統(tǒng)考版2024屆高考物理二輪專項分層特訓(xùn)卷第二部分核心熱點專項練專項14鴨(3-3)熱學(xué)

專項14選考(3－3)熱學(xué)1．[2023·全國乙卷](1)對于一定量的理想氣體，經(jīng)過下列過程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是()A．等溫增壓后再等溫膨脹B．等壓膨脹后再等溫壓縮C．等容減壓后再等壓膨脹D．等容增壓后再等壓壓縮E．等容增壓后再等溫膨脹(2)如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為20cm的A、B兩段細管組成，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10cm.現(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1cm.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cmHg為壓強單位)2.(1)利用噴霧器噴灑農(nóng)藥可以消滅害蟲．如圖是某種噴霧器，在儲液筒內(nèi)裝入一些藥液后將密封蓋蓋好，多次拉壓活塞充氣，然后打開噴嘴開關(guān)，活塞位置不再改變，藥液可以持續(xù)噴出，儲液筒內(nèi)的空氣可視為理想氣體，充氣和噴液過程筒內(nèi)空氣的溫度可視為不變．充氣過程中，儲液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能________(填“減小”“增大”或“不變”)；噴灑藥液過程中，氣體內(nèi)能________(填“減小”“增大”或“不變”).(2)如圖所示，長為3l、橫截面積為S的導(dǎo)熱氣缸固定在水平地面上，柄長為l的光滑T形絕熱活塞將氣缸內(nèi)的氣體分成體積相等的Ⅰ、Ⅱ兩部分，K為閥門且處于關(guān)閉狀態(tài)．兩部分氣體的壓強均等于大氣壓強p0，溫度均為27℃，活塞密封性良好，厚度不計．(ⅰ)若通過閥門K對氣缸緩慢充氣，試計算當(dāng)活塞柄剛好與氣缸壁左側(cè)接觸時，需要充入壓強為p0、溫度為27℃的氣體的體積；(ⅱ)若對Ⅱ部分氣體加熱，Ⅰ部分氣體溫度不變，試計算Ⅱ部分氣體的溫度為627℃時，Ⅱ部分氣體的壓強．3．[2023·全國甲卷](1)在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是()A．氣體的體積不變，溫度升高B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度升高D．氣體的體積增大，溫度不變E．氣體的體積增大，溫度降低(2)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．4．(1)如圖所示，用水銀血壓計測量血壓．某次測量時，先向袖帶內(nèi)充氣，充入后袖帶內(nèi)氣體的壓強為1.4p0，體積為V.然后緩慢放氣(該過程中氣體溫度保持不變)，使袖帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?.7V，壓強變回到p0，則放氣過程中袖帶內(nèi)壁單位時間單位面積上受到分子撞擊的次數(shù)________(填“增加”“減少”或“不變”)，在放氣過程中袖帶內(nèi)氣體________(填“吸熱”或“放熱”).(2)如圖所示，豎直放置的圓柱形導(dǎo)熱的密閉汽缸，缸體質(zhì)量m1＝10kg，活塞質(zhì)量m2＝2kg，橫截面積S＝2×10－3m2，活塞與一勁度系數(shù)k＝1.0×103N/m的彈簧相連，當(dāng)汽缸下部被支柱支起時，彈簧剛好無伸長，此時活塞下部被封閉氣柱長度L＝20cm.已知大氣壓強為p0＝1.0×105Pa，設(shè)支柱足夠長，且不計一切摩擦，環(huán)境溫度不變．若將汽缸下的支柱移去，求：(ⅰ)汽缸重新平衡時，缸體下降的高度；(ⅱ)若汽缸平衡時彈簧與活塞脫離，此后汽缸在下落過程中氣體達到平衡態(tài)后的氣柱的長度．5．[2022·全國甲卷](1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-T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(2)如圖，容積均為V0、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強為p0、溫度為T0的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細管連通，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eq\f(1,8)V0和eq\f(1,4)V0.環(huán)境壓強保持不變，不計活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦．(ⅰ)將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；(ⅱ)將環(huán)境溫度緩慢改變至2T0，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強．6．[2022·全國乙卷](1)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T-V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(2)如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細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．活塞Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量分別為2m、m，面積分別為2S、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0.1l，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T0.已知活塞外大氣壓強為p0，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積，重力加速度為g.(ⅰ)求彈簧的勁度系數(shù)；(ⅱ)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．專項14選考（3－3）熱學(xué)1．解析：（1）對于一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，故等溫增壓和等溫膨脹過程溫度均保持不變，內(nèi)能不變，故A正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知等壓膨脹后氣體溫度升高，內(nèi)能增大，等溫壓縮溫度不變，內(nèi)能不變，故末狀態(tài)與初始狀態(tài)相比內(nèi)能增加，故B錯誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容減壓過程溫度降低，內(nèi)能減?。坏葔号蛎涍^程溫度升高，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等壓壓縮過程溫度降低，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故D正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等溫膨脹過程溫度不變，故末狀態(tài)的內(nèi)能大于初狀態(tài)的內(nèi)能，故E錯誤．故選ACD.（2）B管在上方，設(shè)B管中氣體的壓強為pB，長度lB＝10cm則A管中氣體的壓強為pA＝pB＋20cmHg，長度lA＝10cm倒置后，A管在上方，設(shè)A管中氣體的壓強為p′A，A管內(nèi)空氣柱長度l′A＝11cm已知A管的內(nèi)徑是B管的2倍，則水銀柱長度為h＝9cm＋14cm＝23cm則B管中氣體壓強為p′B＝p′A＋23cmHgB管內(nèi)空氣柱長度l′B＝40cm－11cm－23cm＝6cm對A管中氣體，由玻意耳定律有pAlA＝p′Al′A對B管中氣體，由玻意耳定律有pBlB＝p′Bl′B聯(lián)立解得pB＝54.36cmHgpA＝pB＋20cmHg＝74.36cmHg答案：（1）ACD（2）54.36cmHg74.36cmHg2．解析：（1）充氣過程中筒內(nèi)氣體分子的總個數(shù)增加，則氣體內(nèi)能增加；噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度不變，則分子的平均動能不變，氣體分子總數(shù)不變，氣體的內(nèi)能也不變．（2）（?。┰O(shè)當(dāng)活塞柄剛接觸氣缸左側(cè)壁時，Ⅰ部分氣體的壓強為p1，由玻意耳定律可得p0×1.5lS＝p1lS解得p1＝1.5p0，設(shè)需要充入的氣體體積為V，則由玻意耳定律可得p1×2lS＝p0（1.5lS＋V），解得V＝1.5lS.（ⅱ）設(shè)活塞柄剛好與氣缸左側(cè)壁接觸時，Ⅱ部分氣體的溫度為t，由理想氣體狀態(tài)方程可得eq\f(p0×1.5lS,（273＋27）K)＝eq\f(p1×2lS,（273＋t）K)，解得t＝327℃<627℃.設(shè)Ⅱ部分氣體溫度為627℃時，Ⅱ部分氣體的壓強為p2，由查理定律可得eq\f(p1,（273＋t）K)＝eq\f(p2,（273＋627）K)，解得p2＝2.25p0.答案：（1）增大不變（2）（?。?.5lS（ⅱ）2.25p03．解析：（1）氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積不變氣體做功為零，因此氣體吸收熱量，A正確；氣體的體積減小溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，體積減小．外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知氣體對外界放熱，B正確；氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積減小外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；氣體的體積增大，溫度不變則氣體的內(nèi)能不變，體積增大氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q>0即氣體吸收熱量，D正確；氣體的體積增大，溫度降低則氣體的內(nèi)能降低，體積增大氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，E錯誤．故選ABD.（2）（?。┯蓴z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nR＝eq\f(pV,T)其中n為封閉氣體的物質(zhì)的量，即理想氣體的eq\f(pV,T)正比于氣體的質(zhì)量，則eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\f(m1,V),\f(m2,V))＝eq\f(\f(p1V,T1),\f(p2V,T2))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eq\f(ρ2,ρ3)＝eq\f(\f(m2,V),\f(m3,V))＝eq\f(\f(p1V,T2),\f(p3V,T3))解得ρ3＝1.18kg/m3答案：（1）ABD（2）（ⅰ）1.41kg/m3（ⅱ）1.18kg/m34．解析：（1）分析題意可知，放出部分氣體后，剩余氣體的壓強減小、體積減小、溫度不變，根據(jù)壓強的微觀含義可知，放氣過程中袖帶內(nèi)壁單位時間單位面積上受到分子撞擊的次數(shù)減少；放氣過程中，氣體的溫度不變，則內(nèi)能不變，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱．（2）（?。┲е迫デ?，對活塞有p1＝p0＋eq\f(m2g,S)＝1.1×105Pa支柱移去后重新平衡時，對汽缸有p2＝p0－eq\f(m1g,S)＝0.5×105Pa對整體有kx＝（m1＋m2）g，解得x＝12cm因為汽缸是導(dǎo)熱的，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1LS＝p2L′S解得L′＝44cm根據(jù)幾何關(guān)系有ΔL＝x＋L′－L＝36cm（ⅱ）若將汽缸下的支柱移去，待汽缸平衡時彈簧與活塞脫離，此后汽缸在下落過程中氣體達到平衡態(tài)后壓強為p3＝p0＝1.0×105Pa設(shè)此時氣柱的長度是L1因為汽缸是導(dǎo)熱的，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1LS＝p3L1S解得L1＝22cm答案：（1）減少吸熱（2）（?。?6cm（ⅱ）22cm5．解析：（1）p-T圖線過坐標(biāo)原點，因此氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b發(fā)生等容變化，氣體沒有對外做功，A、D錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b氣體溫度升高，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸熱，且吸收的熱量等于其內(nèi)能增加量，C、E正確．（2）（?。┻x第Ⅳ部分氣體為研究對象，在B汽缸中的活塞到達汽缸底部的過程中發(fā)生等壓變化：eq\f(V0－\f(1,4)V0,T0)＝eq\f(V0,T1)，解得T1＝eq\f(4,3)T0.（ⅱ）以第Ⅱ、Ⅲ部分氣體整體為研究對象，溫度由T0升至2T0過程，由理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p0（\f(1,8)V0＋\f(1,4)V0）,T0)＝eq\f(p1V1,2T0).對第Ⅳ部分氣體，溫度由T0升至2T0過程，由理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p0\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(V0－\f(1,4)V0)),T0)＝eq\f(p1（V0－V1）,2T0)，解得p1＝eq\f(9,4)p0.答案：（1）BCE（2）（?。〆q\f(4,3)T0（ⅱ）eq\f(9,4)p06．解析：（1）由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可得eq\f(T,V)＝eq\f(p,C)，作原點和c的連線，由a、c兩點與原點連線的斜率，可知eq\f(Ta,Va)＞eq\f(Tc,Vc)，故pa＞pc，A正確；由狀態(tài)a到b，可知V變大，則氣體對外做功，B正確；由圖可知，b、c不在等壓線上，故C錯誤；由狀態(tài)a到b，T升高，則內(nèi)能變大，V變大，則氣體對外做功，可知ΔU＞0，W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＞0，故氣體從外界吸熱，且吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能，故D正確，E錯誤．（2）（?。钊袷芰Ψ治鋈鐖D由平衡條件有p·2S＝p0·2S＋2mg＋0.1kl對活塞Ⅱ受力分析如圖由平衡條件有pS＋mg＝p0S＋0.1kl聯(lián)立解得k＝eq