2021年高考題和模擬題物理分類匯編 13 熱學(xué)

2021年高考試題分類匯編

專題13熱學(xué)

1.（2021.山東卷）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

浮過程中，小瓶內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能減少

B.對外界做正功

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

【解析】

A.由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤:

B.在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

T

氣體體積膨脹，對外界做正功，B正確；

CD.由AB分析，小瓶上升時?，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q

由于氣體對外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，CD錯誤。

故選B。

2.（2021?山東卷）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,壓強計示數(shù)為

150nlmHg。已知大氣壓強等于750mmHg,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.30cm3B.40cm3C.50cm3D.60cm3

【答案】D

【解析】

根據(jù)玻意耳定律可知

PoV+5Po%=P1X5V

己知

Po=750mmHg,匕=60cm3,/?,=750mmHg+150mmHg=900mmHg

代入數(shù)據(jù)整理得

V=60cm3

故選D。

3.（2021?湖南卷）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5和S2）

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A下降〃高度到B位

置時，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為在此過程中，用外力尸作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個

過程環(huán)境溫度和大氣壓強Po保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.整個過程，外力廠做功大于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（為5/+叫人）

E.左端活塞到達3位置時，外力F等于‘滬

【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$2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)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變，可知氣缸內(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：

Q=W<pQSih+mgh

D正確；

E.左端活塞到達B位置時，根據(jù)壓強平衡可得：

meF

Po+*=Po+《

即：

m

F,sS2

S\

E正確。

故選BDE。

4.（2021?全國卷）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a。％,匕，4）經(jīng)熱力學(xué)過程時、be、以后又回到狀

態(tài)服對于出?、be、ca三個過程，下列說法正確的是（)

A.過程中，氣體始終吸熱

B.恒過程中，氣體始終放熱

C.恒過程中，氣體對外界做功

D.Ac過程中，氣體的溫度先降低后升高

E.be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p-V圖可知，理想氣體經(jīng)歷時過程，體積不變，則W=0,而壓強增大，由=

可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由AU=Q+W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W>0，由=知溫度降低，即內(nèi)能減

少△0<()，由△0=□+/可知，Q<0，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，方狀態(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，故兒過程的溫度先升高后降低，故D錯誤，E正確；

故選ABE,

5.(2021.廣東卷)為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護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的藥液，瓶內(nèi)氣體壓強為1Qxl(TPa，護士把注

射器內(nèi)橫截面積為0.3cm2、長度為0.4cm、壓強為LOxlO^Pa的氣體注入藥瓶，若瓶內(nèi)外溫度相同且保持

不變，氣體視為理想氣體，求此時藥瓶內(nèi)氣體的壓強。

占

【答案】Uxl^Pa

【解析】

以注入后的所有氣體為研究對象，由題意可知瓶內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，設(shè)瓶內(nèi)氣體體積為弘,有

匕=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3

注射器內(nèi)氣體體積為丫2,有

!

V2=0.3x0.4cm=0.12cm'

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

〃0(h+K)=〃M

代入數(shù)據(jù)解得

Pi=1.3xlO5Pa

6.（2021?湖南卷）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)量叫=600g、截面積S=2001?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A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)量用=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，測得

環(huán)境溫度4=300K。設(shè)外界大氣壓強p0=1.（）x1（戶Pa,重力加速度g=10m/s2。

（1）當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時，環(huán)境溫度72為多少？

（2）該裝置可測量的最高環(huán)境溫度（川為多少？

【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

△mg=（加2一加示）g=町g

又：鐵塊和活塞對細(xì)繩的拉力相等，則氣缸內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強

Pl=Po①

當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時，設(shè)此時氣缸內(nèi)氣體壓強為P2,對町受力分析有

（牡-400g-g）g=（R）-P2）S②

由題意可知，氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強與溫度成正比：

包=乙③

T、（

聯(lián)立①②③式解得

T2=297K

（2）環(huán)境溫度越高，氣缸內(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)此時氣缸內(nèi)氣體壓強為P3,對犯受力分析有

（P3-Po）S=，〃|g④

又由氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強與溫度成正比

1max

聯(lián)立①④⑤式解得

『309K

7.（2021?河北卷）某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27C時，壓強為3.0x103Pa。

（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1.0x105Pa。

97

3

【答案】（Dp2=3.1xl0Pa；（2）—

3

【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

3

p2=3.1xl0Pa

（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)夾層體積為匕以靜置

后的所有氣體為研究對象有

PoV=PM

解得

吊=嗎

13

則增加空氣的體積為

97

AV=^-V=yV

所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為

△mAV97

mV3

8.(2021?全國卷)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，A、B的體積均為匕壓強均等于大氣壓⑷，隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強

差超過0.5網(wǎng)時隔板就會滑動，否則隔板停止運動。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞，使B的體

V

積減小為一。

2

(i)求A的體積和B的壓強;

(H)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強。

活塞隔板

【答案】⑴VA=0AV,PB=2P°；(ii)匕=(1-4)v,PB=2^PO

【解析】

(i)對B氣體分析，等溫變化，根據(jù)波意耳定律有

解得

PB=2Po

對A氣體分析，根據(jù)波意耳定律有

p(y=外匕

PA=PB+05Po

聯(lián)立解得

匕=0.4V

（ii）再使活塞向左:緩慢回到初始位置，假設(shè)隔板不動，則A的體積為由波意耳定律可得

2

3

〃/=p丐％

則A此情況下的壓強為

2

"=1PO<PB_O-5PO

則隔板一定會向左運動，設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為%'、壓強為夕；，氣體B的體積為為'、壓強為p；,

根據(jù)等溫變化有

=PAVA'=PBYB

匕'+%'=2V，PA=PB-。5Pq

聯(lián)立解得

■3-^5（全?3+石

PB=—^—PO（'‘去）'PB=F-Po

匕'=（石-1）V

9.（2021?全國卷）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兩管的長度分別為4=13.5cm,

l2=32cm0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〃=5cm。已知外界大氣壓為

Po=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差。

【答案】M=lcm

【解析】

對B管中的氣體，水銀還未上升產(chǎn)生高度差時，初態(tài)為壓強P1B=Po,體積為KB=/2S，末態(tài)壓強為P2,

設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為外,體積為匕2=（4一色）s,由水銀柱的平衡條件有

P?B=Po+Pgh

8管氣體發(fā)生等溫壓縮，有

PIBKB=P1^2B

聯(lián)立解得

/z,=2cm

對A管中的氣體，初態(tài)為壓強Ps=Po,體積為KA=/1S,末態(tài)壓強為P2A，設(shè)水銀柱離下端同一水平面

的高度為匕，則氣體體積為匕A=Q「％）S,由水銀柱的平衡條件有

P2A=Po+pg（h+y%）

A管氣體發(fā)生等溫壓縮，有

Pi/Y\A~PlNlA

聯(lián)立可得

2/^-191/2,+189=0

解得

1X9

4=lcm或4=光-cm>4（舍去）

則兩水銀柱的高度差為

△〃=〃2—4=1cm

10.（2021.廣東卷）在高空飛行的客機上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變

癟了，機場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（選填“大于”、“小

于''或“等于”）機場地面大氣壓強：從高空客艙到機場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體的分子平均動能（選填“變

大,,、“變小,，或“不變，，）。

【答案】小于不變

【解析】

[IJ機場地面溫度與高空客艙溫度相同，由題意知瓶內(nèi)氣體體積變小，以瓶內(nèi)氣體為研究對象，根據(jù)理想氣

體狀態(tài)方程

T

故可知高空客艙內(nèi)的氣體壓強小于機場地面大氣壓強:

⑵由于溫度是平均動能的標(biāo)志，氣體的平均動能只與溫度有關(guān)，機場地面溫度與高空客艙溫度相同，故從

高空客艙到機場地面，瓶內(nèi)氣體的分子平均動能不變。

11.（2021?河北卷）兩個內(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，現(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）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

【解析】

[I]對活塞分析有

mg

P

因為A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量,故穩(wěn)定后有PA>PB:所以在達到平衡過程中外界對氣體做功

有

叼＞％

則根據(jù)

^U=W+Q

因為氣缸和活塞都是絕熱的，故有

bUB

即重新平衡后A氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；

⑵由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以由前

面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布。

12.（2021?全國卷）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積-溫度（V-r）圖上的兩條直

線i和n表示，H和匕分別為兩直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)；力為它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，z是它

們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，fo=-273.15°C；mb為直線I上的一點。由圖可知，氣體在狀態(tài)“和b的

【解析】

川根據(jù)蓋呂薩克定律有

f+273

整理得

V=ktM3k

由于體積-溫度（Uf）圖像可知，直線I為等壓線，則a、h兩點壓強相等，則有

2=1

Pi,

⑵設(shè)，=（rc時，當(dāng)氣體體積為匕其壓強為Pi,當(dāng)氣體體積為匕其壓強為。2,根據(jù)等溫變化，則有

PM=22匕

由于直線I和n各為兩條等壓線，則有

Pl=Pb，Pl=Pc

聯(lián)立解得

&=旦=匕

PcPlX

1.（2020?北京卷）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，先后到達狀態(tài)8和C。有

關(guān)A、8和C三個狀態(tài)溫度〃、〃和￡■的關(guān)系，正確的是（)

A.TA=TB,TB=TCB.TA<TB,TB<TC

C*TA=TOTB>TCD.

【答案】c

【解析】

由圖可知狀態(tài)4到狀態(tài)B是一個等壓過程，根據(jù)

匕=匕

TATB

因為%>以，故%>7k;而狀態(tài)5到狀態(tài)。是一個等容過程，有

PB_Pc

FF

因為PB>pc,故%>￡■；對狀態(tài)4和C有

33

2P。倉g__.P。2%

~^rA:Fc

可得。=Tc;綜上分析可知C正確，ABD錯誤；

故選C。

2.（2020?北京卷）分子力尸隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距r=弓處釋放，僅考慮這兩

個分于間的作用，下列說法正確的是（）

A.從廣=與到『=石分子間引力、斥力都在減小

B.從，=弓到，=/分子力的大小先減小后增大

C.從，=弓到『="分子勢能先減小后增大

D.從/"=4到r=4分子動能先增大后減小

【答案】D

【解析】

A.從，=馬到〃=%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r=%時分子力為零，故從「=弓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「=弓到「=%分子勢能一直減小，故C錯誤；

D.從「=乃到，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。

3.（2020?天津卷）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，達到一定壓強后，關(guān)閉充氣口。扣動扳機將閥門"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)

。丫=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

△U=W+Q

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。

4.(2020?山東卷)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)。一仇〃一c、c-4三個過程后回到初始狀態(tài)”，

其pW圖像如圖所示。已知三個狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(Vo,2m)、b(2V0,po)、c(3Vo,2po)以下判斷

正確的是()

A.氣體在a-b過程中對外界做的功小于在b-c過程中對外界做的功

B.氣體在a—b過程中從外界吸收的熱量大于在6TC過程中從外界吸收的熱量

C.在c-a過程中，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

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

【答案】C

【解析】

A.根據(jù)氣體做功的表達式W=&=pSx=P?AV可知P-V圖線和體積橫軸圍成的面積即為做功大小,

所以氣體在af匕過程中對外界做的功等于Z?fc過程中對外界做的功，A錯誤；

B.氣體從a一方，滿足玻意爾定律"V=C,所以

Ta=Th

所以=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律△(/=Q+W可知

。=2+%,

氣體從匕-c,溫度升高，所以△〃〃，＞(),根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知

△4=或+也

結(jié)合A選項可知

心=%＜。

所以

Qhc>Qab

匕rc過程氣體吸收的熱量大于afb過程吸收的熱量，B錯誤;

C.氣體從c-a,溫度降低，所以氣體體積減小，外界對氣體做功，所以此?！?gt;0,根據(jù)熱

力學(xué)第一定律可知<0,放出熱量，c正確；

D.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，根據(jù)（=7；可知從

所以氣體從cfa過程中內(nèi)能的減少量等于bfc過程中內(nèi)能的增加量，D錯誤。

故選Co

5.（2020?江蘇卷）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

的說法正確的有（）

A.沒有固定的熔點

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

【答案】AC

【解析】

根據(jù)非晶體的特點可知非晶體是指組成物質(zhì)的分子（或原子、離子）不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。

它沒有一定規(guī)則的外形。它的物理性質(zhì)在各個方向上是相同的，叫“各向同性它沒有固定的熔點。

故選AC。

6.（2020?全國卷）如圖，一開口向上的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)。用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸壁間

無摩擦。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

降過程中（）

A.氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增知

B.氣體壓強逐漸增大，內(nèi)能不變

C.氣體壓強逐漸增大，放出熱量

D.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變

E.外界對氣體做功，氣體吸收熱量

【答案】BCD

【解析】

A.理想氣體的內(nèi)能與溫度之間唯一決定，溫度保持不變，所以內(nèi)能不變，A錯誤；

BCED.由理想氣體狀態(tài)方程比=C,可知體積減少，溫度不變，所以壓強增大。因為溫度不變，內(nèi)能不

T

變，體積減少，外界對系統(tǒng)做功，由熱力學(xué)第一定律AU=W+QuJ知，系統(tǒng)放熱，BCD正確，E錯誤；

故選BCD。

7.(2020?海南卷)如圖，圓柱形導(dǎo)熱氣缸長4=60cm,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)壓強達到p=1.5xl()5pa時，。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%=27℃,壓強%=1.0x105pa。

(1)若環(huán)境溫度不變，緩慢向下推活塞，求。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。剛好被觸發(fā)時的環(huán)境溫度。

AD

D

工|1畛

【答案】(l)0.4m；(2)450K

【解析】

(1)設(shè)氣缸橫截面積為S；。剛好被觸發(fā)時，到缸底的距離為L,根據(jù)玻意耳定律得

PM)=PSL

帶入數(shù)據(jù)解得

L=-L,=x0.6m=0.4m

p1".51x°10’

(2)此過程為等容變化，根據(jù)查理定律得

丁。T

帶入數(shù)據(jù)解得

5

n15x1O

丁二旦"=5x(27+273)K=450K

Po1x10

8.(2020.江蘇卷)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)4經(jīng)狀態(tài)8變化到狀態(tài)C,其p-J圖象如圖所示，求該過

程中氣體吸收的熱量。。

【答案】2X105J

【解析】

根據(jù)p-^圖像可知狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相同，內(nèi)能相同；故從A經(jīng)8到C過程中氣體吸收的熱量等于氣

體對外所做的功。根據(jù)圖像可知狀態(tài)A到狀態(tài)B為等壓過程，氣體對外做功為

叱=2創(chuàng)()5Q_i)j=2?105J

狀態(tài)8到狀態(tài)C為等容變化，氣體不做功；故A經(jīng)8到C過程中氣體吸收的熱量為

Q=叱=2?105J

9.(2020.山東卷)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的二。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的二，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。

火罐抽氣拔罐

【答案】—

m3

【解析】

設(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為0、/、Vl，溫度降低后狀態(tài)參量分別為P2、72,V2,罐的容積為％,

由題意知

pi=PQ、T|=45OK、%=%;、72=300K,V2=2OVo/21①

由理想氣體狀態(tài)方程得

20,.

PovoP2'2\VO②

Z一丁2

代入數(shù)據(jù)得

P2=O.7/?O(3)

對于抽氣罐，設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為P3、匕，末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為“、V4,罐的容積為％’,山題

意知

P3=P0、%=%'、P4=P2@

由玻意耳定律得

PoVo'=P2V4⑤

聯(lián)立②⑤式，代入數(shù)據(jù)得

匕*%，⑥

設(shè)抽出的氣體的體積為△匕由題意知

△唳匕樣峭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

A/wAV

⑧

mV4

聯(lián)立②⑤⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得

△m1?

—=-⑨

m3

10.(2020?全國卷)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。右管中有高加=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離/=12cm。管底水平段的體積可

忽略。環(huán)境溫度為Ti=283K。大氣壓強po=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壓強為m，左、右管的截面積均為5,密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變

為上，壓強變?yōu)镻2。由玻意耳定律有

PM=PzK

設(shè)注入水銀后水銀柱高度為〃，水銀的密度為"，按題設(shè)條件有

Pi=Po+Pgho,P2=Po+pgh

V\=S?H_l-吟,V2=SH

聯(lián)立以上式子并代入題中數(shù)據(jù)得

/?=12.9cm

(ii)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)镵,溫度變?yōu)橐唬缮w一呂薩克定律有

匕=匕

1T2

按題設(shè)條件有

V3=S(2H-h)

代入題中數(shù)據(jù)得

72=363K

11.(2020.全國卷)甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理想氣體)。甲罐的容積為匕罐中氣體的

壓強為P；乙罐的容積為2匕罐中氣體的壓強為:p?，F(xiàn)通過連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到

乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強相等。求調(diào)配后：

(i)兩罐中氣體的壓強；

(ii)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

22

【答案】(i)—p(ii)—

33

【解析】

(i)氣體發(fā)生等溫變化，對甲乙中的氣體，可認(rèn)為甲中原氣體有體積V變成3%乙中原氣體體積有2丫變

成3匕則根據(jù)玻意爾定律分別有

pV=-3V,；p.2V=〃2.3V

則

pV+gp.2V=(p1+p2)x3V

則甲乙中氣體最終壓強

,2

P=Pl+P2^~P

(ii)若調(diào)配后將甲氣體再等溫壓縮到氣體原來的壓強為p,則

p'V=pV'

計算可得

V'=-V

3

由密度定律可得，質(zhì)量之比等于

—匕二

加原V3

12.(2020?全國卷)潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛

水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為

截面積為5、高度為九、開口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為〃的水下,

如圖所示。已知水的密度為p,重力加速度大小為g,大氣壓強為po,力，忽略溫度的變化和水密度隨

深度的變化。

(1)求進入圓筒內(nèi)水的高度/；

(2)保持”不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為po時的體積。

【答案】⑴二借小.⑵用甯

【解析】

(1)設(shè)潛水鐘在水面上方時和放入水下后筒內(nèi)氣體的體積分別為％)和