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专题03 热学版块大题综合
一、解答题
1．（2023·广东深圳·统考二模）某山地车气压避震器主要部件为活塞杆和圆柱形气缸
（出厂时已充入一定量气体）。气缸内气柱长度变化范围为40mm~100mm，气缸导热
性良好，不计活塞杆与气缸间摩擦：
（1）将其竖直放置于足够大的加热箱中（加热箱中气压恒定），当温度
时
空气柱长度为60mm，当温度缓慢升至
时空气柱长度为72mm，通过计算判
断该避震器的气密性是否良好。
（2）在室外将避震器安装在山地车上，此时空气柱长度为100mm，气缸内的压强为
，骑行过程中由于颠簸导致气柱长度在最大范围内变化（假定过程中气体温度恒
定），求气缸内的最大压强。（结果用
表示）
2．（2023·广东潮州·统考二模）潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加
热式气窑。烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压
达到
时，单向排气阀变为开通状态。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度
为27℃，压强为
。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑
瓷胚体积的变化，求：排气阀开始排气时，窑内气体温度。
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3．（2023·广东·统考二模）导热容器内用轻薄活塞封闭一定质量理想气体，关闭阀门
并松开钉销，将容器沉入湖底时活塞到水面的距离为
，气体的体积为
，压强为
，温度为
。用钉销将活塞锁定后，如图所示，将容器缓慢提出
水面，当气体的温度与环境温度相同时其压强变为
。已知水面上温度
为
，水的密度为
，大气压强为
，取
。不计活塞与容器的摩擦力，求：
（1）压强
和温度
分别为多大；
（2）在水面上，保持容器内气体温度与环境温度相同，打开阀门，最多有多少体积
（压强为
，温度为
状态下）的气体放出？
4．（2023 春·广东深圳·高三红岭中学校考阶段练习）“自嗨锅”是一种自热火锅，其
原理类似于体积不变的密闭加热容器。假设该锅内含有气体（视为理想气体）的体积
为
，密度为
，加热前，气体的温度为
，初始压强为
（
为外界大气压），
使用加热包后，气体的温度达到
，该锅会导热。
（ⅰ）求此时封闭气体的压强
；
2
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（ⅱ）经过一段时间的冷却后，气体的温度降低了
，此时打开排气口，让气体排
出，锅内气压和外界气压一致，求排出气体的质量m。
5．（2023·广东东莞·校联考模拟预测）2023 年2 月10 日0 时16 分，我国神舟十五号
航天员经过约7 小时的出舱活动，圆满完成全部舱外既定任务。航天员所着的舱外航
天服为出舱作业提供了安全保障。出舱前，关闭航天服上的所有阀门，启动充气系统
给气密层充气（可视为理想气体）。假定充气后，气密层内气体的体积为2L，温度为
30°C，压强为
。经过一段时间，气体温度降至27°C，忽略此过程中气体体
积的变化。
（1）求27°C 时气密层内气体的压强
；
（2）出舱后启动保温系统，维持气体的温度为27°C。因舱外气压较低，气密层内气
体的体积将会膨胀。试求不放气的情况下，气密层内气体膨胀至3L 时的压强
。
6．（2023 春·广东·高三校联考阶段练习）如图所示，一支粗细均匀的玻璃管开口向下
竖直放置，管内由两段长均为l0=15cm 的水银柱封闭着空气柱A、B，空气柱A 的长度
lA=10.5cm，空气柱B 的长度lB=9cm。现缓慢将玻璃管旋转至管口竖直向上并固定。已
知外界大气压强p0=75cmHg，封闭空气可视为理想气体且温度不变，求：
（1）空气柱A 的长度LA；
（2）空气柱B 的长度LB。
7．（2023·广东清远·校考模拟预测）如图所示，两个相同的密闭导热汽缸竖直放置，
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汽缸内壁光滑，底部由一可忽略容积的细管连通，汽缸高均为l、横截面积均为S，不
计厚度、质量分别为m 和2m 的活塞与两汽缸顶部紧密贴合（不粘连）。开始时汽缸
中为真空，现从阀门A、B 分别向汽缸中缓慢注入理想气体Ⅰ和Ⅱ，同时缓慢释放两活
塞，当两活塞均位于汽缸正中间位置时关闭两个阀门。随着外部温度由T0开始缓慢升
高，右侧汽缸中活塞位置不断上升，已知重力加速度为g，求:
（1）温度刚开始升高时，气体Ⅰ的压强。
（2）当右侧活塞刚好上升至汽缸顶部时，环境的温度。
8．（2023·广东广州·华南师大附中校考三模）气象气球是进行高空气象观测的平台。
首先用聚脂薄膜材料制成气球的球皮，然后对它充以比空气密度小的气体，之后密封
好，气球就可以携带仪器升空探测了。某气象气球升至地球平流层时，平流层的气压
为P。从早上至中午，由于阳光照射，气球内气体的内能增加了
，气球有微小膨胀，
半径由
膨胀到
，已知早上气球内气体温度为
。假设气球内的气体压强始终等于
平流层气压，求中午时气球内气体的温度
和早上至中午气球内气体吸收的热量Q。
9．（2023·广东·模拟预测）如图所示，在水平地面上竖直放置一个汽缸，上端开口，
汽缸壁内有卡口a 和b，a、b 间距为h，a 距缸底的高度为
，活塞只能在a、b 间
移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为
（可增加配重），横截
面积为S，厚度忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计一切摩擦。开始时活塞处于静止状
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态，上、下方气体压强均为
，温度均为
。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直
至活塞刚好到达b 处。求此时汽缸内气体的温度。（已知重力加速度为g，活塞质量和
大气压强的关系为
）
10．（2023·广东珠海·珠海市第一中学校考模拟预测）（1）试分析判断“利用空调将
热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境”是否违背热力学第二定律？并比
较“该过程空调排放到室外环境的热量与从室内吸收的热量”哪个多？
（2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将80mL 水装入
容积为380mL 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230mL。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p0取1.0×105Pa，重力加速度g 取10m/s2，水的密度ρ 取
1.0×103kg/m3。求水底的压强p 和水的深度h。
11．（2023·广东深圳·校考模拟预测）为方便抽取密封药瓶里的药液，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，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内
装有0.5mL 的药液，瓶内气体压强为
，护士把注射器内横截面积为
、
长度为0.4cm、压强为
的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气
体视为理想气体。
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（1）注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
（2）求此时药瓶内气体的压强。
12．（2023·广东·高三专题练习）如图所示，某同学研究一定质量理想气体参量的变化
关系，并绘制了
图像.理想气体经历了
状态变化过程，状态A 的温度
是
，则：
（1）状态
的温度为多少？
（2）
全过程气体吸收热量为多少？
13．（2023·广东·模拟预测）为保障师生在校的健康安全，某校校医室制定了师生返校
后的消杀方案，对课室、图书馆、饭堂等场所进行物表与空气消毒。该方案利用如图
便携式消毒器，桶内消毒液上方用塞子密封了一定质量的理想气体，初始体积为1L。
使用时利用打气筒进行打气，封闭气体压强达到
时，即可把药液以雾化的方式喷
出。已知封闭气体初态压强与外界大气压相等，均为
。打气筒每次可以向桶内打入
气体。（忽略桶内消毒液所产生的压强，整个过程可视为等温变化）。求：
（1）至少用打气筒向消毒器内打多少次气才能使药液达到雾化要求？
（2）消毒人员计算过用打气筒向消毒器内刚好打了140 次气后，恰好能把桶内液体全
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部喷完，试求原来桶内有多少L 药液。
14．（2023 春·广东深圳·高三深圳外国语学校校考阶段练习）如图所示，一定质量的
理想气体用质量可忽略的活塞封闭在导热性能良好的汽缸中，活塞的密封性良好．将
汽缸的底部悬挂在天花板上，用一段轻绳将活塞和质量为
的物体拴接在一起，
物体置于水平面上，轻绳刚好伸直．已知活塞的横截面积为
，外界环境的
压强为
，温度为
，忽略一切摩擦，重力加速度取
。
（1）现降低环境温度，求当温度为多少时物体与水平面之间的弹力恰好为零？
（2）在第（1）问的前提下，继续降低环境温度，当活塞缓慢向上移动
时（未
到达汽缸底部），已知整个过程气体向外界放出
的热量，求整个过程中封闭气
体的内能的变化量为多少？
15．（2023·广东广州·统考三模）现代瓷器的烧制通常采用电热窑炉。如图是窑炉的简
图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.4p0（p0为大气压强）时，排气阀才会
开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为V0，压强为p0。
（1）求窑内温度为387℃时窑内气体的压强；
（2）求窑内温度为927℃时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。
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16．（2023·广东·模拟预测）现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑。某次烧制前，封闭
在窑内的气体温度为27℃，压强为
。烧制过程中为避免窑内气压过高，
窑上有一个单向排气阀，当窑内气压达到
时，单向排气阀变为开通状态，
当窑内气体温度达到烧制温度927℃保持不变时，单向排气阀关闭。已知烧制过程中
窑内气体温度均匀且缓慢升高，单向排气阀排气过程中窑内气压保持不变。不考虑瓷
胚体积的变化，求：
（1）排气阀开始排气时，窑内气体温度；
（2）烧制过程中，排出的气体占原有气体质量的比例。
17．（2023·广东·统考二模）如图，在汽油内燃机的气缸里，当温度为
时，混合
气体（可视为理想气体）的体积为
，压强为
。压缩冲程移动活
塞使混合气体的温度升高，体积减小到
，压强增大到
。
（1）试简要回答，汽油内燃机在压缩冲程阶段，汽缸内气体的内能和分子平均动能怎
样变化？
（2）求：汽油内燃机在压缩冲程结束时，汽缸内混合气体的温度为多少摄氏度。
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18．（2023·广东韶关·统考模拟预测）如图所示，一根一端封闭粗细均匀细玻璃管AB
开口向上竖直放置，管内用高
的水银柱封闭了一段长
的空气柱。已
知外界大气压强为
，封闭气体的温度为
，g 取10
，则：
（1）若玻璃管AB 长度为
，现对封闭气体缓慢加热，则温度升高到多少摄氏
度时，水银刚好不溢出？
（2）若玻璃管AB 足够长，缓慢转动玻璃管至管口向下后竖直固定，同时使封闭气体
的温度缓慢降到
，求此时试管内空气柱的长度。
19．（2023·广东·模拟预测）如图，在热力学温度
的室内放一空导热水瓶，
将瓶盖盖上（不漏气），现将水瓶搬至室外阳光下暴晒，使水瓶内空气的温度升至
，大气压强恒为
，将水瓶内的空气视为理想气体。
（1）求暴晒后水瓶内空气的压强p；
（2）若暴晒后在室外将瓶盖打开，使水瓶内、外的压强相同，水瓶内气体的温度不变，
求水瓶内放出的空气质量与剩余空气质量之比。
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20．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱
的科学实验，如图所示，将吸管对折后用回形针固定，然后管口竖直向下插入装有水
的矿泉水瓶中，使吸管顶部露出水面，最后用盖子封紧矿泉水瓶（如图a）。实验时，
用力按压瓶身，“潜水艇”就会沉入水底，松开手后，“潜水艇”又浮出水面。设水
面上方的封闭气体体积为V0，压强为p0，吸管内封闭气体的体积为V，“吸管潜水
艇”的总质量为m，水的密度恒为ρ，气体温度始终保持不变，所有气体视为理想气体。
（1）缓慢挤压瓶身时，瓶内封闭气体的内能如何变化？吸热还是放热？
（2）挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时（如图b），水面上方的气体体积减小
了多少？（不考虑吸管厚度和回形针的体积，吸管内外液面高度差产生的压强远小于
大气压，即管内外气压始终相等）
21．（2023·广东深圳·深圳市高级中学校考三模）汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压，
是汽车行车安全及动力性能一个重要指标。如图所示，是一辆家用轿车在一次出行过
程中仪表盘上显示的两次胎压值，其中图（a）表示刚出发时的显示值，图（b）表示
到达目的地时的显示值，出发前胎内温度与环境温度相同。（
可近似等于1 个标
准大气压，车胎内气体可视为理想气体且忽略体积变化）轿车仪表盘胎压实时监测
（1）此次出行过程中轿车的左前轮胎内气体温度升高了多少摄氏度；
（2）如果出发时就使轮胎气压恢复到正常胎压
，需要充入一定量的同种气体，
求左前轮胎内充入气体质量和该车胎内原有气体质量之比（忽略充气过程中轮胎体积
和温度的变化）。
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22．（2023·广东·高三专题练习）如图所示，平直木板与水平地面上的铰链相连，一段
水银柱把一定质量的气体封闭在玻璃管内，把玻璃管固定在木板上，在竖直平面内缓
慢的转动木板，木板与水平地面之间的夹角为
，可得气体的压强p 与
之间的关
系图像如图乙所示，当
时，气体的压强是大气压强的2 倍，
时气体的长
度为
，温度为T，
。
（1）求
图像横轴的截距（用负数来表示）以及大气压强；（用a、b 来表示）
（2）若
时气体温度为1.2T，则气体的长度为多少？（用L 来表示）
23．（2023·广东·高三专题练习）一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量
，活
塞质量
，活塞横截面积
，活塞上面的气缸内封闭了一定质量的理
想气体，下面有气孔
与外界相通，大气压强
。活塞下面与劲度系数
的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸
内气柱长度
，
取
，活塞不漏气，且与缸壁无摩擦。现给封闭气体加
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热，求：
（1）当汽缸恰好脱离地面时，缸内气体的温度；
（2）缸内气柱长度
时，缸内气体的压强
。
24．（2023·广东·高三专题练习）学校开设太空探索课，某学生小组根据反冲原理制作
了一个“水火箭”。“水火箭”主体是一个容积为2L 的饮料瓶，现将其装入0.5L 的
水，再安装在发射架上，此时瓶内空气压强为
，用打气筒通过软管向箭体内充气，
打气筒每次能将200mL，压强为
的外界空气压入瓶内，当水火箭内部气压达到
时可将活塞顶出，向后喷水，箭体发射。设充气过程气体温度不变，瓶体积和水的体
积变化不计，瓶内气体视为理想气体。求：
（1）要使水火箭发射出去，至少需要用打气筒打几次气；
（2）若瓶内的水在极短时间内喷出，则该过程箭体内气体的温度升高还是降低，简要
说明理由。
25．（2023·广东茂名·统考模拟预测）如图所示为某兴趣小组制作的一个测量气体温度
的简易装置，该装置由一个压力表和烧瓶组成，压力表由通气管与瓶内密封的空气相
通，压力表的示数等于瓶内气体压强与外界大气压强的差值。已知当室内温度为27℃
时，压力表的示数为零，外界大气压强为
，热力学温度与摄氏温度的关系为
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，瓶内空气可视为理想气体，烧瓶导热性能良好，忽略烧瓶的热胀冷缩。
（1）若环境温度升高，整个装置的密封性良好，求压力表的示数为900Pa 时，瓶内气
体的摄氏温度（结果保留三位有效数字）；
（2）某次测温过程中，当室内温度为36℃，压力表的示数为2000Pa，请判断该烧瓶
是否漏气？如果漏气，剩余空气的质量与原来空气质量的比值是多少？（可用分数表
示）
26．（2023·广东惠州·统考一模）如图为高压锅结构示意图，气孔1 使锅内气体与外界
连通，随着温度升高，锅内液体汽化加剧，当温度升到某一值时，小活塞上移，气孔
1 封闭．锅内气体温度继续升高，当气体压强增大到设计的最大值
时，气孔2 上
的限压阀被顶起，气孔2 开始放气．气孔2 的横截面积为
，锅内气体可视为理
想气体，已知大气压
，重力加速度g 取
，求：
（1）限压阀的质量m；
（2）若限压阀被顶起后，立即用夹子夹住限压阀使其放气，假设放气过程锅内气体温
度不变，当锅内气压降至
，放出的气体与限压阀被顶起前锅内气体的质量比。
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27．（2023·广东潮州·校考三模）如图所示，生活中，我们用保温杯接开水后拧紧杯盖，
待水冷却后就很难拧开．某可显示温度的保温杯容积为
，倒入
热水后，
拧紧杯盖，此时显示温度为
，压强与外界相同．已知，外界大气压强
为
，温度为
，杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强。
（1）请写出水冷却后杯子很难拧开的原因。
（2）求杯内温度降到
时，杯内气体的压强；
28．（2023 春·广东·高三校联考阶段练习）根据气象报道，我国北方有些地区昼夜温
差可以达到
以上。若北方某城市白天最高气温高达
，夜晚最低气温低至
，
该城市某无人居住的房间，房间内温度与外界环境温度相同，房间的容积为
，房间
内的空气视为理想气体，热力学温度T 与摄氏温度t 的关系为
，大气压强保
持不变，求：
（1）若房间密闭，房间内昼夜空气压强的最大比值；
（2）若房间与大气连通，房间内昼夜空气密度的最小比值。
29．（2023·广东广州·执信中学校考三模）如图是泡茶常用的茶杯，某次茶艺展示中往
杯中倒入适量热水，水温为87°C，盖上杯盖，杯内气体与茶水温度始终相同。已知室
温为
C，杯盖的质量
，杯身与茶水的总质量为
。杯盖的面积约
为
，大气压强
，忽略汽化、液化现象，杯中气体可视为理想
气体，重力加速度
，求：
（1）若杯盖和杯身间气密性很好，在温度下降时，试从微观角度分析说明杯内的气体
压强的变化。
（2）若杯盖和杯身间气密性很好，请估算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温；
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30．（2023·广东梅州·统考三模）小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象：在热力
学温度恒为300K 的室内，向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖，吸管上端
封闭、杯盖与杯体未拧紧，这时有大量气泡从吸管底溢出，过了一会儿，吸管底端不
再有气泡溢出，此时水与吸管内气体热力学温度均为367. 2K，测得杯体水面与吸管顶
端的高度差
，吸管总长
。已知水面上方气体的压强始终与外界大气
压强相同，外界大气压强
，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度
，水的密度
，求：
（1）吸管底端不再有气泡溢出时，吸管内气体的压强；
（2）从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。
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