专题25 热学计算题专题之理想气体问题- 备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】（全国通用）

备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】 （全国通用） 专题25 热学计算题专题之理想气体问题 1．（2023·贵州遵义·统考模拟预测）气垫运动鞋能为脚提供缓冲保护。一运动鞋气垫内封闭着一定质量的气体（可视为理想气体），温度为时，压强为。 （1）缓慢踩压气垫，气垫内气体温度可视为不变，当气垫内气体压强变为时，该气体的体积变为原来的几倍？ （2）某次跑步过程中，气垫内气体被反复压缩、扩张，最终气垫内气体恢复初始体积，温度变为。求此时气垫内气体压强？跑步前后气体的内能增大还是减少？ 2．（2023·海南·校联考一模）一定质量的理想气体，从状态开始，经历如图所示的变化过程，已知状态的压强为、体积为、温度为，状态的温度为，状态的体积为，连线的延长线过原点，da连线平行于纵轴。求： （1）状态的体积是多少？ （2）状态的压强是多少？ 3．（2023秋·河北保定·高三定州市第二中学校考开学考试）如图，容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中。两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为和环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 （1）气缸B中Ⅳ部分的气体压强为多大； （2）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度。 4．（2023秋·陕西西安·高三校联考开学考试）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒内气体的热力学温度，平衡时圆筒内气体的体积，压强。大气压强，取重力加速度大小 。 （1）求活塞的质量m； （2）缓慢推动活塞使气体的体积，固定活塞，缓慢升高筒内气体的温度，使气体的热力学温度，求此时筒内气体的压强。 5．（2023秋·河北张家口·高三统考开学考试）如图所示，U形管左端封口右端开口与大气连通，左端横截面积为，右端为，内封有一段水银柱，初态时，左端水银柱上的气柱长为l，水银柱两端高度差为h，已知大气压强为，环境温度为，水银密度为，重力加速度为g。 （1）求初态时，左端气体压强p； （2）现在加热左端气体，当水银柱两端高度相等时停止加热，求此时左端气体温度T。 6．（2023·安徽淮南·寿县第一中学校考一模）把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等。不计大气压强的变化。已知1 mol任何气体在压强p0＝1×105 Pa、温度t0＝0℃时，体积约为V0＝22.4 L。瓶内空气的平均摩尔质量M＝29 g/mol，瓶内空气的体积V1＝2.24 L，温度为T1＝25℃。试估算瓶内空气的质量。 7．（2023秋·广西河池·高三校考开学考试）受2023年第5号台风杜苏芮的残余环流影响，我国北方多地引发极端暴雨天气，造成严重灾害。当大暴雨降临，路面水井盖因排气孔（如图甲）堵塞可能会造成井盖不断跳跃，导致井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示，某次大暴雨，水位以60mm/h的速度迅速上涨，质量为的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连，圆柱形竖直井内水面面积为，水位与井盖之间的距离为时开始计时，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强，若空气视为理想气体，温度始终不变，。 （1）求密闭空气的压强为多大时井盖刚好被顶起； （2）求从图示位置起，历经多长时间井盖会第一次被顶起； （3）若井盖第一次顶起后又盖回，空气的压强变为，求排出的空气体积V（保留两位有效数字）。 8．（2023秋·湖南永州·高三校考开学考试）游乐场的充气碰碰球是一种新型充气游乐项目。它由厚的环保、高弹性、透明的PVC或TPU制成完全封闭的气舱，并附带安全背带和辅助手柄。如图所示，充气碰碰球内部由多个拉点拉绳组成，有力保障了游玩者的安全，耐冲击力高达。人体工程学设计增加了产品的舒适适应性；玩法也存多种，可一人或多人参与同时游玩，可翻滚或多人碰撞玩耍，相比传统的碰碰车、碰碰船，充气碰碰球使用更灾活，更存娱乐性，并可锻炼身体， 增强身体素质。如果某款充气碰碰球充气前内部空气（可视为理想气体）压强为 ， 体积为，现用气柔给它充气，每秒可充入、压强为的空气。 （1）若充气过程中碰碰球容积不变，环境及碰碰球内部温度也不变，求充气时间内部气体压强； （2） 实际上充气后发现碰碰球体积膨胀了，碰碰球内部气体温度也由升高到，求充气后碰碰球内部气体压强。（结果都保留三位有效数字） 9．（2023秋·辽宁·高三校联考开学考试）如图甲所示的一款茶宠玩具特别有意思，当将热茶淋在茶宠上时，茶宠会向外喷水，寓意吐故纳新。为了研究其中的原理，小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示的圆柱形