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高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第二章气体、固体和液体总结提升(原卷版+解析)
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选择性必修三学案第二章 气体、固体和液体章末总结体系构建① 273.15K ② p1V1=p2V2 ③ V1T1=V2T2 ④ p1T1=p2T2 ⑤ p1V1=pVT2综合提升提升一 气体压强的计算方法例1 （1）若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，求被封闭气体的压强。（2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g）（3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）综合提升1.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。2.典例分析迁移应用1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为ℎ1、ℎ2和ℎ3，则B端气体的压强为（已知大气压强为p0，重力加速度为g）( )A.p0−ρg(ℎ1+ℎ2−ℎ3)B.p0−ρg(ℎ1+ℎ3)C.p0−ρg(ℎ1+ℎ3−ℎ2)D. p0−ρg(ℎ1+ℎ2)提升二 应用理想气体状态方程讨论变质量问题例2 （2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为p0，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为( )A.np0，1np0B.nV0Vp0，V0nVp0C.(1+V0V)np0，(1+V0V)np0D.(1+nV0V)p0，(VV+V0)np0综合提升气体实验定律的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下四种类型：1.充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。2.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，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。3.分装问题：将一个大容器内的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成定质量问题，再用相关方程求解即可。迁移应用1.容积为20 L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5 L的氧气袋中（袋都是真空的），充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装A.60袋B.56袋C.50袋D.40袋2.（2021山东潍坊寿光中学高三月考）随着我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是，下水道阻塞却成了一个越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通管道时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室体积为2V，初始时内部气体压强为p0，每次可打入压强为p0的气体V2，以上过程温度变化忽略不计，则要能疏通管道需要向储气室打气几次？高考体验1. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（ ）A、分子热运动平均动能变小，压强变小B、分子热运动平均动能变小，压强变大C、分子热运动平均动能增大，压强变小D、分子热运动平均动能增大，压强变大2. （2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ）A. 20cm B. 25cmC. 40cm D. 45cm3. （2022高考上海）在描述气体状态的参量中， 是气体分子空间所能够达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。 4. （2022山东物理）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ）A. 内能增加，外界对气体做正功B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加5. （2022高考河北）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 6．[选修3-3]（12分）（1）（4分）（2022重庆高考）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功7. （2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：（i）此时上、下部分气体的压强；（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 8（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。（i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ⅱ）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。9（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。10。（6分）（2022·高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。11（2022·全国理综乙卷·33）（1）一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ） A. 状态a处压强大于状态c处的压强B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能12（2022·全国理综乙卷·33）（2）. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。13. （2022山东物理）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m；（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 14．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热？②空气柱长度变为多少？③当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？15. （2022新高考江苏卷）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是（ ）A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化16（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp1，k为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。①求密封时定高气球内气体的体积；②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2，求此时气体的压强。17.（2021全国甲，33，15分）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V2。（ⅰ）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。18.（2020山东，15，7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K ,最终降到300 K ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021 ,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。19.（多选）[2020江苏，13（1）]玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列 力平衡法选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深ℎ处压强p=p0+ρgℎ，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强模型模型分类图示求解方法带活塞汽缸模型汽缸开口向上对活塞，受力平衡：pS=mg+p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p0S=mg−p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口水平对活塞，受力平衡：p0S=pS，则压强：p=p0活塞上放置物体以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：Mg+mg+p0S=pS，即：p=p0+(M+m)gS水银柱模型开口向上对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：pS=mg+p0S。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ类似开口向上的弯管压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ开口向下对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：p0S=mg+pS。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=p0mgS=p0−ρgℎ类似开口向下的弯管压强：p=p0−mgS=p0−ρgℎ水平放置对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p0S=pS双液柱封闭气体同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，M、N两处压强相等。故有pA+pℎ2=pB从右侧管看，有pB=p0+pℎ1玻璃管倾斜沿斜面方向：pS=p0S+mg sin θ，则压强：p=mgsinθS+p0=p0+ρgℎsinθ 选择性必修三学案第二章 气体、固体和液体章末总结体系构建① 273.15K ② p1V1=p2V2 ③ V1T1=V2T2 ④ p1T1=p2T2 ⑤ p1V1=pVT2综合提升提升一 气体压强的计算方法例1 （1）若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，求被封闭气体的压强。（2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g）（3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）答案：（1）见解析（2）见解析（3）见解析解析：（1）在题图甲中，以高为ℎ的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲S+ρgℎS=p0S所以p甲=p0−ρgℎ在题图乙中，以B液面为研究对象，由F上=F下有：pAS+ρgℎS=p0Sp乙=pA=p0−ρgℎ在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA'+ρgℎ sin60∘=pB'=p0所以p丙=pA'=p0−32ρgℎ（2）甲中选活塞为研究对象受力分析如图1，由二力平衡知pAS=p0S+mg得pA=p0+mgS题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由二力平衡知，p0S=pBS+Mg得pB=p0−MgS（3）选取汽缸和活塞整体为研究对象相对静止时有F=(M+m)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS−p0S=ma解得p=p0+mFS(M+m)综合提升1.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。2.典例分析迁移应用1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为ℎ1、ℎ2和ℎ3，则B端气体的压强为（已知大气压强为p0，重力加速度为g）( )A.p0−ρg(ℎ1+ℎ2−ℎ3)B.p0−ρg(ℎ1+ℎ3)C.p0−ρg(ℎ1+ℎ3−ℎ2)D. p0−ρg(ℎ1+ℎ2)答案：B解析：从管口依次向左分析，中间气室压强比管口小ρgℎ3，B端气体压强比中间气室小ρgℎ1，所以B端气体压强为p0−ρgℎ3−ρgℎ1。提升二 应用理想气体状态方程讨论变质量问题例2 （2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为p0，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为( )A.np0，1np0B.nV0Vp0，V0nVp0C.(1+V0V)np0，(1+V0V)np0D.(1+nV0V)p0，(VV+V0)np0答案：D解析：打气时，活塞每推动一次，把体积为V0、压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为V的气体，根据玻意耳定律得：p0(V+nV0)=p'V所以p'=V+nV0Vp0=(1+nV0V)p0抽气时，每拉动一次，容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0；容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：第一次抽气：p0V=p1(V+V0)，得p1=VV+V0p0第二次抽气：p1V=p2(V+V0)，得p2=(VV+V0)2p0第三次抽气：p2V=p3(V+V0)，得p3=(VV+V0)3p0第n次抽气完毕后，气体压强为pn=(VV+V0)np0。综合提升气体实验定律的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下四种类型：1.充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。2.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，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。3.分装问题：将一个大容器内的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成定质量问题，再用相关方程求解即可。迁移应用1.容积为20 L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5 L的氧气袋中（袋都是真空的），充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装A.60袋B.56袋C.50袋D.40袋答案：B解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V=p2V+np2V0，代入数据得n=56，B项正确。2.（2021山东潍坊寿光中学高三月考）随着我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是，下水道阻塞却成了一个越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通管道时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室体积为2V，初始时内部气体压强为p0，每次可打入压强为p0的气体V2，以上过程温度变化忽略不计，则要能疏通管道需要向储气室打气几次？答案：12次解析：疏通器内气体初始状态参量为p1、T1、V1，气体压缩后状态参量分别为p2、T2、V2，由题意知T1=T2，p1=p0、V2=V14由玻意耳定律得p1V1=p2V2即p0V1=p2⋅14V1得p2=4p0设打气筒需要向储气室打气n次，打气前气体状态参量分别为p3、T3、V3，打气后气体状态参量分别为p4、T4、V4，由题意知T3=T4，p3=p0、V3=2V+n⋅12V、p4=p2=4p0、V4=2V由玻意耳定律得p3V3=p4V4即p0(2V+n⋅12V)=4p0(2V)解得n=12故打气筒需要向储气室打气12次。高考体验1. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（ ）A、分子热运动平均动能变小，压强变小B、分子热运动平均动能变小，压强变大C、分子热运动平均动能增大，压强变小D、分子热运动平均动能增大，压强变大 【答案】D 【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+查理定律+模型思想【解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项D正确。【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。2. （2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ）A. 20cm B. 25cmC. 40cm D. 45cm 【答案】A 【命题意图】本题考查气体实验定律+试管液柱模型+模型思想【解析】对封闭在左管的气体，初状态气体压强为p1=p0-ρgh=75cmHg-25 cmHg=50 cmHg设玻璃管横截面积为S，初状态气体体积V1=30S当两侧玻璃管内液面相平时，设左管气柱长度为L，则气体体积V2=LS气体压强p2=p0 =75cmHg由玻意耳定律，p1V1= p2V2解得L=20cm，选项A正确。3. （2022高考上海）在描述气体状态的参量中， 是气体分子空间所能够达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。 【参考答案】体积 单位面积上气体分子平均撞击力 【命题意图】本题考查压强的微观含义+模型思维【名师解析】在描述气体状态的参量中，气体的体积是指气体分子所能够达到的空间范围。根据气体压强的微观含义，气体压强是指单位面积上气体分子平均撞击力的宏观体现。4. （2022山东物理）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ）A. 内能增加，外界对气体做正功B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加【答案】C【命题意图】本题考查热学相关知识点。【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。5. （2022高考河北）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 ①. 增大 ②. 升高【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。【解析】假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，容器中气球外部气体的压强将增大。当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外部气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高。6．[选修3-3]（12分）（1）（4分）（2022重庆高考）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功【答案】C【解析】由于浮空艇某段上升过程中，体积和质量视为不变，艇内气体不做功，根据理想气体状态方程，可知温度降低，浮空艇内气体压强减小，内能减小，根据热力学第一定律，艇内气体放出热量，选项C正确。7. （2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：（i）此时上、下部分气体的压强；（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 【答案】（1），；（2）【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。【解析】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知解得旋转后上部分气体压强为旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则解得旋转后下部分气体压强为（2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知解得活塞的质量为8（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。（i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ⅱ）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。【答案】（i） （ii）6p0。【命题意图】本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。【解题思路】（i）封闭气体做等圧変化，对IV部分气体，由盖·吕萨克定律，=解得：T1=。（ii）从开口C向气缸中注入气体，II和III部分封闭气体做等圧変化，初状态体积V1=+=，由盖·吕萨克定律，=，解得V2=2 V1=对IV部分气体，末状态体积为，由理想气体状态方程，=解得：p=6p0。【思路点拨】正确选择研究对象是解题的关键。9（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。【答案】不是 大于 【命题意图】本题考查热力学定律和能量守恒定律。【解题思路】（1）空调将热量从室内传递到室外，是依靠压缩机做功，不是自发过程。根据能量守恒定律，空调排到室外的热量大于从室内吸收的热量。10。（6分）（2022·高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。【命题意图】本题考查气体实验定律，液体压强。【解题思路】（2）初状态玻璃瓶中气体体积V0=380mL-80mL=300mL，末状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-230mL=150mL，由玻意耳定律，p0V0= pV解得p=2p0由p=ρgh+p0解得：h=10m。11（2022·全国理综乙卷·33）（1）一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ） A. 状态a处压强大于状态c处的压强B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能【答案】ABD【解析】根据理想气体状态方程可知即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有而，，则有可得，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；12（2022·全国理综乙卷·33）（2）. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。【答案】（1）；（2），【解析】（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞Ⅰ由平衡条件有解得弹簧的劲度系数为（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有有等压方程可知解得13. （2022山东物理）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m；（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 【答案】（1）；（2）【命题意图】本题考查气体实验定律和牛顿运动定律。【解析】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为V0，有Mg = ρgV0且此时B室内气体体积为V，质量为m，则m = ρ气V鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有ρg(V0 + V) - Mg = Ma联立解得需从A室充入B室的气体质量（2）由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为p1= ρgH + p0鱼静止于水面下H1处时，有p2= ρgH1 + p0由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有p1V = p2V2解得则此时B室内气体质量14．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热？②空气柱长度变为多少？③当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？【解析】①将水平玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，空气柱放热。②初状态空气柱压强p1=76cmHg，体积V1=25S将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，末状态空气柱压强p2=76cmHg+19cmHg=95cmHg，体积V2=L2S由玻意耳定律，p1V1= p2V2，解得：L2=20cm③气体做等圧変化，当气体温度变为T=时，由盖吕萨克定律，=解得：L3=24cm15. （2022新高考江苏卷）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是（ ）A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化【答案】D【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。【解题思路】密闭容器中的氢气质量不变，分子个数N不变，根据，可知当体积V增大时，单位体积的个数n变小，分子的密集程度变小，选项A错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的；压强增大并不是因为分子间斥力增大，选项B错误；普通气体在温度不太低，压强不太大的情况下才能看作理想气体，对于氢气，虽然氢气分子很小，但是在压强很大、温度很低的情况下，也不能看成理想气体，选项C错误；温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律，温度变化时，大量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化，选项D正确。16（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp1，k为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。①求密封时定高气球内气体的体积；②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2，求此时气体的压强。【答案】①V1. ②【解析】①设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律，p1V1=kp1（V1+V）解得 V=V1.②由查理定律，=，解得p=17.（2021全国甲，33，15分）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V2。（ⅰ）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。答案：（ⅰ）0.4V ; 2p0（ⅱ）(5−1)V ; 3+54p0解析： （2）（ⅰ）B气体等温变化：p0V=pBV2解得pB=2p0隔板静止时，pA=pB+0.5p0=2.5p0A气体等温变化：p0V=2.5p0VAVA=0.4V（ⅱ）活塞回到初始位置的过程中，B气体等温变化，设B的压强为pB'，体积为VB'p0V=pB'VB'A气体等温变化，设A的压强为pA'，体积为VA'p0V=pA'VA'当pB'比pA'大0.5p0时，隔板停止运动，pB'=pA'+0.5p0VA'+VB'=2V联立解得VA'=(5−1)V，pB'=3+54p018.（2020山东，15，7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K ,最终降到300 K ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021 ,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。答案：13解析：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1=p0、T1=450 K、V1=V0、T2=300 K、V2=2021V0由理想气体状态方程得p0V0T1=p2⋅2021V0T2代入数据得p2=0.7p0对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V'0，由题意知p3=p0、V3=V'0、p4=p2由玻意耳定律得p0V'0=p2V4联立代入数据得V4=107V'0设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知ΔV=V4−2021V'0故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为Δmm=ΔVV4联立代入数据得Δmm=1319.（多选）[2020江苏，13（1）]玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列答案：A ; C解析：根据非晶体的特点可知其分子在空间上排列无规则，天然不具有规则的几何形状，它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。 力平衡法选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深ℎ处压强p=p0+ρgℎ，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强模型模型分类图示求解方法带活塞汽缸模型汽缸开口向上对活塞，受力平衡：pS=mg+p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p0S=mg−p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口水平对活塞，受力平衡：p0S=pS，则压强：p=p0活塞上放置物体以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：Mg+mg+p0S=pS，即：p=p0+(M+m)gS水银柱模型开口向上对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：pS=mg+p0S。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ类似开口向上的弯管压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ开口向下对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：p0S=mg+pS。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=p0mgS=p0−ρgℎ类似开口向下的弯管压强：p=p0−mgS=p0−ρgℎ水平放置对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p0S=pS双液柱封闭气体同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，M、N两处压强相等。故有pA+pℎ2=pB从右侧管看，有pB=p0+pℎ1玻璃管倾斜沿斜面方向：pS=p0S+mg sin θ，则压强：p=mgsinθS+p0=p0+ρgℎsinθ
选择性必修三学案第二章 气体、固体和液体章末总结体系构建① 273.15K ② p1V1=p2V2 ③ V1T1=V2T2 ④ p1T1=p2T2 ⑤ p1V1=pVT2综合提升提升一 气体压强的计算方法例1 （1）若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，求被封闭气体的压强。（2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g）（3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）综合提升1.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。2.典例分析迁移应用1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为ℎ1、ℎ2和ℎ3，则B端气体的压强为（已知大气压强为p0，重力加速度为g）( )A.p0−ρg(ℎ1+ℎ2−ℎ3)B.p0−ρg(ℎ1+ℎ3)C.p0−ρg(ℎ1+ℎ3−ℎ2)D. p0−ρg(ℎ1+ℎ2)提升二 应用理想气体状态方程讨论变质量问题例2 （2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为p0，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为( )A.np0，1np0B.nV0Vp0，V0nVp0C.(1+V0V)np0，(1+V0V)np0D.(1+nV0V)p0，(VV+V0)np0综合提升气体实验定律的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下四种类型：1.充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。2.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，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。3.分装问题：将一个大容器内的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成定质量问题，再用相关方程求解即可。迁移应用1.容积为20 L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5 L的氧气袋中（袋都是真空的），充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装A.60袋B.56袋C.50袋D.40袋2.（2021山东潍坊寿光中学高三月考）随着我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是，下水道阻塞却成了一个越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通管道时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室体积为2V，初始时内部气体压强为p0，每次可打入压强为p0的气体V2，以上过程温度变化忽略不计，则要能疏通管道需要向储气室打气几次？高考体验1. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（ ）A、分子热运动平均动能变小，压强变小B、分子热运动平均动能变小，压强变大C、分子热运动平均动能增大，压强变小D、分子热运动平均动能增大，压强变大2. （2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ）A. 20cm B. 25cmC. 40cm D. 45cm3. （2022高考上海）在描述气体状态的参量中， 是气体分子空间所能够达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。 4. （2022山东物理）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ）A. 内能增加，外界对气体做正功B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加5. （2022高考河北）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 6．[选修3-3]（12分）（1）（4分）（2022重庆高考）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功7. （2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：（i）此时上、下部分气体的压强；（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 8（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。（i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ⅱ）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。9（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。10。（6分）（2022·高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。11（2022·全国理综乙卷·33）（1）一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ） A. 状态a处压强大于状态c处的压强B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能12（2022·全国理综乙卷·33）（2）. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。13. （2022山东物理）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m；（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 14．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热？②空气柱长度变为多少？③当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？15. （2022新高考江苏卷）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是（ ）A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化16（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp1，k为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。①求密封时定高气球内气体的体积；②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2，求此时气体的压强。17.（2021全国甲，33，15分）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V2。（ⅰ）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。18.（2020山东，15，7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K ,最终降到300 K ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021 ,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。19.（多选）[2020江苏，13（1）]玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列 力平衡法选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深ℎ处压强p=p0+ρgℎ，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强模型模型分类图示求解方法带活塞汽缸模型汽缸开口向上对活塞，受力平衡：pS=mg+p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p0S=mg−p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口水平对活塞，受力平衡：p0S=pS，则压强：p=p0活塞上放置物体以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：Mg+mg+p0S=pS，即：p=p0+(M+m)gS水银柱模型开口向上对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：pS=mg+p0S。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ类似开口向上的弯管压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ开口向下对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：p0S=mg+pS。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=p0mgS=p0−ρgℎ类似开口向下的弯管压强：p=p0−mgS=p0−ρgℎ水平放置对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p0S=pS双液柱封闭气体同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，M、N两处压强相等。故有pA+pℎ2=pB从右侧管看，有pB=p0+pℎ1玻璃管倾斜沿斜面方向：pS=p0S+mg sin θ，则压强：p=mgsinθS+p0=p0+ρgℎsinθ 选择性必修三学案第二章 气体、固体和液体章末总结体系构建① 273.15K ② p1V1=p2V2 ③ V1T1=V2T2 ④ p1T1=p2T2 ⑤ p1V1=pVT2综合提升提升一 气体压强的计算方法例1 （1）若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，求被封闭气体的压强。（2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g）（3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）答案：（1）见解析（2）见解析（3）见解析解析：（1）在题图甲中，以高为ℎ的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲S+ρgℎS=p0S所以p甲=p0−ρgℎ在题图乙中，以B液面为研究对象，由F上=F下有：pAS+ρgℎS=p0Sp乙=pA=p0−ρgℎ在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA'+ρgℎ sin60∘=pB'=p0所以p丙=pA'=p0−32ρgℎ（2）甲中选活塞为研究对象受力分析如图1，由二力平衡知pAS=p0S+mg得pA=p0+mgS题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由二力平衡知，p0S=pBS+Mg得pB=p0−MgS（3）选取汽缸和活塞整体为研究对象相对静止时有F=(M+m)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS−p0S=ma解得p=p0+mFS(M+m)综合提升1.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。2.典例分析迁移应用1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为ℎ1、ℎ2和ℎ3，则B端气体的压强为（已知大气压强为p0，重力加速度为g）( )A.p0−ρg(ℎ1+ℎ2−ℎ3)B.p0−ρg(ℎ1+ℎ3)C.p0−ρg(ℎ1+ℎ3−ℎ2)D. p0−ρg(ℎ1+ℎ2)答案：B解析：从管口依次向左分析，中间气室压强比管口小ρgℎ3，B端气体压强比中间气室小ρgℎ1，所以B端气体压强为p0−ρgℎ3−ρgℎ1。提升二 应用理想气体状态方程讨论变质量问题例2 （2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为p0，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为( )A.np0，1np0B.nV0Vp0，V0nVp0C.(1+V0V)np0，(1+V0V)np0D.(1+nV0V)p0，(VV+V0)np0答案：D解析：打气时，活塞每推动一次，把体积为V0、压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为V的气体，根据玻意耳定律得：p0(V+nV0)=p'V所以p'=V+nV0Vp0=(1+nV0V)p0抽气时，每拉动一次，容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0；容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：第一次抽气：p0V=p1(V+V0)，得p1=VV+V0p0第二次抽气：p1V=p2(V+V0)，得p2=(VV+V0)2p0第三次抽气：p2V=p3(V+V0)，得p3=(VV+V0)3p0第n次抽气完毕后，气体压强为pn=(VV+V0)np0。综合提升气体实验定律的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下四种类型：1.充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。2.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，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。3.分装问题：将一个大容器内的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成定质量问题，再用相关方程求解即可。迁移应用1.容积为20 L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5 L的氧气袋中（袋都是真空的），充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装A.60袋B.56袋C.50袋D.40袋答案：B解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V=p2V+np2V0，代入数据得n=56，B项正确。2.（2021山东潍坊寿光中学高三月考）随着我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是，下水道阻塞却成了一个越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通管道时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室体积为2V，初始时内部气体压强为p0，每次可打入压强为p0的气体V2，以上过程温度变化忽略不计，则要能疏通管道需要向储气室打气几次？答案：12次解析：疏通器内气体初始状态参量为p1、T1、V1，气体压缩后状态参量分别为p2、T2、V2，由题意知T1=T2，p1=p0、V2=V14由玻意耳定律得p1V1=p2V2即p0V1=p2⋅14V1得p2=4p0设打气筒需要向储气室打气n次，打气前气体状态参量分别为p3、T3、V3，打气后气体状态参量分别为p4、T4、V4，由题意知T3=T4，p3=p0、V3=2V+n⋅12V、p4=p2=4p0、V4=2V由玻意耳定律得p3V3=p4V4即p0(2V+n⋅12V)=4p0(2V)解得n=12故打气筒需要向储气室打气12次。高考体验1. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（ ）A、分子热运动平均动能变小，压强变小B、分子热运动平均动能变小，压强变大C、分子热运动平均动能增大，压强变小D、分子热运动平均动能增大，压强变大 【答案】D 【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+查理定律+模型思想【解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项D正确。【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。2. （2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ）A. 20cm B. 25cmC. 40cm D. 45cm 【答案】A 【命题意图】本题考查气体实验定律+试管液柱模型+模型思想【解析】对封闭在左管的气体，初状态气体压强为p1=p0-ρgh=75cmHg-25 cmHg=50 cmHg设玻璃管横截面积为S，初状态气体体积V1=30S当两侧玻璃管内液面相平时，设左管气柱长度为L，则气体体积V2=LS气体压强p2=p0 =75cmHg由玻意耳定律，p1V1= p2V2解得L=20cm，选项A正确。3. （2022高考上海）在描述气体状态的参量中， 是气体分子空间所能够达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。 【参考答案】体积 单位面积上气体分子平均撞击力 【命题意图】本题考查压强的微观含义+模型思维【名师解析】在描述气体状态的参量中，气体的体积是指气体分子所能够达到的空间范围。根据气体压强的微观含义，气体压强是指单位面积上气体分子平均撞击力的宏观体现。4. （2022山东物理）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ）A. 内能增加，外界对气体做正功B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加【答案】C【命题意图】本题考查热学相关知识点。【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。5. （2022高考河北）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 ①. 增大 ②. 升高【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。【解析】假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，容器中气球外部气体的压强将增大。当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外部气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高。6．[选修3-3]（12分）（1）（4分）（2022重庆高考）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功【答案】C【解析】由于浮空艇某段上升过程中，体积和质量视为不变，艇内气体不做功，根据理想气体状态方程，可知温度降低，浮空艇内气体压强减小，内能减小，根据热力学第一定律，艇内气体放出热量，选项C正确。7. （2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：（i）此时上、下部分气体的压强；（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 【答案】（1），；（2）【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。【解析】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知解得旋转后上部分气体压强为旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则解得旋转后下部分气体压强为（2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知解得活塞的质量为8（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。（i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ⅱ）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。【答案】（i） （ii）6p0。【命题意图】本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。【解题思路】（i）封闭气体做等圧変化，对IV部分气体，由盖·吕萨克定律，=解得：T1=。（ii）从开口C向气缸中注入气体，II和III部分封闭气体做等圧変化，初状态体积V1=+=，由盖·吕萨克定律，=，解得V2=2 V1=对IV部分气体，末状态体积为，由理想气体状态方程，=解得：p=6p0。【思路点拨】正确选择研究对象是解题的关键。9（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。【答案】不是 大于 【命题意图】本题考查热力学定律和能量守恒定律。【解题思路】（1）空调将热量从室内传递到室外，是依靠压缩机做功，不是自发过程。根据能量守恒定律，空调排到室外的热量大于从室内吸收的热量。10。（6分）（2022·高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。【命题意图】本题考查气体实验定律，液体压强。【解题思路】（2）初状态玻璃瓶中气体体积V0=380mL-80mL=300mL，末状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-230mL=150mL，由玻意耳定律，p0V0= pV解得p=2p0由p=ρgh+p0解得：h=10m。11（2022·全国理综乙卷·33）（1）一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ） A. 状态a处压强大于状态c处的压强B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能【答案】ABD【解析】根据理想气体状态方程可知即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有而，，则有可得，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；12（2022·全国理综乙卷·33）（2）. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。【答案】（1）；（2），【解析】（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞Ⅰ由平衡条件有解得弹簧的劲度系数为（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有有等压方程可知解得13. （2022山东物理）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m；（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 【答案】（1）；（2）【命题意图】本题考查气体实验定律和牛顿运动定律。【解析】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为V0，有Mg = ρgV0且此时B室内气体体积为V，质量为m，则m = ρ气V鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有ρg(V0 + V) - Mg = Ma联立解得需从A室充入B室的气体质量（2）由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为p1= ρgH + p0鱼静止于水面下H1处时，有p2= ρgH1 + p0由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有p1V = p2V2解得则此时B室内气体质量14．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热？②空气柱长度变为多少？③当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？【解析】①将水平玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，空气柱放热。②初状态空气柱压强p1=76cmHg，体积V1=25S将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，末状态空气柱压强p2=76cmHg+19cmHg=95cmHg，体积V2=L2S由玻意耳定律，p1V1= p2V2，解得：L2=20cm③气体做等圧変化，当气体温度变为T=时，由盖吕萨克定律，=解得：L3=24cm15. （2022新高考江苏卷）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是（ ）A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化【答案】D【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。【解题思路】密闭容器中的氢气质量不变，分子个数N不变，根据，可知当体积V增大时，单位体积的个数n变小，分子的密集程度变小，选项A错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的；压强增大并不是因为分子间斥力增大，选项B错误；普通气体在温度不太低，压强不太大的情况下才能看作理想气体，对于氢气，虽然氢气分子很小，但是在压强很大、温度很低的情况下，也不能看成理想气体，选项C错误；温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律，温度变化时，大量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化，选项D正确。16（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp1，k为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。①求密封时定高气球内气体的体积；②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2，求此时气体的压强。【答案】①V1. ②【解析】①设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律，p1V1=kp1（V1+V）解得 V=V1.②由查理定律，=，解得p=17.（2021全国甲，33，15分）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V2。（ⅰ）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。答案：（ⅰ）0.4V ; 2p0（ⅱ）(5−1)V ; 3+54p0解析： （2）（ⅰ）B气体等温变化：p0V=pBV2解得pB=2p0隔板静止时，pA=pB+0.5p0=2.5p0A气体等温变化：p0V=2.5p0VAVA=0.4V（ⅱ）活塞回到初始位置的过程中，B气体等温变化，设B的压强为pB'，体积为VB'p0V=pB'VB'A气体等温变化，设A的压强为pA'，体积为VA'p0V=pA'VA'当pB'比pA'大0.5p0时，隔板停止运动，pB'=pA'+0.5p0VA'+VB'=2V联立解得VA'=(5−1)V，pB'=3+54p018.（2020山东，15，7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K ,最终降到300 K ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021 ,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。答案：13解析：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1=p0、T1=450 K、V1=V0、T2=300 K、V2=2021V0由理想气体状态方程得p0V0T1=p2⋅2021V0T2代入数据得p2=0.7p0对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V'0，由题意知p3=p0、V3=V'0、p4=p2由玻意耳定律得p0V'0=p2V4联立代入数据得V4=107V'0设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知ΔV=V4−2021V'0故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为Δmm=ΔVV4联立代入数据得Δmm=1319.（多选）[2020江苏，13（1）]玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列答案：A ; C解析：根据非晶体的特点可知其分子在空间上排列无规则，天然不具有规则的几何形状，它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。 力平衡法选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深ℎ处压强p=p0+ρgℎ，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强模型模型分类图示求解方法带活塞汽缸模型汽缸开口向上对活塞，受力平衡：pS=mg+p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p0S=mg−p0S，则压强：p=p0+mgS汽缸开口水平对活塞，受力平衡：p0S=pS，则压强：p=p0活塞上放置物体以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：Mg+mg+p0S=pS，即：p=p0+(M+m)gS水银柱模型开口向上对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：pS=mg+p0S。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ类似开口向上的弯管压强：p=mgS+p0=p0+ρgℎ开口向下对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：p0S=mg+pS。又由：m=ρV=ρℎS，则压强：p=p0mgS=p0−ρgℎ类似开口向下的弯管压强：p=p0−mgS=p0−ρgℎ水平放置对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p0S=pS双液柱封闭气体同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，M、N两处压强相等。故有pA+pℎ2=pB从右侧管看，有pB=p0+pℎ1玻璃管倾斜沿斜面方向：pS=p0S+mg sin θ，则压强：p=mgsinθS+p0=p0+ρgℎsinθ
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