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高中物理选择性必修三素养提升学案
《第二章气体、固体和液体》测试题
一. 选择题
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. 25cm
C. 40cm D. 45cm
3. （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
4.（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
5.（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
（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
7. （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
二、填空题
8. （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。
9. （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”）。
10（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。
三、实验题
11. (2024年7月江苏苏州期末) “油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
（1）下列操作步骤正确的顺序是（ ）
A. a、d、e、c B. c、d、a、e C. b、d、a、e D. c、d、b、e
（2）正确实验操作后，形成油膜面积为S，已知油酸酒精溶液浓度为η，N滴油酸酒精溶液的总体积为V，由此估算出油酸分子的直径D=______。
12. （2024年新蔡县一高9月质检）“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V图线。
（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了_______________________，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为_________图线；
（2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（ ）
A. 两组实验环境温度不同 B. 两组封闭气体的质量不同
C. 某组器材的气密性不佳 D. 某组实验中活塞移动太快
（3）某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，在这个过程中，理想气体________（选填“吸热”、“放热”或 “无热交换”）。
四、. 计算题
13. （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）。
14（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。
15。（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。
16（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。
17. （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。
18．（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？
19（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。
20.（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、两部分；初始时，、的体积均为，压强均等于大气压。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，使的体积减小为。
（ⅰ）求的体积和的压强；
（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时的体积和的压强。
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 ,最终降到 ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。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 ,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。
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高中物理选择性必修三素养提升学案
《第二章气体、固体和液体》测试题
一. 选择题
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. 25cm
C. 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。
4.（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。
5.（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： ;
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。
6 （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；
7. （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。
二、填空题
8. （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。
9. （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。
10（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。
三、实验题
11. (2024年7月江苏苏州期末) “油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
（1）下列操作步骤正确的顺序是（ ）
A. a、d、e、c B. c、d、a、e C. b、d、a、e D. c、d、b、e
（2）正确实验操作后，形成油膜面积为S，已知油酸酒精溶液浓度为η，N滴油酸酒精溶液的总体积为V，由此估算出油酸分子的直径D=______。
【答案】（1）B （2）
【解析】
（1） “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配置油酸酒精溶液→准备浅水盆，撒上痱子粉→滴入油酸酒精溶液，形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积，计算分子直径。
故选B。
（2）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
12. （2024年新蔡县一高9月质检）“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V图线。
（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了_______________________，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为_________图线；
（2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（ ）
A. 两组实验环境温度不同 B. 两组封闭气体的质量不同
C. 某组器材的气密性不佳 D. 某组实验中活塞移动太快
（3）某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，在这个过程中，理想气体________（选填“吸热”、“放热”或 “无热交换”）。
【答案】（1） ①. 控制气体的温度不发生变化 ②. 或
（2）AB （3）放热
【解析】
（1）[1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。
[2]根据理想气体状态方程
可得 或
为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。
（2）根据，由曲线可知对于同一V值所对应的p值不同，故两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，可知当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同， pV乘积不等；同理，当两组封闭气体的质量不同时，pV乘积不等，故AB正确；
若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。
（3）[1]缓慢推活塞，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，故气体放热。
四、. 计算题
13. （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
14（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。
15。（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。
16（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
17. （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
18．（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=20cm
③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=24cm
19（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=
20.（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、两部分；初始时，、的体积均为，压强均等于大气压。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，使的体积减小为。
（ⅰ）求的体积和的压强；
（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时的体积和的压强。
答案：（ⅰ） ; （ⅱ） ;
解析：
（2）（ⅰ）气体等温变化：解得
隔板静止时，
气体等温变化：
（ⅱ）活塞回到初始位置的过程中，气体等温变化，设的压强为，体积为
气体等温变化，设的压强为，体积为
当比大时，隔板停止运动，
联立解得，
21.（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 ,最终降到 ,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。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 ,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：
解析：设火罐内气体初始状态参量分别为、、，温度降低后状态参量分别为、、，罐的容积为，由题意知
、、、、
由理想气体状态方程得
代入数据得
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为、，末态气体状态参量分别为、，罐的容积为，由题意知、、
由玻意耳定律得
联立代入数据得
设抽出的气体的体积为，由题意知
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
联立代入数据得
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