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重难点15 热 学
三年考情分析
2025 考向预测
2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T13•热力学第一定律与变压
器综合问题
2023•（辽宁、吉林、黑龙江）T5•气体等温变化图像
2022•辽宁T6•热力学第一定律与理想气体状态方程
2023•吉林、黑龙江T33•热力学第一定律、应用玻意耳定律
解决实际问题
2022•（吉林、黑龙江）T33•热力学第一定律与理想气体状
态方程、应用盖吕萨克定律解决实际问题
本专题属于新高考必考内容，主要考查理想气体
三种变化和变化过程的做功与能量的变化——热
力学第一定律，三种变化与力学的综合问题。常
以理想气体变化为载体结合实际生产生活情景设
计试题考查，新高考出现热学与变压器的跨章节
综合的新试题，选择题与实验题也出现用“探究
等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实
验考查，复习过程中多注意，多以选择题形式出
现，较多新高考省份热学出现在第13 题。
【考点概览】
【高分技巧】
一、 分子动理论 固体、液体
1．分子动理论的三个核心规律
(1)分子模型、分子数
①分子模型：球模型：V＝πR3，立方体模型：V＝a3.
1
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②分子数：N＝nNA＝NA＝NA.
(2)分子运动：分子做永不停息地无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈．
(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系．
2．固体和液体
(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶
体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相
互转化．
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在
光学、电学、物理性质上表现为各向异性．
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．
二、气体实验定律与理想气体状态方程
1．合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，p、V、T 中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方
程求解．
(2)若气体质量一定，p、V、T 均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解．
2．关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列
出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解．
三、热力学定律和气体状态变化的综合应用
气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的处理方法
（建议用时：40 分钟）
2
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【考向一：分子动理论 固体、液体】
1.（ 2024·辽宁辽阳·一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是
（ ）
A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D．在水珠表面层，水分子间
的作用力为零
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）下列关于四幅插图的说法正确的是（ ）
A．甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体
B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．丙图为
粒子的散射实验现象，其中J 运动轨迹所占的比例是最多的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
3．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一
勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法错误的是（ ）
A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈
B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象
C．泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的
D．打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力
4．（2024·吉林松原·模拟预测）氦是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应
3
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用于制冷和冷却中。若以
表示氦的摩尔质量，
表示在标准状态下氦蒸气的摩尔体积，
表示在标准状
态下氦蒸气的密度，
表示阿伏加德罗常数，
分别表示每个氦分子的质量和体积，则下列表达式
正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（多选）（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原
理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，
无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确
的是（ ）
A．雨水分子在永不停息地无规则运动
B．照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象
C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果
D．照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小
【考向二：气体实验定律与理想气体状态方程】
6．（2024·辽宁·模拟预测）中医经常利用拔罐器为病人去除身上的寒气和湿气，如图所示。设罐体的容积
为
，真空枪容积为
，大气压强为
。某次拔罐仅抽一次气时，由于皮肤鼓起，使得罐体内容积减小
了
，假设气体温度不变，则罐体内气体压强大小变为（ ）
4
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A．
B．
C．
D．
7．（2024·辽宁沈阳·一模）如图（a），某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，
在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出
水面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（ ）
A．体积变小，压强变小
B．体积变大，压强变大
C．体积变小，压强变大
D．体积变大，压强变小
8．（2024·黑龙江大庆·三模）如图所示，在两端开口的U 形管中，下部有一段水银柱a，右侧直管内封
闭气体上有一段水银柱b、若向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为x 的水银，则平衡后（ ）
A．右侧直管内封闭气体的压强减小
B．右侧直管内封闭气体的体积减小
C．水银柱a 两侧水银面的高度差增加
D．水银柱b 升高
9．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）如图所示，光滑的绝热汽缸内有一质量为m 的绝热活塞，活塞下方
封闭一定质量的理想气体，初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸内气体缓慢加热至某一状态B，停止
加热前，活塞已经与卡口接触。下列图像能反映封闭气体状态变化的是（ ）
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A．甲和丙
B．甲和丁
C．乙和丙
D．乙和丁
10．（2024·辽宁大连·模拟预测）学校举行趣味运动会，某同学用气泉给“陆地龙舟”充气。“陆地龙
舟”里原有压强为
的空气
，气泵每秒钟能把体积为
压强为
的空气打入“陆地龙
舟”中。请估算气泵工作多长时间能使“陆地龙舟”里的压强达到
（近似认为“陆地龙舟”的体积
和温度保持不变）（ ）
A．0.5min
B．1.0min
C．2.0min
D．3.0min
11．（2023·辽宁·高考）“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（ ）
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A．
B．
C．
D．
12．（多选）（2023·吉林、黑龙江·高考）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与
末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
13．（2024·吉林·二模）汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三
氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，
压强为
，囊内氮气的密度
；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始
泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为
时，不再排气，将气体视为理想气体。
求：
（1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量
，阿伏加德罗常数
）
（2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2
位有效数字）。
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14．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如图所
示的装置测量。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。这时测
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
20.0cm。已知容器C 和管A 的总体积为
，求被测固体的体积？
15．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的
酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上
（如图）。假设加热后小罐内的空气温度为87℃，当时的室温为27℃，大气压为
，小罐开口
部位的面积
。当罐内空气温度变为室温时，求：（不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变
化的影响）
（1）小罐内的空气对皮肤的压力大小；
（2）某次拔罐时由于医生操作不当，小罐未紧贴在皮肤上，当罐内空气变为室温时，进入罐内空气与原
有空气质量之比为多少。
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16．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）学校举办的趣味运动会上，同学们进行了水火箭的制作与发射比赛。
装置如图所示。圆柱形可乐瓶内封闭了一定质量的气体，比赛中利用打气筒向瓶内多次打气，直到瓶内气
体的压力冲开瓶塞，瓶内水从瓶口快速喷出，瓶身因反冲获得向上的速度射向空中。已知瓶塞的横截面积
为S，未打气时，瓶中气体的压强为
（大气压强），体积为
，每次打入瓶中的气体压强为
，体积为
。忽略打气过程中气体温度的变化，同时忽略水及瓶塞重力产生的压强，气体可看作理想气体，瓶塞
与瓶颈间的最大静摩擦力大小为
。多次打入气体后，水恰好冲开瓶塞，水火箭成功发射。重力加速度为
g。求：
（1）打气n 次后，可乐瓶仍静止，瓶内气体的压强
；
（2）瓶塞刚被冲开时，打气的次数N。
17．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）竖直放置的导热良好的汽缸固定在水平面上，A、B 活塞的面积分
别为SA=10cm2，SB=20cm2，质量分别为mA=1kg，mB=2kg，它们用一根长为
、不可伸长的轻绳连
接，均可沿汽缸内壁无摩擦地上下运动。初始时，轻绳恰好伸直且没有拉力，如图甲所示，A、B 活塞间
封闭气体Ⅰ的上、下段气柱的长度分别为L、2L，B 下方封闭气体Ⅱ的长度为L，A 上方的汽缸足够长。现
用一跨过两个定滑轮的轻绳连接活塞A 和物块C，如图乙所示，当活塞再次静止时，A、B 活塞均向上移
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动L，两活塞间均无漏气，大气压强
，环境温度恒定。取
，求：
（1）初始状态下，封闭气体Ⅰ和封闭气体Ⅱ的压强。
（2）物块C 的质量和末状态A、B 间轻绳的拉力大小。
18．（2024·吉林·一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将
一定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为h，活塞的质量为m、横截面
积为S，大气压强恒为
，重力加速度为g，容器中气体的温度为
，不计活塞与容器内壁的摩擦。求：
（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的
，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的
，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位
置时，则水平力的大小。
19．（2024·辽宁·三模）如图所示，某老师用封闭着一定质量理想气体、横截面积
的注射器提起
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质量
的桶装水，此时注射器内气柱长度
。已知大气压强
，环境温度
，
注射器内气柱最大长度为8cm，g 取
，注射器和水桶质量可以忽略，不计一切阻力，注射器密封良
好。求：
（1）当放下桶装水时，注射器内气柱的长度；
（2）当环境温度变为37℃时，注射器最多能提起桶装水的质量（结果保留三位有效数字）。
20．（2024·辽宁沈阳·三模）2024 年4 月我省凌源地区遭遇了暴雨袭击，导致一些排水井内水面上升，若
井盖排气孔被堵塞，会产生井盖移位的安全隐患。如图所示，井盖质量
，圆柱形竖直井内水面面积
，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强
。若井内水位以
的速度上
涨，空气视为理想气体，温度保持不变，
。
（1）求密闭空气的压强为多大时，井盖刚好被顶起；
（2）若48 分钟后井盖刚好被顶起，求此时井内水位与井盖之间的距离h；
21．（2022·吉林、黑龙江·高考）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞
Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能
通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为
、m，面积分别为
、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡
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状态，此时弹簧的伸长量为
，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为
。已知
活塞外大气压强为
，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
22．（2023·吉林、黑龙江·高考）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为
的A、B 两
段细管组成，A 管的内径是B 管的2 倍，B 管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长
度均为
。现将玻璃管倒置使A 管在上方，平衡后，A 管内的空气柱长度改变
。求B 管在上方时，
玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以
为压强单位）
【考向三：热力学定律和气体状态变化的综合应用】
23．（2024·吉林·一模）某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶。然
后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞的同时瓶内出现白雾，则（ ）
A．挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小
B．挤压水瓶过程中，瓶内气体内能不变
C．瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功
D．瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高
24．（2024·辽宁·模拟预测）某次防灾演练中，消防员演示了遭遇洪水时正确使用塑料盆进行自救的方法。
如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，最终消防员和塑料盆一起漂浮，其示意
图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则（ ）
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A．将盆口下压的过程中，盆中气体的压强增大
B．将盆口下压的过程中，盆中气体对外做正功
C．将盆口下压的过程中，盆中气体从外界吸热
D．盆中气体对盆的作用力与人对盆的压力大小相等
25．（2024·辽宁·一模）某校物理学科后活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学
制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开
与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气
体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装
置不漏气，则下列说法中正确的是（ ）
A．针筒内气体压强减小
B．针筒内气体吸热
C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少
D．用国际单位制单位表示的状态参量在
图中图线可能如图中
26．（2022·辽宁·高考）一定质量的理想气体从状态a 变化到状态b，其体积V 和热力学温度T 变化图像
如图所示，此过程中该系统（ ）
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A．对外界做正功B．压强保持不变
C．向外界放热
D．内能减少
27．（多选）（2024·黑龙江·二模）一定质量的理想气体从状态A 开始，经历四个过程
、
、
、
回到原状态，其
图像如图所示，其中DA 段为双曲线的一支。下列说法正确的是（
）
A．
外界对气体做功
B．
气体的内能增加
C．
气体向外界放热
D．
容器壁单位时间单位面积内受到气体分子撞击的次数增加
28．（多选）（2022·吉林、黑龙江·高考）一定量的理想气体从状态a 经状态b 变化到状态c，其过程如
图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a 处的压强大于状态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
29．（多选）（2024·黑龙江·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a 开始，经a→b、b→c、c→a 三个过
程后回到初始状态a，其
图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
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A．在a→b 过程中，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多
B．在b→c 过程中，气体向外界放热
C．在c→a 过程中，气体吸收的热量小于
D．气体在a→b→c→a 一个循环过程中吸收的热量等于
30．（多选）（2024·吉林·一模）如图所示为一定质量的理想气体从状态a→b→c→d→a 过程的
图
像，其中ac 的连线过原点，bc、da 连线与横轴平行，cd 连线与纵轴平行。则下列说法正确的是（ ）
A．从状态a 到状态b，气体对外做正功
B．从状态b 到状态c，单位时间、单位面积撞击器壁的分子数不变
C．从状态c 到状态d，气体向外放出热量
D．a 到b 气体对外做的功等于c 到d 外界对气体做的功
31．（多选）（2024·辽宁丹东·二模）家庭中使用的一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住
锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为
，压强为
，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为
，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的
有效正对面积为S，强力挂钩的总质量为m，与墙面间的最大静摩擦力是正压力的k 倍，外界大气压强为
，重力加速度为g，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。
此过程中，下列说法正确的是（ ）
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A．吸盘内的气体的压强增大
B．吸盘内的气体要从外界吸收热量
C．吸盘内的气体分子的平均动能不变
D．安装结束后，此挂钩所挂物体的最大质量为
32．（2024·辽宁、吉林、黑龙江·高考）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2 = 5：1，原线
圈接在电压峰值为Um的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R 的电热丝，电热丝密封在绝热容
器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为T0。
（1）求变压器的输出功率P；
（2）已知该容器内的气体吸收的热量Q 与其温度变化量ΔT 成正比，即Q = CΔT，其中C 已知。若电热
丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2 倍，求电热丝的通电时间t。
33．（2024·辽宁鞍山·二模）如图所示一U 形玻璃管竖直放置，右端开口，左管用光滑活塞和水银封闭一
段空气柱。外界大气压为
，封闭气体的温度
，玻璃管的横截面积为
，管
内水银柱及空气柱长度如图所示。已知水银的密度为
，重力加速度
；封闭气
体的温度缓慢降至
。求：
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(1)温度
时空气柱的长度L；
(2)已知该过程中气体向外界放出6.0J 的热量，气体内能的变化量。（结果保留两位有效数字）
34．（2024·黑龙江·二模）某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形
容器内用横截面积
、质量
的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时
气体处于温度
、活塞与容器底的距离
的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活
塞缓慢上升
恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温
度
的状态C 时触动报警器。从状态A 到状态C 的过程中，气体内能增加了
，大气压强
，重力加速度g 取
，求：
（1）气体在状态C 时的压强；
（2）气体由状态A 到状态C 过程中，从外界吸收的热量Q。
35．（2024·辽宁·二模）油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图a，汽油机工作过程中在一个冲程内燃
烧室内气体的
曲线如图b 所示，其中B→C 和D→A 为两个绝热过程。燃烧室内的气体可看做理想气
体。一定质量的油气混合气体进入燃烧室，初始状态A 点处混合气体的温度为
，压强约为
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。火花塞点火瞬间，燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到
，然后，活塞被推动
向下移动，在经历B→C 的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得气缸内温度降低了
300K，膨胀结束到达状态C 时，燃烧室内压强降低到
，求：
（1）在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度；
（2）气缸内气体的最大体积
与最小体积
之比被称为压缩比
，是汽油机动力大小的一个标志。根据
题目中条件，计算该汽油机的压缩比。
36．（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，粗细均匀的T 形导热玻璃管（足够细）由A、
、
三部分组成，
其长度分别为8cm、16cm、50cm。现将T 形玻璃管固定，使A、
管水平，
管竖直，管内有一段汞柱分
别将一定质量的理想气体封闭在A、
管内，A、
管内气柱的长度分别为5cm、10cm，
管内汞柱高度为
14cm。已知大气压强
，环境温度t0=27℃，玻璃管横截面面积
，热
力学温度
与摄氏温度的关系为
。现对玻璃管缓慢加热，直至水银刚好全部进入
管。
（1）求此时封闭气体的热力学温度；
（2）若继续给玻璃管缓慢加热，当气体再吸收10.234J 的热量时，
管液面上升了20cm，求气体内能的
增量。（结果保留2 位有效数字）
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