专题12 选修3-3（非选择题）【2022年高考命题预测】选修3-3在非选择题部分的考点与选择题不同，能够命题的考点不太多，备考工作更有针对性。非选择题的命题主要集中在如下几个方面：（一）改变气体内能的两种方式及做功和热传递，气体对外做功内能减少，外界对其他做功内能增加，从外界吸收热量内能增加，对外放热内能减少；（二）气缸和封闭试管模型，主要考察气体压强和体积、温度的动态变化，活塞受力平衡分析是一个关键点，主要考察气体实验定律即玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律；（三）关于阿伏伽德罗常数的命题，根据摩尔体积和摩尔质量，以及一个分子的质量或者体积计算分子个数是常见的命题类型。新课标考区的命题一般侧重于改变内能的两种方式和理想气体状态方程的计算题考察，而非课标考区的命题形式除去前面提到的三方面的计算题考察外还有填空题的形式，内容不局限于这些，但也不像选择题那样涉及面广。填空题的考察多考察重点知识如分子动能分子势能气体内能的判断，热力学定律的考察，以及油膜法测分子直径的实验探究等。备考工作中需要做到有重点，有针对性，不能盲目做题，针对我们提到的三个方面的题型强化练习，归类总结，新课标考区题型考点相对固定，目的性更强，非课标考区，也只是需要在全面了解的基础上有重点的强化训练，同时特别注意关于部分实验探究的考察。【2022年高考考点定位】对分子动理论、热传递和做功部分是选修3-3的重点，也是非选择题命题的重点。对气体的问题只要求知道气体的压强、体积、温度之间的关系即理想气体状态方程，非选择题一般会选择这个点命题，突破点在于活塞的受力分析，注意初末状态的温度体积的变化。【考点pk】名师考点透析考点一、分子动理论【名师点睛】1.物质是有大量分子组成的：涉及到的微观量有分子体积、分子直径、分子质量，涉及到的宏观物理量主要有物质体积物质体积、摩尔体积、物体质量、摩尔质量、物质密度、摩尔体积、物体质量、摩尔质量、物质密度35\n。把这些宏观物理量和微观物理量联系起来的桥梁就是阿伏伽德罗常数。分子质量：；分子体积：（对气体，V0应为气体分子占据的空间大小）2.温度和内能：单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律的支配。多数分子速率都在某个值附近，满足“中间多，两头少”的分布规律，温度越高，占比例大的中间分子速率向大速率靠近。分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能大小的标志。温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）．分子势能变化与分子力做功有关，分子力做正功，分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。3.气体压强是由于大量气体分子对容器壁的频繁撞击产生的，温度越高，分子运动越剧烈，对容器壁撞击力越大，气体压强越大，体积越小，分子越密集，对容器壁撞击越频繁，气体压强越大。考点二、理想气体状态方程【名师点睛】①玻意耳定律：（C为常量）→等温变化；②查理定律：（C为常量）→等容变化③盖吕萨克定律：（C为常量）→等压变化④理想气体：遵守三个实验定律的气体即可成为理想气体，综合三个实验定律可得理想气体状态方程35\n。考点三、热力学定律【名师点睛】1、热力学第一定律（1）内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体的内能的增加量ΔU（2）数学表达式为：ΔU＝W+Q（3）符号法则：（4）绝热过程Q＝0，关键词“绝热材料”或“变化迅速”（5）对理想气体：①ΔU取决于温度变化，温度升高ΔU>0，温度降低ΔU<0②W取决于体积变化，v增大时，气体对外做功，W<0；v减小时，外界对气体做功，W>0；③特例：如果是气体向真空扩散，W＝02、能量守恒定律：（1）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。（2）第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器。（违背能量守恒定律）3、热力学第二定律（1）热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。③热量可以从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。（3）热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。（4）第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。35\n②第二类永动机不可能制成，不违反热力学第一定律或能量守恒定律，违反热力学第二定律。原因：尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。【试题演练】1.【2022·山西省忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中高三第一次四校联考】（8分）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：①该气体在状态B、C时的温度分别是多少？②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多少？③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？【答案】①TB＝100K，TB＝100K②0③吸热2000J.【解析】2.【2022·湖北省武汉市部分学校新高三起点调研测试物理试题】（8分）如图所示，一环形玻璃管放在水平面内，管内封闭有一定质量的理想气体，一固定的活塞C和一能自由移动的活塞A将管内的气体分成体积相等的两部分Ⅰ、Ⅱ。现保持气体Ⅱ的温度不变仍为T 0=300K，对气体Ⅰ缓慢加热至35\nT=500K，求此时气体Ⅰ、Ⅱ的体积之比。（活塞绝热且不计体积）故此时气体Ⅰ、Ⅱ的体积之比为考点：理想气体状态方程【三年高考】12、13、14高考试题及其解析1.【2022·重庆卷】（6分）题10图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积这V0，压强为p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩，若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V时气泡与物品接触的面积为S，求此时每个气泡内气体对接触面外薄膜的压力。35\n2.【2022·新课标全国卷Ⅰ】一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。35\n3.【2022·海南卷】一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分割成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为，如图（a）所示。若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体体积之比为3∶1，如图（b）所示。设外界温度不变。已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。35\n4.【2022·上海卷】（10分）如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为280K时，被封闭的气柱长L=22cm，两边水银柱高度差h=16cm，大气压强=76cmHg。（1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？（2）封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？35\n5.【2022·新课标全国卷Ⅱ】如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为p0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；35\n（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。【知识拓展】此题考查盖-吕萨克定律及玻意耳定律的应用问题；关键是选择好研究对象及研究对象的两个状态的状态参量。6.【2022·山东卷】一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量、体积的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离，筒内气体体积。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为时，拉力减为零，此时气体体积为，随后浮筒和重物自动上浮。求和。已知大气压强，水的密度，重力加速度的大小。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。35\n7.【2022·上海卷】（5分）在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学将注射器活塞置于刻度为10ml处，然后将注射器链接压强传感器并开始实验，气体体积V每增加1ml测一次压强p，最后得到p和V的乘积逐渐增大。（1）由此判断，该同学的实验结果可能为图。（2）（单选题）图线弯曲的可能原因是在实验过程中（A）注射器中有异物35\n（B）连接软管中存在气体（C）注射器内气体温度升高（D）注射器内气体温度降低8.【2022·江苏卷】一种海浪发电机的气室如图所示。工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。（1）下列对理想气体的理解，正确的有。A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律35\n（2）压缩过程中，两个阀门均关闭。若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”），活塞对该气体所做的功（选填“大于”、“小于”或“等于”）3.4×104J。（3）上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0.224m3，压强为1个标准大气压。已知1mol气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1。计算此时气室中气体的分子数。（计算结果保留一位有效数字）【答案】N＝5×1024（或N＝6×1024）【解析】试题分析：设气体在标准状况下的体积为V0，上述过程为等压过程，有：＝气体物质的量为：n＝分子数为：N＝nNA联立以上各式并代入数据解得：N＝＝5×1024（或6×1024）【考点定位】本题主要考查了有关阿伏伽德罗常数的计算问题，属于中档偏低题。1.【2022·新课标全国卷Ⅰ】（9分）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为p0和；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：35\n（ⅰ）恒温热源的温度T；（ⅱ）重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx.2.【2022·浙江卷】一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．35\n（1）从状态A到B，气体经历的是________过程（填“等温”“等容”或“等压”）；（2）从B到C的过程中，气体的内能________（填“增大”“减小”或“不变”）；（3）从C到D的过程中，气体对外________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），同时________（填“吸热”或“放热”）；（4）气体在状态D时的体积VD＝________．（4）从D到A过程是等压变化，有＝，所以VD＝.【考点】气体实验定律，热力学定律3.【2022·新课标全国卷Ⅱ】（10分）如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0cm的空气柱，中间有一段长l2＝25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0cm.已知大气压强为p0＝75.0cmHg.现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．35\n4.【2022·重庆卷】（6分）汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．【答案】【解析】5.【2022·江苏卷】（2）该循环过程中，内能减小的过程是________（选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”）．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为______kJ.35\n1.【2022上海】（12分）如图，长L＝100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长L0＝50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h＝30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有（h＝15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0＝75cmHg。求：（1）插入水银槽后管内气体的压强p；（2）管口距水银槽液面的距离H。【答案】（1）62.5cmHg（2）27.5cm【解析】试题分析：（1）设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，由玻意耳定律p＝p0L/l＝53.6cmHg，由于p＋（gh＝83.6cmHg，大于p0，水银必有流出，设管内此时水银柱长为x，由玻意耳定律p0SL0＝（p0－（gh）S（L－x），解得x＝25cm，设插入槽内后管内柱长为L’，L’＝L－（x＋（h）＝60cm，插入后压强p＝p0L0/L’＝62.5cmHg，（2）设管内外水银面高度差为h’，h’＝75－62.5＝12.5cm，管口距槽内水银面距离距离H＝L－L’－h’＝27.5cm，【考点】理想气体状态方程2.【2022新课标】（9分）如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。35\n（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。（ii）当右侧水槽的水温加热至T′时，U形管左右水银柱高度差为Δp。玻璃泡C中气体的压强为pc′=pa+Δp⑥玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得⑦联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得⑧【考点】气体实验定律3.【2022山东】如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长（可视为理想气体），两管中水银面等高。先将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面（环境温度不变，大气压强）35\n求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）此过程中左管内的气体对外界（填“做正功”“做负功”“不做功”），气体将（填“吸热”或放热“）。由几何关系得联立式，代入数据得做正功；吸热【考点】气体实验定律4.【2022·海南】（8分）如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d.已知大气压强为P0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为P0；整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小.35\n④式中⑤⑥联立①②③④⑤⑥式得⑦【考点】（1）分子间的相互作用能（2）气体实验定律5【2022·江苏】如图12A-2图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B，此过程中，气体压强p=1.0×105Pa，吸收的热量Q=7.0×102J，求此过程中气体内能的增量。35\n【两年模拟】1.【2022·江西省景德镇市高三一模】（9分）如图所示，一密闭的截面积为S的圆筒形汽缸，高为H，中间有一薄活塞，用一劲度系数为k的轻弹簧吊着，活塞重为G，与汽缸紧密接触不导热，若Ⅰ、Ⅱ气体是同种气体，且质量、温度、压强都相同时，活塞恰好位于汽缸的正中央，设活塞与汽缸壁间的摩擦可不计，汽缸内初始压强为=1.0×105Pa，温度为，求：①弹簧原长．②如果将汽缸倒置，保持汽缸Ⅱ部分的温度不变，使汽缸Ⅰ部分升温，使得活塞在汽缸内的位置不变，则汽缸Ⅰ部分气体的温度升高多少?35\n2.【2022·吉林长春市吉大附中高三下期三模】（10分）如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：①活塞上升的高度；②加热过程中气体的内能增加量。【答案】①②【解析】试题分析：①气体发生等压变化，有（3分）解得（2分）②加热过程中气体对外做功为（3分）由热力学第一定律知内能的增加量为（2分）考点：本题考查理想气体状态方程和气体做功。3.【2022·陕西五校高三三模】（9分）如图所示，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h135\n。现通过电热丝给气体加热一段时间，使其温度上升到（摄氏）t2，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求：（1）气体的压强。（2）这段时间内活塞上升的距离是多少？（3）这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？35\n4.【2022·湖南师大附中高考模拟二】（9分）为了保证车内人员的安全，一般小车都装了安全气囊，利用爆炸产生的气体充入气囊。当小车发生一定的碰撞时，爆炸安全气囊将自动打开。若氮气充入气囊后的容积为V=56L，囊中氮气密度为，已知氮气的摩尔质量为①试估算气囊中氮气的分子数；②当温度为27℃时，囊中氮气的压强多大？5.【2022·湖北七市（州）高三联考】（9分）如图，一根粗细均匀的细玻璃管开口朝上竖直防止，玻璃管中有一段长为h=24cm的水银柱封闭了一段长为x0=23cm的空气柱，系统初始温度为T0=200K，外界大气压恒定不变为P0=76cmHg．现将玻璃管开口封闭，将系统温度升至T=400K，结果发现管中水银柱上升了2cm，若空气可以看作理想气体，试求：i.升温后玻璃管内封闭的上下两部分空气的压强分别为多少cmHg？35\nii.玻璃管总长为多少？6.【2022·河南商丘高三三模】一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm，系统温度27℃．因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：①保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升△h=2cm（开口仍在水银槽液面以下），结果液面高度差增加△l1=1cm；②将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小△l2=1cm．已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃．求：①实际大气压为多少cmHg？②初始状态玻璃管内的空气柱有多长？35\n7.【2022·河北邯郸市高三二模】（9分）如图所示，一密闭容器内贮有一定质量的气体，不导热的光滑活塞将容器分隔成左右两部分。开始时，两部分气体的体积、温度和压强都相同，均为V0=15L，T0=300K和p0=Pa。将右侧气体加热，而左侧仍保持原来温度，平衡时测得左侧气体的压强为p=Pa，求：（ⅰ）左侧气体的体积；（ⅱ）右侧气体的温度。【答案】（ⅰ）（ⅱ）T=600K【解析】试题分析：i对左侧气体，由玻意耳定律得： ①所以左侧气体体积②ii对右侧气体，体积为③压强与左侧相同，均为p，④由理想气体状态方程，得： ⑤35\n由①解得：T=600K⑥评分标准：①④⑤每式2分，②③⑥每式1分考点：本题考查理想气体状态方程8.【苏北三市（徐州、淮安、宿迁）2022届高三第二次调研】一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强p0=1.0×105Pa，线段AB与V轴平行。VTT0V02V0OAB①求状态B时的压强为多大？②气体从状态A变化到状态B过程中，对外界做的功为10J，求该过程中气体吸收的热量为多少？9.【山东省威海市2022届高三5月高考模拟考试理综】如图所示，在长为L=56cm的一端封闭、另一端开口向上、粗细均匀、导热良好竖直玻璃管内，用4cm高的水银柱封闭着长为L1=50cm的理想气体，管内外的温度均为27℃。现缓慢对玻璃管进行加热，最终水银柱刚好到达与玻璃管开口相平处静止。（大气压强是p0=76cmHg）求：①此时玻璃管内气体的温度为多少？②此过程中玻璃管内的气体对外界（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），气体的内能（填“增加”、“减少”或“不变”）。35\n10.【2022·贵州省六校联盟高三第二次联考】如图所示，长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10cm，，外界大气压强不变．若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：（1）大气压强p0的值；（2）玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度；33题图图【答案】（1）p0=75cmHg （2）L=10.67cm【解析】试题分析：（1）由题意知，封闭气体发生等温变化，初态：p1=p0+21cmHg，V1=10S 末态：p2=p0-15cmHg V2=（31-15）S=16S 由玻意耳定律，得p1V1=p2V2，p0=75cmHg （2）p3=75+15=90cmHg，V3=LS ，p1V1=p3V3 ， 可求L=10.67cm 考点：本题考查玻意耳定律35\n1.【2022·吉林省高三下学期4月高考复习质量监测】如图所示，A、B两圆柱形气缸中用活塞封闭着质量相同、温度相同的氧气，A气缸放在水平地面上，B气缸悬在空中。A、B两气缸质量分别是MA=12kg，MB=2kg，面积分别是SA=30cm2，SB=20cm2。两活塞用轻绳经两个高度相同定滑轮相连接，两气缸和活塞均处于静止状态。设大气压强p0=1.0×105Pa，g取10m/s2，轻绳与定滑轮间以及活塞与容器壁间无摩擦。求A、B两气缸中气体的高度之比HA︰hB。2.【2022·东北三校（辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大附中）高三3月联合模拟考试】如图所示，“13”形状的各处连通且粗细相同的细玻璃管竖直放置在水平地面上，只有G端开口，与大气相通，水银面刚好与C平齐。AB=CD=L，BD=DE=，FG=。管内用水银封闭有两部分理想气体，气体1长度为L气体2长度为L/2。现在仅对气体1缓慢加热，直到使BD管中的水银恰好降到D点，若已知大气压强P0=76cmHg，环境温度始终为t0=27℃，L=76cm，求此时（计算结果保留三位有效数字）（1）气体2的压强为多少cmHg？35\n（2）气体1的温度需加热到多少摄氏度？3.【2022·河北省石家庄市高中毕业班第一次模拟】潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力使容器浮出水面。假设在深10m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，铁箱内充满水，潜水员先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内，排出部分水.已知铁箱质量为560kg，容积为1m3，水底温度恒为7℃，外界大气压强恒为p0=1atm=1.01×105Pa，水的密度为l×l03kg/m3。忽略铁箱壁的厚度、铁箱的高度及打入空气的质量，求需要打入多大体积的1atm、27T的空气可使铁箱浮起。g取10m/s2。【答案】【解析】试题分析：设打入的空气体积为V1，到湖底后，这部分空气的体积为V2，湖底的压强，箱充气后所受浮力为上浮的条件是，有m3由气态方程，得m3【考点】理想气体状态方程4.【2022·山东省临沂市沂水县第三中学高三模拟】太空宇航员的航天服能保持与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境。若在地面上航天服内气体的压强为p0，体积为2L，温度为T035\n，到达太空后由于外部气压降低，航天服急剧膨胀，内部气体体积增大为4L。（视所研究气体为理想气体）（1）宇航员由地面到太空的过程中，若不采取任何措施，航天服内气体内能（选填“增大”、“减小”或“不变”），为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体（选填“制冷”或“加热”）。（2）试求在太空航天服内气体的压强。5.【2022·湖南省长沙四县一市3月联考】在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm，如果缸内空气温度变为0℃，不计活塞与气缸壁间无摩擦，求：①重物是上升还是下降？②这时重物将从原处移动多少厘米?【答案】①上升②【解析】【一年原创】2022原创试题及其解析35\n1.如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a。已知a、c的连线平行于横轴，b、d连线垂直于横轴。（1）对于该气体的状态变化过程，下列说法正确的是。（A）状态b的压强大于状态c的压强（B）从状态a到状态b，气体分子的平均动能逐渐减小（C）从状态c到状态d，气体的体积减小，内能增大（D）从状态d到状态a，气体对外界做功（2）从状态b到状态c，气体（选填“吸收”或“放出”）热量；若在从状态b到状态d的过程中，气体对外做功40kJ，那么气体在该过程中吸收的热量为kJ。（3）空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水份越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V=1.0×103cm3。已知水的密度=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试求该液化水中含有水分子的总数N。（结果保留一位有效数字）【答案】（1）A（4分）（2）吸收（2分）40（2分）（3）【解析】35\n2.一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强p0=1.0×105Pa，线段AB与V轴平行。①求状态B时的压强为多大？②气体从状态A变化到状态B过程中，对外界做的功为10J，求该过程中气体吸收的热量为多少？3.已知水的密度=1.0×10kg/m，摩尔质量M=1.8×10kg/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.02×10mol。35\n①每个水分子的质量约为kg；②估算每个水分子所占的体积。（计算结果均保留两位有效数字）4.一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm，系统温度27℃。因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：①保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升2cm（开口仍在水银槽液面以下），结果液面高度差增加1cm；②将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小1cm。已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃。求：（i）实际大气压为多少cmHg？（ii）初始状态玻璃管内的空气柱有多长？l0【答案】（i）75cmHg（ii）12cm【解析】试题分析：设大气压强相当于高为H的水银柱产生压强，初始空气柱的长度为x，则由理想气体状态方程由第一次试验的初末状态（2分）由第一次试验的初末状态（2分）两式中T1和T2分别为300K和350K，依据两式可求得35\nH=75cm，x=12cm故实际大气压为75cmHg（2分），初始空气柱长12cm（2分）考点：本题考查理想气体状态方程5.固定的圆桶有粗细两部分构成，横截面积比为3:1，且导热性能良好。.两个轻活塞均在粗桶中，之间封闭有气柱长，活塞A到细管的距离充满水银，初始有外力保证活塞B平衡，现在缓慢移动活塞B使水银有一半推入细管，整个过程不计摩擦，大气压相当于76cm高的水银柱产生的压强，求活塞B上升的高度。35
