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2024 高考物理二轮复习 80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型73 热学+变质量气体模型
最新高考题
1 （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V=380mL-80mL=300mL，
0
末状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-230mL=150mL，
由玻意耳定律，pV= pV
0 0
解得p=2p
0
由p=ρgh+p
0
解得：h=10m。
2 （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（ ）
的
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
【参考答案】ABD
【名师解析】
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；
3. （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p，求：
0
（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H 处时，B室内气体质量m。
1 1
【参考答案】（1） ；（2）
【命题意图】本题考查气体实验定律和牛顿运动定律。
【名师解析】
（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为V，有Mg = ρgV
0 0
且此时B室内气体体积为V，质量为m，则m = ρ V
气
鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有
ρg(V + V) - Mg = Ma
0
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
p= ρgH + p
1 0
鱼静止于水面下H 处时，有p= ρgH + p
1 2 1 0
由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有pV = pV
1 2 2
解得则此时B室内气体质量
最新模拟题
1. . （2024山西三重教育联盟9月联考）自行车轮胎气压如果过小不仅不好骑而且又很容
易损坏内胎，甚至使车轮变形；轮胎气压如果过大会使轮胎的缓冲性能下降，抗冲击能力
降低，容易发生爆胎，所以必须保持合适的轮胎气压来延长轮胎的使用寿命。某人用打气
筒给闲置很久的自行车打气，自行车内胎的容积V=1.8L，胎内原来空气的压强
p=1.0×105Pa，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气
1
V=100cm3。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了n=36次后胎内温度升高到
0
33℃。（一个标准大气压p=1.0×105Pa）
0
（1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气的压强为多少；
（2）自行车轮胎气压在室温情况下标准压强p=2.7×105Pa，如果此次打气恢复常温后胎压
2
过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到
2.7×105Pa，试求轮胎内剩余气体的质量与放出气体的质量的比值。
【参考答案】（1）3.06×105Pa；（2）9
【名师解析】
（1）根据题意
V=V+nV
1 0
T=27K+273K=300K
1
T=33K+273K=306K
2
p=1.0×105Pa
1
根据
得
p =3.06×105Pa
（2）根据 ₂得
p=3×105Pa>2.7×105Pa
3
由
得
=2L
所以
的
2. （2024辽宁十校联合体） 如图所示，容积为V 气缸由导热材料制成，面积为S的活
塞将气缸分成容积比为 的上下两部分，气缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，
细管上有一个阀门K。开始时，K关闭，气缸上部气体压强为 。现将K打开，容器内的
液体缓慢地流入气缸，当流入的液体的体积为0.125V时，将K关闭，活塞平衡时其下方气
体的体积减小了0.25V，已知活塞的质量为M，体积不计，外界环境温度保持不变，重力
加速度为g。求流入气缸内液体的密度。
【参考答案】
【名师解析】上方气体初状态，压强为 ，体积为 ，设末状态压强 ，体积为
气体做等温变化，有
可得
下方气体初状态压强为 ，体积为 ，设缓慢地流入气缸的液体质量为m，末状
态压强 ，体积为
对活塞受力分析
可得
气体做等温变化，有
可得联立可得
流入气缸内液体的密度
3．（10分）如图，一容积为 的粗细均匀导热气缸，左侧有一阀门 ，正中间有厚度不计
可自由移动的轻活塞，活塞上有一个单向阀门 （气体只能从左侧进入右侧），活塞和气缸间
不漏气，气缸内空气压强为 ，通过阀门 向气缸内缓慢充气，每次能将压强为 ，体积为
。的空气充入气缸，共充气4次。然后通过阀门 向气缸外缓慢抽气，每次抽出空气体积
为 ）。空气可视为理想气体。
求：
（1）充气4次后，缸内气体压强；
（2）抽气2次后，右侧气体的体积；
（3）左侧气体能否全部抽出？若不能请分析原因，若能请计算抽气几次可将左侧气体全部抽出。
【名师解析】．
（1）向里充气，左右相通，由玻意耳定律得 ①
得 ②（2）向外抽气阀门 关闭，抽气1次后
③
解得
抽气2次后
解得
对右侧气体 ④
得 ⑤
（3）左侧空气能完全被抽出。
设抽气n次后左侧气体被完全
抽出由（1）得左侧气体压强 ⑥
对右侧气体得
⑦
⑧
即
可得 抽气4次后可将左侧气体全部抽出
⑨
赋分标准：①式2分，其余各式每式1分，共10分。
4.（10分）(2023山东聊城期末)2023年5月30日，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮搭载神
舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。航天员在进行太空行走时必须穿上特制
的航天服。假设出仓前航天服内密封了一定质量的理想气体，体积为3L，压强为1.0
105Pa，温度t=27℃。
1
（1）打开舱门前，航天员需将航天服内气压降低，若此时航天服内气体的压强降为6.75104Pa，密闭气体温度降为 3℃，求此时航天服内气体的体积；
（2）为便于舱外活动，航天员出舱前还需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压再
降低。假设释放气体过程中温度保持 3℃不变，航天服内气体体积变为2.16L，已知航天
服放出的气体占原来气体质量的60%，求放出气体后航天服内气体的压强。
【参考答案】.（10分）（1）4L （2）
【名师解析】：（1）航天服内气体初态时，
有
末态时，有
根据理想气体状态方程可得 ①
解得 ②
（2）气体缓慢放出的过程中气体的温度不变，设需要放出的气体体积为 ，根据玻意耳
定律可得 ③
其中
航天放出的气体与原来气体的质量比 ④
联立解得 ⑤
5.（2023山东济南三模）如图所示为某打气装置示意图。其中A是容积为V的需要充气的
容器，B是内壁光滑的气筒，容积也为V，左端用可移动的活塞密封，活塞横截面积为S，
右端通过单向进气阀n与A连通（当B内气体压强大于A内气体压强时，n打开，反之关
闭），B底部通过单向进气阀m与外界连通（当B内气体压强小于外界大气压时，m打开，
反之关闭）。活塞缓慢左移从外界抽取气体，抽气结束时活塞位于气筒B的最左侧；给活塞施加水平向右的推力，让活塞缓慢向右移动，当外力无法推动活塞时结束打气过程。已
知外界大气压强为p，初始时A内充满压强为p 的气体，容器A、B导热良好，给活塞水
0 0
平推力的最大值为6.5pS，忽略容器间连接处的气体体积，环境温度保持不变。求：
0
（1）第一次打气结束时，A内气体的压强；
（2）第七次打气结束时，B内活塞右侧气体的体积。
【参考答案】（1） ；（2）
【名师解析】
（1）根据题意，由玻意耳定律有
解得
（2）设打气 次后，无法推动活塞，则满足
解得
即打气六次后便无法完全将气体压进容器A，设第七次打气结束时B内活塞右侧气体的体
积为 ，则满足
解得
6. （2023河南开封三模）如图所示，横截面积为S，高度为h内壁光滑的圆柱形导热薄壁气缸，在距气缸底部为 处安装有卡环a，b，一厚度不计质量为 的活塞静止在
卡环上，开始时左下部的阀门处于打开状态。现要想活塞上升至气缸顶部，可以按下列方
案进行操作：方案一，向气缸内充入压强为 温度为 的空气；方案二，关闭阀门让气
缸与外界绝热，对内部气体加热。已知上述空气可看做理想气体，汽缸内气体的所有变化
过程都是缓慢进行的，环境温度为 ，外界大气压为 ，重力加速度为g。
（1）求方案一中，充入气缸内气体的质量与气缸内气体总质量的比值；
（2）求方案二中，气缸内气体的最终温度T。
【参考答案】（1） ；（2）
【名师解析】
（1）活塞上升至气缸顶部对活塞受力分析得
对缸内气体有
解得
充入气缸内气体的质量与气缸内总气体质量的比值为
（2）对缸内气体有解得
7.（10分）（2023四川泸县教育共同体联考）如图所示，一导热性能良好、活塞可以从左
端无摩擦滑到右端的气缸水平放置，活塞将气缸分为A、B两部分（活塞不会漏气），气
缸右端有一阀门K，A、B内均装有理想气体。开始时，活塞处于静止状态，A、B两部分
气柱长度分别为2L和3L，压强均为4p（p 为外界大气压强）。若因阀门封闭不严，B中
0 0
气体向外缓慢泄漏，整个过程中周围环境温度不变，阀门口处气体体积可以忽略。求∶
（1）当活塞向右缓慢移动的距离为0.5L时，A中气体的压强；
（2）如果外部条件一直保持不变，B中气体是否会全部漏完；判断并说明理由；整个过程
中，A中气体吸热还是放热。
【名师解析】（1）对于A气体，根据波意耳定律
即
解得
（2）若活塞能达到气缸右端，对A气体
解得
因此，B中的气体将全部漏完，A中气体等温膨胀，对外做功， ，但内能不变，
，根据热力学第一定律气体从外界吸收热量。
8 （10分）（2023宁夏名校二模）如图所示为一种演示气体实验定律的仪器——哈勃
瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的导热大烧瓶。瓶内塞有一个气球，气球的吹气口
反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，初始时瓶内由气球和橡皮
塞封闭一定质量的气体，瓶内气体体积是气球中气体体积的两倍，气体的压强都为大气压
强p ，向气球中缓慢充气，当瓶内外压强差p 2p 时，橡皮塞会被弹出。此时气球中气
0 1 0
体的压强等于气球外哈勃瓶中气
体压强的两倍。温度保持恒定，当橡皮塞刚好被弹出时，求：
（i）瓶内气球外气体体积变为初始时的多少倍．
（ii）气球中气体质量与初始时气体质量的比值．
【名师解析】（i）橡皮塞刚好被弹出时瓶内气体的压强为
瓶内气体发生等温变化，由玻意耳定律有
解得
故瓶内气球外气体体积变为初始时的 。
（ii）对气球中的气体，初始时压强和体积分别为 和 ；橡皮塞刚好被弹出时，气球中
气体的压强为 体积为
此时气球中气体质量与初始时气球中气体质量的比值为
解得
故气球中气体质量与初始时气体质量的比值为14。
9 (10分)(2022四川雅安模拟)如图所示,一位消防员在火灾现场的房屋内发现一个容积为 V
0
的氧气罐(视为容积不变),经检测,内部封闭气体的压强为1.2p,温度为27 ℃,为了消除安全
0
隐患,消防员拟用下面两种方法进行处理。(ⅰ)冷却法。经冷却后气体没有液化,罐内气体压强变成p,求气体的温度。
0
(ⅱ)放气法。保持罐内气体温度不变,缓慢地放出一部分气体,使气体压强回落到p,求罐内剩
0
余气体的质量与原来总质量的比值。
5
【参考答案】 (ⅰ)250 K (ⅱ)
6
【名师解析】. (ⅰ)气体发生等容变化, p
1=
p
2
T T
1 2
代入数据解得T=250 K。
2
(ⅱ)放气过程为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V
3
由玻意耳定律得pV=p V
1 0 3 3
即1.2pV=p V
0 0 0 3
解得V=1.2V
3 0
剩余气体的质量与原来总质量的比值为 m V 5。
= 0 =
m 1.2V 6
0 0
10. （2023山东济南三模）如图所示为某打气装置示意图。其中A是容积为V的需要充气
的容器，B是内壁光滑的气筒，容积也为V，左端用可移动的活塞密封，活塞横截面积为
S，右端通过单向进气阀n与A连通（当B内气体压强大于A内气体压强时，n打开，反之
关闭），B底部通过单向进气阀m与外界连通（当B内气体压强小于外界大气压时，m打
开，反之关闭）。活塞缓慢左移从外界抽取气体，抽气结束时活塞位于气筒B的最左侧；
给活塞施加水平向右的推力，让活塞缓慢向右移动，当外力无法推动活塞时结束打气过程。
已知外界大气压强为p，初始时A内充满压强为p 的气体，容器A、B导热良好，给活塞
0 0
水平推力的最大值为6.5pS，忽略容器间连接处的气体体积，环境温度保持不变。求：
0
（1）第一次打气结束时，A内气体的压强；
（2）第七次打气结束时，B内活塞右侧气体的体积。【参考答案】（1） ；（2）
【名师解析】
（1）根据题意，由玻意耳定律有
解得
（2）设打气 次后，无法推动活塞，则满足
解得
即打气六次后便无法完全将气体压进容器A，设第七次打气结束时B内活塞右侧气体的体
积为 ，则满足
解得
11. (2022河北唐山一模)图为某型号家用喷水壶的外形图和原理图，壶中气筒内壁的横截
面积 ，活塞的最大行程为 ，正常喷水时壶内气体需达到压
强 Pa以上。壶内装水后，将压柄连接的活塞压到气筒的最底部，此时壶内气
体体积为 ，压强为 Pa，温度为27℃。已知大气压强
Pa。
（1）将喷水壶放到室外，室外气温为9℃，求稳定后壶内气体的压强；
（2）在室外且温度保持不变，为了使喷水壶达到工作状态，至少需要通过压柄充气多少次？【参考答案】（1）p=0.94×105Pa ；（2）
2
【名师解析】
（1）由气体发生等容变化有
其中
p=1.0×105Pa、T=300K、T=282K
1 1 2
解得
p=0.94×105Pa
2
（2）将原有气体转化为工作压强
其中
，p=0.94×105 Pa，p=1.3×105 Pa
2
解得
打入n次的外界气体转换为工作压强过程，根据玻意耳定律
解得
取12（8分）（2022湖南常德重点高中质检）新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从
北方调用大批钢瓶氧气（如图），每个钢瓶内体积为 40 L，在北方时测得钢瓶内氧气压强
为 ，温度为 7℃，长途运输到武汉方舱医院检测时测得钢瓶内氧气压强为
。在方舱医院实际使用过程中，先用小钢瓶（加抽气机）缓慢分装，然后供病
人使用，小钢瓶体积为10 L，分装后每个小钢瓶内氧气压强为 ，要求大钢瓶内压
强降到 时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，求：
（1）在武汉检测时钢瓶所处环境温度为多少摄氏度？
（2）一大钢瓶可分装多少小瓶供病人使用？
【参考答案】 （1） ；（2）124
【名师解析】
（1）钢瓶的容积一定，从北方到武汉对钢瓶内气体，有
得
（2）在武汉时，设大瓶内氧气由 等温变化为不分装时的状态 ，则
， ，
根据得
可用于分装小瓶的氧气
，
分装成小钢瓶的氧气
，
其中小钢瓶体积为
根据
得
即一大钢瓶氧气可分装124小瓶。
13. （2022云南昆明一中质检）某同学用如图所示的装置验证气体等温变化的规律，实验
时读出柱塞底部的示数和压力表的读数即可探究一定量气体的压强和体积的关系。气体初
始状态对应的读数如图所示，当地大气压强p=1.0×105 Pa。
0
①缓慢推动柱塞，让柱塞底部的读数变为1.25，若玻意耳定律成立，则压力表的读数应变
为多少？
②保持柱塞位置不动，打开橡胶套，足够长时间后注射器内剩余的气体质量与初始时质量
的比值为多少？【参考答案】① ；②
【名师解析】
①设空气柱底面积为S，压力表读数
初状态柱塞底部读数
末状态柱塞底部读数
代入玻意耳定律
得
②打开橡胶套后气体等温膨胀，玻意耳定律
代入数据解得
14（10分）（2021吉林名校四模）用传统的打气筒给自行车打气时，不好判断是否已经打
足了气。某研究性学习小组的同学经过思考，解决了这一问题。他们在传统打气筒基础上
进行了改装（如图所示）：圆柱形打气筒高H，内部横截面积为S，底部有一单向阀门K，
厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入，活塞下压时可将打气筒内气体推入容
器B中，B的容积V ＝3HS，向B中打气前A、B中气体初始压强均为p ，该组同学设想
B 0在打气筒内壁焊接一个卡环C（体积不计），C距气筒顶部高度为h＝H，这样就可以自动
控制容器B中的最终压强．求：
（Ⅰ）假设气体温度不变，第一次将活塞从打气筒口压到C处时，容器B内的压强；
（ Ⅱ）要使容器B内压强不超过5p，h与H之比应为多大。
0
【参考答案】(1)1.2p (2)
0
【名师解析】(1)第一次将活塞从打气筒口压到C处时，设容器B内的压强为p ，C距底部
B
H－h＝（2分）
HS
( )
V +
B 3
由玻意耳定律得p(V ＋HS)＝p （2分）
0 B B
解得p ＝1.2p.（2分）
B 0
(2)对打气筒内的气体，要使容器B内压强不超过5p ，意味着活塞从顶端下压至C处时，
0
打气筒C处以下的压强不能超过5p，由玻意耳定律得pHS＝5p(H－h)S（2分）
0 0 0
解得＝.（2分）
15.（2021陕西西安重点高中模拟）秋冬季节天气转凉，车辆容易出现减压现象。
某日早晨，气温降到t =0℃，李师傅测到汽车轮胎内压只有 ，
2
如果轮胎内部空间的体积为 ，现用打气筒充气，每次充入
0℃、 的空气 ，且假设整个过程中轮胎内空间体积不
变，知 。
如果充气过程中轮胎内气体温度不变，要使轮胎内气压达到
Pa，需要打气多少次？
中午温度达到t =27℃时，轮胎内气压会是多少？ 结果保留两位有效数字
2
【名师解析】：设需要打气n次，选择充气后轮胎中的气体作为研究对象，发
生等温变化，初态气体分成两部分：
轮胎内原有气体：压强 ，体积
打入的气体：压强 ，体积
末态：压强 Pa，体积仍为
根据玻意耳定律可得：
解得： 次
升温过程中封闭气体发生等容变化，
当 时：压强 ，温度：
当 时：压强 ，温度：
根据查理定律可得：
可得 时轮胎内气压：
