专题15 热学（解析版）.pdf

公众号：卷洞洞专题专题 15 热学热学1（2020湖南长郡中学高三模拟）如图所示，a、b、c、d 表示一定质量的理想气体状态变化中的四个状态，图中 ad 与 T 轴平行，cd 与 p 轴平行，ab 的延长线过原点，则下列说法中正确的是（）A气体在状态 a 时的体积大于在状态 b 时的体积B从状态 b 到状态 a 的过程，气体吸收的热量一定等于其增加的内能C从状态 c 到状态 d 的过程，气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加D从状态 a 到状态 d 的过程，气体对外做功，内能不变E.从状态 b 到状态 c 的过程，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功【答案】BCE【解析】因 ab 连线过原点，可知是等容线，则气体在状态 a 时的体积等于在状态 b 时的体积，选项 A 错误；从状态 b 到状态 a 的过程，气体体积不变，则对外做功为零，即 W=0，根据U=W+Q 可知，气体吸收的热量一定等于其增加的内能，选项 B 正确；从状态 c 到状态 d 的过程，气体的温度不变，压强变大，体积减小，则气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加，选项 C 正确；从状态 a 到状态 d 的过程，气体压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外做功，内能变大，选项 D 错误；从状态 b 到状态 c 的过程，气体温度升高，体积变大，内能增加，对外做功，根据U=W+Q 可知，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功，选项 E 正确。故选 BCE。2（2020山东省实验中学高三模拟）下列说法中正确的是A用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力B在阳光照射下，可以观察到教室空气中飞舞的尘埃作无规则运动，属于布朗运动C一定质量的理想气体温度升高其压强一定增大D一定质量的理想气体温度升高其内能一定增大【答案】D【解析】用打气筒打气时，里面的气体因体积变小，压强变大，所以再压缩时就费力，与分子之间的斥力无关，故 A 错误；教室空气中飞舞的尘埃是由于空气的对流而形成的；不是布朗运动；故 B 错误；由理想公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞气体状态方程可知，当温度升高时如果体积同时膨胀，则压强有可能减小；故 C 错误；理想气体不计分子势能，故温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大；故 D 正确。3（2020湖北省黄冈高三八模）大气压强为。某容器的容积为 10L，装有压强为51.0 10 Pa的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开口打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩余气61.0 10 Pa体的质量与原来气体的质量之比为（）A19B110C111D120【答案】B【解析】以原来所有气体为研究对象，初状态：p1=1.0106Pa，V1=10L，把容器的开关打开，气体等温膨胀，末状态：p2=1.0105Pa，设体积为 V2，由玻意耳定律得p1V1=p2V2代入数据得V2=100L即容器中剩余 10L 压强为 P0的原来气体，而同样大气压下气体的总体积为 100L，所以剩下气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比12101=10010mVmV剩总故 ACD 错误，B 正确；故选 B。4（2020江苏省扬州市高三检测）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的，下列说法正确的是（）A晶体的物理性质都是各向异性的B露珠呈现球状是由于液体表面张力的作用C布朗运动是固体分子的运动，它说明分子永不停歇地做无规则运动D当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小【答案】B【解析】晶体分为单晶体和多晶体，单晶体的物理性质各向异性，多晶体的物理性质各向同性，故 A 错误；液体表面张力的产生原因是：液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力；合力现为引力，露珠呈现球状是由于液体表面张力的作用，故 B 正确；布朗运动是指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，故 C 错误；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞离的减小而增大，故 D 错误。故选 B。6（2020北京市门头沟区高三一模）一定质量的理想气体，在温度升高的过程中（）A气体的内能一定增加B外界一定对气体做功C气体一定从外界吸收热量D气体分子的平均动能可能不变【答案】A【解析】理想气体不计分子势能，温度升高，平均动能增大，内能一定增加，选项 A 正确，D 错误；温度升高，外界可能对气体做功，也可能从外界吸收热量，选项 BC 错误。故选 A。7（2020北京市门头沟区高三一模）对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（）A当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小B当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大C当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大D当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大【答案】C【解析】气体压强在微观上与分子的平均动能和分子密集程度有关。当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强可能变大、可能不变、也可能变小；当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大。故选 C。8（2020河北衡水中学高三五调）下列说法中正确的是（）A热机中燃气的内能不可能全部转化为机械能B液体表面张力的方向与液面垂直C液体表面张力的大小是跟分界线的长度成正比的D水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体E.相对湿度 100%，表明在当时的温度下，空气中的水汽已达到饱和状态【答案】ACE【解析】热力学第二定律的一种表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，即无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，A 正确；液体表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，其大小跟分界线的长度成正比，B 错误 C 正确；浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的。液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩；水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，D 错误；相公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞对湿度=空气中水蒸气的压强/同温度下水的饱和气压，当相对湿度为 100%，表明在当时的温度下，空气中的水汽已达到饱和状态，故 E 正确。故选 ACE。9（2020湖北华中师大附中高三测试）如图所示，质量为 m 的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。a 态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b 态是气缸从容器中移出后，在室温（27 C）中达到的平衡状态。气体从 a 态变化到 b 态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是（）A与 b 态相比，a 态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多B与 a 态相比，b 态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大C在相同时间内，a、b 两态的气体分子对活塞的冲量相等D从 a 态到 b 态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向外界释放了热量E.从 a 态到 b 态，气体的内能增加，气体对外界做功，气体向外界吸收了热量【答案】ACE【解析】因压强不变，而由 a 到 b 时气体的温度升高，故可知气体的体积应变大，故单位体积内的分子个数减少，故 a 状态中单位时间内撞击活塞的个数较多，故 A 正确；因压强不变，故气体分子在单位时间内撞击器壁的冲力不变，故冲量不变，故 B 错误，C 正确；因从 a 到 b，气体的温度升高，故内能增加；因气体体积增大，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知气体应吸热，故 D 错误，E 正确；故选 ACE。10（2020长春市第六中学高三二模）下列说法中正确的是（）A分子运动的平均速率可能为零，瞬时速度不可能为零B液体与大气相接触时，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体E.随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小【答案】BDE【解析】分子做永不停息的做无规则运动，其平均速率不可能为零，而瞬时速度可能为零，故 A 错误；表面张力的微观解释为液体表面层的分子间距较大，表现为引力，故 B 正确；空气绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示，故 C 错误；晶体具有规则的几何形状，有一定的熔点，物理性质表现为各向异性，非晶体则没有规则的几何形状，没有一定的熔点，物理性质表现为各向同性，二者在一定的条件下可以相互转公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞化，例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体，故 D 正确；E随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，当分子距离小于 r0时，分子力为斥力，距离增大时分子斥力做正功，分子势能减小；当分子距离大于 r0时，分子力为引力，距离增大时分子引力做负功，分子势能增大，故 E 正确。故选 BDE。11（2020山西省临汾市高三模拟）下列各种说法中正确的是（）A布朗运动是分子热运动的宏观现象，可以发生在固体、液体和气体中B扩散现象反映了分子的无规则运动，可以发生在固体、液体、气体的任何两种中C分子力较大时，分子势能较大；分子力较小时，分子势能较小D液晶分子排列比较整齐，但不稳定，其光学性质随温度的变化而变化E.只要是具有各向异性的物体一定是晶体，具有各向同性的物体不一定是非晶体【答案】BDE【解析】布朗运动是悬浮在液体、气体中的固体小颗粒的运动，所以只能发生在液体和气体中，故 A 错误；扩散现象是两种物质的分子相互进入对方，可在固、液、气三种物质中任两种中发生，故 B 正确；当分子力表现为引力时，随分子间的距离增大，分子力先增后减，但分子势能一直增大，故 C 错误；液晶分子在特定的方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子排列不稳定，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力和外加电压等的变化，都会引起液晶光学性质的变化，故 D 正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，故 E 正确。故选 BDE。12（2020安徽省六安市一中高三模拟）下列说法正确的是 。A失重条件下充入金属液体的气体气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的约束B阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动C由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体分子间的平均距离D分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大E.热量一定由高温物体向低温物体传递【答案】ACD【解析】失重条件下液态金属呈球状是由于液体表面分子间存在表面张力的结果，故金属液体的气体气泡不能无限地膨胀，A 正确；阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒随空气流动而形成的，并不是布朗运动，B 错误；由气体的摩尔质量和气体的密度之比可求出气体的摩尔体积，摩尔体积与阿伏加德罗常数之比等于每个气体分子占据的空间大小，由此可以估算出理想气体分子间的平均距离，C 正确；由于分子之间的距离比较大时，分子之间的作用力为引力，而分子之间的距离比较小时，分子之间的作用力为斥力，公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞所以分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，D 正确；热量可以在一定的条件下从低温物体传递到高温物体，E 错误。故选 ACD。13（2020宁夏石嘴山市第三中学高三一模）下列说法正确的是（）A在完全失重的情况下，气体的压强为零B液体表面张力产生的原因是液体表面层分子较稀疏，分子间的引力大于斥力C当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小D水中气泡上浮过程中，气泡中的气体在单位时间内与气泡壁单位面积碰撞的分子数减小E.不可能利用高科技手段将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化【答案】BDE【解析】气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞容器壁而产生的，在完全失重的情况下，气体的压强并不为零，故 A 错误；液体表面张力产生的原因是由于液体表面层里的分子较稀疏，分子间的引力大于斥力，分子间表现为引力，故 B 正确；当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越大，故 C 错误；气泡在水中上浮过程中，体积增大，温度基本不变，压强减小，根据气体压强的微观解释可知，气泡中的气体在单位时间内与气泡壁单位面积碰撞的分子数减小，故 D 正确；根据热力学第二定律可知，不可能将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故 E 正确。故选 BDE。14（2020安徽省滁州市育才学校高三模拟）下列说法中正确的是_A悬浮在液体中的微粒越小，则在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，布朗运动越不明显B随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大C人们感到特别闷热时，说明空气的相对湿度较大D热量可以自发的从内能小的物体转移给内能大的物体E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关【答案】BCE【解析】悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子碰撞时运动状态越容易改变，则布朗运动越明显，选项A 错误；随着分子间距离的增大，分子力先做正功后做负功，故分子势能一定先减小后增大，选项 B 正确；人们感到特别闷热时，说明空气的相对湿度较大，选项 C 正确；热量可以自发的从温度高的物体转移给温度低的物体，选项 D 错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，温度越高，单位体积的分子数越多，则气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多，选项 E 正确。15（2020四川省眉山市高三二诊）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A气体吸热后温度一定升高公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D理想气体绝热膨胀过程内能一定减少E.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体【答案】BDE【解析】气体吸热，若同时对外做功，则气体内能可能减小，温度也可能降低，A 错误；改变气体的内能的方式有两种：做功和热传递，B 正确；理想气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律VCT可知理想气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律UQW理想气体膨胀对外做功，所以理想气体一定吸热，C 错误；理想气体绝热膨胀过程，理想气体对外做功，没有吸放热，根据热力学第一定律可知内能一定减少，D 正确；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，E 正确。故选 BDE。16（2020湖北省黄冈高三八模）如图所示为一个带有阀门 K、容积为 2dm3的容器(容积不可改变)。先打开阀门让其与大气连通,再用打气筒向里面打气,打气筒活塞每次可以打进 1105Pa、200cm3的空气,忽略打气和用气时气体的温度变化(设外界大气的压强 po=1105Pa)(i)若要使气体压强增大到 5.0105Pa,应打多少次气?(ii)若上述容器中装的是 5.0105Pa 的氧气,现用它给容积为 0.7dm3的真空瓶充气,使瓶中的气压最终达到符合标准的 2.0105Pa,则可充多少瓶?【答案】（1）40 次 （2）4 瓶【解析】(1)设需要打气 n 次，因每次打入的气体相同，故可视 n 次打入的气体一次性打入，则气体的初状态：，511.0 10PPa10VVn V 末状态：，525.0 10PPa20VV公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞其中：3302,0.2VdmVdm由玻意尔定律：1 122PVPV代入数据解得：；40n 次(2)设气压为时气体的体积为，则52.0 10 Pa3V532.0 10PPa由玻意尔定律有：2233=PVPV代入数据解得：33=5Vdm真空瓶的容积为 30.7Vdm瓶因：32247VVV瓶故可充 4 瓶。17（2020河北衡水中学高三五调）如图所示，T 形活塞将绝热汽缸内的气体分隔成 A、B 两部分，活塞左、右两侧截面积分别为 S1、S2，活塞与汽缸两端的距离均为 L，汽缸上有 a、b、c 三个小孔与大气连通，现将 a、b 两孔用细管(容积不计)连接已知大气压强为 p0，环境温度为 To，活塞与缸壁间无摩擦(1)若用钉子将活塞固定，然后将缸内气体缓慢加热到 T1，求此时缸内气体的压强；(2)若气体温度仍为 T0，拔掉钉子，然后改变缸内气体温度，发现活塞向右缓慢移动了 L 的距离(活塞移动过程中不会经过小孔)，则气体温度升高还是降低？变化了多少？【答案】(1)(2)升高0 10PTT12012SSLTSSL【解析】(1)A、B 内气体相通，初状态压强为 p0由于钉子将活塞固定，气体体积不变由查理定律可知，0101=ppTT解得 0 110p=p TT(2)对活塞进行受力分析，可知温度改变后，活塞受力大小不变，所以活塞向右移动后，气体的压强不公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞变活塞向右移动后，气体体积增大，则气体温度升高由 12210+-+=SSLSLLSLLTT解得120012-+S SLTTTSSL所以温度变化了 12012=SSLTTSSL故本题答案是：(1)(2)升高0 10PTT12012SSLTSSL18（2020湖北华中师大附中高三测试）如图，在水平固定放置的汽缸内，用不漏气的轻质活塞封闭有一定量的理想气体，开有小孔的薄隔板将气体分为 A、B 两部分活塞的横截面积为 S，与汽缸壁之间无摩擦初始时 A、B 两部分体积相同，温度为 T，大气压强为 p0(1)加热气体，使 A、B 两部分体积之比达到 1:2，求此时的温度 T；(2)将气体温度加热至 2T，然后在活塞上施加一向左的水平恒力 F5p0S，推动活塞，直至最终达到平衡，推动活塞过程中温度始终维持 2T 不变，求最终气体压强 p【答案】(1)T1.5T(2)p4p0【解析】(1)设 A 的体积为 V，则初状态 A、B 总体积为 2V，末状态总体积为 3V由盖吕萨克定律得：23VVTT解得T1.5T(2)假设活塞被推至隔板时气体压强为 p临022p VpVTT临解得公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞p临4p0FS由此可以判断，活塞一直被推至隔板，此后气体体积、温度均不变，则压强不再改变，p4p019（2020长春市第六中学高三二模）如图，一容器由横截面积分别为 2S 和 S 的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气平衡时，氮气的压强和体积分别为 p0和 V0，氢气的体积为 2V0，空气的压强为 p现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：（1）抽气前氢气的压强；（2）抽气后氢气的压强和体积【答案】（1）（p0+p）；（2）；1201124pp00042ppVpp（）【解析】（1）设抽气前氢气的压强为 p10，根据力的平衡条件得（p10p）2S=（p0p）S得 p10=（p0+p）12（2）设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1和 V1，氢气的压强和体积分别为 p2和 V2，根据力的平衡条件有p2S=p12S由玻意耳定律得 p1V1=p102V0p2V2=p0V0由于两活塞用刚性杆连接，故V12V0=2（V0V2）联立式解得101124ppp公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞00104=2ppVVpp（20（2020山西省临汾市高三模拟）底面积为 S，高度为 L，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸开口向上，用一质量可忽略不计的活塞封闭了一定质量的气体，稳定时活塞恰好位于气缸口处。一位同学把某种液体缓慢地倒在活塞上，使活塞沿气缸壁无摩擦的缓慢向下移动，已知大气压强为 P0=1.0105Pa，环境温度保持不变。求：(1)若某种液体为水，为了满足题意，气缸的高度 L 应满足什么条件？（水=1.0103kg/m3）(2)若某种液体为水银，气缸高度 L=2.0m，则活塞下降的高度 h 为多少时就不再下降？（水银=13.6103kg/m3）【答案】(1)L10m；(2)h=1.26m【解析】(1)设活塞下降的距离为 L，为了满足题意，应有气体增加的压强 p 小于水产生的压强，即p水gL气体做等温变化，有p0SL=(p0+p)S(LL)两式联立，得LL10m活塞下降 L0，所以L10m(2)由(1)中分析知，活塞不再下降，即气体增加的压强等于水银产生的压强，有p=水银ghp0SL=(p0+p)S(Lh)联立两式并代入数据，得h=1.26m21（2020湖北省黄冈高三八模）如图所示，一根两端开口、粗细均匀且导热性良好的足够长的玻璃管竖直插入足够大的水银槽中并固定，管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭一段长 L=85cm 的气体,气体的热力学温度 T1=300K，现在活塞上缓慢加入细沙，直到活塞下降 20cm 为止，外界大气压强P0=75cmHg，g=10m/s2。（i）求活塞下降 20cm 时，封闭气体的压强；（ii）保持加入的细沙的质量不变，对封闭气体缓慢加热，求活塞回到原来位置时，封闭气体的热力学温公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞度。【答案】（i）；（ii）380K。85cmHg【解析】（i）设活塞下降 20cm 时，管内外水银面高度差为 x，高为 x 的水银产生的压强为 px，则有气体做等温变化:00(20cm)xp LppLx解得:x=10cm2085cmHgppx（ii）气体做等压变化，有3223VVTT其中2(85cm20cm10cm)VS3(85cm10cm)VS21300KTT解得:T3=380K。22（2020安徽省六安市一中高三模拟）近几年家用煤气管道爆炸的事件频繁发生，某中学实验小组的同学进行了如下的探究：该实验小组的同学取一密闭的容积为 10L 的钢化容器，该容器的导热性能良好，开始该容器与外界大气相通，已知外界大气压强为 1atm，然后将压强恒为 5atm 的氢气缓慢地充入容器，当容器内混合气的压强达到 1.5atm 时会自动发生爆炸。假设整个过程中容器的体积不变。求：公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(1)有多少升压强为 5atm 的氢气充入容器时容器将自动爆炸？(2)假设爆炸时钢化容器内的气体不会向外泄露，经测量可知容器内气体的温度由 27突然上升到 2727瞬间的压强应为多大？【答案】(1)1L；(2)15atm【解析】(1)体积为压强为的氢气充入容器时，容器将自动爆炸,分压原理可知爆炸时氢气的压强1V5atm201.5atm1atm0.5atmPPP混选择最终充入的所有氢气为研究对象，因为导热性能良好，并且是缓慢地充入容器，故发生等温变化：初态：压强，体积；15atmP 1V末态：压强，体积；20.5atmP 210LV 根据玻意耳定律可得1 122PVPV解得充入压强为氢气的体积5atm11LV(2)选择容器内气体为研究对象，爆炸时温度由突然上升到，过程中体积不变，发生的是等27 C2727 C容变化：初态：压强，温度1.5atmP 混2(27273)K300KT 末态：压强，温度3P3(2727273)K3000KT 根据查理定律可得323PPTT混可得爆炸瞬间容器内气体的压强315atmP 23（2020宁夏石嘴山市第三中学高三一模）如图所示，一圆柱形绝热气缸开口向上竖直放置，通过绝热公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为 m、横截面积为 s，与容器底部相距 h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量 Q 时停止加热，活塞上升了 2h 并稳定，此时气体的热力学温度为 T1已知大气压强为 P0，重力加速度为 g，活塞与气缸间无摩擦且不漏气。求：加热过程中气体的内能增加量；停止对气体加热后，在活塞上缓缓。添加砂粒，当添加砂粒的质量为 m0时，活塞恰好下降了 h。求此时气体的温度。【答案】（1）（2）02()UQp Smg h0102(1)3m gTp Smg【解析】等压过程气体的压强为，10mgppS则气体对外做功为 10(2)2()WPShp Smg h由热力学第一定律得，UQW解得；02()UQp Smg h停止对气体加热后,活塞恰好下降了,气体的温度为h2T则初态，热力学温度为，10mgppS13VhS1T末态，热力学温度为，020()mm gppS22VhS2?T由气态方程，解得1 12212pVp VTT02102(1)3m gTTp Smg24（2020安徽省滁州市育才学校高三模拟）如图所示，两内壁光滑、长为 2L 的圆筒形气缸 A、B 放在水平面上，A 气缸内接有一电阻丝，A 气缸壁绝热，B 气缸壁导热两气缸正中间均有一个横截面积为 S 的轻活塞，分别封闭一定质量的理想气体于气缸中，两活塞用一轻杆相连B 气缸质量为 m，A 气缸固定在公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞地面上，B 气缸与水平面间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等开始两气缸内气体与外界环境温度均为 T0，两气缸内压强均等于大气压强 P0，环境温度不变，重力加速度为 g，不计活塞厚度现给电阻丝通电对 A 气缸内气体加热，求：(1)B 气缸开始移动时，求 A 气缸内气体的长度；(2)A 气缸内活塞缓慢移动到气缸最右端时，A 气缸内气体的温度 TA【答案】（i）LA=（2-）L（ii）TA=2（1+）T000PSPSmg0mgPS【解析】（i）B 气缸将要移动时，对 B 气缸:PBS=P0S+mg 对 B 气缸内气体由波意耳得:PBLS=PBLBS A 气缸内气体的长度 LA=2L-LB 解得：LA=（2-）L 00PSPSmg（ii）B 气缸运动后，A、B 气缸内的压强不再变化 PA=PB 对 A 气缸内气体由理想气体状态方程:002AAP LSPLSTT解得:TA=2（1+）T00mgPS25（2020四川省眉山市高三二诊）如图为在密闭容器内一定质量的理想气体由状态 A 变为状态 B 的压强P 随体积 V 的变化关系图像。(1)用分子动理论观点论证状态 A 到状态 B 理想气体温度升高；(2)若体积 VB：VA=5：3，温度 TA=225K，求 TB。公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞【答案】(1)理想气体由状态 A 变为状态 B，体积增大，单位体积内的分子数减少，而压强要增大，只能增加分子的平均动能，即升高温度，所以该过程中理想气体的温度升高；(2)625K【解析】(1)理想气体由状态 A 变为状态 B，体积增大，单位体积内的分子数减少，而压强要增大，只能增加分子的平均动能，即升高温度，所以该过程中理想气体的温度升高。(2)由理想气体状态方程有AABBABPVPVTT由图像可知AABBPVPV解得625KAT 26（2020安徽皖江名校联盟高三联考）一竖直放置、内壁光滑且导热良好的圆柱形气缸内封闭有可视为理想气体的 O2，被活塞分隔成 A、B 两部分，气缸的横截面积为 S，达到平衡时，两部分气体的体积相等，如图（a）所示，此时 A 部分气体的压强为 p0；将气缸缓慢顺时针旋转，当转过 90使气缸水平再次达到平衡时，A、B 两部分气体的体积之比为 12，如图（b）所示。已知外界温度不变，重力加速度大小为g，求：(1)活塞的质量 m；(2)继续顺时针转动气缸，当气缸从水平再转过角度 时，如图（c）所示，A、B 两部分气体的体积之比为13，则 sin 的值是多少?公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞【答案】(1)；(2)0PSg23【解析】（1）气体做等温变化，在（a）状态，对活塞受力分析可得11AB=mgP S P S所以B1A10mgmgpppss又因为二者体积相同A1B1VVV在（b）状态，此时 A 处体积为A223VVB 处体积为B243VV对 A 部分气体，由玻意耳定律得023p VpV同理，对 B 部分气体，由玻意耳定律得043mgpVpVS联立解得0p Smg（2）由题意知，A312VVB332VV对 A 部分气体，有公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞0A312p VpV对 B 部分气体，有0332BmgpVpVS解得。3043Bpp活塞处于静止状态，有B3A3sinp Smgp S解得。2sin327（2020福建省福清市高三质检）如图所示，U 形管右管内径为左管内径的倍，管内水银在左管内2封闭了一段长为 76 cm、温度为 300 K 的空气柱，左右两管水银面高度差为 6 cm，大气压为 76 cmHg（1）给左管的气体加热，则当 U 形管两边水面等高时，左管内气体的温度为多少？（2）在（1）问的条件下，保持温度不变，往右管缓慢加入水银直到左管气柱恢复原长，问此时两管水银面的高度差【答案】（i）342.9K（ii）4cm【解析】（i）当初管内气体压强 p1=p-p=70 cmHg，当左右两管内水银面相等时，气体压强 p2=76 cmHg 由于右管截面积是左管的两倍，所以左管水银面将下降 4 cm，右管中水银面将上升 2 cm，管内气柱长度l2=80 cm，根据 1 12212PVPVTT代入数据解得：T2=342.9 K 公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞（ii）设气柱恢复原长时压强为 p3根据：p2V2=p3V3 解得：p3=80 cmHg 又 p=p3-p2=4 cmHg 所以高度差为 4 cm28（2020福建省福清市高三质检）如图，绝热气缸被一导热薄活塞分隔成 A、B 两部分，活塞左侧用一轻绳固定在气缸左壁。已知 A 部分气体的压强为 2105Pa，B 部分气体的压强为 1105Pa，A、B体积之比为 1：3，气缸内气体温度为 27，活 1 塞横截面积为 50cm，气缸内表面光滑，A、B 中气体均为理想气体。（i）求轻绳的拉力大小 F；（ii）若轻绳突然断掉，求再次平衡时 A、B 两部分气体的体积之比。【答案】（i）500N；（ii）23【解析】（i）对活塞受力分析，由平衡条件可知ABp Sp SF得500NF 故轻绳的拉力大小为 500N。（ii）再次平衡时 A、B 两总分气体的压强相等，设为，设气缸总体积为，气体温度为，对 A 中气pV2T体 AA1214pVpVTT对 B 中气体公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞AB1234pVpVTT解得AB23VV体积之比为。2329（2020山东省高三模拟）如图所示，用两个质量均为 m、横截面积均为 S 的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成、两部分，当在活塞 A 下方悬挂重物后，整个装置处于静止状态，此时、两部分气体的高度均为 l0。已知环境温度、大气压强 p0均保持不变，且满足 5mg=p0S，不计一切摩擦。当取走物体后，两活塞重新恢复平衡，活塞 A 上升的高度为，求悬挂重物的质量。076l【答案】2m【解析】对气体 I 分析，初状态的压强为10mm gppS末状态的压强为10045mgpppS由玻意耳定律有11 10pl Spl S对气体 1 分析，初状态21mgppS末状态公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞21035BmpppS由玻意耳定律2 e2 2p l Sp l SA 活塞上升的高度 0102076llllll 联立解得m=2m。30（2020安徽皖江名校联盟高三联考）如图所示,两个导热气缸竖直放置,底部由一细管连通(忽略细管的容积)两气缸内各有一个活塞,左边气缸内活塞质量为 2m,右边气缸内活塞质量为 m,活塞与气缸无摩擦,活塞的厚度可忽略活塞的下方为理想气体,上方为真空当气体处于平衡状态时,两活塞位于同一高度 h,活塞离气缸顶部距离为 2h,环境温度为 T0(i)若在右边活塞上放一质量为 m 的物块,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差(假定环境温度始终保持为T0);(ii)在达到上一问的终态后,环境温度由 T0缓慢上升到 5T0,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差【答案】(1)(2)32h32h【解析】(i)设左、右活塞的面积分别为 S1和 S2，气体的压强为 P1，由于两活塞平衡有：，得：112PSmg12PSmg122SS在右边活塞上加一质量为 m 的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中，设左边活塞没有碰到气缸顶部，则等压过程，有：得1211h SShS132hh故假设成立且两活塞高度差为；32h公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(ii)环境温度由 T0缓慢上升时,气体做等压变化直到左边活塞上升到气缸顶部，设此时温度为，由1T，得：小于 5T0111013hShSTT102TT故气体开始做等容变化，直到压强增大到即将把右边活塞顶起，即压强由变为，由112mgPS222mgPS得：仍小于 5T012022PPTT204TT气体继续升温到 5T0过程中气体做等压变化，设右边活塞上升 x，由：11220335hShSxSTT可得：，最终两活塞高度差为32xh32h31（2020江西南昌十中高三联考）如图，一固定的水平气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。大圆筒内侧截面积为 2S，小圆筒内侧截面积为 S，两活塞用刚性轻杆连接，间距为 2l，活塞之间封闭有一定质量的理想气体。初始时大活塞与大圆筒底部相距 l。现通过滑轮用轻绳水平牵引小活塞，在轻绳右端系托盘（质量不计）。已知整个过程中环境温度 T0、大气压 p0保持不变，不计活塞、滑轮摩擦、活塞导热良好。求：（i）缓慢向托盘中加沙子，直到大活塞与大圆简底部相距，停止加沙，求此时沙子质量；2l（ii）在（i）情景下对封闭气体缓慢加热可以使活塞回到原处，求回到原处时封闭气体的温度。【答案】（i）；（ii）05p Smg3065TT【解析】（i）初始时刻，设封闭气体压强为，对活塞受力分析有1p0110220pSpSp Sp S公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞解得10pp缓慢向托盘中加沙子，直到大活塞与大圆筒底部相距，此过程封闭气体做等温变化，由玻意耳定律得2l123(2)222llpS lS lpSS 联立解得2065pp对活塞受力分析，由平衡条件有022022mg0pSpSp Sp S联立解得015mgp S即05p Smg（ii）缓慢加热使活塞回到原处，封闭气体发生等压变化，设回到原处时气体温度为，则3T0332S222llSSlSlTT解得3065TT32（2020湖南长郡中学高三模拟）如图所示，在竖直圆柱形绝热汽缸内，可移动的绝热活塞 a、b 密封了质量相同的 A、B 两部分同种气体，且处于平衡状态。已知活塞的横截面积之比 Sa：Sb=2：1，密封气体的长度之比 hA：hB=1：3，活塞厚度、质量和摩擦均不计。求 A、B 两部分气体的热力学温度 TA：TB的比值；若对 B 部分气体缓慢加热，同时在活塞 a 上逐渐增加细砂使活塞 b 的位置不变，当 B 部分气体的温度为时，活塞 a、b 间的距离 ha与 ha之比为 k：1，求此时 A 部分气体的绝对温度 TA与 TA的比值。65BT公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞【答案】；23ABTT65k【解析】A、B 两部分气体质量相同且为同种气体，压强也相同，根据盖吕萨克定律有：aAbBABS hS hTT解得：；23ABTT对 B 部分气体，根据查理定律有：065BBppTT对 A 部分气体，根据理想气体状态方程有：0aAaAAp S hpS hTT而：AAhkh可得：。65AATkT33（2020金太阳高三一模）热等静压设备广泛用于材料加工，该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料进行加工处理，改变其性能，一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积，腔颅腔抽真310.1mV 空后，在室温下用压缩机将多瓶氩气压入到炉腔中，使得炉腔中气体在室温下的压强至少为，已知每瓶氩气的容积，使用前瓶中气体压强，使用后瓶713.9 10 Pap 320.03mV 721.5 10 Pap 公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞中剩余气体压强；室温为，加压后的氩气可视为理想气体。633.0 10 Pap 27 C(1)求至少要准备的氩气瓶数；(2)若将炉腔中气体在室温下的压强增大至后，用升高温度的方法继续使炉腔内压强增加713.9 10 Pap 到，求此时炉腔中气体的温度。841.3 10 Pap t【答案】(1)11 瓶；(2)727 Ct【解析】(1)设炉腔内压强为的氩气气体积为2pV1 12pVp V解得30.26mV 设瓶内剩余氩气在压强为下的体积为2p3V2332VppV解得33