气体实验定律和热力学定律（解析版）--2025高三物理.pdf

气体实验定律和热力学定律

目录

考点一气缸类问题1

考向1单缸问题2

考向2双缸问题3

考点二管类问题4

考向1单管问题4

考向2U型管问题5

考点三变质量问题7

考向1充气问题7

考向2抽气问题8

考向3灌气问题10

考向4漏气问题11

考点四热力学第一定律和第二定律12

考向1热力学第一定律的应用13

考向2热力学第二定律的应用15

考点五与气体图像和气体实验定律的综合应用16

考向1与气体图像的综合问题16

考向2与气体实验定律的综合问题18

考点一气缸类问题

知识点解决此类问题的一般思路

(1)弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类

是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。

(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定

律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。

(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。

(4)多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。

1

考向1单缸问题

1

．如图所示，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，横截面积为S、质量未知的光滑薄活塞与汽缸间密

封有一定质量的理想气体，轻绳A端与薄活塞中心连接，另一端B穿过两光滑小圆环C、D后连接轻质挂钩，

此时小圆环C与活塞间的轻绳、小圆环D与轻质挂钩间的轻绳均沿竖直方向，小圆环D与轻质挂钩间的轻

绳长度、活塞与汽缸底部的间距均为L。将质量为m的小球悬挂在B端轻质挂钩上，小球静止时活塞与汽

缸底部间距为2L。已知大气压强恒为p，环境温度恒为T，重力加速度为g，活塞始终没有离开汽缸，轻

00

质挂钩可视为质点。

(1)求活塞的质量M；

(2)若将质量为m、可视为质点的小球悬挂在B端轻质挂钩上，使小球在水平面内做匀速圆周运动，稳定时

活塞与汽缸底部间距为3L，求小球的角速度ω。

【答案】(1)

(2)

【详解】（1）设轻质挂钩上没有挂小球之前汽缸中密封气体的压强为p1，对活塞进行受力分析，有

设轻质挂钩挂上小球，小球静止后汽缸中密封气体的压强为p2，对活塞进行受力分析，有

对密封气体根据玻意耳定律有

解得活塞的质量

（2）设小球在水平面内做匀速圆周运动，稳定时汽缸中密封气体的压强为p3，轻绳对活塞的拉力大小为T，

小圆环D与轻质挂钩间的轻绳与竖直方向的夹角为θ，对活塞进行受力分析，有

2

对小球进行受力分析，有

对密封气体根据玻意耳定律有

解得小球的角速度

考向2双缸问题

2

．如图所示的导热容器内充有一定质量的理想气体，容器被绝热活塞分成A、B两部分，活塞可以在容器

内无摩擦地滑动，稳定时两部分气体体积之比为，其中容器的B部分还安装有电热丝。已知初

始时A部分的气体压强为，活塞的质量为，横截面积，重力加速度

，现把容器缓慢地由竖直旋转至水平。

(1)稳定后，求A、B两部分气体体积之比；

(2)如果用绝热材料把