第3节 气体的等压变化和等容变化 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（115页PPT）

(共115张PPT)
第二章 气体、固体和液体
第3节 气体的等压变化和等容变化
图解课标要点
_______________________________ 炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不能充得太足，这是因为当充足气的 轮胎在太阳下暴晒时,轮胎内气体的体积可认为是不变的,温度升高，轮胎内气体的 压强增大,所以容易爆胎。本节我们将学习一定质量的气体分别保持体积不变或压 强不变时，其他状态参量之间存在怎样的关系。 例1-1 [粤教版教材习题]如图2-3-3所示，一个敞口的瓶子被放在空气中，气温为
，现对瓶子加热，由于瓶子中的空气受热膨胀，一部分空气被排出。当瓶子中
空气的温度上升到时，瓶中剩余空气的质量是原来的多少？
图2-3-3
【答案】
【解析】对瓶中的气体分析，初状态：,体积为 。
末状态:,体积为 。
升高温度过程中气体压强不变，由盖-吕萨克定律有
则瓶中剩余空气的质量与原来的质量之比
即瓶中剩余空气的质量是原来的 。
学思用·典例详解
【想一想丨问题质疑】
冬季，装有半瓶水的暖瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时会觉得很紧，不
易拔出来，这是什么原因？
【提示 瓶内气体温度降低、压强减小，瓶内、外形成压力差。】
例2-2 某小组制作了一个空间站核心舱模型，舱的气密性良好，将舱门关闭，此时
舱内气体的温度为、压强为为大气压强 。经过一段时间后，环境温度
升高，舱内气体的温度变为，压强为 ，此时打开舱门，缓慢放出气体，舱内
气体与外界平衡， ,则( )
D
A.气体压强
B.气体压强
C.放出气体的质量是舱内原有气体质量的
D.放出气体的质量是舱内原有气体质量的
[第1步：温度升高过程，舱内气体发生等容变化]
初态：，
末态：，压强为
根据查理定律可得
解得 ,选项A、B错误;
[第2步：打开舱门缓慢放出气体为等温过程]
根据玻意耳定律有
解得 ;
[第3步：确定质量关系]
在相同的压强、温度条件下，气体的密度是相同的，则气体的质量跟它的体积成正
比，所以放出气体的质量是舱内原有气体质量的 ,选项C错误，D正确。
学思用·典例详解
【想一想丨问题质疑】
怎样建构理想气体模型？其意义是什么？
提示 分子视为质点，分子间没有相互作用力，碰撞视为弹性碰撞。这样可以使直接
研究的较复杂的问题变得简单明晰，从而使人们把握问题的本质，得到有价值的结论。
例3-3 关于理想气体的性质，下列说法不正确的是( )
D
A.理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在
B.理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体
C.一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高
D.氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体
【解析】理想气体是物理学上为了简化问题而引入的一个理想化模型，在现实生活
中不存在；严格遵从气体实验定律的气体是理想气体，实际中只要气体的压强不太
大，温度不太低，都可以近似看成理想气体，A、B说法正确。温度是分子平均动能
的标志，一定质量的理想气体忽略了分子势能，所以它的内能增大，分子平均动能
增大，则温度一定升高，C说法正确。只有当压强不太大，温度不太低时，才可以将
氦气当作理想气体，D说法错误。
学思用·典例详解
【想一想丨问题辨析】
一定质量的气体，当温度保持不变时,压强随体积的减小而增大;当体积保持不变时，
压强随温度的升高而增大。从微观角度看,使压强增大的这两个过程有何区别
提示 从微观角度看,当温度保持不变时,气体分子的平均速率不变,体积减小时，气
体分子的密集程度增大,单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多,使压强增大;
当体积保持不变时,气体分子的密集程度不变,温度升高,气体分子的平均速率增大,气
体分子对器壁撞击的平均作用力增大,单位时间内撞击器壁单位面积的分子数也增多，
因此压强增大。
学思用·典例详解
图2-3-8
例5-4 如图2-3-8所示，容器和 内分别盛有氢气和氧气，用一段水平
细玻璃管（直径忽略不计）连通，管内有一可自由移动的活塞将两种
气体隔开。当氢气的温度为、氧气的温度为 时，活塞保持静
止，不计一切摩擦。
判断下列情况下，活塞将怎样移动：
（1）两种气体均升温 ；
【答案】向容器 一侧移动
【解析】 ,，因为 ，所以活塞向
容器 一侧移动。
图2-3-10
在坐标系中分别作出、 的等容线，如图2-3-10所
示。因初始
状态时，、中气体的压强相等，而，所以 的等容线斜
率较大。当增加相同温度时，从图像中能直观地看出， ，
故活塞将向容器 一侧移动。
（2）氢气升温，氧气升温 ；
【答案】向容器 一侧移动
【解析】,，因为，所以活塞向容器
一侧移动。
（3）若初状态如图2-3-9所示且气体初温相同，两种气体均降温 。
图2-3-9
【答案】向容器 一侧（向下）移动
【解析】,，因为 ，所以
，即活塞向容器 一侧（向下）移动。（也可用极限法分析。）
. .
【解析】对氢气和氧气分别分析，由查理定律得,即 。
图2-3-8所示情境中，氢气和氧气的初压相同，设为 。图2-3-9所示情境中，两气体
初温相同，设为 。
当温度变化时，先假设活塞不动，则有
明考向·出题考法
例5 如图2-3-13所示，汽缸竖直放置，汽缸内活塞的质量为 ，横截面积
。开始时，汽缸内被封闭气体的压强，温度 ,活
塞到汽缸底部的距离。拔出销钉 后，活塞无摩擦上滑，当它达到最大速
度时，缸内气体的温度为,求此时活塞距汽缸底部的距离 。（汽缸不漏气，
大气压强 ）
图2-3-13
【答案】
【解析】被封闭气体在变化过程中其体积、温度、压强皆发生了变化。
气体初状态：，，
气体末状态：，， 待求。
根据题意，活塞速度最大时加速度为零，活塞所受合力为零，有
可求得
由理想气体状态方程得
解得 。
【学会了吗丨变式题】
图2-3-14
1.(北京高考题)如图2-3-14所示，一定量的理想气体从状态 开始，
经历两个过程，先后到达状态和。有关、和 三个状态温度
、和 的关系，正确的是( )
C
A.， B.，
C.， D.，
【解析】由题图可知，从状态到状态 是一个等压变化过程，有
，因为，则有。而从状态到状态 是一个
等容变化过程，则有，因为，有。对状态
和，根据理想气体状态方程，有，解得 。
综上分析，可知选项C正确，A、B、D错误。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型1 气体状态变化的可能性分析
例6 （多选）对于一定质量的理想气体，下列状态变化过程可能发生的有( )
AC
A.气体的压强增大，体积减小，温度升高
B.气体的压强增大，体积增大，内能减小
C.气体的压强减小，体积增大，温度升高
D.气体的压强减小，体积减小，内能增大
【解析】 （公式法）
根据理想气体的状态方程 （常量）可知，气体的压强增大，体积减小，则温
度可能升高、降低或不变；气体的压强增大，体积增大，则温度一定升高，内能增
大；气体的压强减小，体积增大，则温度可能升高、降低或不变；气体的压强减小，
体积减小，则温度降低，内能减小。故选项A、C描述的状态变化可能发生。
图2-3-15
（图像法）
如图2-3-15所示的图像中，点表示气体所处的原始状态，过
点分别作出气体状态变化的等温线1、等压线2和等容线3，三条线
将 图像划分为六个区域，各区域对应的状态变化如下：
区域Ⅰ：压强增大，体积减小，温度降低；
区域Ⅱ：压强增大，体积减小，温度升高；
区域Ⅲ：压强增大，体积增大，温度升高；
区域Ⅳ：压强减小，体积增大，温度升高；
区域Ⅴ：压强减小，体积增大，温度降低；
区域 压强减小，体积减小，温度降低。
由于对于理想气体，温度升高时内能增大，温度降低时内能减小,则A、C描述的状态
变化可能发生。
（微观角度）
从微观角度进行分析，也可判断A、C正确，同学们可以自己动手试一试。
【学会了吗丨变式题】
2.[教科版教材例题改编](2025·四川乐山期中，多选)一定质量的理想气体，处在某一
状态，经下列哪个过程后可以回到原来的温度( )
BC
A.先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
B.先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
C.先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强
D.先保持压强不变而使它的体积缩小，接着保持体积不变而减小压强
【解析】
根据理想气体状态方程 ，分析各选项。
选项 分析 正误
A 等容过程（体积不变），压强增大，温度升高。等压过程（压强保持增大后的值），体积膨胀，温度继续升高。两次变化气体的温度均升高，气体最终的温度高于初始温度。
B 等容过程（体积不变），压强减小，温度降低。等压过程（压强保持减小后的值），体积膨胀，温度升高。则气体的最终温度可能与初始温度相同。 √
C 等压过程（压强不变），体积膨胀，温度升高。等容过程（体积保持膨胀后的值），压强减小，温度降低。则气体的最终温度可能与初始温度相同。 √
选项 分析 正误
D 等压过程（压强不变），体积缩小，温度降低。等容过程（体积保持缩小后的值），压强减小，温度进一步降低，两次变化气体的温度均降低，气体的最终温度低于初始温度。
续表
题型2 气体实验定律的应用
例7 新 生活实际 (2025·四川成都期末)袋装薯片通常在低海拔地区生产，运输到高
海拔地区可能会出现“爆裂”现象。某袋薯片在低海拔地区生产时，将一定体积的薯
片放入包装袋后向包装袋内充入氮气（可视为压强、温度均与外界大气相同的理想
气体），外界大气压强，温度 。若充入体积
的氮气，包装袋恰好膨胀至最大体积，但考虑到热胀冷缩以及气压
变化的影响，实际仅在包装袋内充入体积 的氮气进行封装。已知包装
袋材质能承受的最大压强差 ，且材质柔软、无延展性、导热良好。
（1）低海拔地区外界温度缓慢上升为多少时，该薯片包装袋恰好膨胀至最大体积；
【答案】
【解析】在低海拔地区，包装袋缓慢膨胀时，内部的气体经历等压变化
初态：,
末态：，温度为
由等压变化规律可得
解得 。
（2）若将该袋装薯片运输到外界气压，温度 的高海拔地
区，通过计算判断该薯片包装袋是否会“爆裂”。
【答案】会“爆裂”
【解析】将该袋装薯片从低海拔地区运输到高海拔地区，假设包装袋膨胀至最大体
积且没有“爆裂”，则有
初态：,,
末态：袋内气体压强为,,
由理想气体状态方程得
解得
因 ，故包装袋达到最大体积
又 ，故假设不成立，包装袋会“爆裂”。
建构导图明思路
（1）
（2）
【学会了吗丨变式题】
3.新 生活实际 (2025·山东淄博期末，多选)某登山运动员在攀登珠峰的过程中,他裸
露在外的手表表盘玻璃没有受到任何撞击却突然爆裂，此时表内气体温度为 ，
爆裂前表内气体体积的变化可忽略不计。该手表出厂参数： 时表内气体压强为
，当内、外压强差达到 时表盘玻璃将爆裂。已知海平面大气
压为，高度每上升，大气压强降低 。热力学温度与摄氏温度
的关系为 ，下列说法正确的是( )
BD
A.手表的表盘玻璃是向内爆裂
B.爆裂前瞬间表盘内的气体压强为
C.此时外界大气压强为
D.此时登山运动员所在的海拔高度为
【解析】 .
因，恰好爆裂时表内、外压强差为 ,外界大气压为
，相对海平面处的大气压强的降低量为
，高度每上升，大气压强降低 ，
故此时登山运动员所在的海拔高度 ，故D正确。
题型3 理想气体的图像问题致经典
类型1 图像转换问题
图2-3-16
例8 (2023·重庆卷)密封于汽缸中的理想气体，从状态 依次经过
、和三个热力学过程达到状态。若该气体的体积 随热
力学温度变化的 图像如图2-3-16所示，则对应的气体压强
随变化的 图像正确的是( )
C
A. B. C. D.
【解析】 .
【学会了吗丨变式题】
4.[教材第43页“复习与提高”A组第7题改编]一定质量的理想气体，其状态变化过程为
图像中的，如图2-3-17所示。则对应过程的图像或
图像可能正确的是( )
C
图2-3-17
A. B. C. D.
【解析】根据题图可知，气体压强不变，即不变，故此过程对应的 图像
为延长线过原点的倾斜直线段，气体体积在减小，温度在降低，A、B错误。根据题
图可知，气体体积不变，即不变，故此过程对应的 图像为延长线过原点
的倾斜直线段，气体压强在增大，温度在升高；由题图可知过程 图线为
直线段，此时乘积可能先增大后减小，根据为常量 可知此时气体温度
可能先增大后减小，C正确，D错误。
类型2 根据图像分析相关问题
例9 一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图2-3-18所示，下列说法正确的是
( )
图2-3-18
A. 过程中，气体压强不变，体积增大
B. 过程中，气体体积增大，压强减小
C. 过程中，气体压强增大，体积变小
D. 过程中，气体温度不变，体积变小
思路点拨 从 图像中找出各物理量之间的关系是解决此类问题的突破口。
√
【解析】 .
选项 分析 正误
A
B √
C、 D
【学会了吗丨变式题】
图2-3-19
5.一定质量的理想气体，从图2-3-19所示的状态开始，经历了、
状态，最后到状态，下列判断不正确的是与横轴平行， 与
纵轴平行 ( )
B
A. 过程气体温度升高，压强不变
B. 过程气体体积不变，压强变大
C. 过程气体体积变小，压强变大
D.状态气体的压强比 状态气体的压强小
【解析】过程中与成正比，是等压变化过程，A判断正确； 是等容过
程，气体温度降低，压强减小，B判断错误； 是等温过程，气体体积变小，压
强变大，C判断正确；点与坐标原点连线的斜率大于 的斜率，由理想气体状态
方程 （常量），得，可知在图像中斜率越大，压强越小，所以
状态气体的压强比 状态气体的压强小，D判断正确。
题型4 两部分气体相关联问题
图2-3-20
例10 如图2-3-20所示，、 为两个固定的
导热良好的足够长水平汽缸，由水平轻质硬
杆相连的两个活塞面积分别为
， 。两汽缸通过一
带阀门的细管连通，最初阀门关闭， 内有
理想气体，初始温度为， 内为真空。
初始状态时两活塞分别与各自汽缸底相距、,活塞静止。
不计一切摩擦，细管体积可忽略不计， 内有体积不计的加热装置，图中未画出。
设环境温度保持不变为，外界大气压为,
（1）当阀门关闭时，在左侧汽缸安装绝热装置，同时使 内气体缓慢加热，求当
右侧活塞刚好运动到缸底时内气体的温度及压强 ；
【答案】;
【解析】阀门关闭时，将 内气体缓慢加热，气体温度缓慢升高，根据受力平衡可
知，气体压强不变，发生等压变化，对于 内气体
初状态：，
末状态：，
根据盖-吕萨克定律有
解得
以两活塞和杆整体为研究对象，根据受力平衡得
解得 。
（2）右侧活塞刚好运动到缸底时，停止加热并撤去左侧汽缸的绝热装置，将阀门
打开，足够长时间后，求左侧活塞距左侧汽缸底部的距离 。
【答案】
【解析】打开阀门稳定后，设气体压强为 ，以两个活塞和杆为整体有
解得
对封闭气体分析
初状态：，，
末状态：，，
根据理想气体状态方程可得
解得 。
建构导图明思路
【学会了吗丨变式题】
6.如图2-3-21所示为一个测温装置的示意图，可以用来观测大棚内温度的变化情况，
、是两个完全相同的立方体密闭薄壁容器，棱长均为 ，导热性良好，
两个容器用绝热细管相连。早晨把放在恒温室内，把 放在蔬菜大棚里，两容器底
面在同一水平面上，此时内水银柱的高度为， 内气体的压强
，温度为， 中恰好无水银，细管的容积忽略不计，一段时间
后， 中的水银恰好全部排出，求此时：
图2-3-21
（1） 内气体的压强。
【答案】
【解析】初状态内气体的压强，体积
末状态内气体的体积
M内气体做等温变化，由玻意耳定律得
解得此时内气体的压强 。
（2） 内气体的热力学温度。（计算结果保留到小数点后一位）
【答案】
【解析】初状态内气体的压强，体积 ，温度
末状态内气体的压强，体积
由理想气体状态方程得
代入数据解得内气体的温度 。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本 考查 点 气体的等压变化、等容变 化，气体实验定律的微观 解释。 1.理解气体的等压变化和等容变化的规律，理解
理想气体模型，知道实际气体视为理想气体的条
件。
2.通过由气体的实验定律推出理想气体的状态方
程的过程，培养学生的推理能力和抽象思维能
力。
3.会利用图像分析理想气体的状态变化问题。
热点 及难 点 气体状态变化的图像问 题，理想气体状态方程的 应用。 题型 及难 度 多为计算题，也有选择 题，难度中等偏上。 考情揭秘 素养点击
高考 中地 位 定量研究气体问题的核心 内容，也是高考考查的热 点。 1.理解气体的等压变化和等容变化的规律，理解
理想气体模型，知道实际气体视为理想气体的条
件。
2.通过由气体的实验定律推出理想气体的状态方
程的过程，培养学生的推理能力和抽象思维能
力。
3.会利用图像分析理想气体的状态变化问题。
续表
考向1 考查气体实验定律的应用
例11 [等压变化](2024·海南卷)如图2-3-22，用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸
管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理
想气体，已知罐的容积为，薄吸管底面积为 ，罐外吸管总长度为
,当温度为时，油柱离罐口,不考虑大气压强变化， ,下
列说法正确的是( )
图2-3-22
A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左
密右疏
B.该装置所测温度不高于
C.该装置所测温度不低于
D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，
则油柱离罐口距离增大
【解析】由题意知，封闭气体的初态： ，
，设薄吸管底面积为，温度变化 时，管
内气体长度变化 。
√
选项 分析 正误
A
B
C
D 其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，易拉罐中气体的压强和温度均不变，体积也不变，则油柱离罐口的距离不变。
罐内气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律得，其中（
（式中为油柱离罐口的距离。）），解得 ，根据
，可知 ，故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均
匀，A错误；当 时，该装置所测的温度最高，代入函数式解得
，故该装置所测温度不高于，当 时，该装置所测的温度最
低，代入函数式解得，故该装置所测温度不低于 ，B正确，C错
误；其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖-吕萨克定律可知，油柱离罐口的
距离不变，D错误。
. .
命题 探源 本题改编自教材第30页“练习与应用”第3题，考查利用易拉罐制作简易温度 计，涉及标刻温度和测温范围，原题为简答题，该高考题改编为选择题。 素养 探源 核心 素养 考查途径
物理 观念 以用易拉罐制作简易温度计为背景命题，贴近生活，要求考生理解制
作原理,知道标刻温度的方法。
科学 思维 建构易拉罐内气体发生等压变化的模型，利用盖-吕萨克定律建立方
程,结合数学知识进行逻辑推导和分析推理。
【类题链接丨变式题】
类题1 [等容变化和等温变化](2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨。在哈尔
滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没
有漏气，可视为理想气体），于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，
使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与
环境温度相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积 ，从北京出发时，
该轮胎内气体的温度，压强 。哈尔滨的环境温度
，大气压强取, 。求：
（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎内气体压强的大小；
【答案】
【解析】对轮胎内气体，初状态：，
末状态：，
气体的体积不变，发生等容变化，根据查理定律有
代入数据解得 。
（2）充进该轮胎的空气体积。
【答案】
【解析】设充入的气体体积为 ，等温条件下，对轮胎内原有气体和充入的气体整
体，根据玻意耳定律，有
代入数据解得 。
考向2 考查气体状态变化的图像问题
图2-3-23
例12 (2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的
装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充
电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的 图像如图2-3-23
所示。该过程对应的 图像可能是( )
B
A. B. C. D.
本题结合图像考查理想气体状态方程的应用,要求考生能够从所给图像中提取信息,利
用相关规律分析求解。
【解析】 .
【类题链接丨变式题】
图2-3-24
类题2 (2024·江西卷)可逆斯特林热机的工
作循环如图2-3-24。一定质量的理想气体
经完成循环过程,和 均为等温
过程,和 均为等容过程。已知
,,气体在状态 的压
强,体积 ,气体
在状态的压强 。求:
（1）气体在状态的压强 ;
【答案】
【解析】气体从状态到状态 的过程发生等容变化，根据查理定律有
代入数据解得 。
（2）气体在状态的体积 。
【答案】
【解析】气体从状态到状态 的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有
代入数据解得
又气体从状态到状态发生等容变化，因此气体在状态的体积也为 。
考向3 考查两部分气体相关联问题
图2-3-25
例13 (2025·河南卷，多选)如图2-3-25，一圆柱形汽缸水平固
置，其内部被活塞、、密封成两部分，活塞 与汽缸壁
均绝热且两者间无摩擦。平衡时， 左、右两侧理想气体的
温度分别为和，体积分别为和，， 。
则( )
AC
A.固定、，若两侧气体同时缓慢升高相同温度， 将右移
B.固定、,若两侧气体同时缓慢升高相同温度， 将左移
C.保持、不变，若、同时缓慢向中间移动相同距离， 将右移
D.保持、不变，若、同时缓慢向中间移动相同距离， 将左移
本题运用两部分相关联的气体考查查理定律和理想气体状态方程，要求考生牢记定
律内容及相关公式，体现了高考对考生科学思维的考查。
【解析】由题意知、 固定，初始状态左、右两侧气体的压强相同，假设两侧气体
升高相同的温度时不发生移动，则由查理定律有，则，因 ,
,故，即左侧气体压强增加量多，可知假设不成立， 会向右移动，
A正确，B错误；保持、不变，、 缓慢向中间移动相同的距离时，根据理想
气体状态方程有，可得，同理可得，因 ，则有
，故，假设、同时缓慢向中间移动相同距离时 不移动，则
（【点拨】，则，故 ），所以
，则有，故假设不成立， 将向右移动，C正确，D错误。
. .
. .
考向4 考查变质量问题的分析与求解
例14 (2023·全国甲卷)一高压舱内气体的压强为1.2个大气压,温度为 ,密度为
。
（1）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至
时舱内气体的密度;
【答案】
【解析】 已知初态气体压强,温度 ，
。高压舱内气体体积为 ，保持气体压强不变，假设升温后气体体
积增大为，由题意知，升温后的温度 ，由盖-吕萨克定
律可知
又气体质量保持不变，即
解得 。
假设被释放的气体始终保持与舱内气体同温同压，对升温前舱内气体，由
理想气体状态方程有
气体的体积,
解得 。
气体压强不变，已知， ，
式子可简化为
将已知数据代入解得 。
（2）保持温度 不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求
此时舱内气体的密度。
【答案】
【解析】 保持气体温度不变，降压前气体体积为 ，压强为
，降压后压强减小为，气体体积增大为 ，由玻意耳
定律有
同时
联立解得 。
气体温度,，压强 ，
,密度,代入,解得 。
本题以高压舱内气体状态变化为素材，考查气体实验定律，重点考查模型建构能力
和推理论证能力。
新考法 模块融合
考法解读 高考物理对模块融合的考查日益突出，命题不再局限于单一知识点或独立
模块的简单应用，而是注重物理知识的整体性与综合性，着重考查学生在复杂情境
中综合运用多模块知识解决问题的能力。依据某一主题，将多模块知识点融合创设
新的问题情境是未来命题的趋势。
例15 (2024· 黑吉辽卷)如图2-3-26，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，
原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为 的电热
丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始
加热，加热前气体温度为 。
图2-3-26
（1）求变压器的输出功率 。
【答案】
【解析】由原线圈所接正弦交变电源的峰值可知，理想变压器输入电压的有效值为
设变压器副线圈的输出电压为 ，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数之
间的关系有
联立解得
理想变压器的输出功率等于电热丝的热功率，即 。
（2）已知该容器内的气体吸收的热量与其温度变化量成正比，即 ，其
中 已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前
的2倍，求电热丝的通电时间 。
【答案】
【解析】设加热前容器内气体的压强为，则加热后气体的压强为，温度为
由题意可知容器内的气体做等容变化，由查理定律有
解得
由知气体吸收的热量
因容器是绝热容器，故电热丝产生的热量全部被气体吸收，则
联立整理得
解得 。
考法创新 本题以交流电加热气体设置问题情境，深度融合理想变压器和理想气体
两个物理模型，关联电学、热学两个分支领域考查必备知识，突出综合性的考查，
引导高中教学重基础、重衔接、防押题、提能力。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：25分钟
1.对于一定质量的理想气体，其状态变化可能实现的是( )
D
A.保持压强和体积不变，只改变它的温度
B.保持压强不变，同时降低温度并增大体积
C.保持温度不变，同时增大体积和压强
D.保持体积不变，同时增大压强并升高温度
【解析】由理想气体的状态方程 （常量）可知，保持压强和体积不变，则温
度不变，A错误；保持压强不变，同时降低温度，则体积减小，B错误；保持温度不
变，增大体积时压强减小，C错误；保持体积不变，增大压强时，温度升高，D正确。
2.(江苏高考题)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
法正确的是( )
D
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
【解析】密闭容器中的氢气质量不变，分子个数不变，根据 可知，当体积增
大时，单位体积内分子个数变少，分子的密集程度变小，故A错误；气体压强产生
的原因是大量气体分子对容器壁持续的、无规则的撞击，压强增大并不是因为分子
间斥力增大，故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，故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分布呈现
“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，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，故D正确。
3.[链接教材第27页图2.3-2]如图所示，一定质量的理想气体从状
态沿直线变化到状态 ,在此过程中，其体积( )
B
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.始终不变 D.先增大后减小
【解析】将题目所给图像转化成 图像，分别作出
过、的等容线，如图所示，由图可知，由状态 变化到状
态 ,气体的温度升高，压强增大，根据理想气体状态方程
（常量）得， ，则等容线的斜率越大，对应
的体积越小，故由到 ，气体的体积减小，B正确。
4.新 生活实际 为了行驶安全，汽车轮胎在冬季和夏季的胎压应有差异。按照行业
标准，冬夏两季的胎压分别为和。某地冬季路面的平均温度为 ，
夏季路面的平均温度为 。为了使胎压与标准一致，夏季来临时要给车胎放气。
假设车胎密闭性良好，放气过程缓慢，且忽略放气前后车胎容积的变化，则放出的
气体与胎内剩余气体体积之比为 ( )
A
A. B. C. D.
【解析】设车胎的容积为，胎压为时体积为 的气体，在胎压为
时体积为，根据理想气体的状态方程可得 ，即数值上有
，解得，则放出的气体与胎内剩余气体体积之比为 ，
选项A正确。
5.如图所示，两端封闭的玻璃管与水平面成 角倾斜静止放置，一
段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，
能使管中水银柱相对于玻璃管向 端移动的是( )
A
A.降低环境温度
B.使玻璃管做竖直上抛运动
C.使玻璃管做自由落体运动
D.顺时针缓慢转动玻璃管使 角减小
【解析】假设两段气柱体积不变，即、不变，初始温度为 ，当环境温度降低
时，由查理定律得，,,因为,故 ,
即段气柱压强减少量，小于段气柱压强减少量，水银柱应向 端移动，故A正确；
玻璃管做竖直上抛或者自由落体运动，水银柱都处于完全失重状态，则 端气体的压
强减小，体积增大，因此水银柱相对于玻璃管向 端移动，故B、C错误；
（【点拨】温度不变，压强减小，根据玻意耳定律 （常量）可知，体积增
大。）
顺时针缓慢转动玻璃管使 角减小，则 端气体压强减小，体积增大，水银柱相对
于玻璃管向 端移动，故D错误。
. .
. .
6.（多选）一定质量气体的状态变化过程的 图线如图所示，其中
是初始态，、是中间状态。为双曲线的一部分， 与纵
轴平行，与横轴平行。如将上述变化过程改用 图线和
图线表示，则下列各图正确的是( )
BD
A. B. C. D.
【解析】气体由是等温过程，且压强减小，气体体积增大；由 是等容过
程，且压强增大，气体温度升高；由 是等压过程，且体积减小，气体温度降低。
由此可判断在图中A错误，B正确，在 图中C错误，D正确。
7.(2025·安徽滁州模拟)汽车悬挂系统是连接车轮和车身的重要部件，
普通悬挂使用弹簧，而空气悬挂用汽缸、活塞代替了弹簧，提高了
驾乘的舒适度。图示为某空气悬挂系统的示意图，面积为 的活塞
与导热良好、高度为 的汽缸之间密封良好，汽缸通过阀门与气泵
相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。设该悬挂系统所
承受的部分车身（包括缸体等）质量始终为，其中 为大
气压强， 为重力加速度，活塞厚度不计且与汽缸间无摩擦，连接
管的体积不计，空气视为理想气体。
（1）求此时汽缸内封闭空气的压强 ；
【答案】
【解析】对缸体分析得
解得 。
（2）若环境温度由上升到，求车身上升的高度 ；
【答案】
【解析】温度上升，密闭空气压强不变,根据盖-吕萨克定律有
其中
解得 。
（3）遇到崎岖路面时为了抬高车身，需用气泵给汽缸充入一定量的空气，若车身高
度因此上升，求充入压强为的空气的体积 。
【答案】
【解析】充入空气前后，缸内气体温度不变，由玻意耳定律有
由（1）知
解得 。
B 综合练丨选考通关
建议时间：35分钟
8.(2025·云南卷，多选)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第
一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡 内封有一定质量
的气体（视为理想气体），与相连的管插在水槽中固定， 管
中液面高度会随环境温度变化而变化。设管的体积与 的体积
相比可忽略不计，在标准大气压下， 管上的刻度可以直接读
出环境温度。则在 下( )
BD
A.环境温度升高时， 管中液面升高
B.环境温度降低时， 管中液面升高
C.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小
D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大
【解析】在标准大气压下，设进入管的液柱高度为 ，则封闭气体的压强为
，由于 管中气体的体积可忽略不计，则温度发生变化时，封闭气体
可视为等容变化，由公式（ 为常量）可知，温度升高时，封闭气体的压强增
大，则管中液面降低，反之，温度降低时，封闭气体的压强减小， 管中液面升高，
A错误，B正确；水槽中的水少量蒸发后，水槽中的液面高度降低，则 管内液面的
高度也降低，由A、B选项的分析可知，温度的测量值偏大，C错误,D正确。
9.新 传统文化 我国在春节和元宵节都有挂灯笼的习俗。现代制作的灯
笼大多用铁丝做骨架，外层蒙以纸或纱类等透明物，内部装有白炽灯，
如图所示。夜晚点亮灯笼内的白炽灯，既起到照明作用，又能营造出喜
庆的节日氛围。若灯点亮前，灯笼内的温度为，空气密度为 ，灯点
亮一段时间后，灯笼内的温度升至，空气密度为 。不计灯笼体积的
D
A. B. C. D.
【解析】设灯笼的体积为，点亮前灯笼内空气的质量为 ,点亮后灯笼内的温度为
时，该部分气体的体积为，大气压强不变，根据盖-吕萨克定律可得 ，变
形可得，又，所以可得 ，选项D正确。
变化，与的单位均为开尔文。若大气压强不变，则与 之比为 ( )
10.（多选）如图所示，用横截面积为 的活塞将一定质量的理想气体封闭
在导热性良好的汽缸内，汽缸平放到光滑的水平面上。劲度系数为 的
轻质弹簧左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上。不考虑活塞和汽缸之间的摩擦，
系统处于静止状态，此时弹簧处于自然长度，活塞距离汽缸底部的距离为
，气体的温度为。现用水平推力 向右缓慢推动汽缸，当弹簧
被压缩后再次静止（已知大气压强为, ），
则下列说法正确的是( )
A.汽缸向右移动的距离为
B.汽缸向右移动的距离为
C.保持推力 不变，升高气体的温度，汽缸底部到活塞的
距离恢复到时气体的温度为
D.保持推力 不变，升高气体的温度，汽缸底部到活塞的
距离恢复到时气体的温度为
√
√
【解析】，， .气
体压强，，气体的体积 ，气体温度保持不变，由玻意耳
定律得，其中 ，代入数据解得汽缸向右移动的距离
，故A正确，B错误；推力 不变，气体的压强不变，由盖-吕萨
克定律有，其中，代入数据解得 ，故C正
确，D错误。
11.[教材第30页“练习与应用”第2题改编]（多选）中医拔火罐的物理原理是利用火罐
内外的气压差使罐吸附在人体上。如图所示是治疗时常用的一种火罐，使用时，先
加热罐中气体，然后迅速将罐口按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而
吸附在皮肤上。某次使用时，先将气体由加热到 ，然后将罐口
按在皮肤上，当罐内气体的温度降至 时，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐
容积的 ，以下说法正确的是( )
A.加热后罐内气体质量是加热前的
B.加热后罐内气体质量是加热前的
C.温度降至时，罐内气体压强变为原来的
D.温度降至时，罐内气体压强变为原来的
√
√
【解析】设火罐的容积为，加热罐中气体时，气体发生等压变化， ,由盖-
吕萨克定律得,解得罐内气体加热后体积变为 ,由此可知，加热后罐内
气体密度是加热前的，质量是加热前的 ，故A正确，B错误；罐内气体温度由
降至，初状态，气体的状态参量为、、 ,末状态，气体的状态参量
为、、，由理想气体状态方程有,解得 ，故C错误，D正确。
12.（多选）内径均匀且大小可忽略的“ ”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭
的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为
，大气压强, 。下列说法正确的是( )
BD
A.两部分气体升高相同温度，竖直管水银面
上升时，气体Ⅰ长度为
B.两部分气体升高相同温度，竖直管水银面
上升时，气体温度为
C.保持温度不变，从竖直管上端加水银至管
口，加入水银长度为
D.保持温度不变，从竖直管上端加水银至管
口，加入水银长度为
【解析】两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升 时，对气体Ⅰ，有
，根据题意可知, ，
，竖直管水银面上升 ,则
,，对气体Ⅱ，有 ，根据
题意可知, ，
，竖直管水银面上升 ，则
,， ，且气体的体积满足
，联立并代入数据解得 ，
,故A错误，B正确；保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，对气
体Ⅰ，有，加水银到管口时 ,
，对气体Ⅱ，有 ,加水银到管口时
,，代入数据可得 ,
，所以加入水银长度为 ,故C
错误，D正确。
13.新 生活实际 (2025·山东东营期末)如图所示是家庭常用的软木塞暖水瓶。某次装
入适量热水，水温 ，盖上软木塞，瓶内气体和热水温度始终相同。将木塞视为
圆柱形，木塞的横截面面积为 ，质量忽略不计，忽略木塞与内胆之间的摩擦
及热胀冷缩的影响，若室温为，暖水瓶和水的质量 ，大气压强
，暖水瓶中气体可视为理想气体， ,重力加速度
。
（1）若木塞气密性良好，经过一段时间后，捏住木塞上提，恰能提起暖水瓶，计算
此时瓶内的水温；
【答案】
[第1步：气体做等容变化，根据查理定律列方程]
木塞气密性良好，气体做等容变化
初态：，
末态：压强为，温度为
由查理定律有
[第2步：根据受力平衡列方程]
设恰好提起暖水瓶时，施加的力的大小为 ，对暖水瓶（含水）和木塞整体，根据受
力平衡得
对木塞有
其中
[第3步：求水的温度]
联立以上各式解得
即此时瓶内的水温 。
（2）若木塞气密性较差，求水温降到室温时，从外界进入瓶内的气体质量与原有气
体质量的比值。
【答案】
[第1步：分析气体做何种变化]
木塞气密性较差，在气体降温过程中，瓶内气体做等压变化
[第2步：求进入瓶中的气体在室温下的体积]
设初始状态瓶内气体体积为，温度为
水温降到室温时，进入瓶内的气体体积为，室温为
对全部气体，由盖-吕萨克定律有
代入题给数据解得进入瓶中的气体在室温下的体积为
[第3步：求瓶中原有气体在室温下的体积]
瓶中原有气体在室温下的体积
[第4步：求进入瓶内的气体与原有气体的质量比]
从外界进入瓶内的气体质量与原有气体质量的比值 。
14.(全国乙卷高考题)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、 ,面积分别为
、,弹簧原长为。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；
【答案】
【解析】设初始状态汽缸内气体的压强为 ，对两活塞整体有
对活塞Ⅱ有
解得 。
（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】
【解析】设活塞Ⅱ刚到汽缸连接处时内部气体压强为 ，对两活塞整体有
解得
对活塞Ⅱ有
气体体积为
初始时气体的体积
由盖-吕萨克定律有
解得 。
C 培优练丨能力提升
建议时间：10分钟
15.图甲是一定质量的气体由状态经过状态变为状态的 图像。已知气体在状
态时的压强是 。
（1）说出 过程中气体压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中状
态气体的温度 。
【答案】压强不变
【解析】由题图甲可以看出，的延长线过原点，所以 是
一个等压变化过程，即
根据盖-吕萨克定律可知
所以 。
（2）请在图乙坐标系中，作出气体由状态经过状态变为状态的 图像，并
在图线相应位置上标出字母、、 ，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出
计算过程。
【答案】见解析
【解析】由题图甲可知，是等容变化过程，根据查理定律得 ，所以
则可画出气体由的 图像如图所示。