、截面积 SKIPIF 1 < 0 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量 SKIPIF 1 < 0 的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为 SKIPIF 1 < 0 时，测得环境温度 SKIPIF 1 < 0 。设外界大气压强 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度 SKIPIF 1 < 0 取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）当环境温度 SKIPIF 1 < 0 时，电子天平示数为多少克？
（2）该装置可测量的最低环境温度 SKIPIF 1 < 0 为多少？
【答案】 （1）200.0g；（2）291K
【解析】（1）轻质直杆中心置于固定支点A上，根据杠杆原理可知，两根细绳上的拉力相等。对铁块受力分析如图，电子天平示数为 SKIPIF 1 < 0 ，理想气体压强 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，当环境温度 SKIPIF 1 < 0 ，由
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
活塞受力平衡，有
SKIPIF 1 < 0
其中拉力
SKIPIF 1 < 0
其中 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，解得
SKIPIF 1 < 0
（2）当温度降低，细绳拉力 SKIPIF 1 < 0 增大，当拉力 SKIPIF 1 < 0 时，天平示数为零，此时的温度为该装置可测量的最低环境温度，活塞受力平衡，有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
由
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
18．（2022·广西·柳州市第三中学模拟预测）一粗细均匀的“”形玻璃管竖直放置，短臂上端封闭，长臂端（足够长）开口向上，短臂内用水银封有一定质量的理想气体，初始状态时管内各段长度如图甲所示，密闭气体的温度为300K，大气压强为75cmHg。
（1）若沿长臂的管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体，为使密闭气体保持原来的长度，应使气体的温度变为多少？
（2）在第①问的情况下，再使玻璃管绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180°，稳定后密闭气体的长度为多少？
（3）在图乙所给的p-T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化图线。
【答案】 （1）320 K；（2）30 cm；（3）
【解析】（1）对被封气体，初状态：p1＝p0＝75cmHg，T1＝300 K
末状态时
p2＝p0＋5cmHg＝80cmHg
由查理定律得
SKIPIF 1 < 0
解得
T2＝320K
（2）假设玻璃管旋转180°后短臂内无水银，水平管内水银柱长为x，旋转前被封气体的状态：p2＝80cmHg，V2＝18S
旋转后
p3＝p0－(10＋10＋10＋5－x)cmHg＝（40＋x）cmHg
V3＝S(18＋10＋10－x)＝S(38－x)
由玻意耳定律得
p2V2＝p3V3
解得
x＝8cm
与假设相符，故假设成立，所以密闭气体的长度为
(18＋10＋10－8）cm＝30cm
（3）由（2）中可得
p3＝48cmHg
变化曲线如图所示
（时间：90分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1．（2022·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）下列关于热现象的说法正确的是（ ）
A．夏天可以将冰箱门打开，使密闭房间的温度降下来
B．一定质量的气体通过等压变化和等容变化升高1℃需要吸收相同的热量
C．部分行星的大气中相对分子质量小的成分会随着时间推移而变少
D．叠放在一起的两个装有空气的封闭气缸，在真空中静止释放，它们之间没有压力，同时也不会受到内部空气的压力
【答案】 C
【解析】A．冰箱制冷时放出的热量大于吸收的热量，因此温度会更高，故A错误；
B．一定质量的气体温度都升高1℃，内能增加量相等，等压变化时，气体体积变大，气体对外界做功，等容变化时做功为零，根据热力学第一定律可知，气体等压变化的过程中吸收的热量更多，故B错误；
C．行星上的大气中，相对分子质量小的成分逃逸速度更小，平均速率更大，因此随着时间的推移不断变少，故C正确；
D．两个气缸内部存在空气，受到气体的压力，故D错误。
故选C。
2．（2022·山东·单县期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
【答案】 B
【解析】AB．根据盖吕萨克定律 SKIPIF 1 < 0 ，体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的，罐中温度升高，则体积增大，吸管内的油柱向右移动，由左向右刻度线对应的示数增加，故A错误，B正确；
C．为提高测量精度，即发生微小体积变化，油柱即移动明显，故应该用细一点的吸管，故C错误；
D．根据 SKIPIF 1 < 0 ，冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，同一温度值在冬天罐内气体体积较小，则冬天使用时测量值会偏小，故D错误。
故选B。
3．（2022·山东·高三专题练习）分子间存在相互作用的引力和斥力，它们作用力的合力随分子间距离变化的图像如图（F大于零表示引力，F小于零表示斥力）。则下列说法正确的是（ ）
A．当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最小
B．当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最大
C．当分子间距离无限远时，分子势能最小
D．在 SKIPIF 1 < 0 区间，随r的增大分子势能减小
【答案】 A
【解析】分子间距离从无限远处到分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子间作用力表现为引力，做正功，分子势能逐渐减小；分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 到无限靠近时，分子间作用力表现为斥力，做负功，分子势能逐渐增加；故当分子间距离为 SKIPIF 1 < 0 时，分子势能最小。
故选A。
4．（2022·山东·莱州市第一中学模拟预测）如图所示为粗细均匀的圆管形儿童玩具水枪的简易图。水枪吸水前，先用手将圆形活塞向下推至圆管底部枪口附近，插入水中后缓慢向上拉动活塞，待管内水面上升一定高度后，保持枪管竖直提离水面。现测得管内水面距枪口的高度为h，管内空气柱的长度为 SKIPIF 1 < 0 ，活塞的横截面积为S，大气压强为p，水枪密闭性良好，设整个过程气体可视为理想气体，温度保持不变，水的密度为 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度为g，忽略枪头部分形状的影响，则吸水前管内活塞至枪口间空气的体积为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】 C
【解析】管内吸入水的质量为
SKIPIF 1 < 0
则有
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0
枪内气体做等温变化，有
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0
故选C。
5．（2022·北京·北师大二附中模拟预测）如图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1，其中从状态3到状态1图线为双曲线的一部分。那么，在下列p-T图像中，反映了上述循环过程的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】 C
【解析】由
SKIPIF 1 < 0
可知， SKIPIF 1 < 0 是等压升温过程， SKIPIF 1 < 0 是等容降温过程， SKIPIF 1 < 0 是等温升压过程，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．（2022·重庆市育才中学模拟预测）如图一定质量的理想气体从a状态经等容过程 SKIPIF 1 < 0 到达状态b，再经过等温过程 SKIPIF 1 < 0 到达状态c，最后经等压过程 SKIPIF 1 < 0 回到状态a、下列说法正确的是（ ）
A．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体分子的平均动能不变
B．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体对外界做功
C．在过程 SKIPIF 1 < 0 中气体从外界吸收热量
D．在过程 SKIPIF 1 < 0 中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
【答案】 C
【解析】A．在过程ab中做等容升压，根据 SKIPIF 1 < 0 可知温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；
B．在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，故B错误；
C．在过程bc中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变；根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知，气体从外界吸收热量，故C正确；
D．在过程ab中做等容升压，温度升高，分子密度不变，则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加，故D错误。
故选C。
7．（2022·山东·高三专题练习）一定质量的理想气体处于初始状态A时，其体积为V0，温度为T0，压强为p0，该理想气体经过等压变化到状态B，温度缓慢升高了3T0，气体的内能增加了 SKIPIF 1 < 0 。下列说法正确的是（ ）
A．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
B．气体分子对器壁单位面积的平均撞击力变大
C．理想气体经过等压变化，外界对气体做功为-2p0V0
D．该过程中理想气体与外界交换的热量为 SKIPIF 1 < 0 +3p0V0
【答案】 D
【解析】A．根据盖吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
气体体积变大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，A错误；
B．气体压强不变，气体分子对器壁单位面积的平均撞击力不变，B错误；
C．此过程气体体积变大，气体对外做功为
SKIPIF 1 < 0
C错误；
D．根据热力学第一定律有
SKIPIF 1 < 0
故
SKIPIF 1 < 0
D正确。
故选D。
8．（2022·内蒙古·保康一中高三阶段练习）如图所示，在一根一端封闭，一端开口，长1m的均匀直玻璃管中，装入长为75cm的水银柱，用它封住一部分空气。当将其开口向下竖直放置时，被封气柱长24cm，这时的大气压强为76cm汞柱。那么，当大气压强变为74cm汞柱时，管内水银柱长度h为（ ）
A．73cmB．73cm
【解析】大气压强是76厘米高水银柱时，管中水银柱长75厘米。由
SKIPIF 1 < 0
可知，封闭空气柱的压强为1厘米高水银柱。大气压变为74厘米高水银柱时，管内水银长度也小于74厘米高水银柱。水银外流使管中空气柱的长度增加，压强减小，设为 SKIPIF 1 < 0 ，则
SKIPIF 1 < 0
又
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（2022·海南海口·模拟预测）关于分子热运动，下列说法正确的是（ ）
A．只要气体膨胀对外做功，分子的平均动能就减小
B．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度保持不变
C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大
D．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的内能
【答案】 BC
【解析】A．温度是分子平均动能的标志，气体吸热对外做功，根据热力学第一定律，内能可能不变，温度可能不变，平均动能可能不变，故A错误；
B．由于没有外界影响且容器密闭，气体的体积、温度和压强都不变，所以分子数密度不变，故B正确；
C．理想气体内分子之间的相互作用可忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C正确；
D．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的温度，但内能不一定相同，故D错误。
故选BC。
10．（2022·天津和平·三模）如图为一定质量的理想气体的体积随温度变化的图像，气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c ，直线ac过原点。则气体（ ）
A．在状态c的压强等于在状态a的压强
B．在状态b的压强小于在状态c的压强
C．在b→c的过程中气体从外界吸热
D．在a→b的过程对外做功
【答案】 AC
【解析】A．直线ac过原点，根据盖—吕萨克定律可知ac为一条等压线，即气体在状态c的压强等于在状态a的压强，故A正确；
B．气体在b→c经历等温变化，体积增大，根据玻意耳定律可知气体在状态b的压强大于在状态c的压强，故B错误；
C．气体在b→c的过程中，温度不变，内能不变，体积增大，对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，故C正确；
D．气体在a→b的过程体积不变，不对外做功，故D错误。
故选AC。
11．（2022·山东·三模）如图，内壁光滑竖直放置的绝热汽缸内有一横截面积为S、可自由移动的绝热活塞把气体分成 SKIPIF 1 < 0 两部分。开始时活塞上下两部分气体 SKIPIF 1 < 0 的体积相等，温度均为 SKIPIF 1 < 0 ，气体 SKIPIF 1 < 0 的压强为 SKIPIF 1 < 0 。现把汽缸缓慢倒置，再缓慢加热气体 SKIPIF 1 < 0 ，当气体 SKIPIF 1 < 0 的温度升高到T时，活塞恰好回到原来的位置，气体b的温度为 SKIPIF 1 < 0 。重力加速度为g，则（ ）
A．整个过程中气体b的内能始终保持不变
B．活塞的质量为 SKIPIF 1 < 0
C．最终气体a的压强为 SKIPIF 1 < 0
D．开始时气体b的压强为 SKIPIF 1 < 0
【答案】 BC
【解析】A．对气体b，汽缸倒置后，活塞回到原来位置的过程中，体积不断减小，外界对气体做功，而汽缸、活塞均绝热，根据
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
即内能增大，故A错误；
BCD．设活塞质量m，对气体b，初末状态相同，则气体b初末状态压强相同
SKIPIF 1 < 0
最终气体a压强
SKIPIF 1 < 0
对气体a
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
故BC正确，D错误。
故选BC。
12．（2022·山东·高三专题练习）2021年11月8目，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V1=2L，压强p1=1.0×105Pa，温度t1=27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2=2.5L，温度变为t2=-3℃，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3=4.0×104Pa假设释放气体过程中温度不变，体积变为V3=3L。下列说法正确的是（ ）
A．p2=0.72×105Pa
B．p2=0.82×105Pa
C．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 SKIPIF 1 < 0
D．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】 AC
【解析】AB．由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300K、T2=270K，根据理想气体状态方程有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故A正确，B错误；
CD．设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
则放出的气体与原来气体的质量比为
SKIPIF 1 < 0
故C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。
13．（2022·浙江·高三开学考试）某同学进行了“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。
（1）关于他的实验，下列操作不正确的是______。
A．在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上
B．用注射器向水面上滴油酸酒精溶液，若希望油膜面积大些可多滴一滴油酸酒精溶液
C．在油膜面积最大时快速将油膜轮廓描绘在带格子的玻璃板上
（2）该同学做实验时，每 SKIPIF 1 < 0 油酸酒精溶液中有纯油酸0.2mL。用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。油膜的面积是______ SKIPIF 1 < 0 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______m。（结果均保留两位有效数字）
【答案】 BC##CB SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）A．在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上，故A不符合题意；
B．用注射器往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0，实验时将一滴油酸酒精溶液滴在液面上即可，故B符合题意；
C．待油膜面积和形状稳定后将油膜轮廓描绘在带格子的玻璃板上，故C符合题意。
故选BC。
（2）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为
SKIPIF 1 < 0
油膜的面积为1平方厘米乘以方格数目，不足半格的不计入，超过半格的按一格计入，油膜覆盖的方格大约在40个，所以油膜的面积为
S=40cm2=4.0×10-3m2
用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为
SKIPIF 1 < 0
14．（2022·江苏南通·高三开学考试）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是( )
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出 SKIPIF 1 < 0 的图象可以直观反映出p与V的关系
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的 SKIPIF 1 < 0 图象如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1________T2（选填“<”“＝”或“>”）。
（3）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出_____________ SKIPIF 1 < 0 选填“ SKIPIF 1 < 0 ”或“ SKIPIF 1 < 0 ” SKIPIF 1 < 0 图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________________线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（4）另一小组根据实验数据作出的 SKIPIF 1 < 0 图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是_________________，图乙中的 SKIPIF 1 < 0 代表_________________。
【答案】 D > SKIPIF 1 < 0 过原点的倾斜直线 注射器前端与橡胶塞间有气体 注射器前端与橡胶塞间气体的体积
【解析】（1）A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；
B．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，故B错误；
C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；
D． SKIPIF 1 < 0 图像是一条倾斜的直线，作出 SKIPIF 1 < 0 图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
故选D。
（2）在 SKIPIF 1 < 0 图像中，根据 SKIPIF 1 < 0 ，即 SKIPIF 1 < 0 ，可知离坐标原点越远的等温线温度越高，故 SKIPIF 1 < 0 。
（3）由玻意耳定律可知一定质量的理想气体温度不变时，压强与体积成反比，故为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 SKIPIF 1 < 0 图像。
如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（4）另一小组根据实验数据作出 SKIPIF 1 < 0 像如题图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图像不过原点的原因可能是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡胶塞连接处的气体。
四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（2022·湖南省沅陵县枫香坪九校高三开学考试）如图所示，绝热性能良好的汽缸开口向右放置在水平地面上，缸口到缸底的距离为L，一定质量理想气体被绝热性能良好的活塞封闭在汽缸中，活塞面积为S，与汽缸底部相距为 SKIPIF 1 < 0 ，开始时，封闭气体的压强与外界大气相同均为 SKIPIF 1 < 0 ，缸内气体的温度为 SKIPIF 1 < 0 ，给电热丝通电，给气体缓慢加热，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，气体的内能与温度的关系为 SKIPIF 1 < 0 （k为已知常量），不计活塞厚度，求：
（1）活塞刚要滑动时，缸内气体的温度；
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程中，气体吸收的热量为多少。
【答案】 （1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）活塞刚要发生滑动，则有
SKIPIF 1 < 0
次过程体积不变，由查理定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程，压强一定，由盖吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
此过程气体对外做功，则
SKIPIF 1 < 0
根据热力学第一定律有
SKIPIF 1 < 0
根据题意有
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
16．（2022·四川成都·高三开学考试）如图，厚度不计的活塞C将圆柱形导热气缸分为A、B两室，A、B中各封有一定质量的理想气体，A室左侧连通一竖直放置的U形玻璃细管（管内气体的体积可忽略）；当关闭B室右侧的阀门K且缸内气体温度为 SKIPIF 1 < 0 时，A、B两室容积恰好相等，U形管左、右水银面高度差为 SKIPIF 1 < 0 。外界大气压 SKIPIF 1 < 0 ，不计一切摩擦。
（1）打开阀门K，使B室缓慢漏气，保持缸内气体温度恒为 SKIPIF 1 < 0 ，当活塞C不再移动时，求A室和B室的体积之比；
（2）保持阀门K打开，再对A室气体缓慢加热，当温度达到 SKIPIF 1 < 0 时，求U形管左、右水银面的高度差。
【答案】 （1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）9.5cm，且左管液面高于右管
【解析】（1）阀门K关闭时，设A室的体积为 SKIPIF 1 < 0 ，此时A室气体的压强为
SKIPIF 1 < 0
打开K，当C不再移动时，U形管左、右水银面齐平，A室气体压强为p0，体积设为 SKIPIF 1 < 0 ,A室气体经历等温变化，由玻意耳定律有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
故B室气体的体积为
SKIPIF 1 < 0
所以，A室和B室的体积之比为
SKIPIF 1 < 0
（2）保持K打开，再对A室气体加热，假设A室气体先发生等压变化直到C到达气缸右壁，设此时气体的温度为T，由盖—吕萨克定律有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
T=480K
因 SKIPIF 1 < 0 ，故假设成立。此后A室气体发生等容变化，设 SKIPIF 1 < 0 为540K时，气体的压强为由查理定律有
SKIPIF 1 < 0
设U形管左、右水银面的高度整为H，则有
SKIPIF 1 < 0
解得
H=9.5cm
且左管液面高于右管。
17．（2022·河北·模拟预测）小明同学设计了一个用等臂电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量 SKIPIF 1 < 0 、截面积 SKIPIF 1 < 0 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量 SKIPIF 1 < 0 的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为 SKIPIF 1 < 0 时，测得环境温度 SKIPIF 1 < 0 。设外界大气压强 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度 SKIPIF 1 < 0 取 SKIPIF 1 < 0 。
（1）当环境温度 SKIPIF 1 < 0 时，电子天平示数为多少克？
（2）该装置可测量的最低环境温度 SKIPIF 1 < 0 为多少？
【答案】 （1）200.0g；（2）291K
【解析】（1）轻质直杆中心置于固定支点A上，根据杠杆原理可知，两根细绳上的拉力相等。对铁块受力分析如图，电子天平示数为 SKIPIF 1 < 0 ，理想气体压强 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，当环境温度 SKIPIF 1 < 0 ，由
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
活塞受力平衡，有
SKIPIF 1 < 0
其中拉力
SKIPIF 1 < 0
其中 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，解得
SKIPIF 1 < 0
（2）当温度降低，细绳拉力 SKIPIF 1 < 0 增大，当拉力 SKIPIF 1 < 0 时，天平示数为零，此时的温度为该装置可测量的最低环境温度，活塞受力平衡，有
SKIPIF 1 < 0
代入数据解得
SKIPIF 1 < 0
由
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
18．（2022·广西·柳州市第三中学模拟预测）一粗细均匀的“”形玻璃管竖直放置，短臂上端封闭，长臂端（足够长）开口向上，短臂内用水银封有一定质量的理想气体，初始状态时管内各段长度如图甲所示，密闭气体的温度为300K，大气压强为75cmHg。
（1）若沿长臂的管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体，为使密闭气体保持原来的长度，应使气体的温度变为多少？
（2）在第①问的情况下，再使玻璃管绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180°，稳定后密闭气体的长度为多少？
（3）在图乙所给的p-T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化图线。
【答案】 （1）320 K；（2）30 cm；（3）
【解析】（1）对被封气体，初状态：p1＝p0＝75cmHg，T1＝300 K
末状态时
p2＝p0＋5cmHg＝80cmHg
由查理定律得
SKIPIF 1 < 0
解得
T2＝320K
（2）假设玻璃管旋转180°后短臂内无水银，水平管内水银柱长为x，旋转前被封气体的状态：p2＝80cmHg，V2＝18S
旋转后
p3＝p0－(10＋10＋10＋5－x)cmHg＝（40＋x）cmHg
V3＝S(18＋10＋10－x)＝S(38－x)
由玻意耳定律得
p2V2＝p3V3
解得
x＝8cm
与假设相符，故假设成立，所以密闭气体的长度为
(18＋10＋10－8）cm＝30cm
（3）由（2）中可得
p3＝48cmHg
变化曲线如图所示
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