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热学综合解答题 高频考点预测练 2026届年高中物理高考冲刺练
1．2026年2月8日，我国乒乓球运动员王楚钦在亚乒赛中夺得男单冠军。乒乓球运动中，若乒乓球被轻微踩瘪且无裂缝．可将其放入热水中使其恢复原状。某次踩瘪后乒乓球的容积，内部压强，球内气体温度与室温相同为；将踩瘪的乒乓球放入水中缓慢加热，乒乓球导热性能良好，当水温升至时，乒乓球“咔哒”一声瞬间恢复原状（该过程时间极短，可视为绝热过程）。恢复原状前乒乓球容积变化可忽略，已知标准乒乓球的容积，球内气体质量不变且可视为理想气体。
(1)求乒乓球恢复原状前的瞬间其内部气体压强；
(2)乒乓球内气体内能满足（为气体温度），乒乓球恢复原状后的瞬间内部压强降为，求恢复原状过程中，外界对乒乓球内气体做的功。
2．如图所示，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，导热活塞M、绝热活塞N将两部分理想气体A、B封闭在汽缸内。初始时，A、B两部分气体的温度均为，活塞距卡环的距离为0.5L，两活塞的间距为，活塞距汽缸底的距离为3L；现用加热装置（体积忽略不计）缓慢加热气体B，使其温度升高。已知外界大气压为，环境温度为且保持不变，汽缸的横截面积为，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均忽略不计。求：
(1)活塞M刚好到达卡环处时，气体B的温度；
(2)当气体B温度达到时，卡环对活塞的作用力大小。
3．如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，左端开口，右端通过橡胶管（橡胶管体积不计）与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出，水银柱上方空气柱长。已知大气压强，U形玻璃管的横截面积为。（，U形玻璃管右侧空气柱和金属球形容器内气体温度恒相同）
(1)若对水缓慢加热，温度为多少时，两边水银柱高度会在同一水平面上？
(2)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？
4．如图所示为某同学设计的超重报警装置示意图，高为、横截面积为、导热性能良好的薄壁容器竖直放置在水平面上，容器内有一厚度不计、质量为的活塞，稳定时活塞到气缸底部的距离为。有一预警传感器设置在离容器底部处，当重物放置在活塞上，活塞下降到预警传感器位置会引发报警。已知环境的热力学温度为，大气压强为，重力加速度为，不计摩擦阻力。
(1)为了不引发报警，求该状态下活塞上所放重物的最大质量；
(2)若将此装置放在的环境温度下，大气压强不变，在此状态下，为了不引发报警，求活塞上能放重物的最大质量。
5．如图所示，开口向上的汽缸放置在水平地面上，缸内装有一定质量的水，在水中悬浮一开口向下的圆柱形玻璃管，水在玻璃管内封闭一定质量的理想气体，玻璃管的底端与水面齐平。已知玻璃管的质量m=100g、横截面积，重力加速度取，水的密度，大气压强，汽缸横截面积足够大，玻璃管厚度可忽略，T=t+273K。
(1)求玻璃管内气体的压强和体积。
(2)初始时环境温度为27℃，通过缓慢升高环境温度使玻璃管底端高出水面5cm，求最终环境的温度。
6．某重型半挂货车的气刹系统配备双储气筒，总容积V=160L，车辆启动前，储气筒内气体压强等于标准大气压 温度与外界一致，均为T=300K。车辆启动后，发动机带动空气压缩机为储气筒充气，1s内可往气筒内充入压强和温度均与外界气体相同、体积 的气体。忽略管路容积，充气过程筒内气体温度不变，气筒密封良好，气体可看成理想气体。气刹系统正常工作时，气筒内气压为7p0。
(1)充气过程，判断筒内气体向外界放出热量还是从外界吸收热量。
(2)求从车辆启动到气刹正常工作充入的气体的体积。
(3)实际充气过程中，若发动机怠速导致压缩机1s内充气体积只有原来的 ，且空气干燥器会使实际充入气体的压强变为0.9p0，求车辆怠速状态下从启动到气刹系统正常工作所需的时间。
7．如图所示，容积为的气缸竖直放置，导热良好，右上端有一阀门连接抽气孔。气缸内有一活塞，初始时阀门打开，活塞下方密封有一定质量的理想气体，温度为，体积为。现将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门，稳定后活塞未到达气缸顶部。已知大气压强为，气缸的横截面积为S，活塞的重力为，活塞体积不计，忽略活塞与气缸之间的摩擦。
(1)求活塞上方抽成真空后下方气体的体积。
(2)缓慢加热活塞下方气体至温度为，活塞到达气缸顶部，求此时气体的压强。
8．汽车轮胎正常的胎压范围为，为标准大气压。某人开车外出旅游，出发前给轮胎充气，使胎压达到，此时胎内气温和外界气温均为。在高速公路上行驶一段时间后，轮胎变热，他从仪表盘上观察到胎压升高，为了安全，他进入服务区将轮胎放气，使胎压由变回。胎内气体可视为理想气体，忽略轮胎容积变化和放气过程中轮胎内气温变化。求：
(1)到服务区时胎内气温；
(2)放气过程中从胎内放出的气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值。
9．如图所示，在水平面上竖直放置一上端开口的圆柱形气缸，横截面积为S的轻质活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内。初始时气缸内气体的温度为T1，在活塞上放置质量为m的物块，活塞平衡时气缸内气柱长度为L1。当气缸内气体从外界吸收一定热量，活塞缓慢上升h再次平衡，此过程气体内能的变化量为 U。忽略活塞与气缸内壁的摩擦，所有温度为热力学温度，已知大气压强恒为p0，重力加速度为g。求：
(1)活塞再次平衡时气体的温度T2；
(2)气体从外界吸收的热量Q。
10．如图所示为储存文物的密闭柜子，文物放入后，内部充入氮气防止氧化。文物研究人员在柜子顶部的充气孔处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的透明足够长塑料管，用氮气排空管内空气，并用长度为14cm的水银柱封闭氮气，整个装置密封良好。外界温度为27℃时，塑料管内水银柱下方气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到30℃时，水银柱下方气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为，，氮气在、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏加德罗常数取。
(1)求27℃时被封闭总氮气的体积；
(2)试估算被封闭氮气分子的个数（结果保留三位有效数字）。
11．如图所示，竖直固定的注射器1用连接管与水平注射器2相连，注射器1和2的气缸口处各固定一卡环，初始时横截面积为S的活塞1静靠在卡环下方且与卡环无作用力，到气缸底部的距离为L，横截面积为2S的活塞2到气缸底部的距离为2L。已知两注射器内壁均光滑，外界大气压强恒为，活塞1的质量，温度保持不变，装置导热良好，封闭气体可视为理想气体，不计两活塞的厚度以及连接管内气体的体积。现缓慢水平向左推动活塞2，使注射器内气体的压强增大到，重力加速度大小为g，求该过程中：
(1)活塞2向左运动的距离；
(2)从注射器2进入注射器1的气体占注射器2原有气体的质量比。
12．如图所示，深海潜水器舱内搭载的应急氧气瓶是导热良好的刚性密闭罐体，容积V0＝6.0L，氧气瓶内的氧气可视为理想气体。舱内初始温度为t1＝27℃，氧气瓶内气体压强p1＝200bar。已知1bar＝1.0×105 Pa，0℃取273K。
(1)若舱内气温缓慢降至t2＝3℃，求氧气瓶内气体的压强p2；
(2)若上述降温过程瓶中气体向外放热2000J，求此过程瓶中气体内能的变化量△U；
(3)若将初始温度下应急氧气瓶中的氧气通过吸氧系统供乘员呼吸。乘员每分钟呼吸12次，每次吸入压强为1bar、体积为V＝1.0L的氧气。忽略供氧过程的温度变化，当瓶内氧气压强缓慢下降至50bar时，求该吸氧过程经历的时间t。
参考答案
1．(1)
(2)-0.855J
（1）乒乓球恢复原状前容积变化可忽略，气体发生等容变化。由查理定律
代入数据，，
解得
（2）恢复原状后，气体体积变为，压强。对初末状态应用理想气体状态方程
代入数据解得。气体内能变化量
该过程视为绝热过程，，根据热力学第一定律
外界对气体做的功
2．(1)
(2)
（1）在活塞到达卡环前，活塞质量忽略不计，受力平衡，所以气体的压强始终为
活塞导热，环境温度保持为，因此气体始终满足等温变化，即
对气体由理想气体状态方程知，因其压强和温度都不变，所以体积不变。故两活塞间距始终为，即活塞、一起上升。初态时气体的高度为，当活塞恰好到达卡环时，活塞上升了，因此活塞也上升了，于是气体的高度变为
又由于活塞质量忽略不计，始终受力平衡，所以在这一阶段
即气体做等压膨胀。由盖吕萨克定律，
代入，得。
（2）从活塞刚好顶到卡环开始继续加热，活塞位置固定不动。设此时两活塞间距离为，则气体的体积为
由于气体始终与环境通过导热活塞保持热平衡，所以它做等温变化。以活塞刚碰到卡环时为初态，有
故
而活塞受力平衡，所以
此时气体的高度为
所以体积为
对气体，取活塞刚碰到卡环时为初态，彼时，，
末态时
由理想气体状态方程，有
代入，得
解得
因此末态气体的压强为
再对活塞受力分析：下方气体对它向上的压力为，上方大气对它向下的压力为，卡环对它向下的作用力为。由平衡条件
所以
因此。
3．(1)/
(2)17.25cm
（1）气体在初状态下压强为
体积为
此时的温度为
当两边水银柱在同一高度时，气体的压强变为
此时的气体体积为
根据理想气体状态方程，有
代入数据可解得
（2）若右侧水银柱回到原来高度，则气体的体积回到，根据玻意耳定律，有
此时气体压强为
设注入的水银高度为h，则有
解得
4．(1)
(2)
（1）封闭的理想气体初态体积为，
对活塞有
薄壁容器导热性能良好，则放上重物后，气体的温度和环境温度始终相同，即气体发生等温变化，设所放重物的最大质量为，活塞下降到预警传感器位置会引发报警时，气体体积为
由
联立可得
（2）初态的环境温度即为理想气体的温度为，末态的温度为
设所放重物的最大质量为，有
由理想气体状态方程有
可得
5．(1)，
(2)57℃
（1）对玻璃管底面进行受力分析，有
解得
对玻璃管内的水面，有
解得
则玻璃管内气体的体积
（2）缓慢升高环境温度的过程中，玻璃管内气体发生等压变化，结合（1）中分析可知，玻璃管内外水面高度差不变，玻璃管向上移动。最终玻璃管内气柱长度为0.55m，初状态,体积为
末状态,体积为
由盖-吕萨克定律有
可得,即环境温度为
【点睛】
6．(1)向外界放出热量
(2)
(3)
（1）充气过程可视为将外界气体压缩进储气筒内，外界对气体做正功，W>0，由于气体温度不变，则气体的内能不变，由△U=Q+W可得Q<0，则气体向外界放出热量。
（2）充气前气筒内气体压强p0，气体体积V，充气后气筒内气体压强7p ，气体体积V。设充入的外界气体的体积为，由玻意耳定律有
解得
（3）结合题述可知，由玻意耳定律有
解得
则充气时间
7．(1)；
(2)
（1）分析活塞的受力情况，初状态有
末状态有
研究活塞下方气体，由玻意耳定律得
联立解得
（2）由理想气体状态方程得
解得此时气体的压强
8．(1)
(2)
（1）胎内气体发生等容变化，根据查理定律有
其中
解得到服务区时胎内气温
（2）以放出的气体与胎内剩余气体整体为研究对象，放气过程中，气体发生等温变化，设轮胎容积为，根据玻意耳定律有
解得
因汽车刚充好气时与到服务区时（放气前）胎内气体质量相等，则放出气体质量与刚充好气时胎内气体质量的比值为
9．(1)
(2)
（1）活塞缓慢上升h再次平衡的过程为等压变化，则
解得
（2）活塞缓慢上移过程，气体对外做功，则
由热力学第一定律
可得气体从外界吸收的热量
10．(1)2L
(2)个
（1）设封闭气体在27℃时的体积为，升温到30℃后的体积是，有
气体升温过程中压强不变，满足盖吕萨克定律，有
其中，
代入后可解得
（2）设封闭气体在、状态下的体积为
当封闭气体的温度为时，气体压强为
根据理想气体状态方程，有
被封闭的氮气的分子数应为
可解得分子数为
11．(1)
(2)
（1）对初始时的活塞1，由平衡条件得
解得初始时封闭气体的压强
对两注射器内的封闭气体，由玻意耳定律可得
可得
解得
故
（2）对注射器2中气体，由玻意耳定律：
解得
故
解得
12．(1)
(2)
(3)
（1）瓶内气体发生等容变化，由查理定律得
其中，
解得
（2）由于气体体积不变，外界对气体不做功，即
由热力学第一定律有
由题意可知
解得
即气体内能减小。
（3）设可支持呼吸次，瓶内气体发生等温变化，由玻意耳定律可得
解得
吸氧过程经历的时间为
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