2023屆新高考一輪復(fù)習(xí)人教版專題十四熱學(xué)作業(yè)1

專題十四熱學(xué)

基礎(chǔ)篇固本夯基

考點(diǎn)一分子動(dòng)理論、內(nèi)能

“2018課標(biāo)H,33（1）,5分］（多選）對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能

B.氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能

C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

D.氣體的體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變

E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

答案BDE

2.（2021北京43分）比較45℃的熱水和100℃的水蒸氣，下列說(shuō)法正確的是（）

A.熱水分子的平均動(dòng)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(yùn)動(dòng)比水蒸氣的劇烈

答案B

3.（2018北京理綜,14,6分）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是（）

A.氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無(wú)關(guān)

B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

C.分子間同時(shí)存在著引力和斥力

D.分子間的引力總是隨分子間距增大而增大

答案C

4.（2020北京,10,3分）分子力F隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距r=m處

A.從r=r?到r=r0分子間引力、斥力都在減小

B.從r=n到r=ri分子力的大小先減小后增大

C.從r=r2到r=ro分子勢(shì)能先減小后增大

D.從r=r?到r=ri分子動(dòng)能先增大后減小

答案D

5.[2021河北,15（1）,4分]兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活

塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示?，F(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的

質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能（填“大于”“小于”或

“等于"）汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，

其中曲線（填圖像中曲線標(biāo)號(hào)）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。

各速率區(qū)間的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比

圖1圖2

答案大于①

6.[2021廣東,15(1),6分]在高空飛行的客機(jī)上某乘客喝完一瓶礦泉水后.把瓶蓋擰緊。下

飛機(jī)后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機(jī)場(chǎng)地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷,高空客

艙內(nèi)的氣體壓強(qiáng)(選填“大于”、“小于”或“等于”)機(jī)場(chǎng)地面大氣壓強(qiáng);從高空客艙到

機(jī)場(chǎng)地面，礦泉水瓶?jī)?nèi)氣體的分子平均動(dòng)能(選填“變大”、“變小”或“不變”)。

答案小于不變

考點(diǎn)二固體、液體和氣體

1.[2022屆T8聯(lián)考(1),15(1)](多選)下列說(shuō)法正確的是()

A.液晶顯示器利用了液晶對(duì)光具有各向同性的特性

B.醫(yī)用脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤(rùn)變?yōu)榭梢员凰?rùn),以便吸取藥液

C.一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中，分子勢(shì)能一定增大

D.兩個(gè)相鄰的分子間的距離增大時(shí)，分子間的引力增大，斥力減小

E.夏天中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓比清晨時(shí)高，且車胎體積較大,胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能較大

(胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體)

答案BCE

2.[2020江蘇單科,13A(1)(2)](1)玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它

是一種非晶體。下列關(guān)于玻璃的說(shuō)法正確的有o

A.沒(méi)有固定的熔點(diǎn)

B.天然具有規(guī)則的幾何形狀

C.沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同

D.分子在空間上周期性排列

(2)一瓶酒精用了一些后，把瓶蓋擰緊，不久瓶?jī)?nèi)液面上方形成了酒精的飽和汽，此時(shí)

(選填“有”或“沒(méi)有”)酒精分子從液面飛出。當(dāng)溫度升高時(shí)，瓶中酒精飽和汽的密度

(選填“增大”“減小”或“不變”)。

答案⑴AC(2)有增大

3.(2017上海單科,16,4分)如圖，汽缸固定于水平面，用截面積為20cm2的活塞封閉一定量

的氣體，活塞與缸壁間摩擦不計(jì)。當(dāng)大氣壓強(qiáng)為l.Oxlgpa、氣體溫度為87℃時(shí)，活塞在大

小為40N、方向向左的力F作用下保持靜止，氣體壓強(qiáng)為Pa0若保持活塞不動(dòng)，

將氣體溫度降至27℃,則F變?yōu)镹o

答案1.2X1050

4.[2019江蘇單科』3A(2)]由于水的表面張力，荷葉上的小水滴總是球形的。在小水滴表面

層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為^(選填“引力”或‘斥力")。分子勢(shì)能Ep

和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖所示，能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖中一

(選填或"C”)的位置。

答案引力C

5.[2021全國(guó)乙,33(2),1()分]如圖,一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細(xì)

均勻,A、B兩管的上端封閉,C管上端開口,三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、

B兩管的長(zhǎng)度分別為l1=13.5cm,l2=32cmo將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀

柱的高度差h=5cm。已知外界大氣壓為p°=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差。

解析設(shè)注入水銀后A中水銀高為hi,截面積為Si,B中水銀高h(yuǎn)2,截面積為S2,則

poliSi=（po+p水銀gh+p水銀gh2-pghi）（li-hi）Si①

p（）bS2=（po+p水銀gh）（l2-h2）S2②

解得h2=2cm,hi=lcm,Ah=h2-hi=kmo

考點(diǎn)三熱力學(xué)定律

1.（2021天津,6,5分）（多選）列車運(yùn)行的平穩(wěn)性與車廂的振動(dòng)密切相關(guān)，車廂底部安裝的空

氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘

客及劇烈顛簸均能引起車廂振動(dòng)，上下乘客時(shí)氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有

充分的熱交換;劇烈顛簸時(shí)氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快,氣體與外界來(lái)不及熱交換。若氣

缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過(guò)程中（）

A.上下乘客時(shí)，氣體的內(nèi)能不變

B.上下乘客時(shí)，氣體從外界吸熱

C.劇烈顛簸時(shí).外界對(duì)氣體做功

D.劇烈顛簸時(shí)，氣體的溫度不變

答案AC

2.（2021山東23分）如圖所示，密封的礦泉水瓶中.距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、

導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部;

松開后，小瓶緩慢上浮。上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體（）

A.內(nèi)能減少

B.對(duì)外界做正功

C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量

D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量

答案B

3.[2021全國(guó)乙,33（1）,5分]（多選）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a（po,Vo,To）經(jīng)熱力學(xué)過(guò)程

ab、be、ca后又回到狀態(tài)a。對(duì)于ab、be、ca三個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）

A.ab過(guò)程中，氣體始終吸熱

B.ca過(guò)程中，氣體始終放熱

C.ca過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功

D.bc過(guò)程中，氣體的溫度先降低后升高

E.bc過(guò)程中，氣體的溫度先升高后降低

答案ABE

4.（2020天津,5,5分）水槍是孩子們喜愛(ài)的玩具.常見(jiàn)的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)

水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動(dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口

噴出。若在水不斷噴出的過(guò)程中,罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體（）

A.壓強(qiáng)變大B.對(duì)外界做功

C.對(duì)外界放熱D.分子平均動(dòng)能變大

答案B

5.[2020課標(biāo)III,33（1）,5分]（多選）如圖，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量

的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。現(xiàn)用外力作用在活塞上，使其緩慢下降。環(huán)境溫度

保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過(guò)程中（）

A.氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加

B.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變

C.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量

D.外界對(duì)氣體做功.氣體內(nèi)能不變

E.外界對(duì)氣體做功,氣體吸收熱量

答案BCD

6.（2022屆河北省級(jí)聯(lián)考,15）2021年7月4日，中國(guó)“天和空間站”航天員劉伯明、湯洪波先

后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙出艙成功.順利完成了艙外操作。節(jié)點(diǎn)艙具有氣閘艙功能,即航天

員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”，其原理簡(jiǎn)化如圖所示，

相通的艙A、B間裝有閥門K.艙A中充滿氣體，艙B內(nèi)為真空，若整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱

交換，將此氣體近似看成理想氣體廁打開閥門K后,A中的氣體進(jìn)入B中,此時(shí)氣體的內(nèi)

能將（填“增加”“減少”或“不變”），最終達(dá)到平衡，則平衡后氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)

艙壁單位面積碰撞的次數(shù)將（填”增加""減少''或‘'不變"）。

答案不變減少

綜合篇知能轉(zhuǎn)換

拓展一微觀量的計(jì)算

1.（2021福建莆田統(tǒng)考,20）某兒童的肺活量約為2L,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，空氣的摩爾體積為

22.4L/mol,他一次吸氣能吸入的空氣分子數(shù)約為（已知阿伏加德羅常數(shù)

NA=6.02xl023mor')()

A.5xl()2i個(gè)B.5X1022個(gè)

C.5X1023個(gè)D.5X1024個(gè)

答案B

2.（2022屆湖北襄陽(yáng)模擬）用筷子滴一滴水，體積約為O.lcn?,這一滴水中含有水分子的個(gè)

數(shù)最接近以下哪一個(gè)值（阿伏加德羅常數(shù)NA=6xl023moH,水的摩爾體積為

V=18cm3/mol)()

A.6X1023個(gè)B.3xl()2i個(gè)

C.6xl()i9個(gè)D.3xl()i7個(gè)

答案B

拓展二氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程

1.（2021海南,12,4分）（多選）如圖.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過(guò)等容過(guò)程到達(dá)狀

態(tài)b,再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c,直線ac過(guò)原點(diǎn)。則氣體（）

V

A.在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)

B.在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)

C.在b-c的過(guò)程中內(nèi)能保持不變

D.在a-b的過(guò)程對(duì)外做功

答案AC

2.（2021福建,10,4分）如圖,一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,該過(guò)程氣體對(duì)外

（填''做正功”或“做負(fù)功”或“不做功”），氣體的溫度（填“升高”“降低”“先升高后降

低”“先降低后升高”或“始終不變”）。

答案做正功先升高后降低

3.（2022屆湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考,15）（1）某瓶0℃的冰熔化為0℃的水的過(guò)程中，分子的總

動(dòng)能（填“增大減少”或“不變”）,分子的總勢(shì)能（填“增大""減少''或"不變”）。

再往這瓶水中滴入紅墨水，一段時(shí)間后，整杯水都變成了紅色.這個(gè)過(guò)程是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)

的無(wú)序性（填“增大”“減少”或“不變”）的方向進(jìn)行的。

（2）浮沉子實(shí)驗(yàn)是法國(guó)科學(xué)家笛卡爾所創(chuàng),它的形式多樣，一般都是通過(guò)外部壓強(qiáng)的變化來(lái)

改變浮沉子內(nèi)部氣體的體積，從而達(dá)到控制其沉浮的目的。如圖所示,塑料瓶裝入適量水，

再把裝有部分水的小玻璃瓶倒插入大塑料瓶中處于漂浮狀態(tài).蓋住塑料瓶蓋，當(dāng)用力擠壓

塑料瓶可控制小玻璃瓶上下沉浮。若小玻璃瓶高為h,漂浮時(shí)小玻璃瓶浸在水中的長(zhǎng)度為

割,水進(jìn)入小瓶中的長(zhǎng)度為前。如果擠壓塑料瓶外殼使小玻璃瓶剛好浸沒(méi)在水中時(shí),求:塑

料瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)大?。ㄒ阎髿鈮簭?qiáng)為P0,水的密度為P，重力加速度為g,小瓶?jī)?nèi)的空氣可

視為理想氣體，環(huán)境溫度保持不變）。

解析（1）溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以質(zhì)量一定的0℃的冰和的水分子的總動(dòng)能

相等,即不變:0℃的冰熔化為0℃的水,需要吸收熱量.所以0C的冰的內(nèi)能小于0C的水的

內(nèi)能,而物體內(nèi)能是分子的總動(dòng)能和分子的總勢(shì)能之和，所以0℃的冰分子的總勢(shì)能小于0C

的水分子的總勢(shì)能，即0C的冰熔化為的水，分子的總勢(shì)能增大：由熱力學(xué)第二定律可

知，分子熱運(yùn)動(dòng)總是沿著無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。

（2）初始位置小玻璃瓶?jī)?nèi)的氣體體積為V產(chǎn)與S

壓強(qiáng)為Pl=po+pgg

對(duì)小玻璃瓶由平衡條件可得piS=p0S+mg

當(dāng)小玻璃瓶剛好浸沒(méi)在水中時(shí),小玻璃瓶?jī)?nèi)氣體體積V2=XS

壓強(qiáng)P2=Po'+pgX

對(duì)小玻璃瓶由平衡條件可得p2S=p（）'S+mg

對(duì)小玻璃瓶?jī)?nèi)氣體由玻意耳定律可知PlV產(chǎn)p2V2

由以上可解得po-^a+|pgh

4.（2021全國(guó)甲,33,15分）（1）如圖.一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過(guò)程，分別由體積-

溫度（V-t）圖上的兩條直線I和H表示,1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo);to為它

們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),to=-273.15C;a為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀

態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比%=;氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比%=

Pb-------Pc-------

(2)如圖,一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體.中間的隔板將氣體分為A、B兩部分;

初始時(shí),A、B的體積均為V,壓強(qiáng)均等于大氣壓p0o隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置,

當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過(guò)O.5po時(shí)隔板就會(huì)滑動(dòng),否則隔板停止運(yùn)動(dòng)。氣體溫度始終保持不

變。向右緩慢推動(dòng)活塞，使B的體積減小為%

(i)求A的體積和B的壓強(qiáng):

(ii)再使活塞向左緩慢回到初始位置,求此時(shí)A的體積和B的壓強(qiáng)。

活塞隔板

解析(1)根據(jù)V-t圖像畫出V-T圖像。

(2)(i)B氣體:poV=pB：

解得PB=2RQ

隔板靜止時(shí),PA=PB+O.5Po=2.5po

A氣體:poV=2.5poVA

VA=Q4V

(ii)活塞回到初始位置的過(guò)程中,

POV=PB'VB'

p()V=pA'VA'

當(dāng)PB'=PA'+O.5PO時(shí).隔板停止運(yùn)動(dòng)

VA'+VB'=2V

聯(lián)立解得VA'=(屆L)Y，PB'=^PQ

5J2019課標(biāo)111,33(2),10分］如圖*一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置.管內(nèi)有一段高度

為2.0cm的水銀柱.水銀柱下密封了一定量的理想氣體.水銀柱上表面到管口的距離為

2.0cm。若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處.且無(wú)水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境

溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg,環(huán)境溫度為296K。

2.0cmW2.0cm

(i)求細(xì)管的長(zhǎng)度；

(ii)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，

求此時(shí)密封氣體的溫度。

解析(i)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面

到管口的距離為hi,被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p;細(xì)管倒置時(shí),氣體體積為5,壓強(qiáng)為

PIO由玻意耳定律有

pV=piV|①

由力的平衡條件有

p=po+pgh②

p尸po-pgh③

式中,p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,po為大氣壓強(qiáng)。由題意有

V=S(L-h,-h)@

V|=S(L-h)⑤

由①②③④⑤式和題給條件得

L=41cm⑥

(ii)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為To和T,由蓋-呂薩克定律有

由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得

T=312K⑧

6.[2018課標(biāo)II,33(2),10分]如圖,一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b,a、b

間距為h,a距缸底的高度為H;活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣

體。已知活塞質(zhì)量為m,面積為S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)它們之間的摩擦。

開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為po,溫度均為To?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱

汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過(guò)程中氣體對(duì)

外所做的功。重力加速度大小為go

解析汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過(guò)程,設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為Ti,壓強(qiáng)為pi,根據(jù)查理

定律有

對(duì)活塞piS=p°S+mg②

聯(lián)立①②式可得

Ti=（l+黑To③

此后，氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，直至活塞剛好到達(dá)b處,設(shè)此時(shí)溫度為T2；活塞位于a處和b處時(shí)

氣體的體積分別為V）和V2。

上也④

Tir2

V產(chǎn)SH⑤

V2=S（H+h）⑥

聯(lián)立③④⑤⑥式解得

T2=（1+凱1+血⑦

汽缸中的氣體對(duì)外做的功為

7.（2020河北秦皇島二模）如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，右端封閉,左管內(nèi)有一個(gè)

重力和摩擦都不計(jì)的活塞，管內(nèi)水銀把氣體分隔成A、B兩部分。當(dāng)大氣壓強(qiáng)為

po=75cmHg,溫度為to=27℃時(shí).管內(nèi)水銀面在同一高度，兩部分氣體的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)o=3Ocm。

（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（1）現(xiàn)向上緩慢拉動(dòng)活塞，使兩管內(nèi)水銀面高度差為h=10cm,求活塞上升的高度L;

（2）然后固定活塞，再僅對(duì)左管氣體加熱，使A部分氣體溫度升高。則當(dāng)左管內(nèi)氣體溫度為

多少攝氏度時(shí)，方可使右管內(nèi)水銀面回到原來(lái)的位置。

解析（1）設(shè)活塞的橫截面積為S,溫度不變，對(duì)B管氣體:

p（）LoS=p2（Lo+O.5h）S

可得:pz^dJcniHg

對(duì)A管氣體:poLoS=(p2-ph)LiS

解得:Li=41.4cm

則L=Li-Lo+O.5h=164gm。

(2)為使右管內(nèi)水銀面回到原來(lái)位置,A管氣體的壓強(qiáng)應(yīng)為po,長(zhǎng)度應(yīng)為L(zhǎng)i+0.5h;

由理想氣體狀態(tài)方程得:華史=眄詈叱

ToI

代入數(shù)據(jù)可得:T=464K

所以:t=，9LC。

8.(2021湖北,14,9分)質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形氣缸，內(nèi)壁光滑,用橫截面積為S的活塞封

閉一定量的理想氣體。在下述所有過(guò)程中，氣缸不漏氣且與活塞不脫離。當(dāng)氣缸如圖(a)

豎直倒立靜置時(shí)，缸內(nèi)氣體體積為Vi,溫度為Ti。已知重力加速度大小為g,大氣壓強(qiáng)為p()o

(1)將氣缸如圖(b)豎直懸掛，缸內(nèi)氣體溫度仍為Ti。求此時(shí)缸內(nèi)氣體體積V2；

(2)如圖⑹所示，將氣缸水平放置，穩(wěn)定后對(duì)氣缸緩慢加熱，當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時(shí),求此時(shí)

缸內(nèi)氣體的溫度。

M□

圖(a)圖出)圖(C)

解析(1)題圖(a)狀態(tài)下，對(duì)氣缸受力分析，如圖1所示，則封閉氣體的壓強(qiáng)為PkPo+%(1

分)

當(dāng)氣缸按題圖(b)方式懸掛時(shí)，對(duì)氣缸受力分析，如圖2所示,則封閉氣體的壓強(qiáng)為

P2=PO-詈(1分)

對(duì)封閉氣體由玻意耳定律得

pM=p2V2(2分)

解得V2=瑞WO分)

P|S

P°s

mg

圖1

PoS

P2s

mg

圖2

(2)當(dāng)氣缸按題圖(c)的方式水平放置時(shí),

封閉氣體的壓強(qiáng)為p3=po(l分)

由理想氣體狀態(tài)方程得畢=畢(2分)

丁173

PoSV37l

解得T=（分）

3（P（）S+mg”i1

9.[2021湖南,15(2),8分]小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)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in=600g、截面積S=20cm2的活塞封閉

一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)A上，左端

用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞.右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量m2=1200g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600.0g時(shí),測(cè)得環(huán)境溫度n=300K。設(shè)

2

外界大氣壓強(qiáng)p(j=1.0x1CPpa,重力加速度g=i0m/so

(i)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度T2為多少?

(H)該裝置可測(cè)量的最高環(huán)境溫度Tgx為多少?

鬟桿細(xì)繩

m

叫

二磬電子天平

解析(i)當(dāng)環(huán)境溫度為「=300K時(shí),設(shè)鐵塊所受支持力為N,

對(duì)鐵塊受力分析得Ni+F尸m2g

對(duì)活塞受力分析得Fi+piS=mig+poS

聯(lián)立可得p產(chǎn)po+mig-?g+Ni=iQxl()5pa

同理,當(dāng)環(huán)境溫度為T2時(shí),設(shè)鐵塊所受支持力為N2

p2=p。+止產(chǎn)=099x1(^

由查理定律可得

Pl_?2

72

聯(lián)立可得T2=297K.

(ii)當(dāng)環(huán)境溫度最高時(shí).細(xì)繩上的拉力剛好為零，

貝Up3=p?！鎏?hào)=l.O3xl()5pa

由查理定律可得

Pl=P3

Tmax

解得Tmax=309K.

解題指導(dǎo)題目中提供的杠桿為等臂杠桿，杠桿平衡時(shí)作用在杠桿兩端細(xì)繩上的拉力大

小是相等的。

10.(2021遼寧,14,10分)如圖(a)所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氫

氣球，作為一種長(zhǎng)期留空平臺(tái)，具有廣泛用途。

圖(b)為某一“系留氣球”的簡(jiǎn)化模型圖:主、副氣囊通過(guò)無(wú)漏氣、無(wú)摩擦的活塞分隔，主氣

囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氨氣(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。

錨泊設(shè)施載荷主氣囊

\一纜繩4右擋板

左擋板

圖(b)

當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時(shí)，活塞與左擋板剛好接觸,彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。在氣球升空過(guò)程

中.大氣壓強(qiáng)逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時(shí),活塞與右擋板剛好接

觸,氮?dú)怏w積變?yōu)榈孛鏁r(shí)的1.5倍，此時(shí)活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓強(qiáng)的也已知地

面大氣壓強(qiáng)p0=1.0xl()5pa、溫度To=3OOK,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),活塞厚度忽略不計(jì)。

(1)設(shè)氣球升空過(guò)程中氨氣溫度不變，求目標(biāo)高度處的大氣壓強(qiáng)p;

(2)氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強(qiáng)不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時(shí),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。

解析(1)升空過(guò)程中溫度不變，對(duì)氨氣，由玻意耳定律有

p()Vi=piV2

V2=1.5V)

1

Pi-P=#)o

聯(lián)立解得p=^po=5>OQ!Pa

(2)設(shè)達(dá)到平衡時(shí)氨氣的體積為V3,副氣囊的總體積為V副

VBIJ=V2-V|

V3^VB+Vi

對(duì)氫氣，由理想氣體狀態(tài)方程有

P0%=P'/3

To~T

,41

p=npo+p

聯(lián)立解得T=266K

拓展三氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用

1.[2021湖南,15（1）,5分]（多選）如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸,用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞

（截面積分別為Si和S2）封閉一定質(zhì)量的理想氣體.活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。在左端活塞

上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m。在此過(guò)程中,

用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過(guò)程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)po保

持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài),重力加速度為go下列說(shuō)法正確的是（）

A.整個(gè)過(guò)程，外力F做功大于0,小于mgh

B.整個(gè)過(guò)程,理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變

C.整個(gè)過(guò)程，理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個(gè)過(guò)程，理想氣體向外界釋放的熱量小于（poS山+mgh）

E.左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，外力F等于吟

答案BDE

2.（2020山東,6,3分）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a-b、b-c、c-a三個(gè)過(guò)程后回

到初始狀態(tài)a,其p-V圖像如圖所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a（Vo,2p。）、b（2Vo,p。）、

c（3Vo,2p0）o以下判斷正確的是（）

0匕2%3%k

A.氣體在a-b過(guò)程中對(duì)外界做的功小于在b-c過(guò)程中對(duì)外界做的功

B.氣體在a-b過(guò)程中從外界吸收的熱量大于在bfc過(guò)程中從外界吸收的熱量

C.在c-a過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

D.氣體在c-a過(guò)程中內(nèi)能的減少量大于b-c過(guò)程中內(nèi)能的增加量

答案C

3」2018課標(biāo)出,33（1）,5分］（多選）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過(guò)程如

p-V圖中從a到b的直線所示。在此過(guò)程中（）

A.氣體溫度一直降低

B.氣體內(nèi)能一直增加

C.氣體一直對(duì)外做功

D.氣體一直從外界吸熱

E.氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功

答案BCD

4.（2021江蘇,13,8分）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,

與汽缸底相距L,汽缸和活塞絕熱性能良好。氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為

po、Too現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開，活塞向右緩慢移動(dòng)距離L后停止?；?/p>

塞與汽缸間的滑動(dòng)摩擦力為f,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱

量為Qo求該過(guò)程中氣體

⑴內(nèi)能的增加量AU;

（2）最終溫度To

解析（1）設(shè)活塞緩慢移動(dòng)時(shí)氣體壓強(qiáng)為p,

對(duì)活塞有pS=poS+f

外界對(duì)氣體做功W=-pSL

由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知

（2）由理想氣體狀態(tài)方程得竽=嚶

T。T

則1二級(jí)0點(diǎn)

應(yīng)用篇知行合一

應(yīng)用一探究打氣筒打氣過(guò)程——?dú)怏w變質(zhì)量問(wèn)題

1.（2021山東,4,3分I科技工程）血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強(qiáng)計(jì)等構(gòu)成，如圖所示。加

壓氣囊可將外界空氣充入臂帶，壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)高于大氣壓的數(shù)值。充氣

前臂帶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),體積為V:每次擠壓氣囊都能將60cm3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)?V,壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為150mmHg。已知大氣壓強(qiáng)等

于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細(xì)管和壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

答案D

212021廣東」5(2),6分I物理生活］為方便抽取密封藥瓶里的藥液,護(hù)士一般先用注射器

注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液，如圖所示。某種藥瓶的容積為0.9mL,內(nèi)裝有0.5mL

52

的藥液，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0xl0Pao護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為0.3cm,長(zhǎng)度為0.4cm、

壓強(qiáng)為1.0xl05pa的氣體注入藥瓶，若瓶?jī)?nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求

此時(shí)藥瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)。

解析取藥瓶?jī)?nèi)和注射器內(nèi)的氣體為研究對(duì)象，其發(fā)生的是等溫變化。利用

pM+p2V2=p3V3,其中

pi=l.Ox105Pa,Vi=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3,p2=1.0x105Pa,V2=0.3cm2x0.4cm=0.12cm3,

V3=0.4cm3,代入解得:p3=L5^3。

312021河北,15(2),8分I物理生活］某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣,溫度為27℃時(shí),

3

壓強(qiáng)為3.0x10Pao

(i)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時(shí)夾層中空氣的壓強(qiáng);

(ii)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長(zhǎng)時(shí)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27C,大氣壓強(qiáng)為I.0xl()5pa。

解析(i)夾層內(nèi)氣體原狀態(tài):Ti=(273+27)K=300K、p,=3.OxlO3Pa

溫度升高后:T2=(273+37)K=310K、求p?

等容變化:黑=黑

T\12

解得:

(ii)設(shè)夾層容積為V,夾層中增加的氣體在壓強(qiáng)為pi狀態(tài)下的體積為nV,大氣壓強(qiáng)為po

等溫變化:pi(V+nV)=p°V

解得

△m_pnK_97

mpV3

4.(2022屆河北省級(jí)聯(lián)考,16I物理生活)家用轎車輪胎氣壓的安全范圍為2.3~2.5bar(bar

是胎壓?jiǎn)挝?計(jì)算時(shí)可以近似認(rèn)為lbar=latm)。已知當(dāng)某汽車正常胎壓為2.4bar時(shí)，此時(shí)

輪胎內(nèi)氣體體積為Vo。長(zhǎng)時(shí)間行駛后，發(fā)現(xiàn)左前輪胎胎壓顯示為2.0bar,且輪胎內(nèi)氣體體

積為算Vo。現(xiàn)用電動(dòng)氣泵給左前輪胎充氣，每秒鐘充入壓強(qiáng)為latm、體積為AV磊Vo

的氣體，求如果使胎壓達(dá)到2.4bar,電動(dòng)氣泵需要給左前輪胎充氣多長(zhǎng)時(shí)間?(充氣過(guò)程中

認(rèn)為氣體溫度不變)

解析初態(tài)左前輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)pi=2.()atm.氣體體積為V尸喋V。,設(shè)要充入的氣體壓強(qiáng)為

po=latm,總體積為V,末狀態(tài)輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2=2.4atm,體積為V。,該過(guò)程為等溫變化，

由玻意耳定律可得prVi+po-V=p2,Vo

設(shè)充氣時(shí)間為L(zhǎng)則AVt=V

代入數(shù)據(jù)解得t=100s

5J2022屆T8聯(lián)考(1),15(2)I物理生活］如圖所示，一個(gè)壓縮式噴霧器，該噴霧器儲(chǔ)液桶的

總?cè)莘e為Vo,當(dāng)內(nèi)部氣體壓強(qiáng)為p(未知)時(shí)恰好能工作。初始時(shí)刻，內(nèi)部液面在彳處,內(nèi)部氣

體壓強(qiáng)等于外界大氣壓po,用一個(gè)容積為AV^Vo的打氣筒通過(guò)進(jìn)氣口給儲(chǔ)液桶打氣20

次后,噴霧器可以一直工作到液面下降到g處。設(shè)定打氣過(guò)程中，儲(chǔ)液桶內(nèi)空氣溫度保持不

變，藥液不會(huì)向外噴出，噴液管體積及噴液管與儲(chǔ)液桶底間高度差不計(jì)，試求：

噴液口

(i)恰好能工作時(shí)內(nèi)部氣體壓強(qiáng)p;

(ii)然后再繼續(xù)打氣20次,那么一直可以工作到液面下降到多高處。

解析(i)打氣過(guò)程氣體溫度不變.由玻意耳定律有2Oxpox^Vo+pox|vV()

得P=yPQ

(ii)由玻意耳定律得20xp0x+Vo+pxgv()=p?xVo

4日13

將x=m

所以液面可以下降到力處

6.(2020山東,15,7分I物理生活)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(jiàn)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(shí)，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(guò)抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐時(shí).罐內(nèi)氣體初

始?jí)簭?qiáng)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?/p>

容積的條若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的祭罐內(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(guò)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。

火罐抽氣拔罐

解析設(shè)火罐內(nèi)氣體初始參量為pi、THVI,溫度降低后參量為p2、T2、V?,罐的容積為

Vo,

on

pi=po、T|=45OK.Vi=Vo、T2=300K,V2琮Vo①

由包里P2?和。②

得P2=0.7po③

設(shè)抽氣罐內(nèi)氣體初態(tài)參量為P3、V3,末態(tài)參量為P4、V」,罐的容積為Vo；

P3=P。、V3=Vo'、P4=P2④

有P°Vo'=p2V4⑤

聯(lián)立②⑤式彳導(dǎo)V4=yVo'?

設(shè)抽出的氣體為AV,

AV=V4-|^VO'?

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

黑考?

聯(lián)立②⑤⑦⑧式患黑=拘

應(yīng)用二探究活塞、液柱的移動(dòng)——?dú)怏w關(guān)聯(lián)問(wèn)題

1.[2019課標(biāo)n,33(2),10分I典型模型]如圖，一容器由橫截面積分別為2s和S的兩個(gè)汽

缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活

塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為po和Vo,

氨氣的體積為2V。,空氣的壓強(qiáng)為po現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和

氮?dú)獾臏囟缺３植蛔儯钊麤](méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處，求

(i)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；

(ii)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。

解析(i)設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10,

(pio-p>2S=(po-p>S①

得pio=如(rf辿②

(ii)設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為pi和5.氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p2和V2。

有p2-S=p「2S③

piVi=pio'2Vo?

p2