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2025-2026学年江苏省南京市鼓楼区金陵中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.关于下列四幅插图，以下说法正确的是( )
A. 图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了小炭粒分子在做无规则运动
B. 图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明石蜡是晶体
C. 图丙为食盐晶体的微观结构，具有空间上的周期性
D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是因为受到液体的表面张力
2.两小组在同一教室同时用传感器探究气体等温变化的规律，但是描绘出的不同，原因可能是( )
A. 注射器内的空气柱质量不同
B. 有一小组注射器存在漏气
C. 一小组缓慢推动活塞，另一小组快速推动
D. 一小组将注射器水平放置，另一小组竖直放置
3.“自热米饭”盒的内部结构如图所示，加热层有氧化钙等物质，遇水反应放热，可实现无火无电条件下加热食材，加热时食材层内空气温度缓慢上升，通过盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变。若忽略加热过程中食材层体积变化，食材层内空气可视为理想气体，则加热过程中，下列说法正确的是( )
A. 食材层内空气分子单位时间内撞击器壁的分子数不变
B. 食材层内空气的内能增加量等于气体从化学反应中吸收的热量
C. 食材层内空气的压强与热力学温度成正比
D. 食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变
4.用密封性好、充满气体的充气袋包裹易碎品，充气袋四周被挤压，如图所示。现将易碎品取出，则袋内气体假设袋内气体与外界无热交换( )
A. 体积增大，内能增大 B. 体积增大，压强增大
C. 对外界做正功，内能减小 D. 对外界做负功，压强减小
5.如图所示，一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向下竖直插入水银槽中，一小段水银柱将管内封闭气体分割成两部分，上端气柱长为，下端气柱长为，且。管内水银柱与水银槽面的高度差为，管内气体温度保持不变，开口端始终在水银面下方，则下列说法正确的是( )
A. 若将玻璃管竖直向上缓慢提起，则变小
B. 若将玻璃管竖直向上缓慢提起，则的增长量等于的增长量
C. 若将玻璃管竖直向上缓慢提起，则的增长量小于的增长量
D. 若轻敲管壁使下端气体透过中间水银柱与上端气体混合，再次稳定后气柱总长度大于
6.如图所示，某品牌的保温杯容量为，开始时空杯子敞口放置在桌面上，外界环境温度为且保持不变，杯子内空气的温度与外界环境温度相同，现向杯内迅速装入的热水，盖上杯盖假设装开水与盖杯盖的过程中时间较短，过程中杯子内空气的温度不变，静置一段时间后，杯子内空气的温度达到。已知外界大气压恒为，杯子内空气可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的空气体积的变化。如果此时迅速打开杯盖迅速打开杯盖的过程中杯内剩余空气的温度不变，则打开杯盖时，杯内剩余的空气质最与溢出杯外的空气质量的比值为( )
A. B.
C. D.
7.如图，形玻璃管两端封闭竖直静置，管内水银柱把管内气体分成两部分，此时两边气体温度相同，水银面高度差为。若要使左右水银面高度差变小，则可行的方法是( )
A. 同时降低相同的温度
B. 玻璃管竖直匀速下落
C. 同时升高相同的温度
D. 玻璃管竖直加速上升
8.如图，两端封闭的玻璃管与水平面成角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向端移动的是( )
A. 使玻璃管沿方向加速上升
B. 在竖直面内以过点垂直纸面的直线为轴顺时针缓慢转动玻璃管
C. 在竖直面内以过点垂直纸面的直线为轴逆时针缓慢转动玻璃管
D. 降低环境温度
9.一定质量的理想气体由状态经如图所示状态变化回到原状态，下列说法正确的是( )
A. 温度升高，压强变大
B. 体积减小，压强不变
C. 体积不变，气体从外界吸收热量
D. 气体对外做功大于外界对气体做功
10.如图所示，一竖直放置的形玻璃管，各段粗细均匀，上端均开口。内部左右两侧有水银，水银柱竖直高度均为，底部水平管内封闭一段长的气柱，气柱紧贴左侧竖直管。已知管导热良好，周围环境温度不变，大气压强为。现在右侧管中再缓慢加入长的水银柱，稳定后，下列判断正确的是( )
A. 两侧水银面最上端仍然齐平
B. 气柱的压强为，且长度变小
C. 两侧水银面最上端高度差为
D. 左侧再加入长的水银柱，则气柱将到达左侧竖直管最低端
11.某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞的导热气缸，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能与温度之间存在关系，，已知气缸质量为，活塞的质量为，气缸容积的横截面积为，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为，下列说法正确的是( )
A. 初始状态下气缸内气体压强为
B. 从上升到过程中气体吸收的热量
C. 温度为时气缸内气体压强为
D. 温度为时弹簧处于压缩状态
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
关于该实验下列说法正确的是 。
A.为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B.为方便推拉柱塞，应用手握住注射器
C.为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据
D.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强和体积的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图乙、丙所示。则造成这一结果的原因是 。
若组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是 。
A.
B.
C.
D.
某同学在推动活塞、压缩气体的过程中测出了几组压强和体积的值后，以为纵轴、为横轴，画出图像如图，则图线弯曲的原因可能是 。
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
D.装置连接处的软管容积不可忽略
该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度和压强传感器读数，根据实验测量数据，作出图像可能是图中的 。选填“”“”或“”
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.如图所示，一根一端封闭的玻璃管，内有一段长的水银柱，当温度为，开口端竖直向上时，封闭空气柱，则外界大气压相当于高的水银柱产生的压强
若玻璃管足够长，缓慢地将管转过，求此时封闭气柱的长度；
若玻璃管长为，温度至少升到多高时，水银柱才能从管中全部溢出？
14.如图所示，两个固定的导热良好的水平汽缸，由水平硬杆相连的活塞面积，，两汽缸通过一带阀门的细管连通，最初阀门关闭，内有理想气体，内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距，活塞静止。不计摩擦，细管体积可忽略不计，设环境温度保持不变，外界大气压为。
保持阀门关闭，内气体的压强。
将阀门打开，足够长时间后，活塞距离左侧汽缸底部的距离是多少？
重新将阀门关闭，用打气筒向汽缸中缓慢充入压强为理想气体，使活塞回到原位置，则充入的气体体积为多少？
15.消毒是防止新冠肺炎传播的重要环节，肩背式手动消毒喷雾器原理如图所示，储液桶上端进气孔用细软管与带有单向阀门的打气筒相连，下端出水口用细软管与带阀门的喷头相连。已知储液桶容积，打气筒每打一次能将的外界空气压入储液桶内。现向储液桶内注入的消毒液，拧紧桶盖和喷头开关，设大气压强、喷雾器内外温度均为，打气过程中温度保持不变。
未打气时，储液桶内气体在标准状态下气体压强、温度的体积是多少？
某次打气时，将打气筒里的气体全部充入储液桶，需对气体做的功，则喷雾器内的空气吸热还是放热？吸收或放出多少热量？
某次消毒时，打气筒连续打气使储液桶内的气体压强增加到，停止打气。打开阀门，喷雾消毒后气体压强又降至，上述过程温度不变。求打气筒打气的次数和储液桶内剩余消毒液的体积。
16.如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为的活塞连接，不计活塞质量、汽缸质量及活塞与汽缸间的摩擦。没有站人时活塞位于距缸底为的处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后人静止在汽缸顶端活塞位于距离缸底的处。已知大气压强为，外界温度为，重力加速度为，汽缸始终保持竖直。
求该同学的质量；
若该同学仍然站在踏板上，为使得活塞回到位置，求密封气体的热力学温度应缓慢升为多少；若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量；
若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为的人后稳定时活塞也位于处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：、图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了水分子在做无规则运动，故A错误；
B、图乙中石蜡在云母片上熔化呈椭圆形，说明云母是晶体各向异性，石蜡是非晶体，故B错误；
C、图丙为食盐晶体的微观结构，具有空间上的周期性，故C正确；
D、图丁中一只水黾能停在水面上，是液体的表面张力的作用的结果，而表面张力是作用在液体上的力，故D错误。
故选：。
折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是固体小颗粒的运动轨迹；
根据各向异性进行分析；
根据食盐晶体的微观结构分析；
用液体表面张力的特点去分析。
本题考查扩散现象、各向异性以及液体的表面张力等知识点的理解和应用，需要加强平时积累。
2.【答案】
【解析】解：、等温变化根据玻意耳定律得
其中的是对应一定质量、一定温度的理想气体的常数。
可知图线的斜率
可知过坐标原点的直线表示一定量的理想气体做等温变化的过程，都没有漏气或温度变化，斜率不同可知是封闭的气体的质量不同，故A正确，B错误；
C、快速推动活塞时会引起气体温度升高，图线不再在直线，故C错误；
D、将注射器水平放置，或将注射器竖直放置对图像没有影响，故D错误。
故选：。
根据玻意耳定律推断出函数关系判断。
正确理解玻意耳定律即可正确解答。
3.【答案】
【解析】解：压强由分子平均动能和单位时间单位面积撞击数共同决定，温度升高使分子平均动能增大、撞击力增强，为维持压强不变，单位时间撞击器壁的分子数会减少，故A错误；
B.根据热力学第一定律，气体升温，同时泄压时气体对外做功，因此内能增加量小于从化学反应中吸收的热量，故B错误；
C.理想气体状态方程中，本题、不变，但气体物质的量因逸出而减小，不满足“、不变”的前提，故与热力学温度不成正比，故C错误；
D.压强的物理本质是气体分子对单位面积器壁的平均作用力，题目明确食材层内空气压强不变，故该平均作用力不变，故D正确。
故选：。
先明确食材层内空气为等压、变质量气体逸出的升温过程，再结合压强定义、热力学第一定律和分子动理论逐一分析各选项的正误。
本题以自热米饭为生活情境，考查理想气体状态方程、热力学第一定律与分子动理论的综合应用，侧重引导学生将实际场景转化为物理模型，强化对基本概念和规律的理解。
4.【答案】
【解析】解：充气袋被挤压时，气体体积减小，抽出易碎品后，充气袋体积增大，对外界做正功，袋内气体与外界无热交换，，根据热力学第一定律
有，则袋内气体内能减小，故ABD错误，C正确。
故选：。
取出易碎品后袋内气体体积增大，气体对外界做功；因与外界无热交换，根据热力学第一定律可知内能减小，据此判断选项。
这是热力学第一定律的典型应用题，核心考查气体膨胀时的做功分析与能量守恒关系，需结合无热交换的条件准确判断内能变化。
5.【答案】
【解析】解：将玻璃管竖直向上缓慢提升时，假设的下端面水银没有上升，保持原高度，令大气压强为，则有
若的下端面水银面保持原高度，则内气体的压强不变，由于温度恒定，则内气体体积不变，则只有中的体积增大，根据玻意耳定律可知，内气体的压强变小，由于内的气体压强始终等于 气体压强减去中间那段水银柱高度所产生的压强，所以假设不成立，中间那段水银柱将上升，中气体的体积也增大，根据玻意耳定律可知，压强也减小，则管内外水银柱高度差变大，故A错误；
管内上下两部分气体的压强均减小，体积均增大，由于
则有
上下两部分气体的压强减小的绝对值相等，由于
即气体原来压强比小，根据玻意耳定律可知，对两部分气体有
，
解得
，
由于
，，
则有
即长度增长量大于的增长量，故BC错误；
D.若轻敲管壁使下端气体透过中间水银柱与上端气体混合，有
假设再次稳定后气柱总长度，即有
解得：
忽略水槽内液面的变化，令混合后管内外水银高度差为，则有
可知高度关系
可知，假设不成立，混合后管内外水银高度差小于混合前管内两段水银的高度之和，则有
故轻敲管壁使下端气体透过中间水银柱与上端气体混合，再次稳定后气柱总长度大于
故D正确。
故选：。
根据玻意耳定律，结合将玻璃管竖直向上缓慢提升时，的下端面水银面变化状况，综合内气体体积变化，对上下两部分气体的压强和高度分别列式求解。
本题考查了理想气体状态方程，理解气体前后压强、体积和温度的变化关系是解决此类问题的关键。
6.【答案】
【解析】解：装水前杯子内温度为，装水盖杯盖后静置一小段时间过程中空气的体积不变，此时杯子内空气的压强为，温度为，，，根据查理定律有
代入数据可得
杯容量为，装入的开水后，杯内空气的体积为，迅速打开杯盖过程杯内空气的温度不变，压强变为大气压，根据玻意耳定律有
代入数据可得
设此时杯子内空气的密度为，现在杯内气体质量为
原气体总质量为
溢出杯外的空气质量为
杯内剩余的空气质量与溢出杯外的空气质量的比值为
代入数据可得，故ABD错误，C正确。
故选：。
以杯内封闭空气为研究对象，先通过等容变化分析升温后的压强，再利用等温变化分析打开杯盖后压强恢复为大气压时的总体积，通过体积关系求出剩余与溢出气体的质量比。
本题结合保温杯的生活情境，考查理想气体实验定律的应用，重点训练变质量气体问题的等效处理方法，考查学生的模型构建与规律应用能力。
7.【答案】
【解析】解：、假设左右水银面高度差不变，则两部分气体都做等容变化，
根据查理定律得，
解得压强变化，
由于，则，
若同时升高相同的温度，则左侧气体压强增加比右侧的多，所以左侧水银面上升，右侧水银面下降，左右水银面高度差变小；同理，若同时降低相同的温度，则左侧气体压强减少的多，所以左侧水银面下降，右侧水银面上升，左右水银面高度差变大，故A错误，C正确；
、玻璃管竖直加速上升，处于超重状态，左边空气柱对水银柱的压强变大，体积减小，使左右水银面高度差变大；玻璃管竖直匀速下落时，压强不变，高度差不变，故BD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：、当玻璃管沿方向加速上升时，水银柱有一个斜向上的加速度，根据牛顿第二定律得下部气体对水银柱的压力要增大，即压强增大，所以水银柱向端移动，故A错误；
、在竖直面内以过点垂直纸面的直线为轴顺时针缓慢转动玻璃管，使角变小，如果将玻璃管放平的时候，即减小了对下部气体的压力，水银柱向端移动；同理可知逆时针转动时水银柱向端移动，故B正确，C错误；
假定两段空气柱的体积不变，即、不变，初始温度为，当温度降低时，端空气柱的压强由减至，则
端空气柱的压强由减至，则
由查理定律得，
因为
所以
即水银柱应向端移动，故D错误。
故选：。
先对水银柱进行分析，得出封闭气体的压强；再以管中封闭气体为研究对象，由一定质量的理想气体的状态方程可求得其他量的变化．
这类题目用假设法求解，先假水银柱不移动，气体等容过程求解。因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的，所以必须从压强变化入手。
9.【答案】
【解析】解：、为等压线，由图可知，温度升高，压强不变，即有，故A错误；
B、体积不变，温度降低，压强变小，有，所以有，则体积减小，压强变大，故B错误；
C、体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体对外界放出热量，故C错误；
D、过程气体体积的变化等于过程气体体积的变化，但过程气体平均压强大于过程气体平均压强，所以根据可知，过程气体对外做功大于外界对气体做功，故D正确。
故选：。
为等压线，由图读出温度的变化；体积不变，压强变小，进而分析出压强变化情况；体积不变，根据热力学第一定律分析吸放热情况；根据平均压强关系分析气体对外做功与外界对气体做功的关系。
本题主要考查热力学第一定律的相关应用，理解图像的物理意义，知道图像上，过点的倾斜直线是等压线。
10.【答案】
【解析】解：、由题意可知，大气压强，开始时玻璃管内被封闭气体的压强
向右管注入水银过程，左管中水银柱的总长度不变，则被封闭气体压强不变，由于气体温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，
空气柱的长度不变，向右管注入水银过程，空气柱进入左管，空气柱进入左管后的长度仍然是，被封闭气体压强仍是，
此时左右两管内水银上端不是齐平的，两侧水银面最上端高度差为，故AB错误，C正确；
D、如果左侧再加入长的水银柱，封闭气体压强，右管水银面上升，
设玻璃管的横截面积是，气体初状态体积，末状态体积，
气体温度不变，由玻意耳定律得：，代入数据解得：，气柱不会到达左侧竖直管最低端，还有部分气体在左管内，故D错误。
故选：。
向右管注入水银过程，左管内水银柱总长度不变，气体压强不变，气体温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，气体进入左管，根据题意应用玻意耳定律与几何关系分析答题。
本题考查了玻意耳定律的应用，根据题意分析清楚气体状态变化过程，求出玻璃管内被封闭气体的压强，应用玻意耳定律即可解题。
11.【答案】
【解析】解：、当开口向上时，对气缸受力分析，根据共点力平衡可得：，解得：，故A错误；
B、气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底部的挡板的过程中，封闭气体的压强不变，则有：
该过程内能增大，
气体对外做功，，其中，
根据热力学第一定律有：
解得：，故B正确；
C、由题意可知，当温度达到时，弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有：
代入数据得：，故C错误；
D、从开始到弹簧恢复到原长，由一定质量理想气体状态方程得：
又因为：
代入数据得：，即弹簧恢复到原长时，温度为，那么当温度为时，弹簧处于伸长状态，故D错误。
故选：。
对气缸受力分析，根据共点力平衡求得被封闭气体的压强；
根据盖吕萨克定律和热力学第一定律求热量；
对活塞由平衡条件求末状态气体的压强；
根据理想气体方程求出末状态的温度，结合物理过程分析弹簧的状态。
本题主要考查了盖吕萨克定律、一定质量理想气体状态方程的应用，关键是利用共点力平衡求得被封闭气体的压强，在第二问中，利用好能量守恒即可求得。
12.【答案】
胶管内存在气体

【解析】解：、在柱塞与注射器壁间涂润滑油，既可以增强装置的气密性，又能减小柱塞与管壁之间的摩擦，方便实验操作，故A正确；
B、手握住注射器，会使气体的温度升高，故B错误；
C、实验时应缓慢推拉柱塞和读取数据，故C错误；
D、压强传感器只能采集气体的压强，故D错误。
故选A。
根据
解得，图线不通过坐标原点的原因是胶管内存在气体。
根据
解得，可知为图像，故ACD错误。
故选：。
、根据
可得
图像斜率变大，可能是气体质量变大，导致物质的量变大，故A错误；
、根据
可得，图像斜率变大，可能是气体温度升高了，故B错误，C正确；
D、装置连接处的软管容积不可忽略，有
解得
实际图像为
故D错误。
故选：。
设大米的体积为，注射器内气体的体积为
其中是注射器刻度体积，根据玻意耳定律有
可得
故图像是一条截距为，斜率为的直线，当时，故A图像符合。
故答案为：；胶管内存在气体；；；。
根据探究气体等温变化实验的气密性、温度控制、数据采集要求，逐一判断选项说法是否正确；
结合实验装置结构，分析体积与压强倒数的关系图不过原点的原因，考虑额外气体体积的影响；
结合胶管内气体的存在，分析压强与体积倒数的关系图线形状变化；
根据压强与体积倒数关系图线的弯曲趋势，结合玻意耳定律和温度变化的影响，分析误差产生的原因；
结合大米占据注射器固定体积的情况，分析体积与压强倒数关系图线的截距与形状。
本题围绕探究气体等温变化规律的实验展开，考查了实验操作要点、误差来源分析和图像分析能力，综合检验了对玻意耳定律的理解与应用水平。
13.【答案】解：设玻璃管内部横截面积为，
对水银柱分析可知，气体初状态的压强，初状态的体积，
转过后，气体的压强，体积
气体做等温变化，由玻意耳定律可得，
解得：
由气态方程可知，乘积越大，对应的温度越高，假设管中还有长为的水银柱尚未溢出时，值最大，即的值最大，这是一个数学求极值问题，因为，与的大小无关，所以由数学知识可得知，两数之和为一常数，当这两数相等时，乘积最大，有，
解得
即管中水银柱由溢出到还剩下的过程中，的乘积越来越大，这一过程必须是升温的，此后温度不必再升高但要继续给气体加热，水银柱也将继续外溢，直至全溢出，由气态方程
解得：
答：若玻璃管足够长，缓慢地将管转过，此时封闭气柱的长度是；
若玻璃管长为，温度至少升到时，水银柱才能从管中全部溢出。
【解析】对封闭气体运用玻意耳定律，即可求出玻璃管开口竖直向下时，封闭的空气柱长度；
竖直放置后升温的过程为等压过程，对封闭气体运用理想状态的状态方程，即可求出为使水银柱才能从管中全部溢出的温度。
本题考查气体定律的综合运用，解决气体问题的关键是挖掘出隐含条件，要求大家分析好压强、体积、温度三个参量的变化情况，正确判断出气体变化过程，合理选取气体实验定律解决问题。
14.【答案】保持阀门关闭，内气体的压强为 将阀门打开，足够长时间后，活塞距离左侧汽缸底部的距离是 重新将阀门关闭，用打气筒向汽缸中缓慢充入压强为理想气体，使活塞回到原位置，则充入的气体体积为
【解析】解：保持阀门关闭，对两活塞整体为研究对象，根据平衡得
解得
打开阀门稳定后，设气体压强为，以两个活塞和杆为整体有
解得
设大活塞左移，对封闭气体由玻意耳定律得
代入数据解得
则大活塞停在据左侧缸底
重新关闭阀门，若活塞恢复原位，则对中气体由玻意耳定律得
解得
则
解得
对中气体和充入气体整体为研究对象，根据玻意耳定律得
解得
答：保持阀门关闭，内气体的压强为。
将阀门打开，足够长时间后，活塞距离左侧汽缸底部的距离是；
重新将阀门关闭，用打气筒向汽缸中缓慢充入压强为理想气体，使活塞回到原位置，则充入的气体体积为。
对两个活塞和硬杆组成的整体进行受力分析，结合初始静止的平衡条件，利用大气压力与内气体压力的平衡关系，求解内气体的初始压强；
阀门打开后，先再次对活塞整体受力分析，确定气体最终的稳定压强；再根据理想气体的等温变化规律，结合气体初末状态的体积关系，求解活塞移动后的位置，即距离左侧汽缸底部的距离；
活塞回到原位置后，先由受力平衡确定内气体的最终压强；再对充入的气体与内原有气体整体应用等温变化规律，结合初末状态的压强、体积条件，计算需要充入的气体体积。
该题以连通双活塞汽缸为模型，串联了受力平衡、理想气体等温变化等核心知识点，三小问层层递进，从初始压强分析到阀门开闭后的状态变化，再到充气过程的变质量问题，全面考查了学生对力学平衡与气体实验定律的综合应用能力，既注重受力分析的基础素养，又强调变质量问题的等效处理思维，是一道区分度良好、符合高中物理学业质量要求的经典力学热学综合题。
15.【答案】解：初态：，
末态：？，
根据可得：
打气过程中温度保持不变，把储液桶内的气体和被打入的气体作为整体，由于温度不变，故内能不变，即，由于外界对气体做功，根据热力学第一定律可得
，故喷雾器内的空气放热
设气筒打气的次数，初态：，
末态：，
根据可得：次
打开阀门，气体喷出，初态：，
末态：，？
根据可得：
储液桶内剩余消毒液的体积
答：未打气时，储液桶内气体在标准状态下气体压强、温度的体积是；
喷雾器内的空气放热，放出热量；
打气筒打气的次数为次，储液桶内剩余消毒液的体积为。
【解析】找出初末状态参量，根据查理定律求得；
把储液桶内的气体和打入的气体作为作为整体，由于温度不变，内能不变，根据热力学第一定律即可判断；
把储液桶内的气体和打入的气体作为作为整体，找出初末状态参量，根据查理定律求得，当喷液时，找出初末状态即可求得。
本题考查的是气体的“变质量问题”，解答本题的关键是：要巧妙地选择研究对象，把变质量问题变为不变质量问题进行研究，应用理想气体状态方程定律即可正确解题。
16.【答案】该同学的质量为；
为使得活塞回到位置，密封气体的热力学温度应缓慢升为；若此过程中气体内能增加了，该过程中缸内气体从外界吸收的热量；
漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为
【解析】以被密封气体为研究对象，活塞从位置到位置，气体发生等温变化，设汽缸的横截面积为，由于汽缸不计质量，气体初态压强：
由玻意耳定律可知：
则：
由平衡条件得：
解得：
活塞从位置回到位置的过程，气体发生等压变化
解得：
气体对外界做功
联立上式解得：
设弹跳杆上站一个质量为的人后稳定时汽缸内气体压强为，没站人时剩余气体在压强为时活塞到汽缸底的距离为。由平衡条件得
解得
由玻意耳定律可知
解得：
故漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为
答：该同学的质量为；
为使得活塞回到位置，密封气体的热力学温度应缓慢升为；若此过程中气体内能增加了，该过程中缸内气体从外界吸收的热量；
漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为。
根据玻意耳定律和平衡条件列方程计算；
根据等压气体条件与热力学公式计算；
根据玻意耳定律和平衡条件列方程计算漏出气体的体积，再计算比值。
本题关键掌握平衡条件和理想气体状态方程，充分利用单个活塞的平衡条件，掌握气体对外做功或者外界对气体做功的特点列式，分清不同状态下压强、温度等参数对当前情况的影响，难度较大。
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