2024年高考物理小专题训练：气体、固体、液体典例分析+强化训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024年高考物理小专题训练：气体、固体、液体典例分析+强化训练（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1001.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-16 23:05:27 | ||
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文档简介
2024年高考物理小专题训练：气体、固体、液体典例分析+强化训练
典例分析一 ． 某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 【答案】（1）由平衡条件知 压强为 （2）气体做等压变化，由盖-吕萨克定律可得 解得 则 （3）气体增加的内能为 气体对外界做功为 根据热力学第一定律有 解得 故气体吸收的热量为293.5J。 典例分析二 ．如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则： （1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度； （2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度； （3）已知整个过程缸内气体内能减小，求其放出的热量。 【答案】（1）解：初始时，对活塞： 解得： 当物块对地面无压力时，对活塞： 解得： 对气体，由等容变化： 解得：； （2）解：对气体，由等压变化： 即 解得： 所以，； （3）解：整个降温压缩过程活塞对气体做功： 解得 根据热力学第一定律： 解得：，即放出热量为 典例分析三 ． 图甲为我国某电动轿车的空气减震器（由活塞、气缸组成，活塞底部固定在车轴上）．该电动轿车共有4个完全相同的空气减震器，图乙是空气减震器的简化模型结构图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度、长度、压强，重力加速度g取； （1）为升高汽车底盘离地间隙，通过气泵向气缸内充气，让气缸缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求需向气缸内充入与缸内气体温度相同、压强的气体的体积V； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定时气缸内气体长度变为，气体温度变为。 ①求物体A的质量m； ②若该过程中气体放出热量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程中气体内能的变化量； 【答案】（1）解：设充入的气体体积为V，则有 解得 （2）解：①由理想气体状态方程有： 解得 解得 ②外界对气体做功 解得 由热力学第一定律有
强化训练
1．两个完全相同的空心玻璃球壳，其中一个盛有一半体积的水，另一个盛有一半体积的水银，将它们封闭起来用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，在如图所示的四个图中（图中箭头指向地球中心，阴影部分为水或水银）。
（1）水在玻璃球壳中分布的情况，可能是哪个图
（2）水银在玻璃球壳中分布的情况，可能是哪个图
2．如图所示是液体表面附近分子分布的大致情况。
请结合图片思考：
（1）液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点
（2）液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的
（3）小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗
3．有一上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为。当温度升高到时，为了使封闭气体体积不变，需要再注入长度为多少的水银？（设大气压强为且不变）
4．如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离汽缸底部为，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为，汽缸横截面积为S，重力加速度为，则：
（1）形细管内两侧水银柱的高度差；
（2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降，求此时的温度。
5．图中封闭着温度为的空气，一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为，如果缸内空气温度缓慢降至。
（1）在变化过程中气体发生的是什么变化？
（2）此时活塞到缸底的距离是多大？
6．某校物理兴趣小组利用压力传感器设计了一个温度报警装置，其原理示意图如图所示，导热良好的圆柱形容器竖直放置，用横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，不计活塞质量和厚度，容器内壁光滑。初始时气体的温度K，活塞与容器底的距离cm，活塞上方cm处有一压力传感器制成的卡口，压力传感器连接报警器。随着环境温度缓慢升高，当容器内气体的温度达到K时刚好触发报警器工作。已知大气压强恒为，求：
（1）活塞刚接触卡口时容器内气体的温度；
（2）报警器刚好被触发工作时容器内气体的压强p。
7．如图所示， “凸”形汽缸上、下部分高度均为 h，上、下底面导热良好，其余部分绝热。上部分横截面积为S，下部分横截面积为2S。汽缸被总重力 ，中间用轻杆相连的a、b两绝热活塞（密封性良好）分成A、B、C三部分，活塞稳定时 A、B、C三个部分内的气体温度均为T， A、C部分气体压强为p0，A、B部分高均为 C部分高为h 。现保持A、B温度不变，使 C 中的气体温度缓慢变化至某温度， 最终稳定后两活塞缓慢下降了 不计所有摩擦。求：
（1） C温度变化前，B中气体的压强；
（2）C温度变化后，A、B中气体的压强
（3） C中气体最终温度为多少
8．在地质科考工作中，测量矿石的密度是一项经常进行的工作。现有一矿石需测量其密度，其质量可通过托盘天平测量，现采用气压型（干式）体积测量仪测量其体积，然后通过测算该矿石的密度。图甲为一小型便携式气压型体积测量仪，压气筒A和测量罐B均为高L=20cm，横截面积的连通导热汽缸。现将待测矿石置于测量罐B内，汽缸内封闭有一定量的理想气体（氮气），C为质量、厚度均不计且润滑良好的密闭活塞。测量罐外界大气压为p0=1.01×105Pa，环境温度为27℃，初始时活塞与缸底间距L=20cm。现在活塞上施加压力F0=5.05×103N﹙如图乙所示），活塞缓慢下移，待缸内温度再次和环境温度相等时，测量出活塞与缸底的间距为L'=5cm。求：
（1）加压稳定后封闭汽缸内的气体压强为多少；
（2）矿石的体积为多少。
9．某课外兴趣小组用细长薄壁试管制作温度计，把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中，放掉适当的空气后放手，让玻璃管竖直地浮在水中，A端露出水面。当封闭空气的热力学温度为时，玻璃管内水面上方的空气柱长度和水面下方的空气柱长度均为h，如图甲所示；当封闭空气的热力学温度缓慢升高到T时，玻璃管上升了一段距离，如图乙所示。已知大气压强恒为，水的密度为，重力加速度大小为g，试管足够长且保持竖直，封闭空气可视为理想气体。求：
（1）玻璃管内空气的压强p；
（2）玻璃管上升的高度。
10．如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放在水平地面上，缸内部横截面积S＝10cm2，用质量m＝l0kg的活塞在汽缸内封闭一定质量的气体，活塞可以在缸内无摩擦地滑动，外界大气压p0＝1.0×105pa。当气体温度T1＝300K时，封闭气柱长h＝40cm，活塞保持静止，重力加速度g＝10m/s，则：
（1）在活塞上再放一质量为M＝20kg的物块，活塞将向下移动，使活塞停在一个新的位置保持静止，若变化过程中温度不变，求活塞移动的距离△h；
（2）欲使活塞再回到原来的位置，需要使温度升高到T2，求T2。
11．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门K打开，水即从枪口喷出，若初始时水枪内气体压强为，容积，现从储水罐充气口充入气体，充入气体的压强为，充气过程气体温度等于环境温度27℃不变，充气完成后玩具水枪内的压强为，求：
（1）充入气体的体积；
（2）当环境温度降为7℃，测得其内部压强为，试计算水枪是否漏气。
12．图甲为某品牌的可加热饭盒，饭盒盖密封性良好且其上有一排气口，饭盒内部横截面积为S，质量、厚度均不计的饭盒盖与饭盒底部之间封闭了一定质量的理想气体，饭盒盖与饭盒底部之间的距离为L，且饭盒盖固定不动，可以将其看成是一导热性能良好的汽缸，如图乙所示。气体的初始温度T0=300 K，初始压强为大气压强，已知大气压强为P0=105pa，重力加速度取g=10 m/s2。现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到360K，求此时封闭气体的压强。
13．如图所示，在温度为17℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为h=49cm，已知弹簧原长l=50cm，劲度系数k=100N/m，汽缸的质量M=2kg，活塞的质量m=1kg，活塞的横截面积，若大气压强，且不随温度变化。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同。（弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚度）
（1）求弹簧的压缩量；
（2）若环境温度缓慢上升到37℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度。
14．某型号压力锅的结构如图所示。盖好密封锅盖，将横截面积为的限压阀套在气孔2上，此时气孔1使锅内气体与外界连通，外界大气压强为，温度为。给压力锅加热，当锅内气体温度升高到时，气孔1处就会被活塞封闭，防止气体排出，对锅体产生密封作用。给压力锅继续加热，当锅内气体温度升高到T时，限压阀会被顶起，及时将锅内多余气体排出，保证压力锅的安全。不计一切摩擦，限压阀的质量为，重力加速度，封闭气体可视为理想气体，求：
（1）当气孔1被密封时，此时气体的密度与加热前气体的密度的比值；
（2）温度T的值。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．（1）C；（2）B
【详解】（1）绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，球壳和其中的水、水银均处于完全失重状态。水浸润玻璃，附着层有扩大的趋势；水跟气体接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势，所以水在玻璃球壳中分布情况是C图。
（2）水银不浸润玻璃，附着层有收缩的趋势。水银跟气体接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势，所以水银在玻璃球壳中分布情况是B图。
2．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】
（1）液体表面层内分子间距大于液体内部分子间距，分子力表现为引力。
（2）液体的这些特点是由液体的微观结构决定的。
（3）不同，小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力的作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果。
3．0.9cm
【详解】
设需要再注入的水银柱长度为，以封闭在管中的气体为研究对象，气体做等容变化，初态
末态
根据查理定律
代入数据
解得
则注入水银柱的长度为。
4．（1）；（2）
【详解】
（1）设封闭气体的压强为，对活塞由力平衡法有
用水银柱表达气体的压强
联立解得
（2）加热过程发生的是等压变化，则由盖吕萨克定律可得
解得
5．（1）等压变化；（2）7.32cm
【详解】
（1）设重物质量为，活塞质量为，大气压强为，汽缸内气体压强为，活塞面积为，绳子上拉力为，则
活塞处于平衡状态，有
解得
由于温度缓慢变化，绳子拉力一直等于物体重力，活塞受力情况不变，所以汽缸内气体压强不变。在变化过程中气体发生的是等压变化。
（2）初状态
，
末状态
，
由盖吕萨克定律
得
，
活塞到缸底的距离
6．（1）；（2）
【详解】（1）初始时封闭气体的体积为
活塞刚接触卡口时，气体的体积为
根据等压变化规律有
解得
（2）封闭气体从活塞接触卡口到报警器刚好被触发的过程中做等容变化，根据等容变化规律有
解得
7．（1）2p0；（2）， ；（3）
【详解】（1）对活塞受力分析可知
解得
（2）A中气体，初状态 ，，
末状态 ，
由玻意耳定律有
解得
中气体，初状态 ，，
末状态 ，
由玻意耳定律有
解得
（3）对中气体，初状态 ，，
末状态
对活塞有
解得
由理想气体状态方程有
解得
8．（1）；（2）
【详解】（1）初始时刻，活塞保持静止，说明封闭汽缸内、外压强相等。外界大气压为
活塞上施加压力后封闭汽缸内的气体压强为
（2）设不规则物体的体积为Vx，则初始时缸内气体体积为
加压后缸内气体体积为
根据玻意耳定律
解得
9．（1）；（2）
【详解】（1）漂浮的玻璃管受到的重力与浮力平衡，有
解得
（2）气体做等压变化，有
得
10．（1）20cm；（1）600K
【详解】（1）第一阶段气体发生等温变化，状态1
状态2
由玻意耳定律，有
活塞移动的距离
解得
=20cm
（2）由状态1到状态3，有
即
解得
11．（1）；（2）漏气，见解析
【详解】（1）选水枪内气体和充入的气体为研究对象，初始水枪内气体，充入气体，末态，，气体做等温变化，由玻意耳定律
解得充入气体的体积
（2）选充完气后所有的气体为研究对象，假设不漏气，初态，，，体积不变，由查理定律
解得
所以水枪漏气。
12．1.2×105Pa
【详解】加热饭盒时，玻璃饭盒内气体体积不变，由查理定律有
解得
p1== Pa =1.2Pa
13．（1）；（2）
【详解】（1）对汽缸和活塞整体受力分析有
解得
（2）由于气缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为
h=49cm
活塞离地面
故初始时，内部气体的高度为
l=49cm-20cm=29cm
升温过程为等压变化
，，，
根据
解得
故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度
14．（1）；（2）
【详解】（1）当气孔1被密封时，由盖一吕萨克定律可得
又
可得
（2）当锅内气体温度升高到时，锅内气体的压强
由查理定律可得
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
典例分析一 ． 某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 【答案】（1）由平衡条件知 压强为 （2）气体做等压变化，由盖-吕萨克定律可得 解得 则 （3）气体增加的内能为 气体对外界做功为 根据热力学第一定律有 解得 故气体吸收的热量为293.5J。 典例分析二 ．如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则： （1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度； （2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度； （3）已知整个过程缸内气体内能减小，求其放出的热量。 【答案】（1）解：初始时，对活塞： 解得： 当物块对地面无压力时，对活塞： 解得： 对气体，由等容变化： 解得：； （2）解：对气体，由等压变化： 即 解得： 所以，； （3）解：整个降温压缩过程活塞对气体做功： 解得 根据热力学第一定律： 解得：，即放出热量为 典例分析三 ． 图甲为我国某电动轿车的空气减震器（由活塞、气缸组成，活塞底部固定在车轴上）．该电动轿车共有4个完全相同的空气减震器，图乙是空气减震器的简化模型结构图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度、长度、压强，重力加速度g取； （1）为升高汽车底盘离地间隙，通过气泵向气缸内充气，让气缸缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求需向气缸内充入与缸内气体温度相同、压强的气体的体积V； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定时气缸内气体长度变为，气体温度变为。 ①求物体A的质量m； ②若该过程中气体放出热量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程中气体内能的变化量； 【答案】（1）解：设充入的气体体积为V，则有 解得 （2）解：①由理想气体状态方程有： 解得 解得 ②外界对气体做功 解得 由热力学第一定律有
强化训练
1．两个完全相同的空心玻璃球壳，其中一个盛有一半体积的水，另一个盛有一半体积的水银，将它们封闭起来用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，在如图所示的四个图中（图中箭头指向地球中心，阴影部分为水或水银）。
（1）水在玻璃球壳中分布的情况，可能是哪个图
（2）水银在玻璃球壳中分布的情况，可能是哪个图
2．如图所示是液体表面附近分子分布的大致情况。
请结合图片思考：
（1）液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点
（2）液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的
（3）小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗
3．有一上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为。当温度升高到时，为了使封闭气体体积不变，需要再注入长度为多少的水银？（设大气压强为且不变）
4．如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离汽缸底部为，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为，汽缸横截面积为S，重力加速度为，则：
（1）形细管内两侧水银柱的高度差；
（2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降，求此时的温度。
5．图中封闭着温度为的空气，一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为，如果缸内空气温度缓慢降至。
（1）在变化过程中气体发生的是什么变化？
（2）此时活塞到缸底的距离是多大？
6．某校物理兴趣小组利用压力传感器设计了一个温度报警装置，其原理示意图如图所示，导热良好的圆柱形容器竖直放置，用横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，不计活塞质量和厚度，容器内壁光滑。初始时气体的温度K，活塞与容器底的距离cm，活塞上方cm处有一压力传感器制成的卡口，压力传感器连接报警器。随着环境温度缓慢升高，当容器内气体的温度达到K时刚好触发报警器工作。已知大气压强恒为，求：
（1）活塞刚接触卡口时容器内气体的温度；
（2）报警器刚好被触发工作时容器内气体的压强p。
7．如图所示， “凸”形汽缸上、下部分高度均为 h，上、下底面导热良好，其余部分绝热。上部分横截面积为S，下部分横截面积为2S。汽缸被总重力 ，中间用轻杆相连的a、b两绝热活塞（密封性良好）分成A、B、C三部分，活塞稳定时 A、B、C三个部分内的气体温度均为T， A、C部分气体压强为p0，A、B部分高均为 C部分高为h 。现保持A、B温度不变，使 C 中的气体温度缓慢变化至某温度， 最终稳定后两活塞缓慢下降了 不计所有摩擦。求：
（1） C温度变化前，B中气体的压强；
（2）C温度变化后，A、B中气体的压强
（3） C中气体最终温度为多少
8．在地质科考工作中，测量矿石的密度是一项经常进行的工作。现有一矿石需测量其密度，其质量可通过托盘天平测量，现采用气压型（干式）体积测量仪测量其体积，然后通过测算该矿石的密度。图甲为一小型便携式气压型体积测量仪，压气筒A和测量罐B均为高L=20cm，横截面积的连通导热汽缸。现将待测矿石置于测量罐B内，汽缸内封闭有一定量的理想气体（氮气），C为质量、厚度均不计且润滑良好的密闭活塞。测量罐外界大气压为p0=1.01×105Pa，环境温度为27℃，初始时活塞与缸底间距L=20cm。现在活塞上施加压力F0=5.05×103N﹙如图乙所示），活塞缓慢下移，待缸内温度再次和环境温度相等时，测量出活塞与缸底的间距为L'=5cm。求：
（1）加压稳定后封闭汽缸内的气体压强为多少；
（2）矿石的体积为多少。
9．某课外兴趣小组用细长薄壁试管制作温度计，把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中，放掉适当的空气后放手，让玻璃管竖直地浮在水中，A端露出水面。当封闭空气的热力学温度为时，玻璃管内水面上方的空气柱长度和水面下方的空气柱长度均为h，如图甲所示；当封闭空气的热力学温度缓慢升高到T时，玻璃管上升了一段距离，如图乙所示。已知大气压强恒为，水的密度为，重力加速度大小为g，试管足够长且保持竖直，封闭空气可视为理想气体。求：
（1）玻璃管内空气的压强p；
（2）玻璃管上升的高度。
10．如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放在水平地面上，缸内部横截面积S＝10cm2，用质量m＝l0kg的活塞在汽缸内封闭一定质量的气体，活塞可以在缸内无摩擦地滑动，外界大气压p0＝1.0×105pa。当气体温度T1＝300K时，封闭气柱长h＝40cm，活塞保持静止，重力加速度g＝10m/s，则：
（1）在活塞上再放一质量为M＝20kg的物块，活塞将向下移动，使活塞停在一个新的位置保持静止，若变化过程中温度不变，求活塞移动的距离△h；
（2）欲使活塞再回到原来的位置，需要使温度升高到T2，求T2。
11．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门K打开，水即从枪口喷出，若初始时水枪内气体压强为，容积，现从储水罐充气口充入气体，充入气体的压强为，充气过程气体温度等于环境温度27℃不变，充气完成后玩具水枪内的压强为，求：
（1）充入气体的体积；
（2）当环境温度降为7℃，测得其内部压强为，试计算水枪是否漏气。
12．图甲为某品牌的可加热饭盒，饭盒盖密封性良好且其上有一排气口，饭盒内部横截面积为S，质量、厚度均不计的饭盒盖与饭盒底部之间封闭了一定质量的理想气体，饭盒盖与饭盒底部之间的距离为L，且饭盒盖固定不动，可以将其看成是一导热性能良好的汽缸，如图乙所示。气体的初始温度T0=300 K，初始压强为大气压强，已知大气压强为P0=105pa，重力加速度取g=10 m/s2。现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到360K，求此时封闭气体的压强。
13．如图所示，在温度为17℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为h=49cm，已知弹簧原长l=50cm，劲度系数k=100N/m，汽缸的质量M=2kg，活塞的质量m=1kg，活塞的横截面积，若大气压强，且不随温度变化。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同。（弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚度）
（1）求弹簧的压缩量；
（2）若环境温度缓慢上升到37℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度。
14．某型号压力锅的结构如图所示。盖好密封锅盖，将横截面积为的限压阀套在气孔2上，此时气孔1使锅内气体与外界连通，外界大气压强为，温度为。给压力锅加热，当锅内气体温度升高到时，气孔1处就会被活塞封闭，防止气体排出，对锅体产生密封作用。给压力锅继续加热，当锅内气体温度升高到T时，限压阀会被顶起，及时将锅内多余气体排出，保证压力锅的安全。不计一切摩擦，限压阀的质量为，重力加速度，封闭气体可视为理想气体，求：
（1）当气孔1被密封时，此时气体的密度与加热前气体的密度的比值；
（2）温度T的值。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．（1）C；（2）B
【详解】（1）绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，球壳和其中的水、水银均处于完全失重状态。水浸润玻璃，附着层有扩大的趋势；水跟气体接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势，所以水在玻璃球壳中分布情况是C图。
（2）水银不浸润玻璃，附着层有收缩的趋势。水银跟气体接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势，所以水银在玻璃球壳中分布情况是B图。
2．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】
（1）液体表面层内分子间距大于液体内部分子间距，分子力表现为引力。
（2）液体的这些特点是由液体的微观结构决定的。
（3）不同，小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力的作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果。
3．0.9cm
【详解】
设需要再注入的水银柱长度为，以封闭在管中的气体为研究对象，气体做等容变化，初态
末态
根据查理定律
代入数据
解得
则注入水银柱的长度为。
4．（1）；（2）
【详解】
（1）设封闭气体的压强为，对活塞由力平衡法有
用水银柱表达气体的压强
联立解得
（2）加热过程发生的是等压变化，则由盖吕萨克定律可得
解得
5．（1）等压变化；（2）7.32cm
【详解】
（1）设重物质量为，活塞质量为，大气压强为，汽缸内气体压强为，活塞面积为，绳子上拉力为，则
活塞处于平衡状态，有
解得
由于温度缓慢变化，绳子拉力一直等于物体重力，活塞受力情况不变，所以汽缸内气体压强不变。在变化过程中气体发生的是等压变化。
（2）初状态
，
末状态
，
由盖吕萨克定律
得
，
活塞到缸底的距离
6．（1）；（2）
【详解】（1）初始时封闭气体的体积为
活塞刚接触卡口时，气体的体积为
根据等压变化规律有
解得
（2）封闭气体从活塞接触卡口到报警器刚好被触发的过程中做等容变化，根据等容变化规律有
解得
7．（1）2p0；（2）， ；（3）
【详解】（1）对活塞受力分析可知
解得
（2）A中气体，初状态 ，，
末状态 ，
由玻意耳定律有
解得
中气体，初状态 ，，
末状态 ，
由玻意耳定律有
解得
（3）对中气体，初状态 ，，
末状态
对活塞有
解得
由理想气体状态方程有
解得
8．（1）；（2）
【详解】（1）初始时刻，活塞保持静止，说明封闭汽缸内、外压强相等。外界大气压为
活塞上施加压力后封闭汽缸内的气体压强为
（2）设不规则物体的体积为Vx，则初始时缸内气体体积为
加压后缸内气体体积为
根据玻意耳定律
解得
9．（1）；（2）
【详解】（1）漂浮的玻璃管受到的重力与浮力平衡，有
解得
（2）气体做等压变化，有
得
10．（1）20cm；（1）600K
【详解】（1）第一阶段气体发生等温变化，状态1
状态2
由玻意耳定律，有
活塞移动的距离
解得
=20cm
（2）由状态1到状态3，有
即
解得
11．（1）；（2）漏气，见解析
【详解】（1）选水枪内气体和充入的气体为研究对象，初始水枪内气体，充入气体，末态，，气体做等温变化，由玻意耳定律
解得充入气体的体积
（2）选充完气后所有的气体为研究对象，假设不漏气，初态，，，体积不变，由查理定律
解得
所以水枪漏气。
12．1.2×105Pa
【详解】加热饭盒时，玻璃饭盒内气体体积不变，由查理定律有
解得
p1== Pa =1.2Pa
13．（1）；（2）
【详解】（1）对汽缸和活塞整体受力分析有
解得
（2）由于气缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为
h=49cm
活塞离地面
故初始时，内部气体的高度为
l=49cm-20cm=29cm
升温过程为等压变化
，，，
根据
解得
故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度
14．（1）；（2）
【详解】（1）当气孔1被密封时，由盖一吕萨克定律可得
又
可得
（2）当锅内气体温度升高到时，锅内气体的压强
由查理定律可得
解得
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