新高考版《物理》資料：專題檢測(cè)-專題十四-熱學(xué)

新高考版《物理》資料：專題檢測(cè)-專題十四-熱學(xué)新高考版《物理》資料：專題檢測(cè)-專題十四-熱學(xué)PAGE/PAGE1新高考版《物理》資料：專題檢測(cè)-專題十四-熱學(xué)專題十四熱學(xué)專題檢測(cè)題組1.(2021新疆二聯(lián),13)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列狀態(tài)變化過(guò)程,a、b狀態(tài)的連線與橫軸垂直,b、c狀態(tài)的連線與縱軸垂直.c、a狀態(tài)連線的延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn).下列說(shuō)法正確的是()A.b、c兩狀態(tài)單位體積內(nèi)分子數(shù)相同B.a狀態(tài)的壓強(qiáng)大于b狀態(tài)的壓強(qiáng)C.c狀態(tài)氣體分子平均動(dòng)能大于a狀態(tài)氣體分子平均動(dòng)能D.a→b過(guò)程,氣體放熱E.a→b過(guò)程中外界對(duì)氣體做功W1大于c→a過(guò)程中氣體對(duì)外界做功W2答案ADEb、c體積相同,則單位體積內(nèi)的分子數(shù)相同,A正確;由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,得V=CpT,則V-T圖中,某點(diǎn)和原點(diǎn)連線的斜率k=Cp,而ka>kb,則a狀態(tài)的壓強(qiáng)小于b狀態(tài)的壓強(qiáng),B錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,c狀態(tài)溫度低,則分子的平均動(dòng)能小,C錯(cuò)誤;a→b過(guò)程,溫度不變,則氣體的內(nèi)能不變,體積減小,則外界對(duì)氣體做功,根據(jù)ΔU=0,W>0及ΔU=W+Q可知,Q<0,氣體放熱,選項(xiàng)D正確;a→b過(guò)程與c→a過(guò)程比較,氣體的體積變化相同,而a→b過(guò)程氣體壓強(qiáng)增加,c→a過(guò)程氣體壓強(qiáng)不變,根據(jù)W=pΔV知,a→b過(guò)程外界對(duì)氣體做功W1大于c→a過(guò)程中氣體對(duì)外界做功W22.(2023屆南通海門中學(xué)月考,3)2022年3月23日,王亞平在”天宮課堂”中,將擠有水球的兩塊板慢慢靠近,直到兩個(gè)水球融合在一起,再把兩板慢慢拉開,水在兩塊板間形成了一座”水橋”,為我們展示了微重力環(huán)境下液體表面張力的特性,如圖甲所示.”水橋”表面與空氣接觸的薄層叫表面層,已知分子間作用力F和分子間距r的關(guān)系如圖乙.下列說(shuō)法正確的是()A.能總體反映該表面層的水分子之間相互作用的是乙圖中的B位置B.”水橋”表面層水分子間的分子勢(shì)能與其內(nèi)部水分子間的分子勢(shì)能相比偏小C.王亞平把兩板慢慢拉開,水在兩塊板間形成了一座”水橋”的過(guò)程水分子的分子力做負(fù)功D.王亞平放開雙手后兩板吸引到一起,該過(guò)程水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與乙圖的A到B過(guò)程相對(duì)應(yīng)答案C在”水橋”內(nèi)部,分子間的距離在r0左右,分子力約為零,而在”水橋”表面層,分子比較稀疏,分子間的距離大于r0,因此分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引,從而使”水橋”表面繃緊,所以能總體反映該表面層里的水分子之間相互作用的是C位置,故A錯(cuò)誤;分子間距離從r0左右增大到大于r0的過(guò)程中,分子力表現(xiàn)為引力,做負(fù)功,則分子勢(shì)能增大,所以”水橋”表面層中兩水分子間的分子勢(shì)能與其內(nèi)部水分子間的分子勢(shì)能相比偏大,故B錯(cuò)誤,C正確;王亞平放開雙手后兩板吸引到一起,分子間作用力為引力,該過(guò)程水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與乙圖的C到B過(guò)程相對(duì)應(yīng),故D錯(cuò)誤.3.(2023屆淮安清江中學(xué)月考,4)鉆石是高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料,設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA.已知1克拉=0.2克,則()A.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為aB.1克拉鉆石分子的體積為0.2ρ(單位為m3C.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為6MNAD.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為36M×答案Da克拉鉆石的物質(zhì)的量(摩爾數(shù))為n=0.2aM,所含分子數(shù)N=nNA=0.2aNAM,故A錯(cuò)誤;1克拉鉆石分子的質(zhì)量為0.2×10-3kg,則其體積為0.2×10-3ρ(單位為m3),故B錯(cuò)誤;鉆石的摩爾體積Vmol=M×10-3ρ,每個(gè)鉆石分子的體積V0=VmolNA=M×10-3NAρ4.(2022揚(yáng)州寶應(yīng)中學(xué)二模,5)有一種在超市中常見的”強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示.圖乙、圖丙是其工作原理示意圖.使用時(shí),按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上(如圖乙),然后把鎖扣扳下(如圖丙),讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出,使吸盤牢牢地被固定在墻壁上,若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體,且溫度始終保持不變.則此過(guò)程中()A.吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量B.吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C.吸盤被向外拉出過(guò)程中,吸盤內(nèi)氣體不對(duì)外界做功D.吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大答案A吸盤內(nèi)氣體體積增大,氣體對(duì)外做功,W<0,由于氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變,ΔU=0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可知Q=ΔU-W>0,吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量,選項(xiàng)A正確、C錯(cuò)誤;吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變,而氣體體積變大,則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大,由玻意耳定律pV=C可知,吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.5.(2022蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模,6)潛水罩形如無(wú)底圓柱,放在水下,里面有一部分空氣.為了使罩不會(huì)浮起來(lái),用纜繩把潛水罩綁在水底.用一根細(xì)繩將重物系在罩上,如圖所示.罩的橫截面積S=4m2,里面空氣的體積V=8m3,壓強(qiáng)p=1.5×105Pa.將罩里的重物拉出水面后,空氣壓強(qiáng)增加了Δp=250Pa,纜繩仍然處于拉伸狀態(tài).水的密度ρ=103kg/m3,重力加速度g=10m/s2,罩里的空氣符合玻意耳定律(pV等于常數(shù),其中p為壓強(qiáng),V為罩里空氣的體積).下列說(shuō)法正確的是()A.封閉空氣的氣體分子動(dòng)能都沒有發(fā)生變化B.封閉空氣一定從外界吸熱C.細(xì)繩中張力的變化ΔT=1311ND.纜繩中張力的變化ΔF=133N答案D分子平均動(dòng)能由溫度決定,是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,而單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)具有偶然性,A錯(cuò)誤;由于罩里空氣符合玻意耳定律,溫度一定,壓強(qiáng)增大,罩里空氣體積減小,外界對(duì)罩里空氣做功,而罩里空氣的內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,罩里空氣對(duì)外放熱,B錯(cuò)誤;由玻意耳定律pV等于常數(shù),有1.5×105Pa×8m3=(1.5×105Pa+250Pa)×(8m3-V'),將重物拉出水面,重物不再受浮力,纜繩中張力減小了ΔF=ρgV'≈133N,設(shè)潛水罩的質(zhì)量為m0,潛水罩上部受到水的壓強(qiáng)為p',對(duì)潛水罩進(jìn)行受力分析,剛開始有p'S+m0g+T+F=pS,末狀態(tài)p'S+m0g+T'+F'=(p+Δp)S,ΔF=F-F'=133N,故可以計(jì)算得出ΔT=T'-T=1133N,即細(xì)繩中的張力增大了1133N,纜繩中的張力減小了133N,所以C錯(cuò)誤,D正確.6.[2022雅禮中學(xué)二模,15(1)](多選)下列與熱現(xiàn)象有關(guān)的說(shuō)法中,正確的是()A.擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.兩個(gè)分子間距離減小時(shí),分子間的引力減小,斥力增大C.沸水中的胡椒粉不斷翻滾,說(shuō)明溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D.冰熔化成水的過(guò)程中,水分子的平均動(dòng)能不變,分子勢(shì)能增大E.水銀不能浸潤(rùn)玻璃,是因?yàn)楦街鴮觾?nèi)的液體分子間的作用表現(xiàn)為引力而收縮答案ADE擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故A正確;兩個(gè)分子間距離減小時(shí),分子間的引力和斥力都增大,故B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)顆粒撞擊的不平衡,沸水中的胡椒粉不斷翻滾,是由于水的對(duì)流運(yùn)動(dòng),此時(shí)胡椒粉的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng),所以不能據(jù)此說(shuō)明溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越激烈,故C錯(cuò)誤;冰熔化成水的過(guò)程中,溫度不變,水分子的平均動(dòng)能不變,吸收熱量,內(nèi)能增大,所以分子勢(shì)能增大,故D正確;水銀不能浸潤(rùn)玻璃,是因?yàn)楦街鴮觾?nèi)的液體分子間的作用表現(xiàn)為引力而收縮,故E正確.7.[2022湖南師大附中一模,15(1)](多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其V-T圖像如圖所示,pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng),下列判斷正確的是()A.過(guò)程a到b中氣體一定吸熱B.pc=pb>paC.過(guò)程b到c氣體吸收熱量D.過(guò)程b到c中單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)增多E.過(guò)程c到a中氣體吸收的熱量大于對(duì)外做的功答案ABD由圖像可知,a到b過(guò)程中氣體體積不變而溫度升高,氣體內(nèi)能增大,ΔU>0,氣體體積不變,外界對(duì)氣體不做功,W=0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,得Q>0,所以氣體從外界吸收熱量,故A正確;由圖像可知,b到c過(guò)程中V與T成正比,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,可知b到c過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)不變,pb=pc,從c到a過(guò)程氣體溫度不變而體積增大,氣體壓強(qiáng)減小,即pc>pa,由以上分析可知pc=pb>pa,故B正確;b到c過(guò)程中,溫度降低,氣體內(nèi)能減小,體積減小,外界對(duì)氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w放出熱量,故C錯(cuò)誤;由圖像可知,b到c過(guò)程中氣體溫度不斷降低,分子平均動(dòng)能不斷減小,而氣體壓強(qiáng)不變,則單位時(shí)間內(nèi),與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)增多,故D正確;由圖像可知,c到a過(guò)程中氣體溫度不變而體積增大,氣體內(nèi)能不變,ΔU=0,氣體體積增大,氣體對(duì)外做功,W<0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,有Q=ΔU-W=-W>0,即氣體吸收的熱量等于對(duì)外做的功,故E錯(cuò)誤8.[2022雅禮中學(xué)一模,15(1)](多選)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a(p0、V0、T0)經(jīng)熱力學(xué)過(guò)程ab、bc、ca后又回到狀態(tài)a,且外界環(huán)境為非真空狀態(tài).則下列說(shuō)法正確的是()A.b、c兩個(gè)狀態(tài)氣體溫度相同B.bc過(guò)程中,氣體溫度先升高后降低C.bc過(guò)程中,氣體一直放熱D.ab過(guò)程中,在單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位器壁面積的平均作用力增加E.ca過(guò)程,氣體對(duì)外界做功答案ABD根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,可得T=pVC,則在b狀態(tài)有Tb=2×1C=2C,在c狀態(tài)有Tc=1×2C=2C,故b、c兩個(gè)狀態(tài)氣體溫度相同,故A正確;由圖像可知,bc過(guò)程氣體壓強(qiáng)p與體積V的乘積pV先增大后減小,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知,氣體溫度T先升高后降低,故B正確;bc過(guò)程中,體積增大,氣體對(duì)外界做功,則W<0,溫度先升高再降低,則內(nèi)能先增大后減小,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU=W+Q,可知?dú)怏w先吸熱后放熱或仍然吸熱但吸收的熱量小于氣體對(duì)外做的功,故C錯(cuò)誤;ab過(guò)程中,氣體體積不變,壓強(qiáng)增大,則溫度升高,分子平均速率增加,故在單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位器壁面積的平均作用力增加,故D正確;ca過(guò)程中,9.[2022長(zhǎng)郡中學(xué)月考六,15(1)](多選)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化如p-V圖所示,由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2,圖中p1=3p2,V2=4V1,狀態(tài)1、2對(duì)應(yīng)的溫度分別為T1、T2,下列說(shuō)法正確的是()A.氣體對(duì)外做功,內(nèi)能減小,T1>T2B.氣體吸熱,氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能增大,T1<T2C.器壁上單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)受分子撞擊的次數(shù)減少D.若氣體由狀態(tài)2再變化到狀態(tài)1時(shí)外界對(duì)氣體做功與圖示變化氣體對(duì)外做功相等,則氣體放出的熱量也一定與圖示變化吸收的熱量大小相等E.氣體從狀態(tài)2變化到狀態(tài)1的過(guò)程中不可能有吸熱現(xiàn)象答案BCD根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有3p2V1T1=4p2V1T2,可得T1<T2,說(shuō)明從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2,氣體溫度升高,內(nèi)能增加,分子平均動(dòng)能增加,氣體對(duì)外做功,內(nèi)能增加,說(shuō)明氣體吸熱,A錯(cuò)誤,B正確;分子平均動(dòng)能增加,分子撞擊器壁的平均作用力增大,由于氣體壓強(qiáng)減小,故可得器壁上單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)受分子撞擊的次數(shù)減少,C正確;若氣體由狀態(tài)2再變化到狀態(tài)1時(shí)外界對(duì)氣體做功與圖示變化氣體對(duì)外做功相等,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,則氣體放出的熱量與圖示變化吸收的熱量大小相等,D正確;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知,如果圖像是反比例函數(shù),則溫度不變,由題意知10.(2021湖南師大附中月考二)(多選)以下說(shuō)法正確的是()A.給自行車打氣越打越困難主要是因?yàn)榉肿娱g相互排斥B.物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是晶體,也可能是非晶體C.用油膜法估測(cè)分子直徑時(shí),滴在水面的油酸酒精溶液體積為V,鋪開的油膜面積為S,則可估算出油酸分子的直徑為VD.花粉顆粒在水中做布朗運(yùn)動(dòng),反映了水分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)E.恒溫水池中,小氣泡由底部緩慢上升過(guò)程中,氣泡中的理想氣體內(nèi)能不變,對(duì)外做功,吸收熱量答案BDE給自行車打氣越打越困難主要是因?yàn)闅怏w壓強(qiáng)越來(lái)越大,與氣體分子間相互作用力無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;多晶體和非晶體均具有各向同性,B正確;用油膜法估測(cè)分子直徑時(shí),若滴在水面的油酸酒精溶液中純油酸的體積為V,鋪開的油膜面積為S,則可估算出油酸分子直徑為VS,C錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),是液體分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映,D正確;恒溫水池中的小氣泡由底部緩慢上升過(guò)程中,由于氣泡中的理想氣體溫度不變,故內(nèi)能不變,上升過(guò)程中壓強(qiáng)減小,體積膨脹,對(duì)外做功,W取負(fù)號(hào),根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知是吸收熱量,E正確11.(2021河南信陽(yáng)測(cè)試,6)已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,摩爾質(zhì)量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1.一滴露水的體積大約是9.0×10-5cm3,它含有個(gè)水分子,如果一只極小的蟲子來(lái)喝水,每分鐘喝進(jìn)6.0×107個(gè)水分子,那么它每分鐘喝進(jìn)水的質(zhì)量是kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

答案3.0×10181.8×10-18解析一滴露水的體積V≈9.0×10-11m3,則一滴露水的質(zhì)量m=ρV≈9.0×10-8kg,它含有的水分子的個(gè)數(shù)N=mMNA≈3.0×1018個(gè).蟲子每分鐘喝進(jìn)水分子的個(gè)數(shù)N'=6.0×107個(gè),則蟲子每分鐘喝進(jìn)水的質(zhì)量m'=N'NAM≈1.規(guī)律總結(jié)12.(2022四川涼山冕寧中學(xué)模擬,15)”水立方”國(guó)家游泳中心是北京為2008年夏季奧運(yùn)會(huì)修建的主游泳館,水立方游泳館共有8條泳道的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比賽用游泳池,游泳池長(zhǎng)50m、寬25m、水深3m.設(shè)水的摩爾質(zhì)量為M=1.8×10-2kg/mol,試估算該游泳池中水分子數(shù)(水的密度ρ=1.0×103kg/m3).答案1.3×1032個(gè)解析水的密度ρ=1.0×103kg/m3,游泳池里水的體積V=50×25×3m3=3.75×103m3,質(zhì)量m=ρV=3.75×106kg;此部分水的物質(zhì)的量n=mM≈2.08×108mol;阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,可得水分子數(shù)N=nNA≈1.3×1032個(gè)13.(2022南京師范大學(xué)附中期中,14)地球表面覆蓋著一層大氣,我們就生活在大氣”海洋”的底部,感受著來(lái)自大氣的壓強(qiáng).已知大氣壓強(qiáng)是由于大氣的重力而產(chǎn)生的,我校物理興趣小組的同學(xué),通過(guò)查找資料知道：大氣層厚度為h,比地球半徑小得多.已知地球半徑R,地球表面重力加速度g,地球表面附近的大氣壓為p0,空氣的平均摩爾質(zhì)量M,阿伏加德羅常數(shù)NA,試求：(1)地球表面覆蓋的大氣層的總質(zhì)量m;(2)地球表面大氣層的分子數(shù)n.答案(1)4πR2p解析(1)地球的表面積為S=4πR2,地球表面大氣的重力與大氣壓力大小相等,即有mg=p0S,所以大氣的總質(zhì)量m=4πR(2)地球表面大氣層的分子數(shù)為n=mMNA=4π14.(2023屆南通海門中學(xué)月考,14)真空泵抽氣腔與容器相連,活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)即從容器中抽氣,活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)閥門自動(dòng)關(guān)閉,將進(jìn)入抽氣腔內(nèi)的氣體全部排出,示意圖如圖甲.設(shè)抽氣過(guò)程中抽氣腔與容器中的氣體壓強(qiáng)始終相等,每次抽氣活塞均從抽氣腔最右端移動(dòng)至最左端.已知容器的容積為V0,抽氣腔的容積為nV0,初始時(shí)刻氣體壓強(qiáng)為p0.(1)若抽氣過(guò)程中氣體的溫度保持不變,求第一次抽氣后容器中氣體的壓強(qiáng)p;(2)若在絕熱的條件下,某次抽氣過(guò)程中,氣體壓強(qiáng)p隨體積V變化的規(guī)律如圖乙所示,求該過(guò)程氣體內(nèi)能的變化量ΔU.答案(1)p0n+1(2)-0.8p解析(1)氣體溫度保持不變,是等溫變化,根據(jù)玻意耳定律,第一次抽氣有p0V0=p(V0+nV0),得p=p(2)在絕熱條件下Q=0,氣體對(duì)外界做的功在數(shù)值上等于p-V圖線與橫軸圍成圖形的面積的大小,則有W=-p0+0.6p02(nV0)=-0.8p0nV0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q=W=-0.15.[2022長(zhǎng)沙市一中月考九,15(2)]如圖所示,柱形絕熱汽缸固定在傾角為37°的斜面上,汽缸深度為H=4cm,汽缸口有固定卡槽.汽缸內(nèi)用質(zhì)量為m=1kg、橫截面積為S=0.5cm2的絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,此時(shí)活塞距汽缸底部的距離為H2,汽缸內(nèi)氣體溫度為T0.現(xiàn)通過(guò)汽缸底部的電熱絲(體積可忽略)緩慢對(duì)氣體加熱,一直到氣體溫度升高到3T0.加熱過(guò)程中通過(guò)電熱絲的電流恒為I=0.2A,電熱絲電阻為R=1Ω,加熱時(shí)間為t=1min,若電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收.大氣壓強(qiáng)恒為p0=1.0×105Pa,不計(jì)活塞及固定卡槽的厚度,活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)且不漏氣.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.求(ⅰ)氣體溫度升高到3T0時(shí)的壓強(qiáng);(ⅱ)氣體溫度從T0升高到3T0的過(guò)程中增加的內(nèi)能.答案(ⅰ)3.3×105Pa(ⅱ)2.18J解析(ⅰ)以活塞為研究對(duì)象,初始時(shí)受力平衡,有p1S=p0S+mgsin37°解得p1=2.2×105Pa活塞到達(dá)卡槽前,汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)恒為p1,由蓋-呂薩克定律有S·H解得T1=2T0活塞達(dá)到卡槽后,汽缸內(nèi)氣體體積不變,由查理定律有p1T解得p2=3.3×105Pa(ⅱ)電熱絲產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=2.4J氣體對(duì)外做功W=p1S·H2由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w增加的內(nèi)能ΔU=Q-W解得ΔU=2.18J16.[2022雅禮中學(xué)一模,15(2)]某興趣小組設(shè)計(jì)了一溫度報(bào)警裝置,原理圖如圖.一定質(zhì)量的理想氣體被一上表面涂有導(dǎo)電物質(zhì)的活塞封在導(dǎo)熱汽缸內(nèi),活塞厚度不計(jì),總質(zhì)量m=100g,橫截面積S=10cm2,開始時(shí)活塞距汽缸底部的高度為h=6cm,缸內(nèi)溫度為T1=360K.當(dāng)環(huán)境溫度上升,活塞緩慢上移Δh=4cm時(shí),活塞上表面與a、b兩觸點(diǎn)接觸,報(bào)警器報(bào)警.不計(jì)一切摩擦,大氣壓強(qiáng)恒為p0=1.0×105Pa,g=10m/s2,試求：(ⅰ)該報(bào)警裝置的報(bào)警溫度T2;(ⅱ)若上述過(guò)程氣體的內(nèi)能增加15.96J,則氣體吸收的熱量Q為多少.答案(ⅰ)600K(ⅱ)20J解析(ⅰ)汽缸內(nèi)氣體發(fā)生的是等壓變化,由蓋-呂薩克定律V1T1=V2T代入數(shù)據(jù)解得T2=600K(ⅱ)初始狀態(tài)汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p=p0+mgS=1.01×105氣體等壓膨脹對(duì)外做功W=-pSΔh=-4.04J由熱力學(xué)第一定律得ΔU=W+Q得Q=ΔU-W=15.96J+4.04J=20J,則氣體吸熱20J17.[2022五市十校3月調(diào)研,15(2)]夏天游樂場(chǎng)經(jīng)常見到兒童玩具水槍,其原理如圖所示,儲(chǔ)水瓶總?cè)莘e為V0,一開始灌入體積為0.8V0的水,瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)p0相等.已知打氣筒每次把壓強(qiáng)為p0、體積為0.02V0的空氣壓入瓶中,所有過(guò)程瓶中的氣體溫度保持不變,不考慮水的重力影響,求：①通過(guò)打氣使儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為1.4p0時(shí),扣動(dòng)扳機(jī)讓水連續(xù)射出,待水不流出時(shí)(即儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相等),儲(chǔ)水瓶剩余水的體積;②保持①問中剩余水量不變,若要使儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)重新超過(guò)1.4p0,至少需要打氣的次數(shù).答案①0.72V0②6次解析①以儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)封閉氣體為研究對(duì)象,已知p1=1.4p0,V1=0.2V0,p2=p0由玻意耳定律知p1V1=p2V2剩余水的體積ΔV=V0-V2解得ΔV=0.72V0②設(shè)打氣次數(shù)為n,打入的氣體和瓶中的氣體總體積為V3,則V3=0.02nV0+0.28V0以打入的氣體和瓶中的原有氣體整體為研究對(duì)象,已知p3=p0,p4=1.4p0,V4=0.28V0由玻意耳定律p3V3=p4V4代入數(shù)據(jù)得n=5.6即至少打6次18.[2022肇慶二模,15(1)]疫情期間,醫(yī)院內(nèi)的氧氣用量增多,某醫(yī)院將運(yùn)輸?shù)结t(yī)院的氧氣瓶由寒冷的室外搬到溫暖的室內(nèi),放置一段時(shí)間后,不計(jì)溫度對(duì)氧氣瓶體積的影響,瓶?jī)?nèi)氧氣的內(nèi)能(選填”增大”或”減小”),瓶?jī)?nèi)氧氣分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氧氣瓶單位面積的撞擊次數(shù)(選填”增多”或”減少”).

答案增大增多解析放置一段時(shí)間后,氧氣瓶?jī)?nèi)溫度和室內(nèi)溫度相等,瓶?jī)?nèi)溫度升高,則瓶?jī)?nèi)氧氣內(nèi)能增大,氧氣分子的平均速率變大,氧氣瓶體積不變,所以單位體積內(nèi)氧氣的分子數(shù)不變,故瓶?jī)?nèi)氧氣分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氧氣瓶單位面積的撞擊次數(shù)增多.知識(shí)解讀溫度是內(nèi)能變化的標(biāo)志,本題中放置一段時(shí)間即保證氧氣瓶?jī)?nèi)外溫度一致,則到溫暖的室內(nèi)后,氧氣瓶溫度升高,瓶?jī)?nèi)氣體分子運(yùn)動(dòng)劇烈.19.[2022廣東一模,15(2)]隨著海拔高度的增加,大氣壓會(huì)相應(yīng)地減小,高度每增加1m,大氣壓強(qiáng)降低約11Pa;某登山運(yùn)動(dòng)員在攀登珠穆朗瑪峰的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)他攜帶的手表表面玻璃發(fā)生了爆裂.此時(shí),運(yùn)動(dòng)員所在高度的氣溫為-15℃.已知27℃時(shí),表內(nèi)壓強(qiáng)與海平面處的大氣壓相等,均為1×105Pa;當(dāng)手表內(nèi)外壓強(qiáng)差超過(guò)6×104Pa時(shí),手表表面玻璃可能爆裂,求手表表面玻璃爆裂前瞬間表內(nèi)壓強(qiáng)p1和運(yùn)動(dòng)員所在的高度.(結(jié)果取整數(shù))答案86000Pa6727m解析設(shè)此時(shí)的高度為h,氣體等容變化,由查理定律得p1T1=p0T0,由題中信息知T0=300K、T1=258K,解得-15℃時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1=86000Pa.由題意可知ph=p1-6×104Pa,又因?yàn)閜h=p8.[2022廣州一模,15(2)]如圖是容積為2×10-3m3的氣壓式澆花噴水壺,現(xiàn)向噴水壺內(nèi)裝入一定質(zhì)量的水,通過(guò)打氣使壺內(nèi)氣壓達(dá)到2p0,澆花時(shí)打開噴嘴開關(guān)就有水霧噴出,當(dāng)壺內(nèi)氣壓降為1.02p0,壺內(nèi)的水剛好全部噴出,已知水的密度為1.0×103kg/m3,細(xì)管和噴嘴的容積可忽略,求裝入壺內(nèi)水的質(zhì)量.答案0.98kg解析設(shè)水壺體積為V,裝入壺內(nèi)水的質(zhì)量為m,則噴水前壺內(nèi)的空氣體積V1=V-m根據(jù)玻意耳定律有2p0V1=1.02p0V解得m=0.98kg20.[2022汕頭一模,15(2)]如圖為某品牌酒精消毒液按壓泵頭結(jié)構(gòu)圖,它主要由進(jìn)液閥門、彈簧、活塞、排氣閥門組成,兩閥門間形成一個(gè)體積為V的封閉空間.若不計(jì)進(jìn)液閥門小球的質(zhì)量,每次按壓活塞最多只能將封閉空間體積壓縮為原來(lái)的一半,為使該按壓頭正常工作,排氣閥門處小球質(zhì)量不能超過(guò)多少?(已知封閉空間內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)p0,排氣閥門小孔有效橫截面積為S,重力加速度為g,環(huán)境溫度保持不變)答案見解析解析以封閉空間內(nèi)氣體為研究對(duì)象初態(tài)：p1=p0,體積V1=V末態(tài)：壓強(qiáng)滿足p2S=p0S+mg,體積V2=V根據(jù)玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得m=p則排氣閥門處小球質(zhì)量不能超過(guò)p21.[2022廣州二模,15(2)]如圖,剛經(jīng)過(guò)高溫消毒的茶杯和杯蓋,從消毒碗柜里取出后,茶杯放置在水平桌面上并立刻蓋上杯蓋,茶杯內(nèi)密封溫度為87℃、壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)p0的氣體.已知杯蓋的質(zhì)量為m,杯口面積為S,重力加速度為g.求茶杯內(nèi)氣體降溫至27℃時(shí),茶杯對(duì)杯蓋的支持力大小.答案16p0S+解析茶杯內(nèi)氣體初始溫度為T1=87+273K=360K降溫后末狀態(tài)溫度為T2=27+273K=300K杯內(nèi)封閉氣體發(fā)生等容變化,由查理定律有p解得降溫后杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p'=56p對(duì)杯蓋受力分析有p'S+N=p0S+mg解得N=16p0S+22.[2022江門一模,15(1)]水槍是孩子們喜愛的玩具,常見的氣壓式水槍儲(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,則氣體的內(nèi)能(選填”變大”“變小”或”不變”),要(選填”對(duì)外界放熱”或”從外界吸熱”).

答案不變從外界吸熱解析氣體溫度不變,則氣體的內(nèi)能不變;氣體體積增大,則氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可知?dú)怏w從外界吸熱.23.[2022深圳二模,15(1)]一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc和ca回到原狀態(tài),其p-T圖像如圖所示,氣體在狀態(tài)(填”a”“b”或”c”)的分子平均動(dòng)能最小,在bc過(guò)程中氣體體積(填”變大”“變小”或”不變”),在ab過(guò)程中,氣體對(duì)外界做功(填”大于”“小于”或”等于”)氣體吸收的熱量.

答案a變小小于解析氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度最低,此時(shí)氣體分子平均動(dòng)能最小.在bc過(guò)程中氣體溫度不變,壓強(qiáng)變大,則體積變小.在ab過(guò)程中,氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高,內(nèi)能變大,ΔU>0;同時(shí)體積變大,即氣體對(duì)外界做功,W<0,則根據(jù)ΔU=W+Q,可知Q>0,即氣體對(duì)外界做功小于氣體吸收的熱量.方法技巧體積問題伴隨著氣體對(duì)外做功還是外界對(duì)氣體做功;對(duì)于理想氣體,溫度變化是內(nèi)能改變的標(biāo)志,通過(guò)這兩個(gè)關(guān)鍵信息可以找到解決問題的突破口.24.[2022深圳一模,15(2)]中國(guó)南海有著豐富的魚類資源.某科研小組把某種生活在海面下500m深處的魚類從海里移到如圖所示的兩層水箱中.為使魚存活,須創(chuàng)造一個(gè)類似深海的壓強(qiáng)條件.如圖所示,在一層水箱中有一條魚,距離二層水箱水面的高度h=50m,二層水箱水面上部空氣的體積V=10L,與外界大氣相通.外界大氣壓p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10m/s2