2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點精講與2022高考題?？碱}訓(xùn)練專題113氣體(含詳解)

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第十九章熱學(xué)

專題113氣體

第一部分知識點精講

及達式：/，"（汶2P、產(chǎn)

成房不定#

片1圖像的安滋成：是一蠢《曲線

2J.!￡

表達式：V；飲③工T：

X3薩克定律

I-T圖像的S房戰(zhàn)：是一善延長線過原點的九歧

一上|.￡

表達A：“C7?我④T,明

氣體實蜒定律

困他的**我：是一熱是長線過原點的皮線

油2H

以怨三體認.務(wù)方位友達式：T=c\-L匕

氣體實驗文件的做雙M擇

1.氣體壓強

（1）產(chǎn)生的原因

由于大量氣體分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用

在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強。

（2）決定因素

①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。

②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度。

2.氣體壓強的求解方法

（1）平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法

力平選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象進行受力分析，得到液柱（或活塞）的

衡法受力平衡方程，求得氣體的壓強

等壓在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強相等。液體內(nèi)深h處壓強p=

面法p0+pgh,p（）為液面上方的壓強

液片選取假想的液體薄片（自身重力不計）為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平

法衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強

（2）加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法

恰當?shù)剡x取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象，進行受力分析，然后依據(jù)牛頓

第二定律列式求封閉氣體的壓強，把壓強問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題求解。

2.典例分析

模型模型分圖示求解方法

類

帶活塞汽缸開對活塞，受力平衡：pS=mg+p0S,則壓強：p=

汽缸?？谙蛏?/p>

型

汽缸開對活塞，受力平衡：p0S=mg-p0S,則壓強:

口向下,mg

P=Po+—

汽缸開對活塞，受力平衡：PoS=pS,則壓強：p=Po

口水平

活塞上以活塞為研究對象，受力如圖乙所示。由平衡條

放置物件，得：Mg+zng+p0S=pS,即：p=p0+

體(M+m)g

s

水銀柱開口向?qū)λy柱，受力平衡，類似開口向上的汽缸：pS=

模型上mg+p0So又由：m=pV=phS,則壓強：p—

mg,

—+Po=Po+pgh

類似開、壓強：P=詈+Po=Po+pgh

口向上\（

A|

的彎管

\

開口向?qū)λy柱，受力平衡，類似開口向下的汽缸：p0S=mg+pS0

下Bl又由：m=pV=phS,則壓強：p=Po詈=Pu-Pgh

溝

類似開壓強：p=p-^=Po-pgh

10

口向下h

的彎管f

/

水平放對水銀柱，受力平衡，類似開口水平的汽缸：p0S=pS

置

雙液柱it同種液體在同一深度的壓強相等，在連通器中，靈活選取等

封閉氣1壓面，利用兩側(cè)壓強相等求解氣體壓強。如圖所示，M、N兩

I1

體—處壓強相等。故有以+p=PB從右側(cè)管看，有PB=Po+Phi

rh2

k2

E

1V

J

t蕤

玻璃管

y沿斜面方向:pS=p（）S+mgsin。，則壓強：p=9s+Po=

傾斜

Po+pghsinO

Po5mg

2.理想氣體

(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下都遵從氣住實驗定律的氣體，實

際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體。(2)微觀上講，理想氣體的

分子間除碰撞外無其他作用力，所以理想氣體無分子勢能。［注4］［注4］理想氣體是理想化

的物理模型，一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能只與氣體溫度有關(guān)，與氣體體積無關(guān)。

3.氣體實驗定律

玻意耳定律查理定律蓋一呂薩克定律

一定質(zhì)量的某種氣體，一定質(zhì)量的某種氣體，

一定質(zhì)量的某種氣體，

內(nèi)在體積不變的情況下，在壓強不變的情況下，

在溫度不變的情況下，

容壓強與熱力學(xué)溫度成正其體積與熱力學(xué)溫度成

壓強與體積成反比

比正比

表V1VzT

包=也或元=元或

TiTi供

達P\V\=P2V2

E1=11V1_T1

式P2T1V2一72

圖P[/[/

象oVoYoY

4.理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：噌=空或平=Co

5.氣體的分子動理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠大于分子直徑，氣體分子之間的作用

力十分微弱，可以忽略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。

(2)氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。

(3)氣體分子的運動方向：氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機會均

等。

(4)氣體分子的運動與溫度的關(guān)系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，

速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率

都增大。

第二部分最新高考題精選

1.(2022高考上海)將一個乒乓球浸沒在水中，當水溫升高時，球內(nèi)氣體()

A、分子熱運動平均動能變小，壓強變小B、分子熱運動平均動能變小，壓強變大

C、分子熱運動平均動能增大，壓強變小

D、分子熱運動平均動能增大，壓強變大

2.（2022高考上海）如圖所示，兩根粗細相同的玻璃管下端用橡皮管相連，左管內(nèi)封有一

段長30cm的氣體，右管開口，左管水銀面比右管內(nèi)水銀面高25cm,大氣壓強為75cmHg。

現(xiàn)移動右側(cè)玻璃管，使兩側(cè)玻璃管內(nèi)水銀面相平，此時氣體柱的長度為（）

||;;■）

2A.20cmB.25cm

C.40cmD.45cm

3.（2022高考上海）在描述氣體狀態(tài)的參量中，是氣體分子空間所能夠達

到的范圍。壓強從微觀角度來說，是的宏觀體現(xiàn)。

4.（2022高考河北）水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，

將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓

孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強活塞面積為S,

隔板兩側(cè)氣體體積均為SL。，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計?，F(xiàn)將整個裝置緩慢旋

轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的g,設(shè)整個過程溫度保持不變，求：

（i）此時上、下部分氣體的壓強；

（ii）"H”型連桿活塞的質(zhì)量（重力加速度大小為g）。

-%§（6分）（2022?高考廣東物理）玻璃瓶可作為測

量水深的簡易裝置。如圖14所示，潛水員在水面上將80mL水裝入容積為380mL的玻璃瓶

中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，打開瓶蓋，讓水進入瓶中，穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積

為230mL。將瓶內(nèi)氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強%取

1.0xl05Pa,重力加速度g取lOm/s?,水的密度夕取LOxlO'kg/n?。求水底的壓強

P和水的深度展

下泄后液面

6.（2022?全國理綜乙卷?33）（2）.如圖，一豎直放

人下落前液面

置的汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，汽缸中活塞I和活塞n之間封閉有一定量的理想

氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽缸連接處有小卡銷，活塞I［不能通過連接處。活塞I、

H的質(zhì)量分別為2%、m,面積分別為2S、S,彈簧原長為/。初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，

此時彈簧的伸長量為o.u，活塞I、n到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為4o

已知活塞外大氣壓強為Po,忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。

（1）求彈簧的勁度系數(shù)；

（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當活塞n剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強和

溫度。

.25

7（2021重慶高考）（8分）定高氣球是種氣象氣球，充氣完成后，其容積

變化可以忽略。現(xiàn)有容積為VI的某氣罐裝有溫度為T1、壓強為pl的氧氣，將該氣罐與未

充氣的某定高氣球連通充氣。當充氣完成后達到平衡狀態(tài)后，氣罐和球內(nèi)的溫度均為T1,

壓強均為kpi，k為常數(shù)。然后將氣球密封并釋放升空至某預(yù)定高度，氣球內(nèi)氣體視為理想

氣體，假設(shè)全過程無漏氣。①求密封時定高氣球內(nèi)氣體的體積；

②若在該預(yù)定高度球內(nèi)氣體重新達到平衡狀態(tài)時的溫度為T?,求此時氣體的壓強。

8.（2021高考新課程I卷山東卷）血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強計等構(gòu)成，如圖所示。

加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶，壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值，充

氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓強，體積為V；每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂

帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?V,壓強計示數(shù)為150mmHg。已知大氣壓強等

于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細管和壓強計內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

加壓氣囊

30cm3B40cm3

C.50cm3D_60cm3

9.（9分）（2021高考新課程湖北卷）質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，用橫截面

積為s的活塞封閉一定量的理想氣體。在下述所有過程中，氣缸不漏氣且與活塞不脫離。當

氣缸如圖（a）豎直倒立靜置時.缸內(nèi)氣體體積為Vi，.溫度為Ti。已知重力加速度大小為g,

大氣壓強為po。

（1）將氣缸如圖（b）豎直懸掛，缸內(nèi)氣體溫度仍為T”求此時缸內(nèi)氣體體積V2；

（2）如圖（c）所示，將氣缸水平放置，穩(wěn)定后對氣缸緩慢加熱，當缸內(nèi)氣體體積為V3時，

求此時缸內(nèi)氣體的溫度。

圖（a）圖（b）la（C）

10.（2）（10分）

（2021高考全國甲卷）如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣

體分為A、B兩部分；初始時，A、B的體積均為V,壓強均等于大氣壓小。隔板上裝有壓

力傳感器和控制裝置，當隔板兩邊壓強差超過0.5p。時隔板就會滑動，否則隔板停止運動。

氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞，使B的體積減小為5。

活塞隔板

（i）求A的體積和B的壓強；

（ii）再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強。

II（10分）（2021高考全國乙卷）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、

C粗細均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連

通。A、B兩管的長度分別為/】=13.5cm,/2=32cmo將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩

管內(nèi)水銀柱的高度差口=5?01。已知外界大氣壓為p°=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度

差。

△h12.（8分）（2021新高考湖南卷）小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子

天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量

叫=600g、截面積S=20cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。

一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點4上，左端用不可伸長的細繩豎直懸掛活塞，右端用相同細

繩豎直懸掛一個質(zhì)量加2=1200g的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當電子天平示數(shù)為

600.0g時，測得環(huán)境溫度1=300K。設(shè)外界大氣壓強Po=l.Oxl（）5pa,重力加速度

g=10m/s2。

輕桿

細繩A細繩

電子天平（i）當電子天平示數(shù)為400.0g時,

環(huán)境溫度7；為多少？

（ii）該裝置可測量的最高環(huán)境溫度工毋為多少？

13.（10分）（2021新高考遼寧卷）如圖（a）所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于

地面，高度可控的氫氣球，作為一種長期留空平臺，具有廣泛用途。

圖（b）為某一“系留氣球”的簡化模型圖：主副氣囊通過無漏氣、無摩擦的活塞分隔，主

氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氧氣（可視為理想氣體），副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端，左

端與活塞連接。

達到平衡時，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長狀態(tài)。在氣球升空過程中，大氣壓強逐

漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當氣球上升至目標高度時?；钊c右擋板剛好接觸，氮氣體積變

為地面時的1.5倍，此時活塞兩側(cè)氣體壓強差為地面大氣壓強的l/6o已知地面大氣壓強

po=l.OXlO5Pa,溫度T0=300K,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計。

（1）設(shè)氣球升空的過程中氮氣溫度不變，求目標高度處的大氣壓強p；

（2）氣球在目標高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強不變。氣球內(nèi)外溫度達到平衡時，彈簧

4

壓縮量為左、右擋板之間的距離的不。求氣球駐留處的大氣溫度T。

14..（2018?高考全國卷II）（1）（5分）對于實際的氣體，下列說法正確的是。（填正

確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。沒選錯1個扣3分，最

低得分為0分）

A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能

B.氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢能

C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能

D.氣體體積變化時，其內(nèi)能可能不變

E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能

第三部分最新模擬題精選

1.（2022河南許昌一模）如圖所示，一定質(zhì)量的氣體被封閉在容器內(nèi)，〃態(tài)是容器放在冰

水混合物中氣體達到的平衡狀態(tài)；6態(tài)是容器從冰水混合物中移出后，在室溫（27°C）中

達到的平衡狀態(tài)。.若忽略氣體分子之間的勢能，則

“

T生

二

二Z

二

；

二

一

二三3三（1）b態(tài)的氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的

二

二

11rr

個數(shù)比。態(tài)—（選填“多”或“少”）：

（2）從a態(tài)到人態(tài)，容器中氣體內(nèi)能（選填“增加”或“減少”）。

2.（2022山東四縣區(qū)質(zhì)檢）某探究小組同學(xué)嘗試用如圖所示裝置測定大氣壓強。實驗過程

中溫度保持不變。最初U形管兩臂中的水銀面齊平，燒瓶內(nèi)密封體積為800mL的理想氣體，

燒瓶中無水。當用注射器緩慢往燒瓶中注入200mL的水，穩(wěn)定后U形管兩臂中的水銀面出

現(xiàn)25cm的高度差。不計玻璃管中氣體的體積，環(huán)境溫度不變。則所測得的大氣壓強為（）

3.（2022山東棗莊一模）某同學(xué)將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在導(dǎo)熱性能良好的注射器內(nèi)，

注射器通過非常細的導(dǎo)氣管與壓強傳感器相連，將整套裝置置于恒溫水池中。開始時，活塞

位置對應(yīng)刻度數(shù)為“8”，測得壓強為R）。活塞緩慢壓縮氣體的過程中，當發(fā)現(xiàn)導(dǎo)氣管連接

處有氣泡產(chǎn)生時，立即進行氣密性加固。繼續(xù)緩慢壓縮氣體，當活塞位置對應(yīng)刻度數(shù)為“2”

4

時停止壓縮，此時壓強為§片。則該過程中（）

壓強—t

傳感器

"O*........................................

A.泄露氣體的質(zhì)量為最初氣體質(zhì)量的;2

B.氣泡在上升過程中會放出熱量

C.在壓縮氣體的過程中，氣體分子的平均動能變大

D.泄露出的氣體的內(nèi)能與注射器內(nèi)存留氣體的內(nèi)能相等

4.（2022福建廈門四模）如圖所示，飛機在飛行時外界空氣經(jīng)由壓縮機進入機艙，同時由

排氣通道排出部分艙內(nèi)氣體，從而保持機艙內(nèi)空氣的新鮮。已知艙外氣體溫度低于艙內(nèi)氣體

溫度，由此可判斷艙外氣體分子平均動能（選填“大于”“等于”或“小于”）艙

內(nèi)氣體分子平均動能。若機艙內(nèi)氣體質(zhì)量保持不變，空氣壓縮機單位時間內(nèi)壓入艙內(nèi)氣體的

壓強為2p、體積為K溫度為T,則單位時間內(nèi)機艙排出壓強為p,溫度為4的氣體體積為

空氣

5.（2022廣東潮州二模）地球大氣上下溫

排氣通道

差過大時，會造成冷空氣下降熱空氣上升,從而形成氣流漩渦,并有可能逐漸發(fā)展成龍卷風(fēng)。

熱氣團在上升過程中，若來不及與外界發(fā)生熱交換，因外界大氣壓強減小，熱氣團氣體體積

—（選填“變大”或“變小”），熱氣團對外做（選填“正”或“負”）功。

6.（2022山東濟南5月模擬）如圖所示，經(jīng)過高溫消毒的空茶杯放置在水平桌面上，茶杯

內(nèi)密封氣體的溫度為87℃,壓強等于外界大氣壓強“°。已知杯蓋的質(zhì)量為如茶杯（不含

杯蓋）的質(zhì)量為加，杯口面積為S,重力加速度為g。當茶杯內(nèi)氣體溫度降為27。。時，下列

說法正確的是（）

A.茶杯對杯蓋的支持力為mg+—p°S

6

B.茶杯對杯蓋的支持力為mg+二PQS

6

C.茶杯對桌面的壓力為Mgp°S

D.茶杯對桌面的壓力為Mg+mg

7.（2022湖北新高考協(xié)作體高二質(zhì)檢）如圖所示是氧氣分子在0℃和100C兩種不同溫度下

的速率分布情景圖像，下列說法正確的是（）

圖像①是氧氣分子在ioo℃下的速率分布

2468v/(xl02m-<,)

情景圖像

B.兩種溫度下，氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律

C.隨著溫度的升高，并不是每一個氧氣分子的速率都增大

D.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例減小

8.（2022山東聊城重點高中質(zhì)檢）一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了8、

C,最后到。狀態(tài)，下列說法中正確的是（

A.ATB溫度升高，體積不變

B.B-C壓強不變，體積變小

C.C-。壓強變小，體積變小

D.B點的溫度最高，C點的體積最小

9.（2022四川成都三模）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體用活塞封閉在固定的圓柱型氣缸內(nèi)，不計

活塞與缸壁間的摩擦?，F(xiàn)緩慢降低氣體的溫度使其從狀態(tài)。出發(fā)，經(jīng)等壓過程到達狀態(tài)從

即刻鎖定活塞，再緩慢加熱氣體使其從狀態(tài)b經(jīng)等容過程到達狀態(tài)c。已知氣體在狀態(tài)。的

體積為4K壓強為〃、溫度為"，在狀態(tài)6的體積為V,在狀態(tài)c的壓強為4，。求:

（1）氣體在狀態(tài)人的溫度;

（2）從狀態(tài)。經(jīng)6再到c的過程中，氣體總的是吸熱還是放熱，吸收或放出的熱量為多少？

氣缸

10.（2022湖北十堰四模）如圖所示，橫截面積S=0.01m2

的薄壁汽缸開口向上豎直放置,a、6為固定在汽缸內(nèi)壁的卡口，之間的距離/z=O.O3m,

人到汽缸底部的距離”=0.45m,質(zhì)量M=10kg的水平活塞與汽缸內(nèi)壁接觸良好，只能在

a、。之間移動。剛開始時缸內(nèi)理想氣體的壓強為大氣壓強p0=lxl（）5pa,熱力學(xué)溫度

"=300K,活塞停在〃處。取重力加速度大小g=10m/s2,活塞厚度、卡口的體積均可

忽略，汽缸、活塞的導(dǎo)熱性能均良好，不計活塞與汽缸之間的摩擦。若緩慢升高缸內(nèi)氣體的

溫度，外界大氣壓強恒定。

（1）求當活塞剛要離開卡口方時，缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度I；

（2）求當缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度（=400K時，缸內(nèi)氣體的壓強p；

（3）在以上全過程中氣體內(nèi)能增量△U=250J,求全過程缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q。

11.（2022福建龍巖三模）如圖，在大氣壓強恒為p。、溫度為4的大氣中，有一水平放

置的氣缸，為大小氣缸的結(jié)合處。氣缸內(nèi)用甲、乙兩個導(dǎo)熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣

體。甲、乙活塞的面積分別為S和2S,活塞的重均為O」PoS,兩活塞用長度為2L的剛性

細輕桿連接，活塞與氣缸壁之間無摩擦，氣缸壁厚度不計。初始時氣體溫度為"，乙活塞

剛好靜止在兩氣缸的結(jié)合處，桿的彈力為零，重力加速度為g。

（1）把氣缸緩慢轉(zhuǎn)成豎直放置，求穩(wěn)定時乙活塞與A8的距離d；

（2）保持氣缸豎直放置，對封閉的氣體緩慢加熱，使得甲活塞剛好到達處，求此時氣

體的溫度及此過程氣體對外做的功。

4§12.（2022河南南陽一中質(zhì)檢）如圖所

乙--------甲K「

-----1—d

\f

示，豎直放置的圓柱形汽缸由導(dǎo)熱材料制成，內(nèi)有活塞，質(zhì)量可忽略不計，橫截面積為

S=20cm2,活塞下方密封一定質(zhì)量的空氣（可視為理想氣體）,初始壓強為大氣壓強，活塞

到汽缸底部的距離為0=01m,活塞與汽缸之間無摩擦且不漏氣，將一定量的細沙緩緩加入

汽缸中，活塞下移，到汽缸底部的距離變?yōu)椤?=0.08m。已知大氣壓強po=LOxlO5pa,重力加

速度g=10m/s2,活塞下移過程中缸內(nèi)氣體溫度不變。

（1）求加入細沙的質(zhì)量；

（2）若加入細沙后，給活塞下面空氣加熱，可以使活塞恢復(fù)到加入細沙之前的原位置，設(shè)

該過程空氣吸收的熱量為5J,求氣體內(nèi)能的變化量。二二二二二::二二二二

13（2022江蘇如皋期末）（8分）如圖所示，柱形絕熱氣缸固定在傾角為。的斜面上，一

定質(zhì)量的理想氣體被重力為G、橫截面積為S的絕熱活塞封閉在氣缸內(nèi)，此時活塞距氣缸底

部的距離為及,氣缸內(nèi)溫度為加現(xiàn)通過電熱絲緩慢對氣缸內(nèi)氣體加熱，通過電熱絲的電流

為/,電熱絲電阻為R,加熱時間為使氣體溫度升高到2n.已知大氣壓強為外，活塞可沿

氣缸壁無摩擦滑動，設(shè)電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收.求氣缸內(nèi)氣體溫度從n升高到

2「的過程中：

（1）活塞移動的距離x；

（2）該氣體增加的內(nèi)能AU.

14.（2022重慶涪陵高中沖刺）如圖所示，一水平放置的氣缸，由截面

積不同的兩圓筒聯(lián)接而成?；钊鸄、B用剛性細桿連接，它們可以在筒內(nèi)無摩擦地沿左右滑

2

動。A、B的截面積分別為SA=30cm2、5B=15cm,A、B之間封閉著一定質(zhì)量的理想

氣體。兩活塞外側(cè)（A的左方和B的右方）都是大氣，大氣壓強始終保持為痣=1.0x105Pa。

活塞B的中心連一不能伸長的細線，細線的另一端固定在墻上。當氣缸內(nèi)氣體溫度為（

=540K,活塞A、B的平衡位置如圖所示，此時細線中的張力為片=30N。

（1）540K時，氣缸里的壓強為多少（活塞A、B及細桿作為一個整體分析）？

（2）現(xiàn)使氣缸內(nèi)氣體溫度由初始的540K緩慢下降，溫度降為多少時細線中的張力為零？

B二

一

二二

二

I二

15（10分）（2022云南師大附中質(zhì)檢）如圖26所示，固定的絕熱汽缸內(nèi)有一質(zhì)量為m的“T”

形絕熱活塞（體積可忽略），距汽缸底部0.9h,處連接一U形管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計）。初

始時，汽缸內(nèi)封閉氣體溫度為To,活塞距離汽缸底部為1.2ho,U形管中兩邊水銀柱存在高度

差。己知水銀的密度為「，大氣壓強為po,汽缸橫截面積為S,活塞豎直部分長為1Oh。，重

力加速度為g。求：

I.初始時，水銀柱兩液面局度差h;

圖26

II.緩慢降低氣體溫度，兩水銀面相平時的氣體溫度。

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第十九章熱學(xué)

專題113氣體

第一部分知識點精講

表達式：/4=C或⑵上上必_

成房不定律上1國像的等法長：是一條雙國線

表達式：③"T,

X0薩克文律

i-r圖像物號位殘：是一條延長我過厥點的女線

裊達式：U7A④T雷

氣體實蛉定律女理定徒

片r困像的**現(xiàn)：是一條是長線過原點的友蛾

理想三體次名方線表達N：

毛體實驗定律的被fllW棒

1.氣體壓強

（1）產(chǎn)生的原因

由于大量氣體分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用

在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強。

（2）決定因素

①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。

②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度。

2.氣體壓強的求解方法

（1）平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法

力平選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象進行受力分析，得到液柱（或活塞）的

衡法受力平衡方程，求得氣體的壓強

等壓在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強相等。液體內(nèi)深h處壓強p=

面法p0+pgh,p（）為液面上方的壓強

液片選取假想的液體薄片（自身重力不計）為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平

法衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強

（2）加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法

恰當?shù)剡x取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象，進行受力分析，然后依據(jù)牛頓

第二定律列式求封閉氣體的壓強，把壓強問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題求解。

2.典例分析

模型模型分圖示求解方法

類

帶活塞汽缸開3對活塞，受力平衡：pS=mg+poS,則壓強：

汽缸模口向上p=%+

型mg

1Ps

io1

汽缸開對活塞，受力平衡：p0S=mg-p0S,則壓強：

口向下.mg

[lP=Po+—

IIpS

汽缸開對活塞，受力平衡：ps=pS,則壓強：p=Po

|*ALo

口水平3

E—?pS

活塞上pS以活塞為研究對象，受力如圖乙所示。由平衡條

「

放置物I件，得：Mg+mg+pQS=pS,即：p=p。+

WK.

體(M+m)g

1Mg

s

PB

甲乙

水銀柱開口向?qū)λy柱，受力平衡，類似開口向上的汽缸：pS=

模型上mg4-p0So又由：m=pV=phS,則壓強：p=

hI

詈+Po=Po+pgh

1[

類似開壓強：P=詈+Po=Po+pgh

口向上1

的彎管A

1

開口向?qū)λy柱，受力平衡，類似開口向下的汽缸：p0S=mg+pS0

下11又由：m=pV=phS,則壓強：p=Po詈=Pu-Pgh

游

冽

類似開壓強：p=p-^=Po-pgh

j.0

口向下hi——

的彎管f

水平放對水銀柱，受力平衡，類似開口水平的汽缸：p0S=pS

置（

雙液柱J同種液體在同一深度的壓強相等，在連通器中，靈活選取等

封閉氣壓面，利用兩側(cè)壓強相等求解氣體壓強。如圖所示，M、N兩

體處壓強相等。故有以+p=PB從右側(cè)管看，有PB=Po+Phi

1I■h2

r

%

1.J

TtV

蕤I

玻璃管沿斜面方向:pS=p（）S+mgsin。，則壓強：p=9s+Po=

傾斜

Po+pghsinO

s

P0mg

2.理想氣體

(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下都遵從氣住實驗定律的氣體，實

際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體。(2)微觀上講，理想氣體的

分子間除碰撞外無其他作用力，所以理想氣體無分子勢能。［注4］［注4］理想氣體是理想化

的物理模型，一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能只與氣體溫度有關(guān)，與氣體體積無關(guān)。

3.氣體實驗定律

玻意耳定律查理定律蓋一呂薩克定律

一定質(zhì)量的某種氣體，一定質(zhì)量的某種氣體，

一定質(zhì)量的某種氣體，

內(nèi)在體積不變的情況下，在壓強不變的情況下，

在溫度不變的情況下，

容壓強與熱力學(xué)溫度成正其體積與熱力學(xué)溫度成

壓強與體積成反比

比正比

表V1VzT

包=也或元=元或

TiTi供

達P\V\=P2V2

E1=11V1_T1

式P2T1V2一72

圖P[/[/

象oVoYoY

4.理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：噌=空或平=Co

5.氣體的分子動理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠大于分子直徑，氣體分子之間的作用

力十分微弱，可以忽略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。

(2)氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。

(3)氣體分子的運動方向：氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機會均

等。

(4)氣體分子的運動與溫度的關(guān)系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，

速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率

都增大。

第二部分最新高考題精選

1.(2022高考上海)將一個乒乓球浸沒在水中，當水溫升高時，球內(nèi)氣體()

A、分子熱運動平均動能變小，壓強變小B、分子熱運動平均動能變小，壓強變大

C、分子熱運動平均動能增大，壓強變小

D、分子熱運動平均動能增大，壓強變大

【參考答案】D

【命題意圖】本題考查溫度的微觀含義+氣體壓強的微觀含義+查理定律+模型思想

【名師解析】當水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大，分子對器

壁的撞擊作用變大，氣體壓強變大，選項D正確。

【一題多解】當水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大；對乒乓球

內(nèi)氣體，體積不變，由查理定律可知溫度升高，壓強變大。

2.（2022高考上海）如圖所示，兩根粗細相同的玻璃管下端用橡皮管相連，左管內(nèi)封有一

段長30cm的氣體，右管開口，左管水銀面比右管內(nèi)水銀面高25cm,大氣壓強為75cmHg。

現(xiàn)移動右側(cè)玻璃管，使兩側(cè)玻璃管內(nèi)水銀面相平，此時氣體柱的長度為（）

<1……<>>

-----JA.20cmB.25cm

C.40cmD.45cm

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查氣體實驗定律+試管液柱模型+模型思想

【名師解析】對封閉在左管的氣體，初狀態(tài)氣體壓強為pi=po-pgh=75cmHg-25cmHg=50cmHg

設(shè)玻璃管橫截面積為S,初狀態(tài)氣體體積Vl=30S

當兩側(cè)玻璃管內(nèi)液面相平時，設(shè)左管氣柱長度為L,則氣體體積V2=LS

氣體壓強p2=po=75cmHg

由玻意耳定律,piVi=p2V2

解得L=20cm,選項A正確。

3.（2022高考上海）在描述氣體狀態(tài)的參量中，是氣體分子空間所能夠達

到的范圍。壓強從微觀角度來說，是的宏觀體現(xiàn)。

【參考答案】體積單位面積上氣體分子平均撞擊力

【命題意圖】本題考查壓強的微觀含義+模型思維

【名師解析】在描述氣體狀態(tài)的參量中，氣體的體積是指氣體分子所能夠達到的空間范圍。

根據(jù)氣體壓強的微觀含義，氣體壓強是指單位面積上氣體分子平均撞擊力的宏觀體現(xiàn)。

4.（2022高考河北）水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，

將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓

孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強凡?；钊娣e為S,

隔板兩側(cè)氣體體積均為SL。，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計?，F(xiàn)將整個裝置緩慢旋

轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的設(shè)整個過程溫度保持不變，求：

（i）此時上、下部分氣體的壓強；

（ii）"H”型連桿活塞的質(zhì)量（重力加速度大小為g）。

【參考答案】（1）2p0,|p0；（2）手工

【命題意圖】本題考查氣體實驗定律及其相關(guān)知識點。

【名師解析】

（1）旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾定律可知

P.-SL.=解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為

13

Pl=2p0旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為'SA+S。=]S4,

則

32

p0?S4=必?耳S4解得旋轉(zhuǎn)后卜部分氣體壓強為p2=-%

（2）對“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力”區(qū)豎直向下，上部分氣體對活塞的作

用力豎直向上，下部分氣體對活塞的作用力豎直向下，大氣壓力上下部分抵消，根據(jù)平衡條

件可知

PiS=mg+p2S解得活塞的質(zhì)量為

4Pos

m=

3g5（6分）（2022?高考廣東物理）玻璃瓶可作為測量水深的簡易裝置。如圖14

所示，潛水員在水面上將80mL水裝入容積為380mL的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，

倒置瓶身，打開瓶蓋，讓水進入瓶中，穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積為230mL。將瓶內(nèi)氣體視

為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強％取1.0xl()5pa,重力加速度g取

10m/s2,水的密度夕取LOxlO'kg/m'。求水底的壓強p和水的深度爪

/---

……4一下如后液面

一下潛前液面

【命題意圖】本題考查氣體實驗定律，液體壓強。

【解題思路】(2)初狀態(tài)玻璃瓶中氣體體積V<)=380mL-80mL=300mL,

末狀態(tài)玻璃瓶中氣體體積V=380mL-230mL=150mL,

由玻意耳定律，p()V()=pV

解得p=2po

由p=pgh+p(>

解得：h=10m?

6.(2022?全國理綜乙卷?33)(2).如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒

組成，汽缸中活塞I和活塞I【之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽

缸連接處有小卡銷，活塞H不能通過連接處?；钊鸌、II的質(zhì)量分別為2帆、，〃，面積分別

為2S、S,彈簧原長為初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時彈簧的伸長量為0.1/,活塞I、

II到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為工)。已知活塞外大氣壓強為外，忽略

活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。

(1)求彈簧的勁度系數(shù)；

(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當活塞H剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強和

溫度。

.25

XXVASWXWW

【參考答案】(1)%管；(2)P2=Po+蹩，T2=^T()

IJD

【名師解析】

(1)設(shè)封閉氣體的壓強為p「對兩活塞和彈簧的整體受力分析，由平衡條件有

mg+p0-2S+2mg+ptS=p0S+pt-2S解得

Pi=&+饕對活塞i由平衡條件有

kJ

2mg+po-2S+k-OAl=pt-2S解得彈簧的勁度系數(shù)為

攵=竺詈(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞II剛運動到汽缸連接處時，對兩活塞和

彈簧的整體由平衡條件可知，氣體的壓強不變依然為

P2=Pl=