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2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題18熱學(xué)考點五年考情(2020-2024)命題趨勢考點1分子動理論(含實驗)2020年北京卷、全國卷;2021年北京卷、重慶卷;2022年江蘇卷、湖南卷;2023年海南卷、北京卷;2024年上海卷等氣體實驗定律是高考物理中的一個重要考點,近年來的高考命題趨勢顯示以下幾個特點:考點要求提高:氣體實驗定律在高考中的要求有所提高,從原來的Ⅰ類要求(識記與了解)提升到了Ⅱ類要求(理解與掌握,并能熟練運用)。這意味著考生需要對這些知識點有更深入的理解和應(yīng)用能力。重視基礎(chǔ)性:高考物理命題重視基礎(chǔ),傾向于采用學(xué)生熟悉的素材、背景和語言,使學(xué)生能夠運用熟悉的思維方式進(jìn)行思考,展示他們在學(xué)習(xí)和社會生活中的認(rèn)知積累水平。例如,物理學(xué)史一直是考查的熱點??疾橹鞲芍R:高考物理命題重點考查主干知識,高頻考點保持穩(wěn)定。氣體實驗定律作為熱學(xué)中的一個重要部分,自然也是考查的重點之一。理論聯(lián)系實際:高考物理注重考查理論與實際相結(jié)合的試題,題目內(nèi)容和表現(xiàn)形式可能是新的,但核心是突出學(xué)科基本思想和基本方法,貼近學(xué)科本質(zhì),考查運用理論解決實際問題的能力。圖像問題:高考物理中,氣體圖像問題是一個常見的考查形式,要求考生能夠根據(jù)氣體的狀態(tài)參量(如壓強、體積、溫度)的變化,分析氣體的狀態(tài)變化,并應(yīng)用氣體實驗定律解決問題。多過程變化問題:高考物理中,多過程變化問題要求考生綜合分析多個氣體狀態(tài)變化過程,考查學(xué)生的邏輯思維能力和解決復(fù)雜問題的能力。綜上所述,氣體實驗定律在高考中的命題趨勢是強調(diào)對基礎(chǔ)知識的深入理解和應(yīng)用,注重理論聯(lián)系實際,以及對學(xué)生綜合分析能力的考查。考生在備考過程中需要加強對這些方面的訓(xùn)練,以更好地應(yīng)對高考的挑戰(zhàn)??键c2氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)第一定律綜合每年每省必考考點01分子動理論1.(2023·北京·統(tǒng)考高考真題)夜間由于氣溫降低,汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低。與白天相比,夜間輪胎內(nèi)的氣體(
)A.分子的平均動能更小 B.單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更少C.所有分子的運動速率都更小 D.分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大【答案】A【解析】AC.夜間氣溫低,分子的平均動能更小,但不是所有分子的運動速率都更小,故A正確、C錯誤;BD.由于汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低,輪胎會略微被壓癟,則單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更多,分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更小,BD錯誤。故選A。2.(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是(
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A.分子間距離大于r0時,分子間表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時,分子勢能在減小【答案】C【解析】分子間距離大于r0,分子間表現(xiàn)為引力,分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中,引力做正功,分子勢能減小,則在r0處分子勢能最?。焕^續(xù)減小距離,分子間表現(xiàn)為斥力,分子力做負(fù)功,分子勢能增大。故選C。3.(2021·重慶·高考真題)圖1和圖2中曲線分別描述了某物理量隨分之間的距離變化的規(guī)律,為平衡位置?,F(xiàn)有如下物理量:①分子勢能,②分子間引力,③分子間斥力,④分子間引力和斥力的合力,則曲線對應(yīng)的物理量分別是()A.①③② B.②④③ C.④①③ D.①④③【答案】D【解析】根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為)時分子勢能最小可知,曲線I為分子勢能隨分子之間距離r變化的圖像;根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為)時分子力為零,可知曲線Ⅱ為分子力隨分子之間距離r變化的圖像;根據(jù)分子之間斥力隨分子之間距離的增大而減小,可知曲線Ⅲ為分子斥力隨分子之間距離r變化的圖像。D正確,故選D。4.(2021·北京·高考真題)比較45C的熱水和100C的水蒸氣,下列說法正確的是()A.熱水分子的平均動能比水蒸氣的大 B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小C.熱水分子的速率都比水蒸氣的小 D.熱水分子的熱運動比水蒸氣的劇烈【答案】B【解析】A.溫度是分子平均動能的標(biāo)志,溫度升高,分子的平均動能增大,故熱水分子的平均動能比水蒸氣的小,故A錯誤;B.內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān),相同質(zhì)量的熱水和水蒸氣,熱水變成水蒸氣,溫度升高,體積增大,吸收熱量,故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小,故B正確;C.溫度越高,分子熱運動的平均速率越大,45C的熱水中的分子平均速率比100C的水蒸氣中的分子平均速率小,由于分子運動是無規(guī)則的,并不是每個分子的速率都小,故C錯誤;D.溫度越高,分子熱運動越劇烈,故D錯誤。故選B。5.(2020·北京·統(tǒng)考高考真題)分子力隨分子間距離的變化如圖所示。將兩分子從相距處釋放,僅考慮這兩個分子間的作用力,下列說法正確的是()A.從到分子間引力、斥力都在減小B.從到分子力的大小先減小后增大C.從到分子勢能先減小后增大D.從到分子動能先增大后減小【答案】D【解析】A.從到分子間引力、斥力都在增加,但斥力增加得更快,故A錯誤;B.由圖可知,在時分子力為零,故從到分子力的大小先增大后減小再增大,故B錯誤;C.分子勢能在時分子勢能最小,故從到分子勢能一直減小,故C錯誤;D.從到分子勢能先減小后增大,故分子動能先增大后減小,故D正確。故選D。6.(多選)(2022·湖南·統(tǒng)考高考真題)利用“渦流效應(yīng)”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖,一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中,然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進(jìn),分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位,而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達(dá)分離擋板處時,中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向,從A端流出,邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是()A.A端為冷端,B端為熱端B.A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D.該裝置氣體進(jìn)出的過程滿足能量守恒定律,但違背了熱力學(xué)第二定律E.該裝置氣體進(jìn)出的過程既滿足能量守恒定律,也滿足熱力學(xué)第二定律【答案】ABE【解析】A.依題意,中心部位為熱運動速率較低的氣體,與擋板相作用后反彈,從A端流出,而邊緣部份熱運動速率較高的氣體從B端流出;同種氣體分子平均熱運動速率較大、其對應(yīng)的溫度也就較高,所以A端為冷端、B端為熱端,故A正確;B.依題意,A端流出的氣體分子熱運動速率較小,B端流出的氣體分子熱運動速率較大,所以從A端流出的氣體分子熱運動平均速度小于從B端流出的,故B正確;C.A端流出的氣體分子熱運動速率較小,B端流出的氣體分子熱運動速率較大,則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能,內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關(guān);依題意,不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能一定大于從B端流出的氣體內(nèi)能,故C錯誤;DE.該裝置將冷熱不均氣體的進(jìn)行分離,噴嘴處有高壓,即通過外界做功而實現(xiàn)的,并非是自發(fā)進(jìn)行的,沒有違背熱力學(xué)第二定律;溫度較低的從A端出、較高的從B端出,也符合能量守恒定律,故D錯誤,E正確。故選ABE。7.(2024·上?!じ呖碱})通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為()A. B. C. D.【答案】C【解析】通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為或,故選C。8.(2022·江蘇·高考真題)自主學(xué)習(xí)活動中,同學(xué)們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進(jìn)行討論,下列說法中正確的是()A.體積增大時,氫氣分子的密集程度保持不變B.壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C.因為氫氣分子很小,所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D.溫度變化時,氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化【答案】D【解析】A.密閉容器中的氫氣質(zhì)量不變,分子個數(shù)不變,根據(jù)可知當(dāng)體積增大時,單位體積內(nèi)分子個數(shù)變少,分子的密集程度變小,故A錯誤;B.氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的;壓強增大并不是因為分子間斥力增大,故B錯誤;C.普通氣體在溫度不太低,壓強不太大的情況下才能看作理想氣體,故C錯誤;D.溫度是氣體分子平均動能的標(biāo)志,大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多,兩邊少”的規(guī)律,溫度變化時,大量分子的平均速率會變化,即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化,故D正確。故選D。9.(2020·全國·統(tǒng)考高考真題)分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示,r=r1時,F(xiàn)=0。分子間勢能由r決定,規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子間的勢能為零。若一分子固定于原點O,另一分子從距O點很遠(yuǎn)處向O點運動,在兩分子間距減小到r2的過程中,勢能_____(填“減小“不變”或“增大”);在間距由r2減小到r1的過程中,勢能_____(填“減小”“不變”或“增大”);在間距等于r1處,勢能_____(填“大于”“等于”或“小于”)零?!敬鸢浮繙p小減小小于【解析】[1]從距點很遠(yuǎn)處向點運動,兩分子間距減小到的過程中,分子間體現(xiàn)引力,引力做正功,分子勢能減?。籟2]在的過程中,分子間仍然體現(xiàn)引力,引力做正功,分子勢能減??;[3]在間距等于之前,分子勢能一直減小,取無窮遠(yuǎn)處分子間勢能為零,則在處分子勢能小于零。10.(2023·山東·統(tǒng)考高考真題)利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上,注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣,下端通過塑料管與壓強傳感器相連?;钊隙斯潭ㄒ煌斜P,托盤中放入砝碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強和體積(等于注射器示數(shù)與塑料管容積之和),逐次增加砝碼質(zhì)量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。
回答以下問題:(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體___________。A.與成正比
B.與成正比(2)若氣體被壓縮到,由圖乙可讀出封閉氣體壓強為___________(保留3位有效數(shù)字)。(3)某組同學(xué)進(jìn)行實驗時,一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了,則在計算乘積時,他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨的增大而___________(填“增大”或“減小”)。【答案】B增大【詳析】(1)[1]在實驗誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體,與成正比。故選B。(2)[2]若氣體被壓縮到,則有由圖乙可讀出封閉氣體壓強為(3)[3]某組同學(xué)進(jìn)行實驗時,一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了,則在計算乘積時,根據(jù)可知他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨的增大而增大??键c02氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)第一定律綜合1.(多選)(2024·河北·高考題)如圖,水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左右兩部分,左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,右側(cè)為真空,活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長度大于彈簧自然長度,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計?;钊跏紩r靜止在汽缸正中間,后因活塞密封不嚴(yán)發(fā)生緩慢移動,活塞重新靜止后()A.彈簧恢復(fù)至自然長度B.活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C.與初始時相比,汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D.與初始時相比,活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少【答案】ACD【解析】A.初始狀態(tài)活塞受到左側(cè)氣體向右的壓力和彈簧向左的彈力處于平衡狀態(tài),彈簧處于壓縮狀態(tài)。因活塞密封不產(chǎn),可知左側(cè)氣體向右側(cè)真空漏出。左側(cè)氣體壓強變小,右側(cè)出現(xiàn)氣體,對活塞有向左的壓力,最終左、右兩側(cè)氣體壓強相等,且彈簧恢復(fù)原長,故A正確;B.由題知活塞初始時靜止在汽缸正中間,但由于活塞向左移動,左側(cè)氣體體積小于右側(cè)氣體體積,則左側(cè)氣體質(zhì)量小于右側(cè)氣體質(zhì)量,故B錯誤;C.密閉的氣缸絕熱,與外界沒有能量交換,但彈簧彈性勢能減少了,可知氣體內(nèi)能增加,故C正確;D.初始時氣體在左側(cè),最終氣體充滿整個氣缸,則初始左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)應(yīng)該是最終左側(cè)的兩倍,故D正確。故選ACD。2.(多選)(2024·新課標(biāo)·高考題)如圖,一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個過程組成:1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量),2→3為等壓過程,3→4為絕熱過程,4→1為等容過程。上述四個過程是四沖程柴油機工作循環(huán)的主要過程。下列說法正確的是()A.1→2過程中,氣體內(nèi)能增加 B.2→3過程中,氣體向外放熱C.3→4過程中,氣體內(nèi)能不變 D.4→1過程中,氣體向外放熱【答案】AD【解析】A.1→2為絕熱過程,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知此時氣體體積減小,外界對氣體做功,故內(nèi)能增加,故A正確;B.2→3為等壓過程,根據(jù)蓋呂薩克定律可知氣體體積增大時溫度增加,內(nèi)能增大,此時氣體體積增大,氣體對外界做功,故氣體吸收熱量,故B錯誤;C.3→4為絕熱過程,此時氣體體積增大,氣體對外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能減小,故C錯誤;D.4→1為等容過程,根據(jù)查理定律可知壓強減小時溫度減小,故內(nèi)能減小,由于體積不變,故可知氣體向外放熱,故D正確。故選AD。3.(2024·山東·高考題)一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程,a→b過程是等壓過程,b→c過程中氣體與外界無熱量交換,c→a過程是等溫過程。下列說法正確的是()A.a→b過程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功B.b→c過程,氣體對外做功,內(nèi)能增加C.a→b→c過程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功D.a→b過程,氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量【答案】C【解析】A.a(chǎn)→b過程壓強不變,是等壓變化且體積增大,氣體對外做功W<0,由蓋-呂薩克定律可知即內(nèi)能增大,,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知過程,氣體從外界吸收的熱量一部分用于對外做功,另一部分用于增加內(nèi)能,A錯誤;B.方法一:過程中氣體與外界無熱量交換,即又由氣體體積增大可知,由熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能減少。方法二:過程為等溫過程,所以,結(jié)合分析可知所以b到c過程氣體的內(nèi)能減少。故B錯誤;C.過程為等溫過程,可知根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知過程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功,C正確;D.根據(jù)熱力學(xué)第一定律結(jié)合上述解析可知:一整個熱力學(xué)循環(huán)過程,整個過程氣體對外做功,因此熱力學(xué)第一定律可得故過程氣體從外界吸收的熱量不等于過程放出的熱量,D錯誤。故選C。4.(多選)(2024·全國甲卷·高考題)如圖,四個相同的絕熱試管分別倒立在盛水的燒杯a、b、c、d中,平衡后燒杯a、b、c中的試管內(nèi)外水面的高度差相同,燒杯d中試管內(nèi)水面高于試管外水面。已知四個燒杯中水的溫度分別為、、、,且。水的密度隨溫度的變化忽略不計。下列說法正確的是()A.a中水的飽和氣壓最小B.a、b中水的飽和氣壓相等C.c、d中水的飽和氣壓相等D.a、b中試管內(nèi)氣體的壓強相等E.d中試管內(nèi)氣體的壓強比c中的大【答案】ACD【解析】A.同一物質(zhì)的飽和氣壓與溫度有關(guān),溫度越大,飽和氣壓越大,a中水的溫度最低,則a中水的飽和氣壓最小,故A正確;B.同理,a中水的溫度小于b中水的溫度,則a中水的飽和氣壓小于b中水的飽和氣壓,故B錯誤;C.c中水的溫度等于d中水的溫度,則c、d中水的飽和氣壓相等,故C正確;D.設(shè)大氣壓強為,試管內(nèi)外水面的高度差為,則a、b中試管內(nèi)氣體的壓強均為故D正確;E.d中試管內(nèi)氣體的壓強為c中試管內(nèi)氣體的壓強為可知,故E錯誤。故選ACD。5.(2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置,可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中,一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p-V圖像可能是()
A.
B.
C.
D.
【答案】B【解析】根據(jù)可得從a到b,氣體壓強不變,溫度升高,則體積變大;從b到c,氣體壓強減小,溫度降低,因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率,c態(tài)的體積大于b態(tài)體積。故選B。6.(2021·山東·高考真題)血壓儀由加壓氣囊、臂帶,壓強計等構(gòu)成,如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值,充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓強,體積為V;每次擠壓氣囊都能將的外界空氣充入臂帶中,經(jīng)5次充氣后,臂帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?,壓強計示?shù)為。已知大氣壓強等于,氣體溫度不變。忽略細(xì)管和壓強計內(nèi)的氣體體積。則V等于()A. B. C. D.【答案】D【解析】根據(jù)玻意耳定律可知已知,,代入數(shù)據(jù)整理得故選D。7.(2020·天津·統(tǒng)考高考真題)水槍是孩子們喜愛的玩具,常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體,達(dá)到一定壓強后,關(guān)閉充氣口??蹌影鈾C將閥門M打開,水即從槍口噴出。若在不斷噴出的過程中,罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變,則氣體(
)A.壓強變大 B.對外界做功C.對外界放熱 D.分子平均動能變大【答案】B【解析】A.隨著水向外噴出,氣體的體積增大,由于溫度不變,根據(jù)恒量可知氣體壓強減小,A錯誤;BC.由于氣體體積膨脹,對外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體溫度不變,內(nèi)能不變,一定從外界吸收熱量,B正確,C錯誤;D.溫度是分子平均動能的標(biāo)志,由于溫度不變,分子的平均動能不變,D錯誤。故選B。8.(多選)(2021·湖南·高考真題)如圖,兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸,用兩個輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為和)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙,活塞從下降高度到位置時,活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過程中,用外力作用在右端活塞上,使活塞位置始終不變。整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài),重力加速度為。下列說法正確的是()A.整個過程,外力做功大于0,小于B.整個過程,理想氣體的分子平均動能保持不變C.整個過程,理想氣體的內(nèi)能增大D.整個過程,理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時,外力等于【答案】BDE【解析】A.根據(jù)做功的兩個必要因素有力和在力的方向上有位移,由于活塞沒有移動,可知整個過程,外力F做功等于0,A錯誤;BC.根據(jù)汽缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變,可知汽缸內(nèi)的溫度也保持不變,則整個過程,理想氣體的分子平均動能保持不變,內(nèi)能不變,B正確,C錯誤;D.由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對理想氣體做的功:,D正確;E.左端活塞到達(dá)B位置時,根據(jù)壓強平衡可得:即:E正確。故選BDE。9.(2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題)如圖所示,密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中(
)
A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小【答案】B【解析】A.根據(jù),可得則從A到B為等容線,即從A到B氣體體積不變,則氣體分子的數(shù)密度不變,選項A錯誤;B.從A到B氣體的溫度升高,則氣體分子的平均動能變大,則選項B正確;C.從A到B氣體的壓強變大,氣體分子的平均速率變大,則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積的器壁的碰撞力變大,選項C錯誤;D.氣體的分子密度不變,從A到B氣體分子的平均速率變大,則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)變大,選項D錯誤。故選B。10.(2022·北京·高考真題)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c。下列說法正確的是(
)A.從a到b,氣體溫度保持不變 B.從a到b,氣體對外界做功C.從b到c,氣體內(nèi)能減小 D.從b到c,氣體從外界吸熱【答案】D【解析】AB.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生等容變化,壓強減小,根據(jù)查理定律,可知氣體溫度降低,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W,由于氣體不做功,內(nèi)能減小,則氣體放熱,AB錯誤;CD.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過程中氣體發(fā)生等壓變化,體積增大,根據(jù),可知氣體溫度升高,內(nèi)能增大,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W,可知b到c過程吸熱,且吸收的熱量大于功值,C錯誤、D正確。故選D。11.(2020·北京·統(tǒng)考高考真題)如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷兩個過程,先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個狀態(tài)溫度和的關(guān)系,正確的是()A. B.C. D.【答案】C【解析】由圖可知狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓過程,根據(jù)因為VB>VA,故TB>TA;而狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容過程,有因為pB>pC,故TB>TC;對狀態(tài)A和C有可得TA=TC;綜上分析可知C正確,ABD錯誤;故選C。12.(多選)(2022·全國·統(tǒng)考高考真題)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如圖上從a到b的線段所示。在此過程中()A.氣體一直對外做功B.氣體的內(nèi)能一直增加C.氣體一直從外界吸熱D.氣體吸收的熱量等于其對外做的功E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量【答案】BCE【解析】A.因從a到b的p—T圖像過原點,由可知從a到b氣體的體積不變,則從a到b氣體不對外做功,選項A錯誤;B.因從a到b氣體溫度升高,可知氣體內(nèi)能增加,選項B正確;CDE.因W=0,?U>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知,氣體一直從外界吸熱,且氣體吸收的熱量等于內(nèi)能增加量,選項CE正確,D錯誤。故選BCE。13.(多選)(2021·海南·高考真題)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c,直線過原點。則氣體()A.在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強B.在狀態(tài)b的壓強小于在狀態(tài)c的壓強C.在的過程中內(nèi)能保持不變D.在的過程對外做功【答案】AC【解析】AB.根據(jù)可知,因直線ac過原點,可知在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強,b點與原點連線的斜率小于c點與原點連線的斜率,可知在狀態(tài)b的壓強大于在狀態(tài)c的壓強,選項A正確,B錯誤;C.在的過程中溫度不變,則氣體的內(nèi)能保持不變,選項C正確;D.在的過程中,氣體的體積不變,則氣體不對外做功,選項D錯誤。故選AC。14.(2022·北京·高考真題)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c。下列說法正確的是(
)A.從a到b,氣體溫度保持不變 B.從a到b,氣體對外界做功C.從b到c,氣體內(nèi)能減小 D.從b到c,氣體從外界吸熱【答案】D【解析】AB.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生等容變化,壓強減小,根據(jù)查理定律,可知氣體溫度降低,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W,由于氣體不做功,內(nèi)能減小,則氣體放熱,AB錯誤;CD.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過程中氣體發(fā)生等壓變化,體積增大,根據(jù),可知氣體溫度升高,內(nèi)能增大,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W,可知b到c過程吸熱,且吸收的熱量大于功值,C錯誤、D正確。故選D。15.(2020·北京·統(tǒng)考高考真題)如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷兩個過程,先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個狀態(tài)溫度和的關(guān)系,正確的是()A. B.C. D.【答案】C【解析】由圖可知狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓過程,根據(jù)因為VB>VA,故TB>TA;而狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容過程,有因為pB>pC,故TB>TC;對狀態(tài)A和C有可得TA=TC;綜上分析可知C正確,ABD錯誤;故選C。16.(多選)(2022·全國·統(tǒng)考高考真題)一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c,其過程如圖上的兩條線段所示,則氣體在()A.狀態(tài)a處的壓強大于狀態(tài)c處的壓強B.由a變化到b的過程中,氣體對外做功C.由b變化到c的過程中,氣體的壓強不變D.由a變化到b的過程中,氣體從外界吸熱E.由a變化到b的過程中,從外界吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能【答案】ABD【解析】AC.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知即圖像的斜率為,故有故A正確,C錯誤;B.理想氣體由a變化到b的過程中,因體積增大,則氣體對外做功,故B正確;DE.理想氣體由a變化到b的過程中,溫度升高,則內(nèi)能增大,由熱力學(xué)第一定律有而,,則有可得,即氣體從外界吸熱,且從外界吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能,故D正確,E錯誤;故選ABD。17.(多選)(2023·山西·統(tǒng)考高考真題)如圖,一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上,用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分,活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長,三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?,F(xiàn)通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱,停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后()
A.h中的氣體內(nèi)能增加 B.f與g中的氣體溫度相等C.f與h中的氣體溫度相等 D.f與h中的氣體壓強相等【答案】AD【解析】A.當(dāng)電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時,f中的氣體內(nèi)能增大,溫度升高,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知f中的氣體壓強增大,會緩慢推動左邊活塞,可知h的體積也被壓縮壓強變大,對活塞受力分析,根據(jù)平衡條件可知,彈簧彈力變大,則彈簧被壓縮。與此同時彈簧對右邊活塞有彈力作用,緩慢向右推動左邊活塞。故活塞對h中的氣體做正功,且是絕熱過程,由熱力學(xué)第一定律可知,h中的氣體內(nèi)能增加,A正確;B.未加熱前,三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等,當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時,活塞受力平衡,可知彈簧處于壓縮狀態(tài),對左邊活塞分析則分別對f、g內(nèi)的氣體分析,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有由題意可知,因彈簧被壓縮,則,聯(lián)立可得B錯誤;C.在達(dá)到穩(wěn)定過程中h中的氣體體積變小,壓強變大,f中的氣體體積變大。由于穩(wěn)定時彈簧保持平衡狀態(tài),故穩(wěn)定時f、h中的氣體壓強相等,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程對h氣體分析可知聯(lián)立可得C錯誤;D.對彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統(tǒng)分析,根據(jù)平衡條件可知,f與h中的氣體壓強相等,D正確。故選AD。18.(多選)(2022·天津·高考真題)采用渦輪增壓技術(shù)可提高汽車發(fā)動機效率。將渦輪增壓簡化為以下兩個過程,一定質(zhì)量的理想氣體首先經(jīng)過絕熱過程被壓縮,然后經(jīng)過等壓過程回到初始溫度,則(
)A.絕熱過程中,氣體分子平均動能增加 B.絕熱過程中,外界對氣體做負(fù)功C.等壓過程中,外界對氣體做正功 D.等壓過程中,氣體內(nèi)能不變【答案】AC【解析】AB.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過絕熱過程被壓縮,可知氣體體積減小,外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能增加,則氣體溫度升高,氣體分子平均動能增加,故A正確,B錯誤;CD.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等壓過程回到初始溫度,可知氣體溫度降低,氣體內(nèi)能減少;根據(jù)可知氣體體積減小,外界對氣體做正功,故C正確,D錯誤。故選AC。19.(多選)(2022·全國·統(tǒng)考高考真題)一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c,其過程如圖上的兩條線段所示,則氣體在()A.狀態(tài)a處的壓強大于狀態(tài)c處的壓強B.由a變化到b的過程中,氣體對外做功C.由b變化到c的過程中,氣體的壓強不變D.由a變化到b的過程中,氣體從外界吸熱E.由a變化到b的過程中,從外界吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能【答案】ABD【解析】AC.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知即圖像的斜率為,故有故A正確,C錯誤;B.理想氣體由a變化到b的過程中,因體積增大,則氣體對外做功,故B正確;DE.理想氣體由a變化到b的過程中,溫度升高,則內(nèi)能增大,由熱力學(xué)第一定律有而,,則有可得,即氣體從外界吸熱,且從外界吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能,故D正確,E錯誤;故選ABD。20.(多選)(2021·全國·高考真題)如圖,一定量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)熱力學(xué)過程、、后又回到狀態(tài)a。對于、、三個過程,下列說法正確的是()A.過程中,氣體始終吸熱B.過程中,氣體始終放熱C.過程中,氣體對外界做功D.過程中,氣體的溫度先降低后升高E.過程中,氣體的溫度先升高后降低【答案】ABE【解析】A.由理想氣體的圖可知,理想氣體經(jīng)歷ab過程,體積不變,則,而壓強增大,由可知,理想氣體的溫度升高,則內(nèi)能增大,由可知,氣體一直吸熱,故A正確;BC.理想氣體經(jīng)歷ca過程為等壓壓縮,則外界對氣體做功,由知溫度降低,即內(nèi)能減少,由可知,,即氣體放熱,故B正確,C錯誤;DE.由可知,圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度,b狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)面積相等,而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大,故bc過程的溫度先升高后降低,故D錯誤,E正確;故選ABE。21.(2022·重慶·高考真題)2022年5月15日,我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測世界紀(jì)錄。若在浮空艇某段上升過程中,艇內(nèi)氣體溫度降低,體積和質(zhì)量視為不變,則艇內(nèi)氣體()(視為理想氣體)A.吸收熱量 B.壓強增大 C.內(nèi)能減小 D.對外做負(fù)功【答案】C【解析】由于浮空艇上升過程中體積和質(zhì)量均不變,則艇內(nèi)氣體不做功;根據(jù)可知溫度降低,則艇內(nèi)氣體壓強減小,氣體內(nèi)能減小;又根據(jù)可知氣體放出熱量。故選C。22.(2022·江蘇·高考真題)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷和兩個過程,其中為等溫過程,狀態(tài)b、c的體積相同,則()A.狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b B.狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC.過程中氣體吸收熱量 D.過程中外界對氣體做正功【答案】C【解析】A.由于a→b的過程為等溫過程,即狀態(tài)a和狀態(tài)b溫度相同,分子平均動能相同,對于理想氣體狀態(tài)a的內(nèi)能等于狀態(tài)b的內(nèi)能,故A錯誤;B.由于狀態(tài)b和狀態(tài)c體積相同,且,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知,又因為,故,故B錯誤;CD.因為a→c過程氣體體積增大,氣體對外界做正功;而氣體溫度升高,內(nèi)能增加,根據(jù)可知氣體吸收熱量;故C正確,D錯誤;故選C。23.(2022·江蘇·高考真題)自主學(xué)習(xí)活動中,同學(xué)們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進(jìn)行討論,下列說法中正確的是()A.體積增大時,氫氣分子的密集程度保持不變B.壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C.因為氫氣分子很小,所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D.溫度變化時,氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化【答案】D【解析】A.密閉容器中的氫氣質(zhì)量不變,分子個數(shù)不變,根據(jù)可知當(dāng)體積增大時,單位體積內(nèi)分子個數(shù)變少,分子的密集程度變小,故A錯誤;B.氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的;壓強增大并不是因為分子間斥力增大,故B錯誤;C.普通氣體在溫度不太低,壓強不太大的情況下才能看作理想氣體,故C錯誤;D.溫度是氣體分子平均動能的標(biāo)志,大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多,兩邊少”的規(guī)律,溫度變化時,大量分子的平均速率會變化,即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化,故D正確。故選D。24.(2022·遼寧·高考真題)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其體積V和熱力學(xué)溫度T變化圖像如圖所示,此過程中該系統(tǒng)(
)A.對外界做正功 B.壓強保持不變 C.向外界放熱 D.內(nèi)能減少【答案】A【解析】A.理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,體積增大,理想氣體對外界做正功,A正確;B.由題圖可知V=V0+kT根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有聯(lián)立有可看出T增大,p增大,B錯誤;D.理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,溫度升高,內(nèi)能增大,D錯誤;C.理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,由選項AD可知,理想氣體對外界做正功且內(nèi)能增大,則根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體向外界吸收熱量,C錯誤。故選A。25.(2022·湖北·統(tǒng)考高考真題)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c,其過程如p—V圖中a→c直線段所示,狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點。下列說法正確的是(
)A.a(chǎn)→b是等溫過程B.a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C.a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a(chǎn)→c過程中外界對氣體做正功【答案】B【解析】AB.根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知a→b氣體溫度升高,內(nèi)能增加,且體積增大氣體對外界做功,則W<0,由熱力學(xué)第一定律U=W+Q可知a→b過程中氣體吸熱,A錯誤、B正確;C.根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知,p—V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度,a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等,而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大,a→c過程的溫度先升高后降低,且狀態(tài)b的溫度最高,C錯誤;D.a(chǎn)→c過程氣體體積增大,外界對氣體做負(fù)功,D錯誤。故選B。26.(2023·湖南·統(tǒng)考高考真題)汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力.如圖,剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成,連桿與助力活塞固定為一體,駕駛員踩剎車時,在連桿上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)剎車.助力氣室與抽氣氣室用細(xì)管連接,通過抽氣降低助力氣室壓強,利用大氣壓與助力氣室的壓強差實現(xiàn)剎車助力.每次抽氣時,打開,閉合,抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動,助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室,達(dá)到兩氣室壓強相等;然后,閉合,打開,抽氣活塞向下運動,抽氣氣室中的全部氣體從排出,完成一次抽氣過程.已知助力氣室容積為,初始壓強等于外部大氣壓強,助力活塞橫截面積為,抽氣氣室的容積為。假設(shè)抽氣過程中,助力活塞保持不動,氣體可視為理想氣體,溫度保持不變。(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強;(2)第次抽氣后,求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小。
【答案】(1);(2)【解析】(1)以助力氣室內(nèi)的氣體為研究對象,則初態(tài)壓強p0,體積V0,第一次抽氣后,氣體體積根據(jù)玻意耳定律解得(2)同理第二次抽氣解得以此類推……則當(dāng)n次抽氣后助力氣室內(nèi)的氣體壓強則剎車助力系統(tǒng)為駕駛員省力大小為27.(2023·湖北·統(tǒng)考高考真題)如圖所示,豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細(xì)均勻,內(nèi)壁光滑,橫截面積分別為S、,由體積可忽略的細(xì)管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉,左側(cè)汽缸底部與活塞用輕質(zhì)細(xì)彈簧相連。初始時,兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為H,彈簧長度恰好為原長?,F(xiàn)往右側(cè)活塞上表面緩慢添加一定質(zhì)量的沙子,直至右側(cè)活塞下降,左側(cè)活塞上升。已知大氣壓強為,重力加速度大小為g,汽缸足夠長,汽缸內(nèi)氣體溫度始終不變,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求:(1)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強。(2)彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量?!敬鸢浮浚?);(2);【解析】(1)對左右氣缸內(nèi)所封的氣體,初態(tài)壓強p1=p0體積末態(tài)壓強p2,體積根據(jù)玻意耳定律可得解得(2)對右邊活塞受力分析可知解得對左側(cè)活塞受力分析可知解得28.(2023·全國·統(tǒng)考高考真題)如圖,豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為的A、B兩段細(xì)管組成,A管的內(nèi)徑是B管的2倍,B管在上方。管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開。水銀柱在兩管中的長度均為?,F(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方,平衡后,A管內(nèi)的空氣柱長度改變。求B管在上方時,玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強。(氣體溫度保持不變,以為壓強單位)
【答案】,【解析】設(shè)B管在上方時上部分氣壓為pB,則此時下方氣壓為pA,此時有倒置后A管氣體壓強變小,即空氣柱長度增加1cm,A管中水銀柱減小1cm,A管的內(nèi)徑是B管的2倍,則可知B管水銀柱增加4cm,空氣柱減小4cm;設(shè)此時兩管的壓強分別為、,所以有倒置前后溫度不變,根據(jù)玻意耳定律對A管有對B管有其中,聯(lián)立以上各式解得,29.(2022·海南·高考真題)足夠長的玻璃管水平放置,用長的水銀封閉一段長為的空氣柱,大氣壓強為,環(huán)境溫度為,將玻璃管緩慢順時針旋轉(zhuǎn)到豎直,則:①空氣柱是吸熱還是放熱②空氣柱長度變?yōu)槎嗌佗郛?dāng)氣體溫度變?yōu)闀r,空氣柱長度又是多少?【答案】①放熱;②;③【解析】①②以封閉氣體為研究對象,氣體做等溫變化,設(shè)玻璃管橫截面積為,玻璃管水平時玻璃管豎起來后根據(jù)解得氣體體積減小,外界對氣體做功,但其溫度不變,內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體向外放熱;③空氣柱長度為;由等壓變化得其中解得30.(2022·廣東·高考真題)玻璃瓶可作為測量水深的簡易裝置。如圖所示,潛水員在水面上將水裝入容積為的玻璃瓶中,擰緊瓶蓋后帶入水底,倒置瓶身,打開瓶蓋,讓水進(jìn)入瓶中,穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積為。將瓶內(nèi)氣體視為理想氣體,全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強取,重力加速度g取,水的密度取。求水底的壓強p和水的深度h?!敬鸢浮?,10m【解析】對瓶中所封的氣體,由玻意耳定律可知即解得根據(jù)解得h=10m31.(2022·河北·統(tǒng)考高考真題)水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示,汽缸中間有一固定隔板,將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分,“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過,連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強?;钊娣e為S,隔板兩側(cè)氣體體積均為,各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計?,F(xiàn)將整個裝置緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直方向,穩(wěn)定后,上部氣體的體積為原來的,設(shè)整個過程溫度保持不變,求:(i)此時上、下部分氣體的壓強;(ii)“H”型連桿活塞的質(zhì)量(重力加速度大小為g)?!敬鸢浮浚?),;(2)【解析】(1)旋轉(zhuǎn)前后,上部分氣體發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意爾定律可知解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為旋轉(zhuǎn)前后,下部分氣體發(fā)生等溫變化,下部分氣體體積增大為,則解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強為(2)對“H”型連桿活塞整體受力分析,活塞的重力豎直向下,上部分氣體對活塞的作用力豎直向上,下部分氣體對活塞的作用力豎直向下,大氣壓力上下部分抵消,根據(jù)平衡條件可知解得活塞的質(zhì)量為32.(2022·湖南·統(tǒng)考高考真題)如圖,小贊同學(xué)設(shè)計了一個液體拉力測量儀。一個容積的導(dǎo)熱汽缸下接一圓管,用質(zhì)量、橫截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與圓管壁間摩擦不計?;钊露擞幂p質(zhì)細(xì)繩懸掛一質(zhì)量的U形金屬絲,活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸入待測液體中,緩慢升起汽缸,使金屬絲從液體中拉出,活塞在圓管中的最低位置為B。已知A、B間距離,外界大氣壓強,重力加速度取,環(huán)境溫度保持不變,求:(1)活塞處于A位置時,汽缸中的氣體壓強;(2)活塞處于B位置時,液體對金屬絲拉力F的大小。【答案】(1);(2)【解析】(1)將活塞與金屬絲視為一整體,因平衡則有代入數(shù)據(jù)解得(2)當(dāng)活塞在B位置時,汽缸內(nèi)壓強為p2,則有代入數(shù)據(jù)解得將活塞與金屬絲視為一整體,因平衡則有聯(lián)立解得33.(2022·山東·統(tǒng)考高考真題)某些魚類通過調(diào)節(jié)體內(nèi)魚鰾的體積實現(xiàn)浮沉。如圖所示,魚鰾結(jié)構(gòu)可簡化為通過閥門相連的A、B兩個密閉氣室,A室壁厚、可認(rèn)為體積恒定,B室壁簿,體積可變;兩室內(nèi)氣體視為理想氣體,可通過閥門進(jìn)行交換。質(zhì)量為M的魚靜止在水面下H處。B室內(nèi)氣體體積為V,質(zhì)量為m;設(shè)B室內(nèi)氣體壓強與魚體外壓強相等、魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等,魚的質(zhì)量不變,魚鰾內(nèi)氣體溫度不變。水的密度為ρ,重力加速度為g。大氣壓強為p0,求:(1)魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度、需從A室充入B室的氣體質(zhì)量m;(2)魚靜止于水面下H1處時,B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)由題知開始時魚靜止在H處,設(shè)此時魚的體積為,有且此時B室內(nèi)氣體體積為V,質(zhì)量為m,則魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度,則有聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質(zhì)量(2)B室內(nèi)氣體壓強與魚體外壓強相等,則魚靜止在H處和水面下H1處時,B室內(nèi)的壓強分別為,由于魚靜止時,浮力等于重力,則魚的體積不變,由于題可知,魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等,則魚在水下靜止時,B室內(nèi)氣體體積不變,由題知開始時魚靜止在H處時,B室內(nèi)氣體體積為V,質(zhì)量為m,由于魚鰾內(nèi)氣體溫度不變,若,則在H處時,B室內(nèi)氣體需要增加,設(shè)吸入的氣體體積為ΔV,根據(jù)玻意耳定律有則此時B室內(nèi)氣體質(zhì)量若,則在H處時,B室內(nèi)氣體需要減少,設(shè)釋放的氣體體積為ΔV,根據(jù)玻意耳定律有則此時B室內(nèi)氣體質(zhì)量34.(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量理想氣體,時,壓強。(1)時,氣壓是多大?(2)保持溫度不變,擠壓氣體,使之壓強與(1)時相同時,氣體體積為原來的多少倍?
【答案】(1);(2)0.97【解析】(1)瓶內(nèi)氣體的始末狀態(tài)的熱力學(xué)溫度分別為,溫度變化過程中體積不變,故由查理定律有解得(2)保持溫度不變,擠壓氣體,等溫變化過程,由玻意耳定律有解得35.(2023·浙江·高考真題)某探究小組設(shè)計了一個報警裝置,其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積、質(zhì)量的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體,活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于溫度、活塞與容器底的距離的狀態(tài)A。環(huán)境溫度升高時容器內(nèi)氣體被加熱,活塞緩慢上升恰好到達(dá)容器內(nèi)的卡口處,此時氣體達(dá)到狀態(tài)B?;钊3植粍?,氣體被繼續(xù)加熱至溫度的狀態(tài)C時觸動報警器。從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內(nèi)能增加了。取大氣壓,求氣體。(1)在狀態(tài)B的溫度;(2)在狀態(tài)C的壓強;(3)由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界吸收熱量Q。【答案】(1)330K;(2);(3)【解析】(1)根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,封閉氣體的壓強不變,則有解得(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中,活塞緩慢上升,則解得根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,氣體的體積不變,則有解得(3)根據(jù)題意可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體對外做功為由熱力學(xué)第一定律有解得36.(2021·重慶·高考真題)定高氣球是種氣象氣球,充氣完成后,其容積變化可以忽略?,F(xiàn)有容積為的某氣罐裝有溫度為、壓強為的氦氣,將該氣罐與未充氣的某定高氣球連通充氣。當(dāng)充氣完成后達(dá)到平衡狀態(tài)后,氣罐和球內(nèi)的溫度均為,壓強均為,為常數(shù)。然后將氣球密封并釋放升空至某預(yù)定高度,氣球內(nèi)氣體視為理想氣體,假設(shè)全過程無漏氣。(1)求密封時定高氣球內(nèi)氣體的體積;(2)若在該預(yù)定高度球內(nèi)氣體重新達(dá)到平衡狀態(tài)時的溫度為,求此時氣體的壓強。【答案】(1);(2)【解析】(1)設(shè)密封時定高氣球內(nèi)氣體體積為V,由玻意耳定律解得(2)由查理定律解得37.(2021·江蘇·高考真題)如圖所示,一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在汽缸中,活塞的面積為S,與汽缸底部相距L,汽缸和活塞絕熱性能良好,氣體的壓強、溫度與外界大氣相同,分別為和?,F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體,一段時間后斷開,活塞緩慢向右移動距離L后停止,活塞與汽缸間的滑動摩擦為f,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,整個過程中氣體吸收的熱量為Q,求該過程中(1)內(nèi)能的增加量;(2)最終溫度T?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)活塞移動時受力平衡氣體對外界做功根據(jù)熱力學(xué)第一定律解得(2)活塞發(fā)生移動前,等容過程活塞向右移動了L,等壓過程且解得38.(2021·河北·高考真題)某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣,溫度為27℃時,壓強為。(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時夾層中空氣的壓強;(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙,靜置足夠長時間,求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值,設(shè)環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強為?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)由題意可知夾層中的氣體發(fā)生等容變化,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知代入數(shù)據(jù)解得(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂縫后,靜置足夠長時間,則夾層壓強和大氣壓強相等,設(shè)夾層體積為V,以靜置后的所有氣體為研究對象有解得則增加空氣的體積為所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為39.(2021·湖南·高考真題)小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置,如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上,用質(zhì)量、截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點上,左端用不可伸長的細(xì)繩豎直懸掛活塞,右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個質(zhì)量的鐵塊,并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為時,測得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強,重力加速度。(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為時,環(huán)境溫度為多少?(2)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度為多少?【答案】(1)297K;(2)309K【解析】(1)由電子天平示數(shù)為600.0g時,則細(xì)繩對鐵塊拉力為又:鐵塊和活塞對細(xì)繩的拉力相等,則汽缸內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強①當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時,設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體壓強為p2,對受力分析有②由題意可知,汽缸內(nèi)氣體體積不變,則壓強與溫度成正比:③聯(lián)立①②③式解得(2)環(huán)境溫度越高,汽缸內(nèi)氣體壓強越大,活塞對細(xì)繩的拉力越小,則電子秤示數(shù)越大,由于細(xì)繩對鐵塊的拉力最大為0,即電子天平的示數(shù)恰好為1200g時,此時對應(yīng)的環(huán)境溫度為裝置可以測量最高環(huán)境溫度。設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體壓強為p3,對受力分析有④又由汽缸內(nèi)氣體體積不變,則壓強與溫度成正比⑤聯(lián)立①④⑤式解得40.(2020·海南·統(tǒng)考高考真題)如圖,圓柱形導(dǎo)熱汽缸長,缸內(nèi)用活塞(質(zhì)量和厚度均不計)密閉了一定質(zhì)量的理想氣體,缸底裝有一個觸發(fā)器D,當(dāng)缸內(nèi)壓強達(dá)到時,D被觸發(fā),不計活塞與缸壁的摩擦。初始時,活塞位于缸口處,環(huán)境溫度,壓強。(1)若環(huán)境溫度不變,緩慢向下推活塞,求D剛好被觸發(fā)時,到缸底的距離;(2)若活塞固定在缸口位置,緩慢升高環(huán)境溫度,求D剛好被觸發(fā)時的環(huán)境溫度?!敬鸢浮?1);(2)【解析】(1)設(shè)汽缸橫截面積為;D剛好被觸發(fā)時,到缸底的距離為,根據(jù)玻意耳定律得帶入數(shù)據(jù)解得(2)此過程為等容變化,根據(jù)查理定律得帶入數(shù)據(jù)解得41.(2022·海南·高考真題)足夠長的玻璃管水平放置,用長的水銀封閉一段長為的空氣柱,大氣壓強為,環(huán)境溫度為,將玻璃管緩慢順時針旋轉(zhuǎn)到豎直,則:①空氣柱是吸熱還是放熱②空氣柱長度變?yōu)槎嗌佗郛?dāng)氣體溫度變?yōu)闀r,空氣柱長度又是多少?【答案】①放熱;②;③【解析】①②以封閉氣體為研究對象,氣體做等溫變化,設(shè)玻璃管橫截面積為,玻璃管水平時玻璃管豎起來后根據(jù)解得氣體體積減小,外界對氣體做功,但其溫度不變,內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體向外放熱;③空氣柱長度為;由等壓變化得其中解得42.(2022·全國·統(tǒng)考高考真題)如圖,一豎直放置的汽缸由兩個粗細(xì)不同的圓柱形筒組成,汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體,兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接,汽缸連接處有小卡銷,活塞Ⅱ不能通過連接處?;钊?、Ⅱ的質(zhì)量分別為、m,面積分別為、S,彈簧原長為l。初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),此時彈簧的伸長量為,活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸連接處的距離相等,兩活塞間氣體的溫度為。已知活塞外大氣壓強為,忽略活塞與缸壁間的摩擦,汽缸無漏氣,不計彈簧的體積。(重力加速度常量g)(1)求彈簧的勁度系數(shù);(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體,求當(dāng)活塞Ⅱ剛運動到汽缸連接處時,活塞間氣體的壓強和溫度?!敬鸢浮浚?);(2),【解析】(1)設(shè)封閉氣體的壓強為,對兩活塞和彈簧的整體受力分析,由平衡條件有解得對活塞Ⅰ由平衡條件有解得彈簧的勁度系數(shù)為(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞Ⅱ剛運動到汽缸連接處時,對兩活塞和彈簧的整體由平衡條件可知,氣體的壓強不變依然為即封閉氣體發(fā)生等壓過程,初末狀態(tài)的體積分別為,由氣體的壓強不變,則彈簧的彈力也不變,故有有等壓方程可知解得43.(2020·全國·統(tǒng)考高考真題)如圖,兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U型管,左管上端封閉,右管上端開口。右管中有高h(yuǎn)0=4cm的水銀柱,水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T1=283K。大氣壓強p0=76cmHg。(i)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙),恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。此時水銀柱的高度為多少?(ii)再將左管中密封氣體緩慢加熱,使水銀柱上表面恰與右管口平齊,此時密封氣體的溫度為多少?【答案】(i)12.9cm;(ii)363K【解析】(i)設(shè)密封氣體初始體積為V1,壓強為p1,左、右管的截面積均為S,密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2,壓強變?yōu)閜2。由玻意耳定律有設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h,水銀的密度為ρ,按題設(shè)條件有,,聯(lián)立以上式子并代入題中數(shù)據(jù)得h=12.9cm(ii)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)閂3,溫度變?yōu)門2,由蓋一呂薩克定律有按題設(shè)條件有代入題中數(shù)據(jù)得T2=363K44.(2022·福建·高考真題)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,氣體開始處于a狀態(tài),然后經(jīng)過狀態(tài)變化過程到達(dá)c狀態(tài)。在圖中變化過程如圖所示。(1)氣體從a狀態(tài)經(jīng)過到達(dá)b狀態(tài)的過程中壓強____________。(填“增大”、“減小”或“不變”)(2)氣體從b狀態(tài)經(jīng)過到達(dá)c狀態(tài)的過程要____________。(填“吸收”或“放出”)熱量?!敬鸢浮吭龃蠓懦觥窘馕觥浚?)[1]由圖像可知,氣體從a狀態(tài)經(jīng)過到達(dá)b狀態(tài)的過程中,氣體的體積保持不變,溫度升高,根據(jù)可知氣體的壓強增大。(2)[2]由圖像可知,氣體從b狀態(tài)經(jīng)過到達(dá)c狀態(tài)的過程,氣體的溫度保持不變,則氣體的內(nèi)能保持不變;氣體的體積減小,則外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體對外放出熱量。45.(2023·全國·統(tǒng)考高考真題)一高壓艙內(nèi)氣體的壓強為1.2個大氣壓,溫度為17℃,密度為1.46kg/m3。(i)升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變,求氣體溫度升至27℃時艙內(nèi)氣體的密度;(ii)保持溫度27℃不變,再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.0個大氣壓,求艙內(nèi)氣體的密度。【答案】(i)1.41kg/m3;(ii)1.18kg/m3【解析】(i)由攝氏度和開爾文溫度的關(guān)系可得T1=273+17K=290K,T2=273+27K=300K理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT可知其中n為封閉氣體的物質(zhì)的量,即理想氣體的正比于氣體的質(zhì)量,則其中p1=p2=1.2p0,ρ1=1.46kg/m3,代入數(shù)據(jù)解得ρ2=1.41kg/m3(ii)由題意得p3=p0,T3=273+27K=300K同理可得解得ρ3=1.18kg/m346.(2022·重慶·高考真題)某同學(xué)探究一封閉汽缸內(nèi)理想氣體的狀態(tài)變化特性,得到壓強p隨溫度t的變化如圖所示。已知圖線Ⅰ描述的是體積為的等容過程,當(dāng)溫度為時氣體的壓強為;圖線Ⅱ描述的是壓強為的等壓過程。取為,求①等容過程中,溫度為時氣體的壓強;②等壓過程中,溫度為時氣體的體積?!敬鸢浮竣伲虎凇窘馕觥竣僭诘热葸^程中,設(shè)0℃時氣體壓強為p0;根據(jù)查理定律有解得②當(dāng)壓強為p2,溫度為0℃時,設(shè)此時體積為V2,則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得47.(2022·全國·統(tǒng)考高考真題)如圖,容積均為、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強為、溫度為的環(huán)境中;兩汽缸的底部通過細(xì)管連通,A汽缸的頂部通過開口C與外界相通:汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第II、Ⅲ部分的體積分別為和、環(huán)境壓強保持不變,不計活塞的質(zhì)量和體積,忽略摩擦。(1)將環(huán)境溫度緩慢升高,求B汽缸中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時的溫度;(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至,然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體,求A汽缸中的活塞到達(dá)汽缸底部后,B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)因兩活塞的質(zhì)量不計,則當(dāng)環(huán)境溫度升高時,Ⅳ內(nèi)的氣體壓強總等于大氣壓強,則該氣體進(jìn)行等壓變化,則當(dāng)B中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時,由蓋呂薩克定律可得解得(2)設(shè)當(dāng)A中的活塞到達(dá)汽缸底部時Ⅲ中氣體的壓強為p,則此時Ⅳ內(nèi)的氣體壓強也等于p,設(shè)此時Ⅳ內(nèi)的氣體的體積為V,則Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體被壓縮的體積為V0-V,則對氣體Ⅳ對Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體聯(lián)立解得,48.(2021·湖北·統(tǒng)考高考真題)質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形汽缸,內(nèi)壁光滑,用橫截面積為的活塞封閉一定量的理想氣體。在下述所有過程中,汽缸不漏氣且與活塞不脫離。當(dāng)汽缸如圖(a)豎直倒立靜置時。缸內(nèi)氣體體積為V1,。溫度為T1。已知重力加速度大小為g,大氣壓強為p0。(1)將汽缸如圖(b)豎直懸掛,缸內(nèi)氣體溫度仍為T1,求此時缸內(nèi)氣體體積V2;(2)如圖(c)所示,將汽缸水平放置,穩(wěn)定后對汽缸緩慢加熱,當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時,求此時缸內(nèi)氣體的溫度?!敬鸢浮?1);(2)【解析】(1)圖(a)狀態(tài)下,對汽缸受力分析,如圖1所示,則封閉氣體的壓強為當(dāng)汽缸按圖(b)方式懸掛時,對汽缸受力分析,如圖2所示,則封閉氣體的壓強為對封閉氣體由玻意耳定律得解得(2)當(dāng)汽缸按圖(c)的方式水平放置時,封閉氣體的壓強為由理想氣體狀態(tài)方程得解得49.(2021·遼寧·統(tǒng)考高考真題)如圖(a)所示,“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氦氣球,作為一種長期留空平臺,具有廣泛用途。圖(b)為某一“系留氣球”的簡化模型圖;主、副氣囊通過無漏氣、無摩擦的活塞分隔,主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氦氣(可視為理想氣體),副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定、左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時,活塞與左擋板剛好接觸,彈簧處于原長狀態(tài)。在氣球升空過程中,大氣壓強逐漸減小,彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時,活塞與右擋板剛好接觸,氦氣體積變?yōu)榈孛鏁r的1.5倍,此時活塞兩側(cè)氣體壓強差為地面大氣壓強的。已知地面大氣壓強p0=1.0×105Pa、溫度T0=300K,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),活塞厚度忽略不計。(1)設(shè)氣球升空過程中氦氣溫度不變,求目標(biāo)高度處的大氣壓強p;(2)氣球在目標(biāo)高度處駐留期間,設(shè)該處大氣壓強不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時,彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的。求氣球駐留處的大氣溫度T?!敬鸢浮?1)5.0×104Pa;(2)266K【解析】(1)汽囊中的溫度不變,則發(fā)生的是等溫變化,設(shè)氣囊內(nèi)的氣體在目標(biāo)位置的壓強為,由玻意耳定律解得由目標(biāo)處的內(nèi)外壓強差可得解得(2)有胡克定律可知彈簧的壓縮量變?yōu)樵瓉淼?,則活塞受到彈簧的壓力也變?yōu)樵瓉淼?,即設(shè)此時氣囊內(nèi)氣體的壓強為,對活塞壓強平衡可得由理想氣體狀態(tài)方程可得其中解得50.(2021·河北·高考真題)某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣,溫度為27℃時,壓強為。(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時夾層中空氣的壓強;(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙,靜置足夠長時間,求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值,設(shè)環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強為。【答案】(1);(2)【解析】(1)由題意可知夾層中的氣體發(fā)生等容變化,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知代入數(shù)據(jù)解得(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂縫后,靜置足夠長時間,則夾層壓強和大氣壓強相等,設(shè)夾層體積為V,以靜置后的所有氣體為研究對象有解得則增加空氣的體積為所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為51.(2020·山東·統(tǒng)考高考真題)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上,進(jìn)而治療某些疾病。常見拔罐有兩種,如圖所示,左側(cè)為火罐,下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐,下端開口,上端留有抽氣閥門。使用火罐時,先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓,使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上,再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強。某次使用火罐時,罐內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓相同,溫度為450K,最終降到300K,因皮膚凸起,內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的,罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體,忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值?!敬鸢浮俊窘馕觥吭O(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1,溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2,罐的容積為V0,由題意知p1=p0、T1=450K、V1=V2、T2=300K、①由理想氣體狀態(tài)方程得②代入數(shù)據(jù)得p2=0.7p0③對于抽氣罐,設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p3、V3,末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p4、V4,罐的容積為,由題意知p3=p0、V3=、p4=p2④由玻意耳定律得⑤聯(lián)立②⑤式,代入數(shù)據(jù)得⑥設(shè)抽出的氣體的體積為ΔV,由題意知⑦故應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為⑧聯(lián)立②⑤⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得⑨52.(2024·江西·高考題)可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)完成循環(huán)過程,和均為等溫過程,和均為等容過程。已知,氣體在狀態(tài)A的壓強,體積,氣體在狀態(tài)C的壓強。求:(1)氣體在狀態(tài)D的壓強;(2)氣體在狀態(tài)B的體積?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)從D到A狀態(tài),根據(jù)查理定律解得(2)從C到D狀態(tài),根據(jù)玻意耳定律解得53.(2024·安徽·高考題)某人駕駛汽車,從北京到哈爾濱,在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車的某個輪胎內(nèi)氣體的壓強有所下降(假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變,且沒有漏氣,可視為理想氣體)。于是在哈爾濱給該輪胎充入壓強與大氣壓相同的空氣,使其內(nèi)部氣體的壓強恢復(fù)到出發(fā)時的壓強(假設(shè)充氣過程中,輪胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境相同,且保持不變)。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積,從北京出發(fā)時,該輪胎氣體的溫度,壓強。哈爾濱的環(huán)境溫度,大氣壓強取。求:(1)在哈爾濱時,充氣前該輪胎氣體壓強的大小。(2)充進(jìn)該輪胎的空氣體積?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)由查理定律可得其中,,代入數(shù)據(jù)解得,在哈爾濱時,充氣前該輪胎氣體壓強的大小為(2)由玻意耳定律代入數(shù)據(jù)解得,充進(jìn)該輪胎空氣體積為54.(2024·廣東·高考題)差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動,廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示,A、B兩個導(dǎo)熱良好的氣缸通過差壓閥連接,A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通,B內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于時差壓閥打開,A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中;當(dāng)該差值小于或等于時差壓閥關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度時,A內(nèi)氣體體積,B內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強,已知活塞的橫截面積,,,重力加速度大小取,A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體,忽略活塞與氣缸間的摩擦、差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計。當(dāng)環(huán)境溫度降到時:(1)求B內(nèi)氣體壓強;(2)求A內(nèi)氣體體積;(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂,若B內(nèi)氣體壓強回到并保持不變,求已倒入鐵砂的質(zhì)量。【答案】(1);(2);(3)【解析】(1、2)假設(shè)溫度降低到時,差壓閥沒有打開,A、B兩個氣缸導(dǎo)熱良好,B內(nèi)氣體做等容變化,初態(tài),末態(tài)根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得A內(nèi)氣體做等壓變化,壓強保持不變,初態(tài),末態(tài)根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得由于假設(shè)成立,即(3)恰好穩(wěn)定時,A內(nèi)氣體壓強為B內(nèi)氣體壓強 此時差壓閥恰好關(guān)閉,所以有代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得55.(2024·山東·高考題)圖甲為戰(zhàn)國時期青銅汲酒器,根據(jù)其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成的汲液器,如圖乙所示。長柄頂部封閉,橫截面積S1=1.0cm2,長度H=100.0cm,側(cè)壁有一小孔A。儲液罐的橫截面積S2=90.0cm2,高度h=20.0cm,罐底有一小孔B。汲液時,將汲液器豎直浸入液體,液體從孔B進(jìn)入,空氣由孔A排出;當(dāng)內(nèi)外液面相平時,長柄浸入液面部分的長度為x;堵住孔A,緩慢地將汲液器豎直提出液面,儲液罐內(nèi)剛好儲滿液體。已知液體密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2,大氣壓p0=1.0×105Pa。整個過程溫度保持不變,空氣可視為理想氣體,忽略器壁厚度。(1)求x;(2)松開孔A,從外界進(jìn)入壓強為p0、體積為V的空氣,使?jié)M儲液罐中液體緩緩流出,堵住孔A,穩(wěn)定后罐中恰好剩余一半的液體,求V。【答案】(1);(2)【解析】(1)由題意可知緩慢地將汲液器豎直提出液面過程只能夠,氣體發(fā)生等溫變化,所以有又因為代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得(2)當(dāng)外界氣體進(jìn)入后,以所有氣體為研究對象有又因為代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得56.(2024·全國·高考題)如圖,一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體,一不計厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動,移動范圍被限制在卡銷a、b之間,b與汽缸底部的距離,活塞的面積為。初始時,活塞在卡銷a處,汽缸內(nèi)氣體的壓強、溫度與活塞外大氣的壓強、溫度相同,分別為和。在活塞上施加豎直向下的外力,逐漸增大外力使活塞緩慢到達(dá)卡銷b處(過程中氣體溫度視為不變),外力增加到并保持不變。(1)求外力增加到時,卡銷b對活塞支持力大小;(2)再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高,求當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時氣體的溫度。【答案】(1)100N;(2)327K【解析】(1)活塞從位置到過程中,氣體做等溫變化,初態(tài)、末態(tài)、根據(jù)解得此時對活塞根據(jù)平衡條件解得卡銷b對活塞支持力的大?。?)將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高,當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時,氣體做等容變化,初態(tài),末態(tài),對活塞根據(jù)平衡條件解得設(shè)此時溫度為,根據(jù)解得57.(2024·江蘇·高考題)某科研實驗站有一個密閉容器,容器內(nèi)有溫度為300K,壓強為105pa的氣體,容器內(nèi)有一個面積0.06平方米的觀測臺,現(xiàn)將這個容器移動到月球,容器內(nèi)的溫度變成240K,整個過程可認(rèn)為氣體的體積不變,月球表面為真空狀態(tài)。求:(1)氣體現(xiàn)在的壓強;(2)觀測臺對氣體的壓力?!敬鸢浮浚?)8×104Pa;(2)4.8×103N【解析】(1)由題知,整個過程可認(rèn)為氣體的體積不變,則有解得p2=8×104Pa(2)根據(jù)壓強的定義,觀測臺對氣體的壓力F=p2S=4.8×103N58.(2024浙江1月卷考題)如圖所示,一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為的左右兩部分。面積為的絕熱活塞B被鎖定,隔板A的左側(cè)為真空,右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度、壓強的狀態(tài)1。抽取隔板A,右側(cè)中的氣體就會擴散到左側(cè)中,最終達(dá)到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B,同時施加水平恒力F,仍使其保持靜止,當(dāng)電阻絲C加熱時,活塞B能緩慢滑動(無摩擦),使氣體達(dá)到溫度的狀態(tài)3,氣體內(nèi)能增加。已知大氣壓強,隔板厚度不計。(1)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是___(選填“可逆”或“不可逆”)過程,分子平均動能____(選填“增大”、“減小”或“不變”);(2)求水平恒力F的大??;(3)求電阻絲C放出的熱量Q?!敬鸢浮浚?)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程,分子平均動能不變;(2);(3)【解析】(1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程,由于隔板A的左側(cè)為真空,可知氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體不做功,又沒有發(fā)生熱傳遞,所以氣體的內(nèi)能不變,氣體的溫度不變,分子平均動能不變。(2)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化,則有解得狀態(tài)2氣體的壓強為解鎖活塞B,同時施加水平恒力F,仍使其保持靜止,以活塞B為對象,根據(jù)受力平衡可得解得(3)當(dāng)電阻絲C加熱時,活塞B能緩慢滑動(無摩擦),使氣體達(dá)到溫度的狀態(tài)3,可知氣體做等壓變化,則有可得狀態(tài)3氣體的體積為該過程氣體對外做功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得解得氣體吸收的熱量為可知電阻絲C放出的熱量為59.(2024·湖北·高考題)如圖所示,在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分理想氣體,活塞橫截面積為S,能無摩擦地滑動。初始時容器內(nèi)氣體的溫度為,氣柱的高度為h。當(dāng)容器內(nèi)氣體從外界吸收一定熱量后,活塞緩慢上升再次平衡。已知容器內(nèi)氣體內(nèi)能變化量ΔU與溫度變化量ΔT的關(guān)系式為,C為已知常數(shù),大氣壓強恒為,重力加速度大小為g,所有溫度為熱力學(xué)溫度。求(1)再次平衡時容器內(nèi)氣體的溫度。(2)此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)氣體進(jìn)行等壓變化,則由蓋呂薩克定律得,即解得(2)此
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