《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 山东济南统考，改编)中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上。如图所示的是治疗常用的一种火罐的示意图，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上。某次使用时，先将气体由 300 K 加热到 400 K，按在皮肤上等待一段时间后，降至 300 K，由于皮肤凸起，此时罐内气体体积变为罐容积的 $\frac{15}{16}$，则温度降至 300 K 时，罐内气体压强变为原来的 (D)


A.$\frac{1}{2}$
B.$\frac{2}{3}$
C.$\frac{3}{4}$
D.$\frac{4}{5}$

答案： 1.D 由理想气体状态方程可得$\frac{p_3V_3}{T_3}=\frac{p_2V_2}{T_2}$，即$\frac{p_3 × \frac{15}{16}V_0}{300K}=\frac{p_2 × V_0}{400K}$，则$p_3 = \frac{4}{5}p_2$，即罐内气体压强变为原来的$\frac{4}{5}$，故D正确。

2.(2025 湖北襄阳期中)某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为 0.04 m³，胎压为 2 个标准大气压，温度为 27 ℃。已知 0 ℃、1 个标准大气压下的空气密度为 1.3 kg/m³，摄氏温度和热力学温度的关系为 $T = t + 273$ K，则该轮胎内空气质量最接近 (D)

A.5 kg
B.1 kg
C.0.5 kg
D.0.1 kg

答案： 2.D 设轮胎内空气在$0^{\circ}C$、1个标准大气压下的体积为$V_0$，根据理想气体状态方程可得$\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_0V_0}{T_0}$，可得$V_0 = \frac{p_1 × 0.04 × 273}{p_0 × 300}m^3 = 0.0728m^3$，则轮胎内空气质量$m = \rho V_0 = 1.3 × 0.0728kg = 0.09464kg$，最接近$0.1kg$，故选D。

3.(2025 贵州贵阳统考)如图所示，两端开口的汽缸竖直固定，A、B 是两个活塞，可在汽缸内无摩擦滑动，横截面积分别为 $S_1 = 20$ cm²，$S_2 = 10$ cm²，质量分别为 $m_1 = 1.5$ kg，$m_2 = 0.5$ kg，它们之间用一根细杆连接，静止时汽缸中的气体温度 $T_1 = 600$ K，汽缸内两部分的气柱长均为 $L$，已知大气压强 $p_0 = 1×10^5$ Pa，取 $g = 10$ m/s²，缸内气体可看作理想气体。
(1) 活塞静止时，求汽缸内气体的压强;
(2) 若降低汽缸内气体的温度，当活塞 A 缓慢向下移动 $\frac{L}{2}$ 时，求汽缸内气体的温度。

答案： 3.答案
(1)$1.2 × 10^5Pa$
(2)$500K$
解析
(1)设活塞静止时汽缸内的气体压强为$p_1$，根据平衡条件可得$(m_1 + m_2)g + p_0S_1 + p_1S_2 = p_0S_2 + p_1S_1$
代入数据解得$p_1 = 1.2 × 10^5Pa$
(2)活塞A缓慢下移过程中，汽缸内气体压强不变，则$\frac{LS_1 + \frac{L}{2}S_2}{T_1}=\frac{(L + \frac{L}{2})S_2}{T_2}$
代入数据解得$T_2 = 500K$

4.(2025 辽宁大连期中)如图所示，大气压强为 $p_0$，汽缸水平固定，开有小孔的固定薄隔板将其分为 A、B 两部分，横截面积为 $S$ 的光滑活塞可自由移动。初始时汽缸内被封闭的理想气体的温度为 $T$，A、B 两部分体积相同。加热气体，使 A、B 两部分体积之比为 1:2。
(1) 气体温度应加热到多少?
(2) 用水平力将活塞向左推动，把 B 部分气体全部压入 A 中，气体的温度变为 $2T$，此时的最小推力是多少?

答案： 4.答案
(1)$\frac{3}{2}T$
(2)$3p_0S$
解析
(1)设A部分体积为$V$，因为初始时A、B两部分体积相同，则此时气体总体积为$2V$；末状态A、B两部分体积之比为$1:2$，则此时气体总体积为$3V$。加热气体过程，气体压强不变，则由盖—吕萨克定律可得$\frac{2V}{T}=\frac{3V}{T'}$
解得气体温度应加热到$T' = \frac{3}{2}T$
(2)由理想气体状态方程得$\frac{2V · p_0}{T}=\frac{V · p}{2T}$
则把B部分气体全部压入A后，气体压强为$p = 4p_0$
对活塞受力分析，可得$F + p_0S = pS$
此时的最小推力是$F = 3p_0S$