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专题二十四 气体 固态和液体
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
第I 部分
一、单选题：本题共8 小题，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对4 分，
选错不得分。
1．（2024·福建·三模）机舱内有一个空矿泉水瓶内密闭着一定质量的空气，飞机在高空巡航时瓶子的状态
如图甲所示。飞机着陆时瓶子的状态如图乙所示。假设机舱内的温度保持不变，飞机从巡航到着陆过程（
）
A．飞机机舱内的气压减小
B．矿泉水瓶内的空气的压强增大
C．矿泉水瓶内的空气分子平均动能增大D．矿泉水瓶内的空气内能增大
【答案】B
【详解】AB．飞机从巡航到着陆过程，温度不变，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，
根据理想气体状态方程
，故可知矿泉水瓶内的空气的压强增大，则飞机从巡航到着陆过程飞机机
舱内的气压增大，故A 错误，B 正确；
C．由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故
从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变，故C 错误；
D．由于温度不变，则内能不变，故D 错误。
故选B。
2．（2023·江苏·高考真题）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A 变化到状态B。该过程中
1
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（ ）
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
【答案】B
【详解】A．根据
可得
则从A 到B 为等容线，即从A 到B 气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A 错误；
B．从A 到B 气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B 正确；
C．从A 到B 气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰
撞力变大，选项C 错误；
D．气体的分子密度不变，从A 到B 气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体
分子数变大，选项D 错误。
故选B。
3．（2023·江苏·高考真题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选
取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ）
A．把柱塞快速地向下压
2
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B．把柱塞缓慢地向上拉
C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
【答案】B
【详解】因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封
闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。
故选B。
4．（2023·辽宁·高考真题）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能
量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T 图像如图所示。该
过程对应的p-V 图像可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据
可得
从a 到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b 到c，气体压强减小，温度降低，因c 点与原点连
线的斜率小于b 点与原点连线的斜率，c 态的体积大于b 态体积。
故选B。
5．（2024·河南·三模）一定质量的理想气体从状态
开始，经历
过程回到原状态，其
图像如图
3
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所示，其中
、
与
轴平行，
的延长线过原点
。下列判断正确的是（ ）
A．在
、两状态，气体的体积相等
B．在
、
两状态，气体的体积相等
C．由状态到
状态，气体内能增大
D．由
状态到
状态，气体对外做功
【答案】B
【详解】AB．由气体的状态方程
可得
则有
图像的斜率
，可知
、两状态分别与O 点连线的斜率不同，在
、两状态，气体的体积
不相等；
、
两状态在同一条过原点的直线上，即在同一条等容线上，则有在
、
两状态，气体的体
积相等，A 错误，B 正确；
C．理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，因此气体由状态到
状态，气体的温度减小，
则内能减小，C 错误；
D．由题图可知，
与O 点连线的斜率小于
与O 点连线的斜率，则
状态时的体积大于
状态时的体
积，即由
状态到
状态，气体的体积减小，外界对气体做功，D 错误。
故选B。
6．（2024·辽宁·三模）图为某兴趣小组发射的自制水火箭。发射前瓶内空气的体积为1.2L，水的体积为
0.8L，瓶内空气压强为3atm。打开喷嘴后水火箭发射升空，忽略瓶内空气温度的空气变化，外界大气压强
为1atm。在瓶内的水刚喷完瞬间，瓶内空气的压强为（ ）
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A．1.8atm
B．2.1atm
C．2.5atm
D．2.8atm
【答案】A
【详解】由题意可知，发射前，瓶内空气的压强和体积分别为
、
，水完全喷完瞬间，瓶
内空气的体积
设瓶内的水刚喷完瞬间，瓶内空气的压强为p2，瓶内气体经历等温变化，根据玻意耳定律有
解得
故选A。
7．（2024·河北·二模）如图所示，一水槽内盛有某种液体，一粗细均匀的导热良好的玻璃瓶底朝上漂浮在
液体中，玻璃瓶内外液面高度差为h，若环境温度缓慢升高，大气压强始终不变，下列说法正确的是（
）
A．玻璃瓶内外液面高度差h 变大
B．玻璃瓶内气体压强变大
C．玻璃瓶逐渐上浮
D．玻璃瓶受到的浮力变大
【答案】C
【详解】AB．玻璃瓶内气体对玻璃瓶底的压力等于大气对玻璃瓶底的压力和玻璃瓶重力之和，故玻璃瓶内
气体压强不变，玻璃瓶内外液面高度差不变，故AB 错误；
C．瓶内气体压强不变、温度升高，故体积变大，玻璃瓶逐渐上浮，故C 正确；
D．玻璃瓶受到的浮力等于玻璃瓶的重力，故瓶内气体温度缓慢升高的过程中，玻璃瓶受到的浮力不变，
故D 错误。
故选C。
8．（2023·重庆·高考真题）密封于气缸中的理想气体，从状态
依次经过ab、bc 和cd 三个热力学过程达
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到状态d。若该气体的体积V 随热力学温度T 变化的V-T 图像如图所示，则对应的气体压强p 随T 变化的p-
T 图像正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】由V-T 图像可知，理想气体ab 过程做等压变化，bc 过程做等温变化，cd 过程做等容变化。根据
理想气体状态方程，有
可知bc 过程理想气体的体积增大，则压强减小。
故选C。
二、多选题：本题共4 小题，共16 分。有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，
有选错或不答的得0 分。
9．（2024·河北·二模）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某
型号轮胎能在温度为-40℃~90℃范围内正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过
3.5atm，最低胎压不低于1.6atm。假设轮胎的体积不变，中午（t=37℃）给轮胎充气时，合适的胎压可能
为（ ）
A．2.0
B．2.1
C．2.5
D．2.8
【答案】CD
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【详解】由等容变化
，
得
，
则胎压范围为
故选CD。
10．（2021·湖南·高考真题）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别
为
和
）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从
下降
高度到
位置时，活塞上细沙的总质量为
。在此过程中，用外力
作用在右端活塞上，使活塞位置始
终不变。整个过程环境温度和大气压强
保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为
。下列说法
正确的是（ ）
A．整个过程，外力
做功大于0，小于
B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C．整个过程，理想气体的内能增大
D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于
E．左端活塞到达
位置时，外力
等于
【答案】BDE
【详解】A. 根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞
没有移动，可知整个过
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程，外力F 做功等于0，A 错误；
BC. 根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均
动能保持不变，内能不变，B 正确，C 错误；
D. 由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功：
D 正确；
E. 左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得：
即：
E 正确。
故选BDE。
11．（2024·辽宁·三模）如图所示，利用注射器上刻度可测封闭气体的体积，利用压强传感器可测封闭气
体的压强，通过作压强与体积的关系图可探究封闭气体等温变化的规律。如果在不同环境温度
、
（且
）下，实验操作和数据处理均正确，则下面四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】BC
【详解】AB．根据玻意耳定律可得
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可知
图像为双曲线图线，由于
，根据
当气体
相同时，温度高对应的压强大，故A 错误，B 正确；
CD．根据玻意耳定律可得
可得
可知
图像为过原点的倾斜直线，由于
，则
对应图像的斜率较大，故C 正确，D 错误。
故选BC。
12．（2024·山东·二模）瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯
进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为
，温度为27℃，当窑内气压达到
时，气窑上方的单向排气阀开始排气，使气窑内气体压强保持
不变，窑内气体温度逐渐升高至1227℃
后保持不变，连续烧制8~10 小时。下列说法正确的是（ ）
A．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为91℃
B．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为627℃
C．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2 3∶
D．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2 5∶
【答案】BD
【详解】AB．根据等容变化
单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为
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A 错误，B 正确；
CD．排气后气窑内气体压强保持
不变，根据等压变化
由于密度相同，则本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为
得
C 错误，D 正确。
故选BD。
第Ⅱ部分
三、实验题：本题共2 小题，共15 分。
13．（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻
度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活
塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强
和体积
（等于注射器示数
与塑料管容积
之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题：
（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的
气体 。
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A．
与
成正比 B．
与
成正比
（2）若气体被压缩到
，由图乙可读出封闭气体压强为
（保留3 位有效数字）。
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了
，则在计算
乘积时，他的计算结果与同组
正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随
的增大而 （填“增大”或“减小”）。
【答案】 B
增大
【详解】（1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，
一定质量的气体，
与
成正比。
故选B。
（2）[2]若气体被压缩到
，则有
由图乙可读出封闭气体压强为
（3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了
，则在计算
乘积时，根据
可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随
的增大而增大。
14．（2024·河北·三模）某同学利用如图所示装置做探究一定质量的理想气体在温度不变时压强与体积关
系的实验。
步骤如下：
①将一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体。其中，一根带阀门的细管连通充满
水的注射器，另一根细管与压强传感器相连。
②将压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。
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③打开阀门，用手握住烧瓶，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门。
④根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p。
⑤多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
(1)该同学错误的操作步骤为 。
(2)正确进行实验后，该同学根据实验数据画出的图像如图所示，其中的纵坐标为 （选填“V”或
“
”），烧瓶的容积
为 。（用图中字母表示）
(3)另一同学重复实验，计算了多组p 与
乘积，发现
随压强p 增大而变小，导致这个现象
的原因可能为 。（写出一个原因即可）
【答案】(1)③
(2)
(3)见解析
【详解】（1）探究理想气体温度不变时压强与体积关系，实验过程，用手握住烧瓶（步骤③）会导致容
器的容积发生变化，会影响实验，所以是错误的操作。
（2）设烧瓶容积为
，由波意耳定律有
得
所以图线的纵坐标是
，图线的纵截距为容器的体积，有
（3）
这个乘积与物质的量有关，与气体温度有关，实验中发现
乘积变小，有可能是实
验过程中温度降低导致的。
四、计算题：本题共4 小题，共37 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后
答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
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15．（2024·辽宁·二模）两玻璃管粗细均匀，横截面积相同，两管下端由软橡皮管相连，管中装有密度为
的液体。左侧玻璃管固定不动，左管上端封闭了一定质量的空气，右管上端与大气相通。初始时刻两管
内液面相平，温度为
，左侧气柱长度为
，如图甲所示。现缓慢向下移动右管，两管内液面高度差变为
h 时，空气柱长度变为L，如图乙所示。重力加速度为g。
（1）求大气压强
；
（2）在前问基础上保持右管不动，缓慢加热左管，使两管中液面再次相平，如图丙所示，求此时左管内
气体的温度T。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）设玻璃管横截面积为S，两管内液面高度差变为h 时，封闭气体的压强为
，由平衡条件可
知
两管内液面高度差变为h 的过程中，封闭气体做等温变化，由玻意耳定律可得
解得
（2）两管中液面再次相平时，封闭气体做等压变化，则有
又有
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解得
16．（2024·湖北·二模）一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B 的
图像如图中的实线所示，其中
、
均为已知量，已知气体在状态A 时的热力学温度为
。求：
（1）此过程中理想气体对外做的功W；
（2）此过程中理想气体的最高热力学温度
。（请写出必要的证明过程）
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）题中图像与横轴围成的面积表示理想气体对外做的功，即
解得
（2）题图中直线对应的方程为
设理想气体的热力学温度为T、压强为p 时，体积为V，有
有理想气体状态方程
知，当
数值最大时，理想气体的热力学温度最高，即当
时，理想
气体的热力学温度最高，此时压强
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又有
将
、
带入上式得
17．（2024·江西·三模）如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S 的活塞封闭一定量的理
想气体，活塞质量为
，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为
（未知）的物块静止
后，活塞距缸底高度为
，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为
，外界
温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。
（1）求图（a）中封闭气体的压强大小；
（2）求图（b）中物块质量
。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）对活塞进行分析，根据平衡条件有
解得
（2）活塞从位置H 到位置
，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
对活塞与物块整体进行分析，根据力的平衡条件有
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解得
18．（2023·湖南·高考真题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化
为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆
与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆
上施加
水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压
与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，
打开，
闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室
最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，
闭合，
打开，抽
气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从
排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为
，初始
压强等于外部大气压强
，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为
。假设抽气过程中，助力活塞保
持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
（1）求第1 次抽气之后助力气室内的压强
；
（2）第
次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小
。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积
根据玻意耳定律
解得
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（2）同理第二次抽气
解得
以此类推……
则当n 次抽气后助力气室内的气体压强
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为
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