《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 山东济南一模) 某人驾驶汽车，从哈尔滨到广州，出发时哈尔滨的环境温度为$- 2 3 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$，到达广州时的环境温度为$2 7 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$。假设汽车轮胎内的气体可视为理想气体，其体积不变且没有漏气。已知$T=t+273\mathrm{K}$。为使轮胎内部气体的压强恢复到出发时的压强，需将气体放出一部分，则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为
(C)

A.$\frac { 5 } { 6 }$　　
B.$\frac { 1 } { 5 }$
C.$\frac { 1 } { 6 }$　　
D.$\frac { 4 } { 2 7 }$

答案： 1.C 设在哈尔滨时轮胎内气体的压强为$p_1$，在广州时轮胎内气体的压强为$p_2$，从哈尔滨到广州过程，气体发生等容变化，则有$\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}$，其中$T_1=(-23 + 273) K=250 K$，$T_2=(27 + 273) K=300 K$，可得$p_2 = 1.2p_1$。设汽车轮胎的容积为$V_0$，根据玻意耳定律可得$p_2V_0 = p_1(V_0 + V_x)$，解得$V_x = 0.2V_0$，则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为$\frac{m_x}{m_0}=\frac{V_x}{V_0 + V_x}=\frac{1}{6}$，故选C。

2.(2025 湖南长沙联考) 如图所示，带有阀门的导热储气罐甲、乙中装有同种气体(可视为理想气体)，在温度为$2 7 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$时，甲、乙罐中气体的压强分别为$2 p _ { 0 }$和$p _ { 0 }$。现用甲罐通过细导气管(体积可忽略)对乙罐充气，充气时甲罐在$2 7 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$的环境中，把乙罐放在$- 3 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$的环境中。当两罐中气体压强相等时充气完毕，然后关闭阀门，撤去导气管，测得乙罐中的气体在温度为$2 7 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$时压强达到$2 p _ { 0 }$。充气过程中甲罐中的气体温度始终不变，且各处气密性良好。热力学温度$T$与摄氏温度$t$的关系为$T=t+273\mathrm{K}$。下列说法正确的是　　(C)


A.充气完毕时，甲罐中气体的压强为$1.6 p _ { 0 }$
B.充气完毕后，甲、乙罐中气体的质量之比为$9 : 1$
C.进入乙罐中的气体与乙罐中原有气体的质量之比为$1 : 1$
D.甲、乙两罐的容积之比为$3 : 1$

答案： 2.C 设充气完毕时，甲、乙罐中气体的压强均为$p_1$，充气完毕后，乙罐中的气体发生等容变化，则$\frac{2p_0}{300 K}=\frac{p_1}{270 K}$，求得$p_1 = 1.8p_0$，故A错误；对甲、乙罐中气体组成的整体，充气后温度都为$27° C$时，有$2p_0V_甲 + p_0V_Z = 1.8p_0V_甲 + 2p_0V_Z'$，解得$V_甲' = 5V_Z'$，则甲、乙两罐的容积之比$V_甲:V_Z = 5:1$，故D错误；充气完毕后，对甲罐中的气体，有$1.8p_0V_甲 = 2p_0V_甲'$，解得$V_甲' = 0.9V_甲 = 4.5V_Z'$，则充气完毕后，甲、乙罐中气体的质量之比$m_甲:m_Z = V_甲':V_Z' = 9:2$，故B错误；设充入乙罐中的气体在压强为$p_0$时的体积为$\Delta V$，则有$p_0V_Z + p_0\Delta V = 2p_0V_Z'$，解得$\Delta V = V_Z'$，则充入乙罐中的气体与乙罐中原有气体的质量之比$\Delta m:m_Z' = \Delta V:V_Z' = 1:1$，故C正确。

3.(2025 山西太原模拟) 如图是一个化工厂的生产桶，正中间是一个轻质、绝热、可自由移动的活塞。整个桶除右侧桶盖之外的其他部分均为绝热材料；右侧桶盖导热性能良好，且有一个阀门，处于开启状态(与外界大气连通)。
左侧装有加热用的电阻丝(体积可忽略)，整个装置密封良好，不计摩擦。初始时左、右两个空间气体温度均为室温$T_0$，压强均为大气压强$p_0$，且密封的气体均为空气。
(1)缓慢加热左侧气体，当左侧气体的温度达到$3 T_0$时，求左侧气体的压强。
(2)若关闭右侧阀门后，再缓慢加热左侧气体，当左、右两侧空间的体积比为$3 : 1$时，求左侧气体的温度。

答案： 3.答案
(1)$1.5p_0$
(2)$3T_0$
解析
(1)初始状态，左、右两侧气体体积相同，设为$V_0$，开始时阀门处于开启状态，假设加热左侧气体过程，活塞与右侧桶盖之间没有挤压，即气体压强始终等于$p_0$，根据盖 - 吕萨克定律有$\frac{V_0}{T_0}=\frac{V}{3T_0}$
解得$V = 3V_0＞2V_0$。
表明假设不成立，活塞与右侧桶盖之间有挤压，即左侧气体体积为$2V_0$，根据理想气体状态方程有$\frac{p_0V_0}{T_0}=\frac{p_1·2V_0}{3T_0}$
解得$p_1 = 1.5p_0$。
(2)若加热前关闭右侧阀门，当加热左侧气体时，对左侧气体进行分析，根据理想气体状态方程有$\frac{p_0V_0}{T_0}=\frac{p_2V_1}{T_1}$
对右侧气体进行分析，根据玻意耳定律有$p_0V_0 = p_2V_2$
其中$\frac{V_1}{V_2}=\frac{3}{1}$，且$V_1 + V_2 = 2V_0$
解得$T_1 = 3T_0$。

4.(2024 河北沧州期末) 生活中常见到这样的现象：给热水瓶灌上开水并用软木塞将瓶口盖紧，过一会儿，软木塞会蹦起来，再塞紧软木塞，经过一段时间后，要拔出软木塞又会变得很吃力。
如图所示，一热水瓶的容积为$2\mathrm{L}$，现倒入温度为$9 0 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$的热水$1. 5\mathrm{L}$，盖紧瓶塞，设塞住瓶口瞬间封闭空气的温度为$5 7 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$，压强等于外界大气压。已知大气压强$p_0 = 1 . 0 × 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$，瓶口的横截面积$S = 1 0 \mathrm { c m } ^ { 2 }$，瓶塞与热水瓶间的最大静摩擦力为$f _ { \mathrm { m } } = 1 1 \mathrm { N }$。瓶塞密封良好不漏气且重力忽略不计，瓶中气体可视为理想气体，不考虑瓶内水蒸气的影响。$T = t + 2 7 3 \mathrm { K }$。
(1)若热水温度保持不变，通过计算判断瓶塞会不会蹦起来；
(2)当瓶内气体的温度降至$2 4 \ ^ { \circ } \mathrm { C }$时，至少要用多大的力才能将瓶塞拔出?

答案： 4.答案
(1)见解析
(2)$21 N$
解析
(1)设瓶中气体温度升至$90° C$，瓶中气体做等容变化，有$\frac{p_0}{T_0}=\frac{p_1}{T_1}$
其中$T_0=(273 + 57) K=330 K$，$p_0 = 1.0×10^5 Pa$，$T_1=(273 + 90) K=363 K$，
瓶塞内外气体压力差最大值$\Delta F_1=(p_1 - p_0)S$
其中$S = 10 cm^2 = 1.0×10^{-3} m^2$
解得$\Delta F_1 = 10 N＜f_m$，可见瓶塞不会蹦起来。
(2)瓶中气体温度降至$24° C$，瓶中气体做等容变化，有$\frac{p_0}{T_0}=\frac{p_2}{T_2}$
其中$T_0 = 330 K$，$T_2=(273 + 24) K=297 K$
瓶塞内外气体压力差$\Delta F_2=(p_0 - p_2)S = 10 N$
设至少用力$F$才能将瓶塞拔出，则$F = \Delta F_2 + f_m$
解得$F = 21 N$