16.11热学中STSE问题-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第16章 热学 第16.11讲 热学中的STSE问题 【知识点精讲】 热学知识与自然、生产和社会生活、科技联系紧密，高考联系实际对热学相关知识考查是命题热点。 【方法归纳】 【最新高考题精练】 1.（2）（2023高考全国甲卷）（10分）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。 （i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度； （ii）保持温度27℃不变，再释放舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。 【参考答案】（i）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3 【命题意图】本题考查气体实验定律、密度及其相关知识点。 【解题思路】（i）将整个气体作为研究对象，设高压舱的容积为V，温度升高到27℃时同压强气体的体积为V2，T1=（273+17）K=290K，T2=（273+27）K=300K， 由盖吕萨克定律，=， 温度为17℃时气体密度ρ1=m/V， 温度为27℃时气体密度ρ2=m/V2， 联立解得：ρ2==1.41kg/m3。 （ii）保持温度27℃不变，由玻意耳定律，p1V2= p2V3， 压强为p1=1.2atm时气体密度ρ2=m/V2， 压强为p2=1.0atm时气体密度ρ3=m/V3， 联立解得ρ3==1.175kg/m3。 2. （2023高考海南卷）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，时，压强 （1）时，气压是多大？ （2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？ 【参考答案】（1）；（2）0.97 【名师解析】 （1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为 ， 温度变化过程中体积不变，故由查理定律有 解得 （2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有 解得 3. （2023高考湖南卷）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为．假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变． （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小． 【参考答案】（1）；（2） 【名师解析】（1）第1次抽气后，由玻意耳定律， 解得：； （2）第2次抽气后，由玻意耳定律， 解得：； ······ 第次抽气后，由玻意耳定律， 解得：； 第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小=（p0-pn）S= 4.（2023广东卷）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为．已知和．求： （1）的表达式； （2）的表达式； （3）到过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 【名师解析】（1）气体从压强为、体积为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，由玻意耳定律，p0V0= pB·5V0，解得：pB= 0.2p0。 （2）从状态B到状态C，由理想气体状态方程，= 解得：TC=1.9T0。 （3）由热力学第一定律，△U=W。 5. （2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求： （i）此时上、下部分气体的压强； （ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 【参考答案】（1），；（2） 【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。 【名师解析】 （1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知 解得旋转后上部分气体压强为 旋转前后，下部分气体发生等温变化，下