高考物理二輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練模型80 熱學(xué)+實際模型（解析版）

模型76熱學(xué)+實際模型1.（2）（2023高考全國甲卷）（10分）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。【參考答案】（i）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3【命題意圖】本題考查氣體實驗定律、密度及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】（i）將整個氣體作為研究對象，設(shè)高壓艙的容積為V，溫度升高到27℃時同壓強氣體的體積為V2，T1=（273+17）K=290K，T2=（273+27）K=300K，由蓋呂薩克定律，SKIPIF1<0=SKIPIF1<0，溫度為17℃時氣體密度ρ1=m/V，溫度為27℃時氣體密度ρ2=m/V2，聯(lián)立解得：ρ2=SKIPIF1<0=1.41kg/m3。（ii）保持溫度27℃不變，由玻意耳定律，p1V2=p2V3，壓強為p1=1.2atm時氣體密度ρ2=m/V2，壓強為p2=1.0atm時氣體密度ρ3=m/V3，聯(lián)立解得ρ3=SKIPIF1<0=1.175kg/m3。2.（2023高考海南卷）某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量理想氣體，SKIPIF1<0時，壓強SKIPIF1<0（1）SKIPIF1<0時，氣壓是多大？（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？【參考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）0.97【名師解析】（1）瓶內(nèi)氣體的始末狀態(tài)的熱力學(xué)溫度分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0溫度變化過程中體積不變，故由查理定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<03.（2023高考湖南卷）汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力．如圖，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成，連桿SKIPIF1<0與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時，在連桿SKIPIF1<0上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)剎車．助力氣室與抽氣氣室用細管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強，利用大氣壓與助力氣室的壓強差實現(xiàn)剎車助力．每次抽氣時，SKIPIF1<0打開，SKIPIF1<0閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動，助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達到兩氣室壓強相等；然后，SKIPIF1<0閉合，SKIPIF1<0打開，抽氣活塞向下運動，抽氣氣室中的全部氣體從SKIPIF1<0排出，完成一次抽氣過程．已知助力氣室容積為SKIPIF1<0，初始壓強等于外部大氣壓強SKIPIF1<0，助力活塞橫截面積為SKIPIF1<0，抽氣氣室的容積為SKIPIF1<0．假設(shè)抽氣過程中，助力活塞保持不動，氣體可視為理想氣體，溫度保持不變．（1）求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強SKIPIF1<0；（2）第SKIPIF1<0次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小SKIPIF1<0．【參考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名師解析】（1）第1次抽氣后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；（2）第2次抽氣后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；······第SKIPIF1<0次抽氣后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；第SKIPIF1<0次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小SKIPIF1<0=（p0-pn）S=SKIPIF1<04．（2023高考北京卷）夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低．與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體（）A．分子的平均動能更小B．單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更少C．所有分子的運動速率都更小D．分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大【參考答案】A【名師解析】根據(jù)溫度是分子平均動能的標志，可知夜間氣溫降低，與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體分子的平均動能更小，但不是所有分子的運動速率都更小，A正確C錯誤；由于輪胎容積不變，單位體積內(nèi)分子的個數(shù)不變，C錯誤；根據(jù)壓強的微觀意義，可知汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低．分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更小，D錯誤。5.（2022高考上海）將一個乒乓球浸沒在水中，當水溫升高時，球內(nèi)氣體（）A、分子熱運動平均動能變小，壓強變小B、分子熱運動平均動能變小，壓強變大C、分子熱運動平均動能增大，壓強變小D、分子熱運動平均動能增大，壓強變大【參考答案】D【命題意圖】本題考查溫度的微觀含義+氣體壓強的微觀含義+查理定律+模型思想【名師解析】當水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大，分子對器壁的撞擊作用變大，氣體壓強變大，選項D正確。【一題多解】當水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大；對乒乓球內(nèi)氣體，體積不變，由查理定律可知溫度升高，壓強變大。6.如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質(zhì)量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（）A.對外做功 B.內(nèi)能減小 C.吸收熱量 D.壓強不變【參考答案】B【名師解析】．由于爬山過程中氣體體積不變，故氣體不對外做功，故A錯誤；爬山過程中溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，故B正確；．根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知SKIPIF1<0爬山過程中氣體不做功，但內(nèi)能見效，故可知氣體放出熱量，故C錯誤；．爬山過程中氧氣瓶里的氣體容積質(zhì)量均不變，溫度減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有SKIPIF1<0可知氣體壓強減小，故D錯誤；7（4分）（2022重慶高考）2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測世界紀錄。若在浮空艇某段上升過程中，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體（）（視為理想氣體）A．吸收熱量B．壓強增大C．內(nèi)能減小D．對外做負功【參考答案】C【名師解析】由于浮空艇某段上升過程中，體積和質(zhì)量視為不變，艇內(nèi)氣體不做功，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可知溫度降低，浮空艇內(nèi)氣體壓強減小，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，艇內(nèi)氣體放出熱量，選項C正確。最新模擬題1．（2024河南名校聯(lián)考）（10分）肺活量是指在標準大氣壓SKIPIF1<0下，人盡力吸氣后呼出氣體的體積，是衡量心肺功能的重要指標。如圖所示為某同學(xué)自行設(shè)計的肺活量測量裝置，體積為SKIPIF1<0的空腔通過細管與吹氣口和外部玻璃管密封連接，玻璃管內(nèi)裝有密度為SKIPIF1<0的液體用來封閉氣體。測量肺活量前，玻璃管兩側(cè)的液面高度相同。測量肺活量時，被測者盡力吸足空氣，通過吹氣口將肺部的空氣盡力吹入空腔中，若此時玻璃管兩側(cè)的液面高度差為SKIPIF1<0，大氣壓為SKIPIF1<0保持不變，重力加速度為g，忽略氣體溫度的變化和細管內(nèi)氣體的體積，求：（1）人的肺活量；（2）在標準狀態(tài)下，某游泳運動員的肺活量為SKIPIF1<0，空氣的摩爾體積為SKIPIF1<0，阿伏加德羅常數(shù)SKIPIF1<0，求該運動員一次能呼出的氣體分子數(shù)SKIPIF1<0。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【名師解析】（1）設(shè)人的肺活量為SKIPIF1<0，將空腔中的氣體和人肺部的氣體一起研究初狀態(tài)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0末狀態(tài)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0根據(jù)壓強關(guān)系有SKIPIF1<0（2分）根據(jù)玻意耳定律有SKIPIF1<0（2分）聯(lián)立解得SKIPIF1<0（2分）（2）空氣分子數(shù)SKIPIF1<0（2分）代入數(shù)值得SKIPIF1<0個（2分）2.(2023重慶巴蜀中學(xué)期末)足球，有“世界第一運動”的美譽，是全球體育界最具影響力的單項體育運動。某次比賽前，足球內(nèi)氣體的溫度是17℃，壓強為p，認為整個過程中足球的容積不變。（1）比賽過程中，球內(nèi)氣體的溫度升高為37℃，求：此時球內(nèi)氣體的壓強；（2）若在下半場比賽時，足球被刺出一個小孔開始漏氣，換下后，球內(nèi)氣體溫度為27℃，壓強為SKIPIF1<0，求：足球漏出空氣的質(zhì)量與比賽前足球內(nèi)空氣質(zhì)量的比值?！緟⒖即鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名師解析】（1）球內(nèi)空氣經(jīng)歷等容變化，由查理定律可得SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0（2）比賽前籃球內(nèi)空氣為研究對象，由理想氣體狀態(tài)方程SKIPIF1<0SKIPIF1<0正比于質(zhì)量SKIPIF1<0，則足球內(nèi)的剩余氣體和比賽前氣體的比值為SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0足球漏出空氣的質(zhì)量與比賽前足球內(nèi)空氣質(zhì)量的比值為SKIPIF1<03.(2023重慶江津七校期末聯(lián)考)如圖是《熱氣球探險家》海報，科考人員乘坐氣囊密閉，填充氫氣的氣象探測熱氣球從地面緩緩升空。已知地表的大氣壓強為P0。上升至某一高度時大氣壓強為aP0，不考慮溫度及重力加速度隨高度的變化，氣囊內(nèi)氫氣壓強近似等于外界大氣壓強，試求：（1）熱氣球在某一高度與地表處氣囊內(nèi)氫氣的體積之比k；（2）若為測量某一高度處的大氣壓強，科考人員還將粗細均勻、導(dǎo)熱良好、左端封閉有一定質(zhì)量理想氣體的“U”形管帶往高空?！癝KIPIF1<0”形管分別在地面和某一高度處豎直放置時的相關(guān)參數(shù)如表所示，在地面上時“U”形管左邊水銀面要比右邊高出h=25cm，求a數(shù)值。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）地面某一高度大氣壓強P0=75cmHgaP0封閉氣柱長度L1=30cmL2=40cm【參考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）a=0.57【名師解析】（1）對氣囊內(nèi)氣體：初狀態(tài)：壓強p0、體積V0；末狀態(tài)：壓強ap0、體積V，氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得p0V0=ap0VK=SKIPIF1<0K=SKIPIF1<0（2）對U型管左側(cè)氣體，氣體發(fā)生等溫變化地面初狀態(tài)：壓強p1=p0-25cmHg=50cmHg，體積V1=L1S某一高度處末狀態(tài)：壓強P2，體積V2=L2S由玻意耳定律得p1V1=P2V2由題可知某一高度處U型管左右液面高度差H=5cm，則P2=ap0-H解得a=0.574.(2023重慶西南大學(xué)附中期末)某可顯示溫度的水杯容積為SKIPIF1<0，倒入SKIPIF1<0熱水后，擰緊杯蓋，此時顯示溫度為SKIPIF1<0，壓強與外界相同。已知，外界大氣壓強SKIPIF1<0為SKIPIF1<0，溫度為SKIPIF1<0。杯中氣體可視為理想氣體，不計水蒸氣產(chǎn)生的壓強，取SKIPIF1<0。（1）求杯內(nèi)溫度降到SKIPIF1<0時，杯內(nèi)氣體的壓強；（2）杯內(nèi)溫度降到SKIPIF1<0時稍擰松杯蓋，外界空氣進入杯中，直至穩(wěn)定。求此過程中外界進入水杯中的空氣體積。【參考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名師解析】（1）杯內(nèi)氣體做等容變化，有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）設(shè)打開杯蓋后進入杯內(nèi)的氣體在大氣壓強下的體積為SKIPIF1<0，以杯內(nèi)原有氣體為研究對象，則SKIPIF1<0SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<04.（10分）(2023廣東汕尾期末)2023年3月30日，我國“神舟十五號”飛行乘組圓滿完成了第三次太空行走任務(wù)。航天員出艙活動前要在節(jié)點艙（做出艙準備的氣閘艙）穿上特制的航天服，航天服內(nèi)密封有一定質(zhì)量的氣體（視為理想氣體）。在某科技實驗室，用該航天服進行模擬實驗，實驗者先穿上航天服，航天服內(nèi)密封氣體的體積SKIPIF1<0，壓強SKIPIF1<0，溫度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。（1）若航天服內(nèi)氣體體積膨脹到SKIPIF1<0，溫度變?yōu)镾KIPIF1<0，求此時航天服內(nèi)的氣體壓強SKIPIF1<0；（2）在第（1）問的條件下，保持SKIPIF1<0不變，使航天服內(nèi)的氣壓降到SKIPIF1<0，求此時航天服內(nèi)氣體的體積?！久麕熃馕觥?（10分）（1）由題意可知，密封航天服內(nèi)氣體初、末狀態(tài)的熱力學(xué)溫度分別為SKIPIF1<0①根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有SKIPIF1<0②解得SKIPIF1<0③（說明：沒有寫SKIPIF1<0，壓強結(jié)果正確，不扣分）（2）設(shè)在壓強為SKIPIF1<0狀態(tài)下的氣體體積為SKIPIF1<0，根據(jù)玻意耳定律有SKIPIF1<0④解得SKIPIF1<0⑤評分標準：本題共10分，①②③④⑤式各2分。5.(2023年7月湖南名校聯(lián)合體期末聯(lián)考)某興趣小組設(shè)計了一溫度報警裝置，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)的活塞密封在導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，活塞厚度不計，質(zhì)量SKIPIF1<0，橫截面積SKIPIF1<0，開始時活塞距汽缸底部的高度為SKIPIF1<0，缸內(nèi)溫度為SKIPIF1<0。當環(huán)境溫度上升，活塞緩慢上移SKIPIF1<0，活塞上表面與a、b兩觸點恰好接觸，報警器報警。不計一切摩擦，大氣壓強恒為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，求：（1）該報警裝置的報警溫度SKIPIF1<0；（2）若上述過程氣體的內(nèi)能增加12.96J，則氣體吸收的熱量Q為多少?！緟⒖即鸢浮浚?）500K；（2）17J【名師解析】（1）氣體發(fā)生是等壓變化，由氣體實驗定律SKIPIF1<0即SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0（2）缸內(nèi)氣體壓強SKIPIF1<0氣體等壓膨脹對外做功SKIPIF1<0由熱力學(xué)第一定律得SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)SKIPIF1<0則氣體吸熱17J。6.（2023年重慶部分重點高中期末聯(lián)考）如圖所示，高度為h的薄圓筒，某次工作時將筒由水面上方開口向下吊放至深度為SKIPIF1<0的水下，已知水的密度為SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0，大氣壓強為SKIPIF1<0，桶內(nèi)空氣可視為理想氣體且h遠小于H，忽略筒內(nèi)氣體溫度的變化和水的密度隨深度的變化，保持H不變，用氣泵將空氣壓入筒內(nèi)，使筒內(nèi)的水全部排出，則壓入氣體的質(zhì)量與筒內(nèi)原氣體質(zhì)量的比值約為（）A.8 B.7 C.6 D.5【參考答案】A【名師解析】設(shè)在SKIPIF1<0的水下桶內(nèi)氣體占據(jù)空間的長度為SKIPIF1<0，壓強為SKIPIF1<0，根據(jù)平衡條件可得SKIPIF1<0根據(jù)玻意耳定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0h遠小于H，所以增加氣體后，壓強不變，溫度不變，增加的氣體的體積為SKIPIF1<0原來氣體的體積為SKIPIF1<0壓入氣體的質(zhì)量與筒內(nèi)原氣體質(zhì)量的比值約為SKIPIF1<0故選A7．(2023湖南常德漢壽縣一中質(zhì)檢)（12分）肺活量是指在標準大氣壓下能夠呼出的氣體的最大體積。如圖，是小明同學(xué)設(shè)計的測量肺活量的一個模型。豎直放置的頂端開孔的氣缸中有一與氣缸壁接觸良好的活塞，活塞上方放有重物，活塞置于卡槽上，插銷SKIPIF1<0封閉了一定質(zhì)量的氣體，已知氣缸中活塞下方空間體積為SKIPIF1<0，壓強為標準大氣壓SKIPIF1<0，活塞上方的空間體積也為SKIPIF1<0，活塞面積為S，活塞及上方重物所受重力SKIPIF1<0，氣缸導(dǎo)熱性能良好，忽略活塞和重物體積，大氣溫度保持不變，不計一切摩擦，題中所提及的氣體均視為理想氣體。（1）小玲向吹嘴吹入壓強為SKIPIF1<0，體積為SKIPIF1<0的氣體后，關(guān)閉插銷SKIPIF1<