《2025年5年高考3年模拟高中物理选择性必修第三册人教版江苏专版》

1.(2025江苏苏州期中)某同学用硬质圆柱形矿泉水瓶制作了一个水深测量仪,如图所示。使用前先在矿泉水瓶内注入一定量的水,拧紧瓶盖并将矿泉水瓶倒置,水面到达矿泉水瓶圆柱部分,记录该位置为基准位置,测量基准位置到瓶底的距离为$H$。使用时潜水员把该装置带入水下,保持瓶口向下竖直放置,拧开瓶盖,稳定后测量瓶内水面到基准位置的距离为$h$。已知大气压强为$p_0$,水的密度为$\rho$,重力加速度为$g$,忽略水温变化,则矿泉水瓶内水面所在处水的深度为

(B)

A.$\frac{p_0H}{\rho g(H-h)}$
B.$\frac{p_0h}{\rho g(H-h)}$
C.$\frac{p_0H}{\rho g(H+h)}$
D.$\frac{p_0h}{\rho gH}$

答案： 1.B 初始时矿泉水瓶内气体压强为 $p_0$，设矿泉水瓶圆柱部分的横截面积为 $S$，则初始时矿泉水瓶内气体体积为 $V_0 = SH$，设末状态矿泉水瓶内水面所在处水的深度为 $d$，则末状态矿泉水瓶内气体压强为 $p_1 = p_0 + \rho gd$，末状态矿泉水瓶内气体体积为 $V_1 = S(H - h)$，由题意知，矿泉水瓶内的气体发生等温变化，由玻意耳定律可得 $p_0V_0 = p_1V_1$，联立解得 $d = \frac{p_0h}{\rho g(H - h)}$，故选 B。

2.(2025重庆期中)如图是一定质量的气体的$p-V$图像,气体状态从$A→B→C→D→A$完成一次循环,$A→B$(图中实线)和$C→D$为等温过程,温度分别为$T_1$、$T_2$。下列判断正确的是(C)


A.$T_1＜T_2$
B.$B→C$过程中,气体分子的平均动能不变
C.若气体状态沿图中虚线由$A→B$,则气体分子的平均动能先变大后变小
D.$D→A$过程中,气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加

答案： 2.C 同一气体的等温线离坐标原点越远表明气体的温度越高，故 $T_1 ＞ T_2$，A 错误；B→C 过程中，温度降低，气体分子的平均动能减小，B 错误；若气体状态沿图中虚线由 A→B，则气体的温度先升高后降低，故气体分子的平均动能先变大后变小，C 正确；D→A 过程中，温度升高，气体分子的平均动能变大，又因为压强不变，故气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数减少，D 错误。

3.(2025湖北黄冈期中)活塞式真空泵的工作原理如图所示,抽气筒与密闭容器通过自动阀门相连,当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中,阀门自动开启,密闭容器内的气体流入抽气筒,待稳定后,活塞从右端向左移动到左端的过程中,阀门自动关闭,抽气筒内活塞左侧的气体被排出,即完成一次抽气过程,如此往复,密闭容器内的气体压强越来越小。若密闭容器的容积为$V$,抽气筒的容积为$\frac{1}{20}V$,抽气过程中气体的温度不变,第1次抽气过程中被抽出的气体质量为$m_1$,第4次抽气过程中被抽出的气体质量为$m_4$,则$m_1$与$m_4$之比是
(C)


A.$m_1:m_4=21:20$
B.$m_1:m_4=21^2:20^2$
C.$m_1:m_4=21^3:20^3$
D.$m_1:m_4=21^4:20^4$

答案： 3.C 第 1 次抽气过程，根据玻意耳定律可得 $p_0V = p_1(V + \frac{1}{20}V)$，同理，第 2 次抽气过程，有 $p_1V = p_2(V + \frac{1}{20}V)$，第 3 次抽气过程，有 $p_2V = p_3(V + \frac{1}{20}V)$，第 4 次抽气过程，有 $p_3V = p_4(V + \frac{1}{20}V)$，每次被抽出的气体的体积、温度都相同，则第 1 次抽气过程中被抽出的气体质量与第 4 次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为 $m_1:m_4 = p_1:p_4 = 21^3:20^3$，故选 C。

4.(2025河南开封期末)质量分别为$M$和$m$的汽缸与活塞密闭性和导热性良好,活塞可在汽缸内无摩擦上下移动,汽缸内封闭一定质量的气体,现将汽缸从倾角为$37°$的斜面由静止释放,如图甲,汽缸与斜面之间的动摩擦因数为$\mu=0.25$,重力加速度为$g$,斜面足够长,待汽缸稳定向下运动时,汽缸内封闭的气体体积为$V$。然后将汽缸置于水平地面上,如图乙,用竖直向上的力缓慢向上拉活塞至汽缸刚要离开地面。活塞的横截面积为$S$,外界大气压强为$p_0$,周围环境温度保持不变,$\sin37°=0.6$,$\cos37°=0.8$。求：
(1)汽缸沿斜面加速下滑时汽缸内封闭气体的压强;
(2)汽缸刚要离开地面时封闭气体的体积。

答案： 4.答案
(1)$p_0 + \frac{0.2mg}{S}$
(2)$\frac{p_0S + 0.2mg}{p_0S - Mg}V$
解析
(1)对汽缸和活塞整体有
$(M + m)g\sin 37^{\circ} - \mu(M + m)g\cos 37^{\circ} = (M + m)a$
解得 $a = 0.4g$
设被封闭气体的压强为 $p_1$，对活塞有
$p_0S + mg\sin 37^{\circ} - p_1S = ma$
解得 $p_1 = p_0 + \frac{0.2mg}{S}$
(2)当汽缸刚要离开地面时，有 $F = (M + m)g$
设被封闭气体的压强为 $p_2$，对活塞有 $p_2S + F = p_0S + mg$
解得 $p_2 = p_0 - \frac{Mg}{S}$
由玻意耳定律得 $(p_0 + \frac{0.2mg}{S})V = (p_0 - \frac{Mg}{S})V_2$
解得 $V_2 = \frac{p_0S + 0.2mg}{p_0S - Mg}V$