高考物理 專題演練 專題三十 氣體 熱力學定律(含兩年高考一年模擬)

1、考點30氣體熱力學定律兩年高考真題演練1(2015·北京理綜，13)下列說法正確的是()A物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小B物體對外做功，其內(nèi)能一定減小C物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加D物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變22015·福建理綜，29，(2)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達狀態(tài)c。設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac。則()ATbTc，QabQac BTbTc，QabQacCTbTc，QabQac DTbTc，QabQac32014·山

2、東理綜，37(1)(多選)如圖，內(nèi)壁光滑、導熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當環(huán)境溫度升高時，缸內(nèi)氣體()A內(nèi)能增加B對外做功C壓強增大D分子間的引力和斥力都增大4(2014·廣東理綜，17)(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時，假設袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A體積減小，內(nèi)能增大B體積減小，壓強減小C對外界做負功，內(nèi)能增大D對外界做正功，壓強減小52014·新課標全國卷，33(1)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示。下列判斷正確的是()A過程ab中

3、氣體一定吸熱B過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱Da、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小Eb和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同62015·重慶理綜，10(1)某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大。若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么()A外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大(2)北方某地的冬天室外氣溫很低，吹出的肥皂泡會很快凍結(jié)。若剛吹出時肥皂泡內(nèi)氣體溫度為T1，壓強為p1，肥皂泡

4、凍結(jié)后泡內(nèi)氣體溫度降為T2。整個過程中泡內(nèi)氣體視為理想氣體，不計體積和質(zhì)量變化，大氣壓強為p0。求凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強差。72015·新課標全國卷，33(2)如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m12.50 kg，橫截面積為S180.0 cm2；小活塞的質(zhì)量為m21.50 kg，橫截面積為S240.0 cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距為l40.0 cm；汽缸外大氣的壓強為p1.00×105 Pa，溫度為T303 K。初始時大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1495 K?，F(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活

5、塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取 10 m/s2。求：()在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；()缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強。82015·新課標全國卷，3(2)如圖，一粗細均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關K關閉；A側(cè)空氣柱的長度為l10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h3.0 cm?，F(xiàn)將開關K打開，從U形管中放出部分水銀，當兩側(cè)水銀面的高度差為h110.0 cm時將開關K關閉。已知大氣壓強p075.0 cmHg。()求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度；()此后再向B側(cè)注入水

6、銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長度。92015·山東理綜，37(2)扣在水平桌面上的熱杯蓋有時會發(fā)生被頂起的現(xiàn)象。如圖，截面積為S的熱杯蓋扣在水平桌面上，開始時內(nèi)部封閉氣體的溫度為300 K，壓強為大氣壓強p0。當封閉氣體溫度上升至303 K時，杯蓋恰好被整體頂起，放出少許氣體后又落回桌面，其內(nèi)部氣體壓強立刻減為p0，溫度仍為303 K。再經(jīng)過一段時間，內(nèi)部氣體溫度恢復到300 K。整個過程中封閉氣體均可視為理想氣體。求：()當溫度上升到303 K且尚未放氣時，封閉氣體的壓強；()當溫度恢復到300 K時，豎直向上提起杯蓋所需的最小力。102015

7、3;海南卷，15(2)如圖，一底面積為S，內(nèi)壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的相同活塞A和B；在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體，平衡時體積均為V。已知容器內(nèi)氣體溫度始終不變，重力加速度大小為g，外界大氣壓強為p0?，F(xiàn)假設活塞B發(fā)生緩慢漏氣，致使B最終與容器底面接觸。求活塞A移動的距離。112014·新課標全國卷，33(2)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形氣缸內(nèi)，氣缸壁導熱良好，活塞可沿氣缸壁無摩擦地滑動。開始時氣體壓強為p，活塞下表面相對于氣缸底部的高度為h，外界的溫度為T0。現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活

8、塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了h/4。若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達到平衡后氣體的體積。已知外界大氣的壓強始終保持不變，重力加速度大小為g。122014·新課標全國卷，33(2)如圖，兩氣缸A、B粗細均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細管連通；A的直徑是B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩氣缸除A頂部導熱外，其余部分均絕熱。兩氣缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b，活塞下方充有氮氣，活塞a上方充有氧氣。當大氣壓為p0、外界和氣缸內(nèi)氣體溫度均為7 且平衡時，活塞a離氣缸頂?shù)木嚯x是氣缸高度的，活塞b在氣缸正中間。()現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮氣，當活塞b恰好升至頂部時，

9、求氮氣的溫度；()繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升。當活塞a上升的距離是氣缸高度的時，求氧氣的壓強?？键c30氣體熱力學定律一年模擬試題精練1(2015·梅州5月質(zhì)檢)(多選)關于物體內(nèi)能和熱力學定律的說法正確的是()A物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和就是分子的內(nèi)能B第二類永動機的構(gòu)想違背了熱力學第二定律C做功和熱傳遞具有相同的物理本質(zhì)D物體沒有做功時，物體吸熱，物體的內(nèi)能一定增加E若一定質(zhì)量的某理想氣體的內(nèi)能增加，則其溫度一定升高2(2015·福州質(zhì)檢)如圖所示，U形氣缸固定在水平地面上，用重力不計的活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體，已知氣缸不漏氣，活塞移動過程無摩擦。初始時，外界大氣

10、壓強為p0，活塞緊壓小擋板?，F(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體的溫度，則能反映氣缸內(nèi)氣體的壓強p隨熱力學溫度T變化的圖象是()3(2015·蘭州市診斷)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學溫度T的關系圖象如圖所示，氣體在狀態(tài)A時的壓強pAp0，溫度TA T0，線段AB與V軸平行，BC的延長線過原點。求：(1)氣體在狀態(tài)B時的壓強pB；(2)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對外界做的功為10 J，該過程中氣體吸收的熱量為多少；(3)氣體在狀態(tài)C時的壓強pC和溫度TC。4(2015·邯鄲質(zhì)檢)如圖，粗細均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口，管內(nèi)有一段水銀柱，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為lA40

11、cm，右管內(nèi)氣體柱長為lB39 cm。先將口B封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設被封閉的氣體為理想氣體，整個過程溫度不變，若穩(wěn)定后進入左管的水銀面比水銀槽水銀面低4 cm，已知大氣壓強p076 cmHg，求：(1)A端上方氣柱長度；(2)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強。5(2015·陜西五校一模)如圖所示，一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活寒封閉一定量的理想氣體，活塞橫截面積為S，汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導熱的，開始活塞被固定在A點，打開固定螺栓K，活塞下落，經(jīng)過足夠長時間后，活塞停在B點，已知ABh，大氣壓強為p0，重力加速度為g。(1)求活塞停在B點時缸內(nèi)封閉氣體的壓強；(2)設周圍環(huán)境溫度保持不

12、變，求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q(一定量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定)。參考答案考點30氣體熱力學定律兩年高考真題演練1C由熱力學第一定律UWQ可知，改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞。若物體放熱Q0，但做功W未知，所以內(nèi)能不一定減小，A選項錯誤；物體對外做功W0，但Q未知，所以內(nèi)能不一定減小，B選項錯誤；物體吸收熱量Q0，同時對外做功W0，(WQ)可正、可負，所以內(nèi)能可能增加，故C選項正確；物體放出熱量Q0，同時對外做功W0，所以U0，即內(nèi)能一定減小，D選項錯誤。2Cab過程為等壓變化，由蓋呂薩克定律得：，得Tb2Ta，ac過程為等容變化，由查理定律得：，得Tc2Ta所以TbTc由熱力

13、學第一定律：ab：WabQabUabac：WacQacUac又Wab0，Wac0，UabUac則有QabQac故C項正確。3AB因氣缸導熱良好，故環(huán)境溫度升高時封閉氣體溫度亦升高，而一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關，故封閉氣體內(nèi)能增大，A正確；因氣缸內(nèi)壁光滑，由活塞受力平衡有p0SmgpS，即缸內(nèi)氣體的壓強pp0不變，C錯誤；由蓋呂薩克定律恒量可知氣體體積膨脹，對外做功，B正確；理想氣體分子間除碰撞瞬間外無相互作用力，故D錯誤。4AC袋內(nèi)氣體與外界無熱交換即Q0，袋四周被擠壓時，體積V減小，外界對氣體做正功，根據(jù)熱力學第一定律UWQ，氣體內(nèi)能增大，則溫度升高，由常數(shù)知壓強增大，選項A、C正確

14、，B、D錯誤。5ADE對封閉氣體，由題圖可知ab過程，氣體體積V不變，沒有做功，而溫度T升高，則為吸熱過程，A項正確；bc過程為等溫變化，壓強減小，體積增大，對外做功，則為吸熱過程，B項錯；ca過程為等壓變化，溫度T降低，內(nèi)能減少，體積V減小，外界對氣體做功，依據(jù)WQU，外界對氣體所做的功小于氣體所放的熱，C項錯；溫度是分子平均動能的標志，TaTbTc，故D項正確；同種氣體的壓強由氣體的分子數(shù)密度和溫度T決定，由題圖可知TbTc，pbpc，顯然E項正確。6解析(1)車胎體積增大，故胎內(nèi)氣體對外界做功，胎內(nèi)氣體溫度升高，故胎內(nèi)氣體內(nèi)能增大，D項正確。(2)對泡內(nèi)氣體由查理定律得內(nèi)外氣體的壓強差為

15、pp2p0聯(lián)立式解得pp1p0答案(1)D(2)p1p07解析()大小活塞在緩慢下移過程中，受力情況不變，汽缸內(nèi)氣體壓強不變，由蓋呂薩克定律得初狀態(tài)V1(S1S2)，T1495 K末狀態(tài)V2lS2代入可得T2T1330 K()對大、小活塞受力分析則有m1gm2gpS1p1S2p1S1pS2可得p11.1×105 Pa缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡過程中，氣體體積不變，由查理定律得T3T303 K解得p21.01×105 Pa答案()330 K()1.01×105 Pa8解析()以cmHg為壓強單位。設A側(cè)空氣柱長度l10.0 cm時的壓強為p；當兩側(cè)水銀面的高

16、度差為h110.0 cm時，空氣柱的長度為l1，壓強為p1。由玻意耳定律得plp1l1由力學平衡條件得pp0h打開開關K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強隨空氣柱長度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止。由力學平衡條件有p1p0h1聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得l112.0 cm()當A、B兩側(cè)的水銀面達到同一高度時，設A側(cè)空氣柱的長度為l2，壓強為p2。由玻意耳定律得plp2l2由力學平衡條件有p2p0聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得l210.4 cm設注入的水銀在管內(nèi)的長度h，依題意得h2(l1l2)h1聯(lián)立式，并代入

17、題給數(shù)據(jù)得h13.2 cm答案()12.0 cm()13.2 cm9解析()以開始封閉的氣體為研究對象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T0300 K，壓強為p0；末狀態(tài)溫度T1303 K，壓強設為p1，由查理定律得代入數(shù)據(jù)得p1p01.01p0()設杯蓋的質(zhì)量為m，剛好被頂起時，由平衡條件得p1Sp0Smg放出少許氣體后，以杯蓋內(nèi)的剩余氣體為研究對象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T2303 K，壓強p2p0，末狀態(tài)溫度T3300 K，壓強設為p3，由查理定律得設提起杯蓋所需的最小力為F，由平衡條件得Fp3Sp0Smg聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Fp0S0.02p0S答案()1.01p0()0.02p0S10解析A與B

18、之間、B與容器底面之間的氣體壓強分別為p1、p2，在漏氣前，對A分析有p1p0，對B有p2p1B最終與容器底面接觸后，AB間的壓強為p，氣體體積為V，則有pp0因為溫度始終不變，對于混合氣體有(p1p2)·VpV設活塞B厚度為d，漏氣前A距離底面的高度為hd漏氣后A距離底面的高度為hd聯(lián)立可得hhh以上各式聯(lián)立化簡得h·答案·11解析設氣缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對氣體產(chǎn)生的壓強為p，由玻意耳定律得phS(pp)(hh)S解得pp外界的溫度變?yōu)門后，設活塞距底面的高度為h。根據(jù)蓋呂薩克定律，得解得hh據(jù)題意可得p氣體最后的體積為VSh聯(lián)立式得V答案12解析()活塞b升至頂部的過程中，活塞a不動，活塞a、b下方的氮氣經(jīng)歷等壓過程。設氣缸A的容積為V0，氮氣初態(tài)體積為V1，溫度為T1；末態(tài)體積為V2，溫度為T2。按題意，氣缸B的容積為V0/4，由題給數(shù)據(jù)和蓋呂薩克定律有V1V0×V0V2V0V0V0由式和題給數(shù)據(jù)得T2320 K()活塞b升至頂部后，由于繼續(xù)緩慢加熱，活塞a開始向上移動，直至活塞上升的距離是氣缸高度的時，活塞a上方的氧氣經(jīng)歷等溫過