文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题03 热学版块大题综合
一、解答题
1．（2023·浙江·高三专题练习）如图1 所示，上端封闭、下端开口且粗细均匀的玻璃
管长度
，将其从水银面上方竖直向下缓慢插入水银中。发现管内水银面与
管壁接触的位置向下弯曲，致玻璃管内水银面形成凸液面，如图2 所示。当玻璃管恰
好全部插入水银时，管内、外水银面的高度差为h，此时作用于管的竖直向下压力大
小为
。已知大气压强
，玻璃管横截面积大小
，
玻璃管质量
，环境温度为常温且恒定。
（1）图2 所示水银面说明水银能否浸润玻璃？插入过程中，管内气体吸热还是放热？
（2）求高度差h：
（3）求撤去压力F 的瞬间，玻璃管的加速度大小。
【答案】（1）水银不浸润玻璃，放热；（2）
；（3）
【详解】（1）根据题意，由图2 可知，水银不浸润玻璃，插入过程中，温度不变，气
体内能不变，把玻璃管压入水面过程中，气体压强变大，体积减小，外界对气体做功，
由热力学第一定律可知，气体放热。
（2）根据题意可知，插入过程等温变化，则有
又有
解得
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）根据题意，撤去
瞬间，由牛顿第二定律有
解得
2．（2023·浙江·高三专题练习）如图甲为汽车中使用的氮气减振器，汽缸中充入氮气
后，能有效减少车轮遇到冲击时产生的高频振动。它的结构简图如图乙所示，汽缸活
塞截面积
，活塞及支架质量
，汽缸缸体导热性良好。现为了测量减
震器的性能参数，将减震器竖直放置，充入氮气后密闭，活塞被卡环卡住，缸体内氮
气处于气柱长度
、压强
的状态A，此时弹簧恰好处于原长。
现用外力F 向下压活塞，使其缓慢下降
，气体达到状态B。从状态A 到B 过程
气体放出热量
。汽缸内的氮气可视为理想气体，不计摩擦和外界温度变化，
大气压强取
，弹簧劲度系数
。求：
（1）状态B 气体的压强
；
（2）气体处于状态B 时外力大小F；
（3）状态A 到B 过程外界对气体做的功W。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A 到状态B，气体发生等温变化，则
有
解得状态B 气体的压强为
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）活塞和支架处于平衡状态，则有
代入数据解得
（3）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A 到状态B，气体发生等温变化，气体内能不
变，根据热力学第一定律可得
解得外界对气体做的功为
3．（2023·浙江·高三专题练习）如图所示，质量
kg 的金属圆柱形气缸内封闭有
长为
m 的空气，气缸与水平面的动摩擦因数
，截面为T 字形的活塞与竖直
墙面接触且无挤压力，活塞底面积
m2。忽略活塞与气缸间的摩擦，环境温度
稳定，气缸内的空气可视为理想气体，大气压强
pa。现用水平外力
使气
缸缓慢向右运动，当气缸向右运动
m 时。
（1）求此时气缸内空气的压强；
（2）求此时外力
的大小；
（3）在气缸缓慢向右运动的过程中，请判断气体是吸热还是放热？并比较外界对气缸
内气体所做的功
与气体跟外界交换的热量
的大小并说明理由。
【答案】（1）
；（2）152N；（3）见解析
【详解】（1）玻意耳定律
得压强
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）对圆柱形气缸受力分析
得
F=152N
（3）气缸内的空气可以看成是理想气体，环境温度不变，其内能持不变，故压缩气体
过程，气体释放热量，根据热力学第一定律，因
，因此压缩气体所做的功W 等
于气体对外释放的热量Q。
4．（2023 春·浙江·高三校联考阶段练习）压缩空气储能发电原理简化如下图所示。某
电站贮气室（利用地下废弃矿洞）的容积为
，用电低谷时缓慢压入常温、
常压的气体后气体压强达到
Pa 存于贮气室（常温保存）。用电高峰时燃烧燃料
通过热交换室将气体温度提高至1000°C，让涡轮机持续、稳定推动发电机发电。已知
常压
Pa，常温20°C，绝对零度-273°C。
（1）求常温常压下共需要压缩多少气体存于该贮气室压强才能达到
Pa；
（2）假如在贮气室将常温高压气体直接升温到1000°C，压强可达多大；
（3）该种发电方法发出的电能比压缩气体做功还多，但发电效率又不高（整个系统发
电效率约50%）。问这个过程有没违反能量守恒定律，并分析说明系统效率不高的一
条最主要原因。
【答案】（1）
；（2）
Pa（3）没有违反能量守恒定律、压缩气体
做功放热没利用起来
【详解】（1）对压缩进贮气室的气体，等温变化过程，由玻意耳定律
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
得
代入解得
（2）一定质量的气体等容变化过程，有
得
代入解得
Pa
（3）气体吸收了燃料燃烧时放出的热量，所以没有违反能量守恒定律。
据热力学第一定律
可知常温压缩时放热散失能量，所以系统效率不高的一条最主要原因常温压缩气体做
功放出大量的热没利用起来。
5．（2023 春·浙江·高三校联考阶段练习）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体
的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。
a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B 和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达
刻度n 的位置。
b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m 的位置。这是测得两管水银面高度差
为19.0cm
c.打开K，把被测固体放入C 中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关
闭K
d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m 处，这时测得两管水银面高度差为
38.0cm。
已知容器C 和管A 的总体积为
，外界大气压强为
，保持不变，
此时环境温度为300K。求：
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）容器B 的体积；
（2）被测固体的体积；
（3）维持左侧液面在m 处，要使放入固体后两管中液面高度差仍为19.0cm，则环境
温度应为多少。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）根据玻意耳定律有
解得
（2）根据玻意耳定律有
解得
（3）根据查理定律有
解得
6．（2023·浙江·高三专题练习）如图所示，P、Q 是两个质量均为
、厚度均不
计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为
、
，它们之间用一根长为
的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体
的温度
，活塞P 下方气柱（较粗的一段气柱）长为
，已知大气压强
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
，
，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。
（1）求活塞静止时汽缸内气体的压强
；
（2）若缸内气体的温度缓慢降为
，求此时的压强
；
（3）已知（2）过程中缸内气体的内能减小
，求气体放出的热量
。
【答案】（1）
；（2）
；（3）18.975J
【详解】（1）对活塞受力分析，如图所示
解得
（2）随缸内温度降低，活塞向下移动；在活塞移动到分界处的过程中，缸内气体压强
不变，做等压变化，有
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
其中初始体积为
当P 到达分界处时，体积为
联立解得
活塞移动到分界处后，缸内气体体积不变，随温度继续降低，做等容变化，有
解得
（3）在缸内气体温度逐渐降为
过程中，外界对气体做功为
由热力学第一定律
其中
解得
即气体放出的热量
。
7．（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示，是一个内部不规则的导热容器，欲测量
它内部的容积，在容器上竖直插入一根两端开口、横截面积
的玻璃管，玻璃
管下端与容器内部连通且不漏气，玻璃管内有一小段高度是
水银柱，水银柱
下端与容器接口之间封闭着长度为
的空气柱，此时环境温度
，大气
压强
且不变。把容器放入温度为
的热水中，稳定后水
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
银柱下端与容器接口之间空气柱长度变为
，该过程被封闭的气体内能改变量
为
，容器和玻璃管内的气体可以看成理想气体。求：
（1）这个不规则容器的容积；
（2）该过程气体吸收的热量。
（3）若将该装置改装成温度计测量水温，其刻度是否均匀。
【答案】（1）700cm3；（2）8.5J；（3）刻度均匀
【详解】（1）初始状态气体体积
温度为T2时气体体积
根据
解得
（2）气体对外做功
根据热力学第一定律
解得吸收热量为
（3）根据气体盖•吕萨克定律得
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
水银银柱上升高Δl 与水的温度变化ΔT 成正比，故而刻度均匀。
8．（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示，在竖直放置的导热性良好的圆柱形容器
内用质量为m 的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，
将整个装置放在大气压恒为
的空气中，开始时气体的热力学温度为
，活塞处于A
处，它与容器底的距离为
，当气体从外界吸收热量Q 后，活塞缓慢上升d 后到达B
处再次处于静止状态。
（1）外界空气的热力学温度是多少？
（2）在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
（3）某人在上一问的基础上又接着提了一个问题，说：“有人在活塞上方施加一个竖
直向下的外力，使气体从上一问的状态B（活塞在B 处）缓慢地回到状态A（活塞在A
处），在此过程中外力做功是多少？”他的解答思路如下：设状态A 和状态B 时的外
力分别为
和
，外力做功
。请你对他的解答思路进行评价：
如果你认为正确，请求出结果；如果你认为不正确，请说出错误的原因，不必求出正
确结果？
【答案】（1）
；（2）
；（3）见解析
【详解】（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖一吕萨克定律
有
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
（2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对气体做
的功
根据热力学第一定律得，密闭气体增加的内能
（3）气体发生等温变化，根据玻意耳定律
及平衡状态可知F 并非线性变化，
所以该同学解答思路错误。
9．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）如图所示，老师带领学生表演
“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧
了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用
两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5
人时，平均每人施加200N 拉力，才把碗拉开。已知碗口的半径为10cm，环境温度为
27℃，实验过程中碗不变形，也不漏气。大气压
，绝对零度为-273℃，
取3.求
（1）大气压施加在一个锈钢碗上的压力；
（2）试定性分析在碗的外面浇水使其冷却的目的；
（3）请你估算两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？
【答案】（1）
；（2）见解析；（3）
【详解】（1）设两碗口的横截面积为S，碗口的半径为10cm，
，则
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）由于两个碗内部的气体密闭，所以可认为体积不变，在碗的外面浇水，使其冷却
到环境温度，即让碗内部的气体温度降低，根据查理定律，碗内部的压强骤然降低，
于是碗内外形成很大压强差，需要较大的拉力才能拉开；
（3）设两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是t，两碗内空气的体积不变，由
查理定律可知
解得
两碗内外的压强差为
设两碗口的横截面积为S，则在拉力方向碗内外的压力差为
碗口的半径为10cm,
，
,则
解得
10．（2023 春·浙江·高三校联考阶段练习）如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸
水平放置，横截面积
、质量
、厚度不计的活塞与汽缸底部之间
封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离
，在活塞的右侧距
离其
处有一对与汽缸固定连接的卡环，两卡环的横截面积和为
。气体的温度
，外界大气压强
。现将汽缸开口
向下竖直放置（g 取
）。
（1）求此时活塞与汽缸底部之间的距离h；
（2）如果将缸内气体加热到
，求两卡环受到的压力大小（假定活塞与卡环能紧密
接触）。
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）0.45m；（2）60N
【详解】（1）汽缸竖直放置时，封闭气体的压强
由玻意耳定律
得
解得
（2）温度升高，活塞刚达到卡环，气体做等压变化，此时
汽缸内气体温度继续升高，气体做等容变化
代入数据得
活塞受力平衡，有
代入数据得
由牛顿第三定律可知，两卡环受到活塞的压力为
。
11．（2023·浙江·模拟预测）如图所示为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为
m 的活塞，稳定时正好封闭一段长度为
的理想气柱。活塞可通过轻绳连接受监测重
物，当活塞下降至位于离容器底部
位置的预警传感器处时，系统可发出超重预警。
已知初始时环境热力学温度为
，大气压强为
，重力加速度为g，不计摩擦阻力。
（1）求轻绳未连重物时封闭气体的压强；
（2）求刚好触发超重预警时所挂重物的质量M；
（3）在（2）条件下，若外界温度缓慢降低1%，气体内能减少
，求气体向外界放
出的热量Q。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）轻绳未连重物时对活塞受力分析得
解得
（2）刚好触发超重预警时，对活塞受力分析得
由玻意耳定律得
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
（3）由盖-吕萨克定律得
其中
解得
则
此过程外界对气体做的功为
由热力学第一定律有
可知
12．（2023·浙江·高三专题练习）如图甲、乙，是某一强力吸盘挂钩，其结构原理如图
丙、丁所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲和丙)，空腔内气体压强仍与
外界大气压强相等。然后再扳下锁扣(如图乙和丁)，让锁扣通过细杆把吸盘向外拉起，
空腔体积增大，从而使吸盘紧紧吸在墙上。已知吸盘挂钩的质量m=0.02kg，外界大气
压强p0=1×105Pa，丙图空腔体积为V0=1.5cm3，丁图空腔体积为V1=2.0cm3，如图戊，
空腔与墙面的正对面积为S1=8cm2，吸盘与墙面接触的圆环面积S2=8cm2，吸盘与墙面
间的动摩擦因数
，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。吸盘空腔内气体可视
为理想气体，忽略操作时温度的变化，全过程盘盖和吸盘之间的空隙始终与外界连通。
（1）扳下锁扣过程中空腔内气体吸热还是放热？
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）求板下锁扣后空腔内气体的压强p1；
（3）若挂钩挂上重物时恰好不脱落，求所挂重物的质量M。
【答案】（1）吸热；（2）7.5×104Pa；（3）4.98kg
【详解】（1）整个过程中，温度不变，空腔内气体内能不变，扳下锁扣过程中外力对
空腔内气体做负功，根据热力学第一定律，空腔内气体吸热。
（2）根据玻意耳定律
代入数据解得
p1=7.5×104Pa
（3）若挂钩挂上重物时恰好不脱落，对挂钩受力分析
挂钩对墙面的压力
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
联立代入数据得
M=4.98kg
13．（2023·浙江·高三专题练习）一导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体。如
图甲所示，汽缸水平横放时，缸内空气柱长为
。已知大气压强为
，环境温度为
，
活塞横截面积为S，汽缸的质量
，不计活塞与汽缸之间的摩擦。现将气缸悬挂
于空中，如图乙所示。求
（1）稳定后，汽缸内空气柱长度；
（2）汽缸悬在空中时，大气压强不变，环境温度缓慢地降至多少时能让活塞回到初始
位置；
（3）第（2）小题过程中，若气体内能减少了
，此气体释放了多少热量。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）设气缸竖直悬挂时，内部气体压强为
，空气柱长度为，由玻意耳定
律可知
对气缸受力分析，由平衡条件
联立可得，稳定后，汽缸内空气柱长度为
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）由盖—吕萨克定律可知
得
（3）由热力学第一定律可知
其中
得
则气体释放的热量为
14．（2023 春·浙江湖州·高三统考阶段练习）如图所示，一定量的理想气体A 经历的
三个不同过程，分别是a 状态到b 状态的等温变化、b 状态到c 状态的等压变化、c 状
态回到到a 状态的等容变化。已知a 状态的压强为
，温度为
，
b 状态的压强为
，b 到c 的过程中体积增加了
。
（1）在a 到b 过程中热量传递的情况（写出是“吸热”或是“放热”）；
（2）求c 状态时对应的温度
；
（3）求b 到c 过程中气体对外界做功的大小。
【答案】（1）放热；（2）400K；（3）40J
【详解】a 到b 过程体积减小，外界对内做功，因为温度不变内能不变，即
18
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
由热力学第一定律
可知，a 到b 的过程是放热过程。
（2）由查理定律可知
（3）b 到c 过程中气体对外界做功为
代入数据解得
15．（2023·浙江·高三专题练习）长途旅行出发之前，小王检查轮胎的充气情况，发现
轮胎的胎压为
，温度为15℃，在高速公路上行驶几个小时后，胎内气体从
外界吸收2600J 的热量，检查轮胎的胎压为
。轮胎制造商建议胎压保持在
至
之间，于是他将轮胎中的一些气体放掉，使胎压重新降为
，若放气过程中温度保持不变。假设整个过程中轮胎的体积不变，求：
（1）胎压为
时，胎内气体的温度；
（2）未放气前，胎压从
变为
过程中，气体内能的增加量；
（3）从轮胎中放掉气体的分子数目占总数目的比例。
【答案】（1）47℃；（2）2600J；（3）
【详解】（1）整个过程中轮胎的体积不变，则有
可得
（2）未放气前，整个过程中轮胎的体积不变，所以气体没有做功，则气体内能的增加
19
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
量
（3）放气过程中温度保持不变，则有
则
从轮胎中放掉气体的分子数目占总数目的比例
16．（2023 春·浙江·高三校联考阶段练习）如图所示，左端封闭右端开口、内径相同
的U 形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长
的空气柱，初始两管水银面相平，
下方水银柱足够长，已知大气压强
，初始时封闭气体的热力学温度
。现将下端阀门S 打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，发现左管水
银面下降的高度为
。
（1）求放出的水银对应的水银柱长度；
（2）关闭阀门S 后，若缓慢升高左管内封闭气体的温度，使左管的水银面再下降
，
求此时左管内气体的热力学温度
；
（3）在（2）问的过程中，测得左管气体的内能增加为
，左管气体从外部吸收的
热量为Q，请比较
与Q 的大小关系。
20
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）25cm；（2）420K；（3）
【详解】（1）由
可得
（2）
，对应空气柱长度为
，由
可得
（3）由
可知左管气体对外做功，所以
，所以
。
17．（2023·浙江温州·统考三模）如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引
火仪，活塞的横截面积
；开始时封闭的空气柱长度为
、温度为
、
压强为大气压强
；现在用竖直向下的外力F 压缩气体，使封闭空气柱长
度变为
，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。
（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；
（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到
时，求空气柱的温度
（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为
，气体向外散失的热量为
，求气体
的内能增加值。
21
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）
；（2）312K；（3）84J
【详解】（1）设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L0=22cm，L=2cm，
V0=L0S，V=LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得
解得
（2）由理想气体状态方程
解得
T=312K
（3）大气压力对活塞做功
由热力学第一定律得
解得
18．（2023·浙江台州·校联考模拟预测）如图甲所示，水平对置发动机的活塞对称分布
在曲轴两侧，在水平方向上左右运动，发机安装在汽车的中心线上，两侧活塞产生的
影响相互抵消，可使车辆行驶更加平稳，同时节约能源、减少噪声。图乙为左侧汽缸
（圆柱形）简化示意图。某次工厂测试某绝热汽缸的耐压性能，活塞横截面积为S，
在距汽缸底部
处固定两挡片，开始时活塞底部到缸底的距离为L，内部密封一定质
22
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
量的理想气体，气体温度为
。已知大气压强为
，活塞右侧与连杆
相连，连杆对活塞始终有水平向左的恒定推力，大小为
。现缓慢给气体加热后，
活塞向右滑动，不计一切摩擦。求：
（1）当活塞底部距离缸底L 时，气体的压强
；
（2）气体温度达到
时，气体的压强
；
（3）在第（2）问条件下，如果此过程中气体吸收的热量为Q，求此过程中气体内能
的增加量。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）对活塞受力分析，根据共点力平衡，有
解得
（2）假设加热升温过程始终是等压变化，根据盖-吕萨克定律，有
解得
此时活塞已经与汽缸右侧挡板接触，由
23
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
得
（3）此过程中气体对外做功为
根据热力学第一定律，有
可得此过程中气体内能的增加量为
19．（2023·浙江金华·统考模拟预测）如图所示，一粗细均匀的导热
形管竖直放置，
右侧上端封闭，左侧上端与大气相通，右侧顶端密封空气柱A 的长度为
，
左侧密封空气柱B 上方水银柱长
，左右两侧水银面高度差
，已
知大气压强
，大气温度
，
形管横截面积
。现用特殊手段只对空气柱A 加热，直到空气柱A、B 下方水银面等高。求：
（1）加热前空气柱A、B 的压强各为多少；
（2）空气柱A、B 下方水银面等高时A 中气体的温度
；
（3）对空气柱A 加热的过程中空气柱B 与外界传递的热量
。
【答案】（1）
，
；（2）
；（3）0
24
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】（1）加热器有
，
（2）空气柱B 压强保持不变，则有
空气柱A 根据理想气体状态方程
解得
则由于
（3）B 中温度不变，所以内能不变，既有
B 压强不变，温度不变，所以体积不变，既有
根据
可知
20．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）如图所示，浸没在水中的容器被
隔板K 隔开成相等的A、B 两部分，水与外界绝热。已知A 内有一定量的稀薄气体，
达到平衡状态时温度为
，压强为
；B 内为真空。抽开隔板K 后，A 内气体进入
B，在此过程中水温不变，最终达到新的平衡状态。若容器内气体内能与温度的关系为
（
为已知常量）.
（1）求达到新平衡态过程中气体吸收的热量Q 和所做功A；
（2）求达到新平衡态时容器的压强p；
（3）若抽开隔板K 后再将水温升至
，求容器内最终的压强
和吸收的热量
。
25
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）
，
；（2）
；（3）
，
【详解】（1）由于B 内为真空，当抽开隔板K 后，气体将发生扩散，充满整个气室，
此过程气体不对外做功，即
，而根据热力学第一定律
可知式中
，而水与外界绝热，则浸没在水中的容器内的气体温度不变，即
，
由此可知
，即气体既不对方放热也不从外界吸热。
（2）A 室中的气体经扩散再次达到平衡的过程中，发生等温变化，设容器的体积为
V，则由波义耳定律有
解得
（3）根据题意由理想气体的状态方程有
解得
而根据容器内气体内能与温度的关系为
可知此过程中吸收的热量
21．（2023 春·浙江绍兴·高三统考阶段练习）如图1 所示，竖直玻璃管上端封闭、下
26
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
端开口，总长
，横截面积
，管内液柱的长度
，质量
，液柱密封一定质量的理想气体，气体的长度
，气体温度
。
现将玻璃管缓慢转到水平位置，气体温度仍为
，气体长度变为
，如图2 所示。然
后对气体进行缓慢加热，使气体温度上升至
，加热过程气体吸收热量Q，内
能增加
，气体长度变为
，如图3 所示。已知大气压强
，玻
璃管内壁光滑，重力加速度
。
（1）求气体长度
的值；
（2）求气体长度
的值；
（3）求加热过程气体吸收热量Q 的值。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）设玻璃管竖直放置时密封气体的压强为
，则
玻璃管转到水平过程气体温度不变，由玻意耳定律
得
27
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）加热过程气体的压强保持不变，由盖-吕萨克定律
得
（3）设外界对气体做功
，则
由热力学第一定律
得
22．（2023 春·浙江金华·高三校联考阶段练习）如图所示，某探究小组将一横截面积
为
、质量为
的热杯盖扣在一加热平板上，热杯盖内部密封一定质量的
气体。开始时封闭气体处于温度为
，封闭气体压强为大气压强。封闭气体可
视为理想气体，取大气压强
，重力加速度
，不计热杯盖的体
积变化。求：
（1）当封闭气体温度降至
时的压强
；
（2）当封闭气体温度降至
时，竖直向上提起杯盖所需拉力的最小值；
（3）若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时封闭气体的温度
。
【答案】（1）
；（2）3.5N；（3）306K
【详解】（1）由题意知，气体等容变化
28
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
（2）竖直向上提起杯盖，由平衡条件可得
解得
（3）若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时，设封闭气体压强为p3，由
平衡条件可得
解得
由
解得封闭气体的温度
23．（2023 春·浙江·高三校联考期中）如图为一水平放置的气缸，装一定量的体积为
的某理想气体，通过一横截面积
的活塞与压强为
的
大气相隔。活塞与气缸壁之间有一定压力，二者间最大静摩擦力和滑动摩擦力均为
，摩擦产生的热量均耗散到外界，不被气缸内气体吸收。初态气体温度头
，活塞与气缸壁之间无摩擦力作用。现用一加热器缓缓对气缸加热，假设气
体始终经历准静态过程。求：
（1）活塞开始移动时气体温度
29
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）当加热至末态
时，因摩擦而耗散的热量；
（3）已知该气体的内能满足
（
单位取K），求从初态到末态气体总吸热
Q。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）初始状态时，活塞与气缸壁之间无摩擦力作用，则气体的压强为
设活塞开始移动时气体压强为
，根据受力平衡可得
解得
此过程气体发生等容变化，则有
解得
（2）从
加热至末态
，气体发生等压变化，设活塞移动的距离为
，
则有
又
，
联立解得
30
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
故当加热至末态
时，因摩擦而耗散的热量为
（3）从初态到末态气体内能增加量为
此过程外界对气体做功为
根据热力学第一定律可得
可得从初态到末态气体总吸热为
24．（2023·浙江·校联考三模）如图甲所示，是某品牌波轮洗衣机，其控水装置如图乙，
洗衣缸的底部与一竖直均匀细管相连，细管的上端封闭并接有一压力传感器．当洗衣
缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸水位的升高，细管中的空气不断被压
缩，当细管中的气压达到一定数值时，压力传感器使进水阀关闭，实现自动控水的目
的．假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度
，当空气柱被压缩到
时洗衣机停止进水，若气体可视为理想气体且进水过程中温度始终不变．大气压
，水的密度
，试求：
（1）洗衣缸进水过程中，为维持管内空气温度不变，需要“吸热”还是“放热”；
（2）进水结束后，洗衣缸内水位高度h；
（3）若某次洗衣时，正遇台风天气，洗衣机周围大气压降至
，则洗衣
机进水水位变为多少？
31
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）放热；（2）52cm；（3）62.4cm
【详解】（1）进水时水位上升，细管内空气的体积减小，外界对气体做功，而温度不
变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，所以管内空气将放热。
（2）对于封闭在细管中的空气，温度不变，由玻意耳定律有
代入数据可得极限压强
设洗衣机缸与细管中的水面高度差为
，细管中气体的压强为
故洗衣机的水位
解得
h=52cm
（3）大气压减少，但进水阀的耐受极限压强不变，故
得
=60cm
细管内的空气柱长度变为
，有
可得
故大气压变化后，洗衣机的水位
解得
h1=62. 4cm
25．（2023 春·浙江宁波·高三统考阶段练习）如图所示，为方便抽取密封药瓶里的药
32
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。某种药瓶的容积为
，瓶内装有
的药液，在
的冰箱内时，瓶内空气压强为
。在室
温
条件下放置较长时间后，护士先把注射器内
压强为
的空气注
入药瓶，然后抽出
的药液。抽取药液的过程中，瓶内外温度相同且保持不变，忽
略针头内气体的体积和药液体积，气体视为理想气体。
（1）放置较长时间后，瓶内气体压强多大？
（2）注入的空气与瓶中原有空气质量之比多大？
（3）抽出药液后瓶内气体压强多大？在将气体注入及抽液过程中，气体总体是吸收热
量还是放出热量？
【答案】（1）
；（2）
；（3）
，吸收热量
【详解】（1）以瓶内气体为研究对象，经过等容过程
解得
（2）注入的空气与瓶中原有空气质量之比为
（3）由玻意耳定律得
又
33
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
整个过程中，气体膨胀，对外做功，内能不变，根据热力学第一定律
可知，
气体总体吸收热量。
26．（2023 春·浙江·高三校联考阶段练习）如图所示，具有良好导热性能的容器由横
截面积分别为2S 和S 的两个气缸连通而成，容器竖直固定在水平面上，气缸内壁光滑。
整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平
衡时，空气的压强为p，氮气的压强和体积分别为
和
，氢气的体积为
。现缓
慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达
两气缸的连接处，已知两活塞、刚性杆重力均不计，环境温度保持不变。求：
（1）比较抽气前氢气分子和氮气分子平均速率的大小，并说明理由；
（2）抽气前氢气的压强；
（3）抽气后氢气的压强和体积。
【答案】（1）见解析；（2）
；（3）
，
【详解】（1）由于一开始两者温度一样，所以分子的平均动能一样，但氢气分子的质
量较小，所以氢气分子的平均速率较大。
（2）对活塞进行受力分析
解得
34
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）设氮气体积减小
对氢气前后状态列式
对氮气前后状态列式
对活塞
解得
27．（2023·浙江金华·统考三模）下图是一种汽车空气减震器的模型，其主要构造是导
热性良好的气缸和活塞，活塞面积为
，活塞通过连杆与车轮轴连接。将装有
减震装置的轮子模拟静止在斜坡上的汽车，固定在倾角为
的斜面上，连杆与斜面垂
直，初始时气缸内密闭理想气体的体积为
，压强为
，环境温
度为
，气缸与活塞间的摩擦忽略不计，大气压强始终为
。现于
气缸顶部固定一个物体A，稳定时气缸内气体体积缩小了
，该过程气体温度保
持不变。重力加速度取
。则
（1）放上A 物体待其稳定后，气缸对气体做功
，判断该过程气缸内气体是吸热还
是放热？热量的大小为多少？
（2）求气缸和物体A 的总质量M；
（3）由于环境温度变化，气缸内气体体积逐渐恢复到
。求体积恢复后的环境
温度。
35
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）放热，25J；（2）30kg；（3）310K
【详解】（1）放上A 物体待其稳定的过程气体温度不变，内能不变，由热力学第一定
律可知
气缸的体积减小，气缸对气体做正功，可知气缸内气体放热，放出的热量等于气缸对
气体所做的正功，则有
Q=25J
（2）放上A 物体待其稳定后气体的体积
由玻意耳定律可得
解得
由气缸受力平衡可有
解得
M=30kg
（3）由盖−吕萨克定律可得
解得
T2=310K
28．（2023 春·浙江·高三专题练习）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积
36
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
，质量
的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒
与温度300K 的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积
。缓慢
推动活塞使气体达到状态B，此时体积
。固定活塞，升高热源温度，气体
达到状态C，此时压强
。已知从状态A 到状态C，气体从外界吸收热
量
；从状态B 到状态C，气体内能增加
；大气压
。
（1）气体从状态A 到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或
“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或
“不变”）；
（2）求气体在状态C 的温度Tc；
（3）求气体从状态A 到状态B 过程中外界对系统做的功W。
【答案】（1）不变；增大；（2）350K；（3）10J
【详解】（1）圆筒导热良好，则气体从状态A 缓慢推动活塞到状态B，气体温度不变，
则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压
力增大；
（2）状态A 时的压强
温度TA=300K；体积VA=600cm3；
C 态压强
；体积VC=500cm3；
根据
37
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得
TC=350K
（3）从B 到C 气体进行等容变化，则WBC=0，因从B 到C 气体内能增加25J 可知，气
体从外界吸热25J，而气体从A 到C 从外界吸热15J，可知气体从A 到B 气体放热
10J，从A 到B 气体内能不变，可知从A 到B 外界对气体做功10J。
29．（2023·浙江宁波·校考模拟预测）如图所示的圆柱形气缸固定于水平接触面上，内
用活塞密封着一定质量的理想气体，已知气缸的横截面积为S，活塞重为G，大气压强
为P0。将活塞固定，使气缸内气体温度升高1℃，气体需吸收的热量为Q1；如果让活
塞可以自由滑动（活塞与气缸间无摩擦、不漏气；不计气体的重力），仍使气缸内气
体温度升高1℃，需吸收的热量为Q2。
（1）Q1和Q2哪个大些？简要说明理由。
（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？（比热容是单位质
量的物体温度上升1℃需要吸收的热量）
（3）若活塞可自由滑动，初始时活塞距底部的距离为H，求当气缸内气体温度升高
1℃时活塞向上移动的高度h 以及刚开始时气体的温度。
【答案】（1）Q2，理由见解析；（2）见解析；（3）
，
【详解】（1）定容过程，吸收的热量，用于增加气体的内能，则
定压过程，吸收的热量，用于增加气体的内能和对外做功
38
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
又因为
，则
；
（2）定容下的比热容
定压下比热容
由（1）可知，
，则
；
（3）气体对外做功，有
活塞向上移动的高度
因为是等压变化，所以有
解得
30．（2023·浙江宁波·校考三模）如图所示，开口向上粗细均匀、长为
的玻璃管竖直
放置，管内有一段高h=15cm 的水银柱，封闭着长
的空气柱，大气压强
，管内气体的初始温度
。
（1）若将玻璃管自由释放，不计阻力，不考虑管内空气温度的变化且无水银溢出玻璃
管，求稳定后管内封闭空气柱的长度；
（2）若
，将玻璃管固定，求温度至少升到多高时，可使管内水银柱全部溢
出？（计算结果保留一位小数）
（3）若
，将玻璃管固定，求温度至少升到多高时，可使管内水银柱全部溢
出？
39
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）若将玻璃管自由释放，不计阻力，则整体做自由落体运动，封闭气体的
压强等于
，根据等温变化
又
得稳定后管内封闭空气柱的长度为
（2）温度升高，封闭气体压强不变，体积增大，水银柱升高。当水银柱上升至管口时，
温度继续升高，水银开始逸出，气体压强减小，设温度为
，管内剩余水银柱高度为
，此时不用再升高温度，水银柱自动可从管中溢出，根据理想气体方程
使水银全部溢出
最大，则
应最大，代入数据得
得
温度至少升到
时，可使管内水银柱全部溢出。
（3）同理，若
，则
40
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
即
由二次函数知识当h＇=-5cm 时
有最大值，而h＇≥0 可得，当h＇=0
时，
有最大值，即要加热至水银全部溢出，则
T2=325K
41
