《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 (2023江苏,9)在“探究气体等温变化的规律”的实验中,实验装置如图所示①。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是 (B)


A.把柱塞快速地向下压
B.把柱塞缓慢地向上拉
C.在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞
D.在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞

答案： 1.B
考教衔接
本题来源于教材 P23 实验“探究气体等温变化的规律”，主要考查了实验过程中改变空气柱体积的操作步骤，实验时应注意控制空气柱的温度不变。
快速下压时，气体来不及与外界发生热交换，温度会变化，故 A 错误。在橡胶套处接另一注射器，会改变气体质量，故 C、D 错误。故选 B。

2.(2023山东,13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气体压强$p$和体积$V$(等于注射器示数$V_0$与塑料管容积$\Delta V$之和)。逐次增加砝码质量,采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。


回答以下问题:
(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气体B。
A.$p$与$V$成正比
B.$p$与$\frac{1}{V}$成正比
(2)若气体被压缩到$V=10.0\ mL$,由图乙可读出封闭气体压强为2.04×10⁵$ Pa$(保留3位有效数字)。
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了$\Delta V$,则在计算$pV$乘积时,他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随$p$的增大而增大(填“增大”或“减小”)。

答案： 2.答案
(1)B
(2)2.04×10⁵
(3)增大
解析
(1)在实验误差允许范围内，图乙中的 p-$\frac {1}{V}$图线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 p 与$\frac {1}{V}$成正比，则 p 与 V 成反比。故选 B。
(2)若气体被压缩到 V = 10.0 mL，则有$\frac {1}{V}$=$\frac {1}{10.0}$mL⁻¹ = 100×10⁻³ mL⁻¹，由图乙可读出封闭气体压强为 p = 2.04×10⁵ Pa。
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了 ΔV，则在计算 pV 乘积时，根据 p(V₀+ΔV) - pV₀ = pΔV 可知，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随 p 的增大而增大。

3 多选题(2025云南,9)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计,其原理如图乙所示。硬质玻璃泡$a$内封有一定质量的气体(视为理想气体),与$a$相连的$b$管插在水槽中固定,$b$管中液面高度会随环境温度变化而变化。设$b$管的体积与$a$泡的体积相比可忽略不计,在标准大气压$p_0$下,$b$管上的刻度可以直接读出环境温度。则在$p_0$下 (BD)
①教材回溯此处与教材P43复习与提高B组第1题类似。

A.环境温度升高时,$b$管中液面升高
B.环境温度降低时,$b$管中液面升高
C.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值偏小
D.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值偏大

答案： 3.BD
考教衔接
本题来源于教材 P43 复习与提高 B 组第 1 题，解答本题时需明确测温原理：玻璃泡 a 中气体的体积可认为不变，温度改变时，a 中气体的压强改变，从而引起 b 管中液面与水槽中液面的高度差发生变化。解题时需注意玻璃泡中气体的压强与大气压 p₀ 的关系为 p = p₀ - ρgΔh。
根据题意，硬质玻璃泡内的气体质量、体积不变，根据查理定律$\frac {p₁}{T₁}$=$\frac {p₂}{T₂}$，当温度升高时，玻璃泡内气体压强增大，设玻璃泡内气体的压强为 p，b 管内液体密度为 ρ，b 管内液体的横截面积为 S，两液面高度差为 Δh，根据平衡条件得 pS + ρgΔhS = p₀S，大气压强 p₀ 不变，当玻璃泡内气体压强 p 增大时，液面高度差 Δh 减小，b 管中液面降低；反之当温度降低时，玻璃泡内气体压强 p 减小，液面高度差 Δh 增大，b 管中液面升高，A 错误，B 正确。根据上述推论，当温度升高时，液面高度差 Δh 减小，所以 b 管上的刻度从上往下对应的温度逐渐升高，当水槽中的水少量蒸发后，玻璃泡内气体压强不变，液面高度差 Δh 不变，水槽中的液面降低，b 管中的液面降低，则温度的测量值偏大，C 错误，D 正确。

4.[2024全国甲,33(2)]如图,一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体,一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动,移动范围被限制“奋斗者”号载人潜水器拥有先进的控制系统和定位系统以及耐压的载人球舱和浮力材料。
在卡销$a$、$b$之间,$b$与汽缸底部的距离$b\overline{c}=10\ \overline{ab}$,活塞的面积为$1.0×10^{-2}\ m^2$。初始时,活塞在卡销$a$处,汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同,分别为$1.0×10^5\ Pa$和$300\ K$。在活塞上施加竖直向下的外力,逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销$b$处(过程中气体温度视为不变),外力增加到$200\ N$并保持不变。
(ⅰ)求外力增加到$200\ N$时,卡销$b$对活塞支持力的大小;
(ⅱ)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高,求当活塞刚好能离开卡销$b$时气体的温度。

答案：
4.答案 (i)100 N (ii)327 K
关键点拨
本题过程草图如图所示：

解析 (i)活塞在卡销 a 处时，气体压强 p₁ = 1.0×10⁵ Pa、体积 V₁ = S·11$\overline {ab}$
活塞在卡销 b 处时，气体体积 V₂ = S·10$\overline {ab}$，设气体压强为 p₂，
对活塞分析，根据平衡条件有 F + p₁S = p₂S + N
活塞从卡销 a 处到卡销 b 处过程中，气体发生等温变化，由玻意耳定律得 p₁V₁ = p₂V₂
联立解得 p₂ = 1.1×10⁵ Pa，卡销 b 对活塞支持力的大小 N = 100 N
(ii)将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销 b 时，设气体压强为 p₃，温度为 T₂，对活塞分析，根据平衡条件有 F + p₁S = p₃S
解得 p₃ = 1.2×10⁵ Pa
气体做等容变化，由查理定律得$\frac {p₂}{T₁}$=$\frac {p₃}{T₂}$，其中 p₂ = 1.1×10⁵ Pa，T₁ = 300 K
解得 T₂ ≈ 327 K