高考物理 專題演練 專題三十 氣體 熱力學(xué)定律(含兩年高考一年模擬)

1、考點(diǎn)30氣體熱力學(xué)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(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小C物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加D物體放出熱量，同時(shí)對(duì)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(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)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(dǎo)熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，缸內(nèi)氣體()A內(nèi)能增加B對(duì)外做功C壓強(qiáng)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(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)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(qiáng)減小C對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小52014·新課標(biāo)全國(guó)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(gè)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(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱Da、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小Eb和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)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(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的，且車胎體積增大。若這段時(shí)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(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小D胎內(nèi)氣體對(duì)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(huì)很快凍結(jié)。若剛吹出時(shí)肥皂泡內(nèi)氣體溫度為T1，壓強(qiáng)為p1，肥皂泡

4、凍結(jié)后泡內(nèi)氣體溫度降為T2。整個(gè)過程中泡內(nèi)氣體視為理想氣體，不計(jì)體積和質(zhì)量變化，大氣壓強(qiáng)為p0。求凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差。72015·新課標(biāo)全國(guó)卷，33(2)如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)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(qiáng)為p1.00×105 Pa，溫度為T303 K。初始時(shí)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(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。82015·新課標(biāo)全國(guó)卷，3(2)如圖，一粗細(xì)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(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)3.0 cm?，F(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h110.0 cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉。已知大氣壓強(qiáng)p075.0 cmHg。()求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度；()此后再向B側(cè)注入水

6、銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度。92015·山東理綜，37(2)扣在水平桌面上的熱杯蓋有時(shí)會(huì)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(shí)內(nèi)部封閉氣體的溫度為300 K，壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)p0。當(dāng)封閉氣體溫度上升至303 K時(shí)，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(qiáng)立刻減為p0，溫度仍為303 K。再經(jīng)過一段時(shí)間，內(nèi)部氣體溫度恢復(fù)到300 K。整個(gè)過程中封閉氣體均可視為理想氣體。求：()當(dāng)溫度上升到303 K且尚未放氣時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)；()當(dāng)溫度恢復(fù)到300 K時(shí)，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(gè)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(shí)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(qiáng)為p0。現(xiàn)假設(shè)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(dòng)的距離。112014·新課標(biāo)全國(guó)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(dǎo)熱良好，活塞可沿氣缸壁無(wú)摩擦地滑動(dòng)。開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p，活塞下表面相對(duì)于氣缸底部的高度為h，外界的溫度為T0?，F(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(shí)，活塞下降了h/4。若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達(dá)到平衡后氣體的體積。已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變，重力加速度大小為g。122014·新課標(biāo)全國(guó)卷，33(2)如圖，兩氣缸A、B粗細(xì)均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細(xì)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(dǎo)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?dú)?，活塞a上方充有氧氣。當(dāng)大氣壓為p0、外界和氣缸內(nèi)氣體溫度均為7 且平衡時(shí)，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?dú)?，?dāng)活塞b恰好升至頂部時(shí)，

9、求氮?dú)獾臏囟龋?)繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升。當(dāng)活塞a上升的距離是氣缸高度的時(shí)，求氧氣的壓強(qiáng)?？键c(diǎn)30氣體熱力學(xué)定律一年模擬試題精練1(2015·梅州5月質(zhì)檢)(多選)關(guān)于物體內(nèi)能和熱力學(xué)定律的說法正確的是()A物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和就是分子的內(nèi)能B第二類永動(dòng)機(jī)的構(gòu)想違背了熱力學(xué)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(shí)，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(jì)的活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體，已知?dú)飧撞宦?，活塞移?dòng)過程無(wú)摩擦。初始時(shí)，外界大氣

10、壓強(qiáng)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(qiáng)p隨熱力學(xué)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(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pAp0，溫度TA T0，線段AB與V軸平行，BC的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)。求：(1)氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB；(2)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對(duì)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(shí)的壓強(qiáng)pC和溫度TC。4(2015·邯鄲質(zhì)檢)如圖，粗細(xì)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(zhǎng)為lA40

11、cm，右管內(nèi)氣體柱長(zhǎng)為lB39 cm。先將口B封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設(shè)被封閉的氣體為理想氣體，整個(gè)過程溫度不變，若穩(wěn)定后進(jìn)入左管的水銀面比水銀槽水銀面低4 cm，已知大氣壓強(qiáng)p076 cmHg，求：(1)A端上方氣柱長(zhǎng)度；(2)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。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(dǎo)熱的，開始活塞被固定在A點(diǎn)，打開固定螺栓K，活塞下落，經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后，活塞停在B點(diǎn)，已知ABh，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。(1)求活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不

12、變，求整個(gè)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(diǎn)30氣體熱力學(xué)定律兩年高考真題演練1C由熱力學(xué)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(xiàng)錯(cuò)誤；物體對(duì)外做功W0，但Q未知，所以內(nèi)能不一定減小，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體吸收熱量Q0，同時(shí)對(duì)外做功W0，(WQ)可正、可負(fù)，所以內(nèi)能可能增加，故C選項(xiàng)正確；物體放出熱量Q0，同時(shí)對(duì)外做功W0，所以U0，即內(nèi)能一定減小，D選項(xiàng)錯(cuò)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(xué)第一定律：ab：WabQabUabac：WacQacUac又Wab0，Wac0，UabUac則有QabQac故C項(xiàng)正確。3AB因氣缸導(dǎo)熱良好，故環(huán)境溫度升高時(shí)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(guān)，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(qiáng)pp0不變，C錯(cuò)誤；由蓋呂薩克定律恒量可知?dú)怏w體積膨脹，對(duì)外做功，B正確；理想氣體分子間除碰撞瞬間外無(wú)相互作用力，故D錯(cuò)誤。4AC袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換即Q0，袋四周被擠壓時(shí)，體積V減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，氣體內(nèi)能增大，則溫度升高，由常數(shù)知壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)A、C正確

14、，B、D錯(cuò)誤。5ADE對(duì)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(xiàng)正確；bc過程為等溫變化，壓強(qiáng)減小，體積增大，對(duì)外做功，則為吸熱過程，B項(xiàng)錯(cuò)；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(duì)氣體做功，依據(jù)WQU，外界對(duì)氣體所做的功小于氣體所放的熱，C項(xiàng)錯(cuò)；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，TaTbTc，故D項(xiàng)正確；同種氣體的壓強(qiáng)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(xiàng)正確。6解析(1)車胎體積增大，故胎內(nèi)氣體對(duì)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(xiàng)正確。(2)對(duì)泡內(nèi)氣體由查理定律得內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(dá)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(qiáng)單位。設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l10.0 cm時(shí)的壓強(qiáng)為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高

16、度差為h110.0 cm時(shí)，空氣柱的長(zhǎng)度為l1，壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律得plp1l1由力學(xué)平衡條件得pp0h打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)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(xué)平衡條件有p1p0h1聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得l112.0 cm()當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí)，設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2。由玻意耳定律得plp2l2由力學(xué)平衡條件有p2p0聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得l210.4 cm設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)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(duì)象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T0300 K，壓強(qiáng)為p0；末狀態(tài)溫度T1303 K，壓強(qiáng)設(shè)為p1，由查理定律得代入數(shù)據(jù)得p1p01.01p0()設(shè)杯蓋的質(zhì)量為m，剛好被頂起時(shí)，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(duì)象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T2303 K，壓強(qiáng)p2p0，末狀態(tài)溫度T3300 K，壓強(qiáng)設(shè)為p3，由查理定律得設(shè)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(qiáng)分別為p1、p2，在漏氣前，對(duì)A分析有p1p0，對(duì)B有p2p1B最終與容器底面接觸后，AB間的壓強(qiáng)為p，氣體體積為V，則有pp0因?yàn)闇囟仁冀K不變，對(duì)于混合氣體有(p1p2)·VpV設(shè)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(jiǎn)得h·答案·11解析設(shè)氣缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)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(shè)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(dòng)，活塞a、b下方的氮?dú)饨?jīng)歷等壓過程。設(shè)氣缸A的容積為V0，氮?dú)獬鯌B(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(dòng)，直至活塞上升的距離是氣缸高度的時(shí)，活塞a上方的氧氣經(jīng)歷等溫過