第68講氣體實驗定律的綜合應用

（模擬精練+真題演練）

1.（2023?陜西?校聯考模擬預測）某同學想測量秋季的晝夜溫差，于是他設計了一個實驗方案。將傾角為e

足夠長的光滑斜面固定在水平地面上，上端固定一定滑輪，用繞過滑輪的輕繩將質量為他的物塊與質量為

小活塞連接，活塞與導熱性能良好的汽缸間封閉有一定質量的理想氣體，汽缸靜止在斜面上。當中午環境

的熱力學溫度為工時，缸內封閉氣體的體積為%。己知活塞的橫截面積為S,重力加速度大小為g,外界大

氣壓恒為Poo不計活塞與汽缸間的摩擦。

（1）若環境的溫度緩慢降低，求缸內氣體的體積為］K時環境的熱力學溫度與；

（2）若不降低環境的溫度，剪斷輕繩，汽缸沿斜面下滑，活塞始終沒有脫離汽缸，求活塞穩定后缸內氣體

的體積V=

2.（2023?安徽合肥?合肥市第八中學校考模擬預測）一個帶有活塞A的導熱氣缸B置于斜面上，當活塞A

用輕彈簧拉住時活塞到氣缸底部的距離為/,如圖甲所示；當讓氣缸B開口向下、氣缸底部被輕彈簧拉住時,

活塞到氣缸底部的距離為0.8/,如圖乙所示。已知活塞的質量為加，氣缸質量為4m，重力加速度為g,大

氣壓強po與氣缸橫截面積S的乘積poS=8mg,不計一切摩擦，操作過程中環境溫度不變，輕彈簧平行于斜

面。求：

（1）斜面的傾角0；

甲乙

3.（2023?湖北武漢?華中師大一附中校考三模）如圖所示，一絕熱氣缸放置在水平面上，絕熱活塞。下方

封閉了一定質量的理想氣體，活塞服b之間為真空，且用彈簧1連接，彈簧2下端與活塞b連接，上端固

定在天花板上。已知兩活塞質量均為出橫截面積均為S,兩彈簧勁度系數相同，原長均為大氣壓強為

p0=W。當缸內氣體溫度為4時，彈簧1長度為工，彈簧2為原長，活塞。到氣缸底部的距離為/。。求:

JZ

（1）彈簧的勁度系數任

⑵將氣缸溫度緩慢升高，使活塞口移與，求此時缸內氣體的溫度。

4.（2023?甘肅張掖?高臺縣第一中學校考模擬預測）如圖（a）所示，水平放置的導熱性能良好的汽缸I、II

橫截面積S相同，長度均為L,內部分別有質量均為加=邈、厚度不計的活塞A、B,活塞密封性良好且

g

可無摩擦左右滑動。汽缸I左端開口，外界大氣壓強為P。，汽缸n內通過B封有壓強為2P。的氣體，汽缸I

內通過一細管與汽缸n連通（細管容積可忽略不計），初始時A、B均位于汽缸最左端，缸內氣體溫度為

To,將汽缸緩慢轉到豎直位置，如圖（b）所示。求：

（1）活塞A、B分別下移的距離x/、尤2；

（2）對汽缸n氣體加熱，使B活塞恰好回到初始位置，此時汽缸n內氣體溫度72。

圖(a)圖(b)

5.（2023?湖南?校聯考模擬預測）如圖所示，豎直薄壁玻璃管的上端開口且足夠長，粗管部分的橫截面積

4=2cm2,細管部分的橫截面積S2=lcm2,用適量的水銀在管內密封一定質量的理想氣體。初始狀態封閉

氣體的熱力學溫度Z=330K,長度乙=22cm,細管和粗管中水銀柱的長度均為%=2cm。大氣壓強恒為

p°=76cmHg,現對封閉氣體緩慢加熱，細管水銀面緩慢上升。

（1）求當粗管中的水銀柱全部上升至細管時，封閉氣體的熱力學溫度與；

（2）當粗管中的水銀柱全部上升至細管時，繼續緩慢加熱，求細管水銀面繼續上升/?=16cm時的熱力學溫

度心。

Li

6.（2023?重慶沙坪壩?重慶一中校考模擬預測）如圖，一下端A開口、上端B封閉的細長玻璃管豎直放置。

玻璃管的上部封有長《=45cm的空氣柱，中間有一段長4=5cm的水銀柱，下部空氣柱的長度4=4cm。已

知大氣壓強為P°=75.0cmHg。現將玻璃管豎直插入水銀槽中，設整個過程溫度不變，穩定后上部空氣柱的

長度為4=42cm。求：

（1）穩定后上部空氣柱的壓強P；

（2）從玻璃管下端A進入玻璃管的水銀柱長度。

7.（2023?安徽滁州?安徽省定遠中學校考模擬預測）如圖所示，一定量氣體放在體積為％的容器中，室溫

為7b=300K,有一光滑導熱活塞C（不占體積）將容器分成A、8兩室，8室的體積是A室的兩倍，A室容器

上連接一U形管（U形管內氣體的體積忽略不計），兩邊水銀柱高度差為76cm,右室容器中連接有閥門K,

可與外界大氣相通（外界大氣壓等于76cmHg）。求：

（1）將閥門K打開后，A室的體積變成多少？

（2）打開閥門K后將容器的氣體從300K分別加熱到400K和495K,U形管內兩邊水銀面的高度差各為多

少？

K

A8匚

76cm

8.（2023?四川南充?統考三模）如圖所示，粗細均勻的。形細管左側封閉，右側裝有閥門，水平部分和豎

直部分長均為L=10cm,管中盛有一定質量的水銀。先開啟閥門，U形管靜止時左側水銀柱比右側高力=5cm,

再關閉閥門，使U形管以某一恒定加速度向左加速，液面穩定后發現兩豎直管中液面變為等高。管中氣體

均視為理想氣體，整個過程溫度不變，大氣壓強為=75cmHg,重力加速度g=10m/s2,求

（I）靜止時左側氣體的壓強Pi；

（II）關閉閥門向左加速時的加速度大小心

9.（2023?四川綿陽?統考模擬預測）氣調保鮮技術可人為控制氣調保鮮庫中氣體中氮氣、氧氣、二氧化碳

等成分的比例，氣體的濕度、溫度及氣壓，通過抑制儲藏物細胞的呼吸量來延緩其新陳代謝過程，使之處

于近休眠狀態，從而達到長期保鮮的效果。已知裝有某水果的保鮮盒中氣體體積為V,溫度為12℃,外界

大氣壓強為加，可認為盒內氣體壓強與外界大氣壓強相等，盒內氣體可視為理想氣體，由于保鮮盒上部為

柔性材料，則氣體體積可膨脹或被壓縮。

（1）若當地環境溫度升高到27℃,求盒內氣體的體積。

（2）運送至高海拔環境時，大氣壓強變為0.7w，溫度變為7℃,若放出一部分氣體使氣體體積恢復到原體

積，求放出氣體質量與放氣前盒內氣體質量的比值。

10.（2024?陜西寶雞?校聯考模擬預測）如圖所示，將一汽缸倒放在水平面上，汽缸與地面間密封性能良好,

開始時汽缸內氣體的溫度為T/=300K、壓強與外界大氣壓相等為四；現將汽缸內的氣體逐漸加熱到T2=330K,

汽缸對水平面剛好沒有作用力；如果此時將汽缸頂部的抽氣閥門打開放出少量的氣體后，汽缸內氣體的壓

強再次與外界大氣壓相等，然后關閉抽氣閥門，將汽缸內氣體的溫度冷卻到T/=300K,已知汽缸的橫截面積

為S,重力加速度為g,假設氣體為理想氣體.求：

①打開抽氣閥門前瞬間，氣體的壓強為多少？汽缸的質量為多少？

②關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到。=300K時，氣體的壓強為多少？至少用多大的力才能將汽缸拉起？

11.（2023?湖南永州?統考一模）2023年3月30日，我國“神舟十五號”飛行乘組圓滿完成了第三次太空行

走任務。航天員出艙活動前要在節點艙（做出艙準備的氣閘艙）穿上特制的航天服，航天服內密封有一定

質量的氣體（視為理想氣體），開始時密封氣體的體積為h=2.4L,壓強為R=L0xl（）5pa,溫度為乙=27℃。

為方便打開艙門，需將節點艙內氣壓適當降低，當節點艙內氣壓降低到目標值時，航天服內氣體體積變為

匕=2.8L,溫度變為馬=7℃。忽略航天員呼吸造成的影響，取0℃為273K。

（1）求節點艙內氣壓降低到目標值時航天服內氣體的壓強0;

（2）將節點艙內氣壓降低到目標值后航天員感覺到航天服內氣壓偏高，于是他將航天服內一部分氣體緩慢

放出，使航天服內氣壓降到2=5.6xlC）4pa,此時航天服內氣體體積變為匕=2.5L,求放出的氣體與放氣后

內部留存氣體的質量比。（設放氣過程中氣體溫度始終不變）

12.（2022?浙江?舟山中學校聯考模擬預測）“羊角球”因跳跳球身上長了兩個手柄而得名，如圖所示，“羊角

球”是用進口PVC材料設計的一種最新型、集娛樂和健身為一體的運動器材，具有坐、騎、跳、拍等功能，

使用安全可靠，有助于鍛煉腿部力量和掌握協調平衡能力。某同學發現在7℃的室外的“羊角球”有點癟了需

重新充氣，止匕時“羊角球”體積為50L,壓強為1.4atm。現將“羊角球”拿到溫度為27℃的室內進行充氣，充

氣筒每次可為其充入latm的氣體0.2L,充氣后，“羊角球”內氣體壓強增大至2.8atm。忽略“羊角球”體積變

化及充氣過程中氣體溫度的變化。求：

（1）拿到室內，充氣前“羊角球”中氣體壓強將變為多少；

（2）充氣筒需要充氣多少次。

真題實戰演練

13.（2023?浙江?高考真題）某探究小組設計了一個報警裝置，其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器

內用面積SnlOOcml質量根=lkg的活塞密封一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于

溫度，=300K、活塞與容器底的距離為=30cm的狀態A。環境溫度升高時容器內氣體被加熱，活塞緩慢

上升d=3cm恰好到達容器內的卡口處，此時氣體達到狀態及活塞保持不動，氣體被繼續加熱至溫度

7；=363K的狀態C時觸動報警器。從狀態A到狀態C的過程中氣體內能增加了AU=158J。取大氣壓

Po=0.99x105pa,求氣體。

（1）在狀態8的溫度；

（2）在狀態C的壓強；

（3）由狀態A到狀態C過程中從外界吸收熱量Q。

14.（2022?河北?統考高考真題）水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，將汽

缸內一定質量的某種理想氣體分為兩部分，型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過，連桿與隔板之

間密封良好。設汽缸內、外壓強均為大氣壓強P。。活塞面積為S,隔板兩側氣體體積均為S4,各接觸面光

滑。連桿的截面積忽略不計。現將整個裝置緩慢旋轉至豎直方向，穩定后，上部氣體的體積為原來的《，

設整個過程溫度保持不變，求：

（1）此時上、下部分氣體的壓強；

（ii）"H”型連桿活塞的質量（重力加速度大小為g）。

15.（2022?湖南?統考高考真題）如圖，小贊同學設計了一個液體拉力測量儀。一個容積匕=9.9L的導熱汽

缸下接一圓管，用質量叫=90g、橫截面積S=10cm2的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞與圓管壁間摩

擦不計。活塞下端用輕質細繩懸掛一質量丐=10g的U形金屬絲，活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸

入待測液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲從液體中拉出，活塞在圓管中的最低位置為以已知A、B間距離

/i=10cm,外界大氣壓強p°=LOIxl（）5pa,重力加速度取lOm/sz,環境溫度保持不變，求：

（1）活塞處于A位置時，汽缸中的氣體壓強Pi；

（2）活塞處于8位置時，液體對金屬絲拉力尸的大小。

第68講氣體實驗定律的綜合應用

（模擬精練+真題演練）

?最新模擬精練

1.（2023?陜西?校聯考模擬預測）某同學想測量秋季的晝夜溫差，于是他設計了一個實驗方案。將傾角為。

足夠長的光滑斜面固定在水平地面上，上端固定一定滑輪，用繞過滑輪的輕繩將質量為人的物塊與質量為

活塞連接，活塞與導熱性能良好的汽缸間封閉有一定質量的理想氣體，汽缸靜止在斜面上。當中午環境

的熱力學溫度為7；時，缸內封閉氣體的體積為匕。已知活塞的橫截面積為S,重力加速度大小為g,外界大

氣壓恒為P。。不計活塞與汽缸間的摩擦。

4

（1）若環境的溫度緩慢降低，求缸內氣體的體積為時環境的熱力學溫度心；

（2）若不降低環境的溫度，剪斷輕繩，汽缸沿斜面下滑，活塞始終沒有脫離汽缸，求活塞穩定后缸內氣體

的體積丫o

【詳解】（1）根據題意可知，缸內氣體做等壓變化，根據蓋呂薩克定律有％=在解得

（2）根據題意，設汽缸靜止時缸內氣體的壓強為化，對活塞，根據物體的平衡條件有AS+mgsin6=F+RS

對物塊，根據物體的平衡條件有歹=%g經分析可知，將輕繩剪斷，活塞穩定后，整體做加速度為gsin夕的

勻加速直線運動，缸內氣體的壓強為P。，根據玻意耳定律有=解得U=（l+也嗎^

2.（2023?安徽合肥?合肥市第八中學校考模擬預測）一個帶有活塞A的導熱氣缸B置于斜面上，當活塞A

用輕彈簧拉住時活塞到氣缸底部的距離為/,如圖甲所示；當讓氣缸B開口向下、氣缸底部被輕彈簧拉住時,

活塞到氣缸底部的距離為0.8/,如圖乙所示。己知活塞的質量為加，氣缸質量為4加，重力加速度為g,大

氣壓強po與氣缸橫截面積S的乘積p°S=87“g,不計一切摩擦，操作過程中環境溫度不變，輕彈簧平行于斜

面。求：

（1）斜面的傾角仇

（2）在圖乙狀態下，撤去輕彈簧，當氣缸和活塞穩定下滑時，求活塞到氣缸底部的距離。

B

B

'A

甲乙

【答案】(1)30°；(2)0.75/

【詳解】(1)如圖甲，當活塞被輕彈簧拉住時，設氣缸內氣體的壓強為P，對氣缸根據平衡條件有

如圖乙，當氣缸被輕彈簧拉住時，設氣缸內氣體的壓強為上，對活塞根據平衡條件可得PzS+mgsind=R,S

缸內氣體做等溫變化，根據玻意耳定律有PJS=p20.SlS解得Q=30°

(2)穩定下滑時，氣缸和活塞整體勻加速運動，由牛頓第二定律得5Mgsind=5ma解得a=0.5g

對活塞A有P3S+mgsind-p0S=ma解得p3=Po設此時活塞到氣缸底部的距離為,根據玻意耳定律有

pJS=pJS解得/'=0.751

3.(2023?湖北武漢?華中師大一附中校考三模)如圖所示，一絕熱氣缸放置在水平面上，絕熱活塞。下方

封閉了一定質量的理想氣體，活塞b之間為真空，且用彈簧1連接，彈簧2下端與活塞b連接，上端固

定在天花板上。已知兩活塞質量均為形，橫截面積均為S,兩彈簧勁度系數相同，原長均為4,大氣壓強為

外=等。當缸內氣體溫度為4時，彈簧1長度為工，彈簧2為原長，活塞。到氣缸底部的距離為"。求:

(1)彈簧的勁度系數任

(2)將氣缸溫度緩慢升高，使活塞6上移士，求此時缸內氣體的溫度。

【答案】（1）k=丁；（2）T[=2T0

【詳解】⑴初始狀態對活塞b,有-￡|=%g+P°S解得左=號里

（2）當溫度為"時，封閉氣體的壓強為Pi，對活塞6,有PIS="g+?/。-3）得。|=爭

當溫度升為4時，封閉氣體的壓強為P2，則對活塞bmg+PoS+^+又&2=，

解得夕=工對活塞。：P2s=7咫+4/。-2+以「心2]解得凸=半對氣缸中氣體，有乎=■

2\1）Si（）/i

其中匕=/。5%=（/。+密）5解得7；=2"

4.（2023?甘肅張掖?高臺縣第一中學校考模擬預測）如圖（a）所示，水平放置的導熱性能良好的汽缸I、II

橫截面積S相同，長度均為L內部分別有質量均為機="、厚度不計的活塞A、B,活塞密封性良好且

g

可無摩擦左右滑動。汽缸I左端開口，外界大氣壓強為P。，汽缸n內通過B封有壓強為2"的氣體，汽缸I

內通過一細管與汽缸n連通（細管容積可忽略不計），初始時A、B均位于汽缸最左端，缸內氣體溫度為

To,將汽缸緩慢轉到豎直位置，如圖（b）所示。求：

（1）活塞A、B分別下移的距離打、尤2；

（2）對汽缸H氣體加熱，使B活塞恰好回到初始位置，此時汽缸II內氣體溫度72。

I%%%%%%%%%%%8I

圖(a)圖(b)

513

【答案】⑴-L,-￡；（2）-T.

632

【詳解】（1）汽缸緩慢轉到豎直位置時，汽缸n內氣體壓強°2=0。+竿=3%體積匕=（L-％）S

此過程中氣體發生等溫變化，由玻意耳定律有2ALs=02匕解得％上汽缸I內氣體壓強

R=為+與?=2P。體積乂=?+%-由玻意耳定律有P0LS=0M解得X1=1L

（2）對汽缸H內氣體加熱，使B活塞恰好回到初始位置過程，氣體做等壓變化，由蓋一呂薩克定律有

，爺解得丁=30

5.（2023?湖南?校聯考模擬預測）如圖所示，豎直薄壁玻璃管的上端開口且足夠長，粗管部分的橫截面積

H=2cm2,細管部分的橫截面積S2=lcn?,用適量的水銀在管內密封一定質量的理想氣體。初始狀態封閉

氣體的熱力學溫度4=330K,長度4=22011,細管和粗管中水銀柱的長度均為%=2cm。大氣壓強恒為

為=76cmHg,現對封閉氣體緩慢加熱，細管水銀面緩慢上升。

（1）求當粗管中的水銀柱全部上升至細管時，封閉氣體的熱力學溫度與；

（2）當粗管中的水銀柱全部上升至細管時，繼續緩慢加熱，求細管水銀面繼續上升〃=16cm時的熱力學溫

度小

Li

【答案】（1）369K；（2）492K

【詳解】（1）在粗管中的水銀柱上升前，封閉氣體的壓強百=P°+2%解得”=80cmHg設在粗管中的水銀

柱全部上升至細管的過程中，細管中的水銀柱上升的高度為4,則有々52=%5|解得//1=4011

當粗管中的水銀柱全部上升至細管時，封閉氣體的壓強2=Po+%+P〃。解得=82cmHg

根據理想氣體狀態方程有罕1=解得T=369K

"億;4"2

（2）在細管水銀面繼續上升的過程中，封閉氣體的體積V=（4+4）E+/ZS2解得v=64cn?

根據蓋呂薩克定律有J解得T3=492K

6.（2023?重慶沙坪壩?重慶一中校考模擬預測）如圖，一下端A開口、上端B封閉的細長玻璃管豎直放置。

玻璃管的上部封有長4=45cm的空氣柱，中間有一段長4=5cm的水銀柱，下部空氣柱的長度4=4cm。已

知大氣壓強為為=75.0cmHg。現將玻璃管豎直插入水銀槽中，設整個過程溫度不變，穩定后上部空氣柱的

長度為4=42cm。求：

（1）穩定后上部空氣柱的壓強P；

（2）從玻璃管下端A進入玻璃管的水銀柱長度。

B

A

【答案】（1）75cmHg；⑵3.25cm

【詳解】（1）沒有插入水銀槽前有R=P。-夕g4=70cmHg根據玻意耳定律有p4S=p/N

解得P=75cmHg

（2）對下部分氣體有P0l3S=p2l5S插入水銀槽前有p2=p+og/?解得g=3.75cm

則從玻璃管下端A進入玻璃管的水銀柱長度l=l\+l+m解得1=3.25cm

7.（2023?安徽滁州?安徽省定遠中學校考模擬預測）如圖所示，一定量氣體放在體積為％的容器中，室溫

為7b=300K,有一光滑導熱活塞C（不占體積）將容器分成A、B兩室,B室的體積是A室的兩倍，A室容器

上連接一U形管（U形管內氣體的體積忽略不計），兩邊水銀柱高度差為76cm,右室容器中連接有閥門K,

可與外界大氣相通（外界大氣壓等于76cmHg）o求：

（1）將閥門K打開后，A室的體積變成多少？

（2）打開閥門K后將容器的氣體從300K分別加熱到400K和495K,U形管內兩邊水銀面的高度差各為多

少？

【詳解】（1）設大氣壓為P。，開始時PA°=2P。；％=%打開閥門，A室氣體等溫變化，此時PA=P。

設體積匕，根據玻意耳定律有pv=解得匕=如a=%

AQA0PAVA

PA3

（2）假設打開閥門后，氣體從"=300K升到T時，活塞C恰好到達容器最右端，即氣體體積變為%,壓

強外仍為P。，即等壓變化過程，根據蓋?呂薩克定律當=￡得7=，"=450K因為7；=400K<450K所以

PM=PA=P。水銀柱的高度差為零；從T=450K升高到石=495K,是等容變化過程，根據查理定律今=早

112

得加=l.lpo水銀面的高度差為M=l）x76cm=7.6cm

8.（2023?四川南充?統考三模）如圖所示，粗細均勻的。形細管左側封閉，右側裝有閥門，水平部分和豎

直部分長均為￡=10cm,管中盛有一定質量的水銀。先開啟閥門，U形管靜止時左側水銀柱比右側高"=5cm,

再關閉閥門，使U形管以某一恒定加速度向左加速，液面穩定后發現兩豎直管中液面變為等高。管中氣體

均視為理想氣體，整個過程溫度不變，大氣壓強為=75cmHg,重力加速度g=10m/s2,求

（I）靜止時左側氣體的壓強B；

（II）關閉閥門向左加速時的加速度大小心

【答案】（I）R=70cmHg；（II）a=gm/s2

【詳解】（I）設U型管橫截面積為S,水銀密度為。，靜止時右側氣體的壓強為大氣壓乙,

對底部液柱由平衡條件有p0S=（p[+pgh）S大氣壓強p.可表示為％=/?g%其中為=75cm解“=70cmHg

（H）設底部液柱質量為機，向左加速穩定時左邊氣體壓強為。2,右邊氣體壓強為2兩邊液面相平，故左

hh

邊氣體長度從4=i-/i=5cm變為4=i--=7.5cm右邊氣體長度從L=10cm變為￡,=￡-,=7.5cm對左

邊氣體由玻意耳定律得Pii1s=p2L2S對右邊氣體由玻意耳定律得=。3乙3s對底部液柱由牛頓第二定律

有p3S-p2S=相。其中m=pLS解得a=（^m/s2

9.（2023?四川綿陽?統考模擬預測）氣調保鮮技術可人為控制氣調保鮮庫中氣體中氮氣、氧氣、二氧化碳

等成分的比例，氣體的濕度、溫度及氣壓，通過抑制儲藏物細胞的呼吸量來延緩其新陳代謝過程，使之處

于近休眠狀態，從而達到長期保鮮的效果。已知裝有某水果的保鮮盒中氣體體積為匕溫度為12℃,外界

大氣壓強為加，可認為盒內氣體壓強與外界大氣壓強相等，盒內氣體可視為理想氣體，由于保鮮盒上部為

柔性材料，則氣體體積可膨脹或被壓縮。

（1）若當地環境溫度升高到27℃,求盒內氣體的體積。

（2）運送至高海拔環境時，大氣壓強變為0.7p°,溫度變為7℃,若放出一部分氣體使氣體體積恢復到原體

積，求放出氣體質量與放氣前盒內氣體質量的比值。

【答案】（1）&⑵>

VV'20

【詳解】（1）保鮮盒上部為柔性材料，則發生等壓變化解得盒內氣體的體積V'=-^V

S十，/“K（i2+z19

pN0.7

（2）運送至高海拔環境時，大氣壓強變為O.7po,溫度變為7℃,此時體積變為7「aK=〃二;"

S十，/7（三十，/。

解得放出一部分氣體使氣體體積恢復到原體積，求放出氣體質量與放氣前盒內氣體質量的比值

AfflV"-V23

V"-80

10.（2024?陜西寶雞?校聯考模擬預測）如圖所示，將一汽缸倒放在水平面上，汽缸與地面間密封性能良好,

開始時汽缸內氣體的溫度為刀=300K、壓強與外界大氣壓相等為po；現將汽缸內的氣體逐漸加熱到T2=330K,

汽缸對水平面剛好沒有作用力；如果此時將汽缸頂部的抽氣閥門打開放出少量的氣體后，汽缸內氣體的壓

強再次與外界大氣壓相等，然后關閉抽氣閥門，將汽缸內氣體的溫度冷卻到刀=300K,已知汽缸的橫截面積

為S,重力加速度為g,假設氣體為理想氣體.求：

①打開抽氣閥門前瞬間，氣體的壓強為多少？汽缸的質量為多少？

②關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到。=300K時，氣體的壓強為多少？至少用多大的力才能將汽缸拉起？

pnS1021

A），〃'=詬；⑵Pi=~Po,F=-PoS

【詳解】（1）以汽缸的氣體為研究對象，設溫度為小時氣體的壓強為P2,由查理定律得華=祟

解得小=,。。由力的平衡條件可知P2s=P0S+mg解得m=/

（2）關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到刀=300K時，氣體的壓強為小攀=祟解得R=^P。設剛好用廠的

121111

2121

拉力恰好將氣缸拉起，由力的平衡條件可知F+p3S=pos+mg解得F=—p0S即至少用—p0S的拉力才能

將氣缸拉起。

11.（2023?湖南永州?統考一模）2023年3月30日，我國“神舟十五號”飛行乘組圓滿完成了第三次太空行

走任務。航天員出艙活動前要在節點艙（做出艙準備的氣閘艙）穿上特制的航天服，航天服內密封有一定

質量的氣體（視為理想氣體），開始時密封氣體的體積為h=2.4L,壓強為P1=1.0xl（）5pa,溫度為％=27。。。

為方便打開艙門，需將節點艙內氣壓適當降低，當節點艙內氣壓降低到目標值時，航天服內氣體體積變為

匕=2.8L,溫度變為芍=7℃。忽略航天員呼吸造成的影響，取0。。為273K。

（1）求節點艙內氣壓降低到目標值時航天服內氣體的壓強P2;

（2）將節點艙內氣壓降低到目標值后航天員感覺到航天服內氣壓偏高，于是他將航天服內一部分氣體緩慢

放出，使航天服內氣壓降到P3=5.6xl（）4pa,此時航天服內氣體體積變為％=2.5L,求放出的氣體與放氣后

內部留存氣體的質量比。（設放氣過程中氣體溫度始終不變）

【答案】（1）P，=8.0xl04Pa；（2）—=-

M5

【詳解】（1）對航天服內氣體，有畢=竽得。2=8.0、1（^2

A，2

,MfAV

（2）設放出的氣體體積為AV,有OM=P3（K+AV）放出的氣體與放氣后內部留存氣體的質量比獷=5二

/口M'3

得△V/=1.5L,——

M5

12.（2022?浙江?舟山中學校聯考模擬預測）“羊角球”因跳跳球身上長了兩個手柄而得名，如圖所示，“羊角

球”是用進口PVC材料設計的一種最新型、集娛樂和健身為一體的運動器材，具有坐、騎、跳、拍等功能，

使用安全可靠，有助于鍛煉腿部力量和掌握協調平衡能力。某同學發現在7℃的室外的“羊角球”有點癟了需

重新充氣，止匕時“羊角球”體積為50L,壓強為1.4atm。現將“羊角球”拿到溫度為27℃的室內進行充氣，充

氣筒每次可為其充入latm的氣體0.2L,充氣后，“羊角球”內氣體壓強增大至2.8atm。忽略“羊角球”體積變

化及充氣過程中氣體溫度的變化。求：

（1）拿到室內，充氣前“羊角球”中氣體壓強將變為多少；

（2）充氣筒需要充氣多少次。

【答案】（1）1.5atm；（2）325次

【詳解】（1）溫度變化，氣體發生等容變化，由查得定律得卷解得Pz=L5atm

6A

（2）在室溫下把球內50L的氣體折算成latm下的體積為匕的氣體。由波意耳定律得噌=?匕；15x50=1匕；

匕二75L設打氣次數為〃，把打進去的氣體與折算后體積為匕的氣體看成一整體，由波意耳定律得:

p2(V2+nAV)=P3V；；1X(75+〃X0.2)=2.8X50解得〃=325次

真題實戰演練

13.(2023?浙江?高考真題)某探究小組設計了一個報警裝置，其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器

內用面積S=100cm2、質量相=1kg的活塞密封一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于

溫度，=300K、活塞與容器底的距離為=30cm的狀態4。環境溫度升高時容器內氣體被加熱，活塞緩慢

上升d=3cm恰好到達容器內的卡口處，此時氣體達到狀態及活塞保持不動，氣體被繼續加熱至溫度

4=363K的狀態C時觸動報警器。從狀態A到狀態C的過程中氣體內能增加了AU=158J。取大氣壓

Po=0.99x105Pa,求氣體。

(1)在狀態8的溫度；

(2)在狀態C的壓強；

(3)由狀態A到狀態C過程中從外界吸收熱量Q。

【詳解】(1)根據題意可知，氣體由狀態A變化到狀態2的過程中，封閉氣體的壓強不變