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热学综合解答题 常考考点预测练 2026届年高中物理高考冲刺练
1．在河南省科技运动会上，一兴趣小组参加了水火箭比高项目的制作与发射比赛。发射装置简化为如图所示的模型，体积为V=2.5L的充气瓶（箭体）内装有高度10cm，体积V1=0.5L的水柱和压强为1个标准大气压p0=1×105Pa的空气。打气筒气室体积为V0=400mL，现用打气筒通过单向气阀向箭体内充气，每一次充入压强一个大气压、体积为V0的气体。当水火箭内部气压达到3个标准大气压时，压缩空气可将活塞顶出，箭体发射。水的密度ρ=1.0×103kg/m3，充气过程气体温度不变，瓶和水的体积变化不计。求：
(1)要使水火箭发射出去，需要打气多少次；
(2)已知打气筒手柄和活塞质量不计、活塞和气缸之间的摩擦力不计、打气筒与瓶塞连接管的体积不计、打气筒活塞横截面积S=4×10-4m2，至少需要用多大的力才能完成第8次打气。（取g=10m/s2）
2．如图所示，一绝热气缸固定在倾角θ=30°的斜面上，距汽缸底部L=0.8m处有一横截面积S=10cm2、密封性良好的轻质绝热活塞，用一轻质细线绕过定滑轮将活塞与一质量m1=2kg的物体相连。初始时刻整个装置恰好处于静止状态，且气缸内气体的温度为300K（封闭气体可视为理想气体，大气压强p0=1×105Pa）。现用电热丝对气缸内气体进行缓慢加热，直至活塞到气缸底部的距离为1.5L，不计一切摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2.
(1)求最终气缸内气体的热力学温度T2；
(2)假设该过程吸收的热量为200J，求封闭气体内能的增加量。
3．如图所示为一玩具小车上测量加速度的装置示意图，横截面积为、足够长、导热性能良好的薄壁容器固定在水平小车上，容器内有一质量的活塞，小车静止时恰好封闭一段长度的理想气体。某次测试中小车向右匀加速运动，稳定后活塞封闭的气体压强为、长度，已知初始环境温度为，大气压强，不计一切摩擦阻力。
(1)求封闭气体压强和小车匀加速运动的加速度大小；
(2)保持活塞封闭气体的压强不变，环境温度由缓慢降低至的过程中，测得封闭气体向外界放出的热量为，求此过程封闭气体内能变化量。
4．一定质量的理想气体的图像如图所示，点坐标为，点坐标为，点坐标为，气体在状态时的热力学温度，求：
(1)气体在状态时的热力学温度；
(2)气体从状态到状态对外做的功。
5．某汽车的空气悬架可以简化为竖直放置的绝热气缸，汽车的重力可视为作用在四个相同气缸的活塞上。如图所示，气缸内均封闭着一定质量的理想气体，初始时，气缸内气体的温度为T1=300K，活塞距离缸底的高度h=10cm。现通过电加热丝缓慢加热气缸内的气体，使活塞上升h=2cm。已知活塞的截面积为S=100cm2，汽车重力为G=20000N，外部大气压强p0=1.0×105Pa，活塞质量以及活塞与气缸间的摩擦忽略不计。
(1)求加热后气缸内气体的温度；
(2)若每个气缸内的气体均吸收了Q=200J的热量，求加热过程中每个气缸内的气体内能的变化量U。
6．如图所示，有一容积为的圆柱形薄壁玻璃杯，其导热性能良好。把杯口朝下竖直缓慢放入水中，撤去外力后静止时，杯中空气的体积变为。已知玻璃杯质量为m，大气压强为，重力加速度为g，环境温度不变。求：
(1)杯中空气的压强；
(2)玻璃杯底的面积。
7．气压升降椅是一种新型椅子，其内部有一个气压棒可调节高度。气压棒由密闭汽缸、活塞及惰性气体组成，如图所示为其简化结构，支架A固定在水平地面上，支架上端为一截面积的圆形活塞，活塞与质量的导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度，封闭气体的长度，外界大气压强。已知重力加速度大小。
(1)当环境温度时，求此时汽缸内封闭气体的长度。
(2)当环境温度时，若气压棒的汽缸上支撑了一个质量的椅子，求此时汽缸内封闭气体的长度。
8．在日常生活中有很多有趣的热学现象，可以用所学的气体知识来解释。例如，如果你留心观察，会发现在暴雨期间，水位迅速上涨，井盖可能出现不断跳跃的现象。如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连，井盖导热良好。设井盖质量，圆柱形竖直井内水面面积，图示时刻水面与井盖之间有一定的距离，井内密封有压强刚好等于大气压强，温度的空气（可视为理想气体），重力加速度，。问：
(1)随着水面上涨，井盖将要被顶起时密闭空气的体积与水面上涨前井内密封空气的体积之比；
(2)若水面高度不变，环境温度发生变化，井盖也可以被密闭空气顶起，求此时密闭空气的温度。
9．如图所示，容器甲及内部活塞导热性能好；容器乙及内部活塞绝热性能好（视为绝热装置）。甲、乙内部各封闭了一定质量的理想气体。已知大气压强恒为，两活塞质量均为、截面积均为，重力加速度为，不计活塞与容器间的摩擦，环境温度不变。
(1)在甲内活塞上缓慢倒入一定质量的沙粒，活塞最终稳定时，封闭气体体积减为初始的一半，求所倒沙粒的质量；
(2)用乙内电热丝将封闭气体缓慢加热。若活塞锁定，由初始状态，气体温度升高，吸收的热量为。若活塞不锁定，气体由相同的初始状态，温度升高，吸收的热量为，求此过程中活塞移动的距离。
10．一质量，开口向下、导热良好的均匀薄直玻璃管，通过轻质细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定的水银槽中，内部封闭了一定质量的气体。当环境温度为℃时，气柱长度，管内外水银面高度差为。已知玻璃管的截面积，大气压强，水银的密度，重力加速度大小，忽略水银槽中液面的高度变化。当环境温度缓慢升高至℃时，求
(1)管内气柱的长度；
(2)细绳的拉力F。
11．如图所示，琉璃不对儿是以玻璃为原料吹制的传统发声玩具，形似苹果状烧瓶。从管口吹吸时，薄脆的底部振动，发出“卟-噔”声。已知某琉璃不对儿的容积为，室内的温度恒为，压强为，气体的密度为。
(1)若封闭琉璃不对儿的管口，缓慢升高气体温度，其底部向外膨胀。其容积达到最大值时，气体的压强增加，求此时内部气体的温度；
(2)将该琉璃不对儿从的炉窑移至室温环境中，经足够长时间，求容器内气体增加的质量。
12．高度为L的直立气缸有两个通气阀门，气缸四壁轻薄且视为刚性，如图甲所示，底部与活塞之间用轻质弹簧连接，活塞静止时恰好位于气缸正中间（见图甲），活塞与气缸之间密闭性良好且无摩擦。已知弹簧原长为L，弹簧体积不计。关闭通气阀门后，将气缸缓慢逆时针放倒，活塞再次静止时，与气缸左壁的距离为，如图乙所示。已知气缸内的温度保持不变，大气压强为，活塞面积为S，活塞厚度不计，重力加速度为g。
(1)求图乙中左、右侧气体的压强之比；
(2)求活塞的质量；
(3)若从图甲到图乙，左侧气体对活塞做功为，那么左侧气体吸热（或放热）是多少？
参考答案
1．(1)10
(2)64.4N
【详解】（1）要使水火箭发射出去，设需要打气筒打气n次，由题意可知，当水火箭发射瞬间，其内部气压为
根据玻意耳定律，有
解得
（2）第8次打气后，箭体内气体压强为p8，根据玻意耳定律，有
解得
对活塞受力分析可得
解得
2．(1)
(2)
【详解】（1）初始状态：装置静止，活塞受力平衡，有
解得
，
最终状态：活塞受力不变（缓慢加热，仍平衡），有
由盖-吕萨克定律有
解得
（2）气体膨胀做的功
由热力学第一定律有
3．(1)
(2)内能减少
【详解】（1）容器导热性能良好，温度不变，封闭气体做等温变化，由玻意耳定律
代入，，
约去得
对活塞受力分析，活塞随小车向右匀加速，由牛顿第二定律（大气压力向右，气体压力向左，合力向右）
代入，
得
（2）压强不变，封闭气体做等压变化，由盖-吕萨克定律
其中初始温度，末温度
解得
气体体积减小，外界对气体做功
代入数据得
气体向外界放热，故，由热力学第一定律
则
负号表示封闭气体内能减少。
4．(1)
(2)
【详解】解：（1）气体从状态到状态，有
解得。
（2）题中图线与轴围成的面积即气体对外做的功，有
解得。
5．(1)
(2)80J
【详解】（1）气体发生等压变化，初态体积
温度，末态体积
根据盖-吕萨克定律
即
代入数据解得
（2）对活塞受力分析，气体压强
代入数据得
气体对外做功
代入数据解得
根据热力学第一定律
代入数据得
6．(1)
(2)
【详解】（1）由玻意耳定律可得
解得杯中空气的压强为
（2）对玻璃杯，根据平衡条件可得
解得玻璃杯底的面积为
7．(1)
(2)
【详解】（1）封闭气体做等压变化，由盖-吕萨克定律得
解得
（2）当无椅子施压时，分析汽缸的受力得
解得
当汽缸支撑椅子时，分析汽缸的受力得
解得
封闭气体做等温变化，由玻意耳定律得
解得
8．(1)
(2)/
【详解】（1）设井盖即将被顶起时，密闭空气的体积与初始时井内密封空气的体积之比为k，初始时密封空气体积为V，则井盖即将被顶起时密闭空气体积为kV。井盖被顶起瞬间，井内气体压强满足
根据玻意耳定律，有
解得
（2）初始状态，密闭空气压强为，温度
井盖被顶起时，井内气体压强满足
根据查理定律，有
解得
或者
9．(1)
(2)
【详解】（1）甲容器导热，环境温度不变，内部气体做等温变化。初始状态对活塞受力平衡
可得封闭气体初始压强
加入沙粒稳定后，对活塞 + 沙粒受力分析
可得
根据玻意耳定律
由题意得
联立可得
（2）理想气体内能仅与温度有关，两种情况温度均升高，因此内能变化相等
活塞锁定时，气体体积不变，气体不做功（）
根据热力学第一定律得
活塞不锁定时，活塞平衡，气体压强保持不变
气体膨胀推动活塞，气体对外做功，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立可得
解得
10．(1)
(2)
【详解】（1）气体初状态下的压强
设升高至℃时，气柱长度为，此时气体的压强
由理想气体状态方程得
其中，
解得
（2）对玻璃管受力分析有
解得
11．(1)
(2)
【详解】（1）由题意可知，封闭琉璃不对儿的内部气体的初状态为，，
末状态为，
根据理想气体状态方程可得
解得
（2）该琉璃不对儿内气体的压强不变，根据盖吕萨克定律可得
其中
解得
则
其中
解得
12．(1)2:1
(2)
(3)
【详解】（1）关闭通气阀门后，从图甲到图乙，图乙中左、右侧气体均做等温变化，由玻意耳定律得
，
解得，
压强之比
（2）在图甲中，活塞在气缸正中间且受力平衡，设弹簧的劲度系数为k，由胡克定律得
活塞受力平衡，有
在图乙中，活塞受力平衡，有
代入化简得
解得
（3）从图甲到图乙，左侧气体做等温变化，内能不变，体积收缩，活塞对左侧气体做功，由热力学第一定律得
其中，
可得
故左侧气体向外界放热。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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