2024届高考物理二轮复习考点十九：热学计算真题汇编

考点十九：热学计算 一、计算题 1．[2023年河北高考真题]如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。 （1）求温度变化过程中氮气对外界做的功； （2）求葫芦的容积； （3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知1mol氮气在、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数取。 2．[2023年浙江高考真题]如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 （1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求气体在状态C的温度； （3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 3．[2023年海南高考真题]如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，时，压强，则： （1）时，气压是多大？（） （2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）相同时，气体体积变为原来的多少倍？ 4．[2023年全国高考真题]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A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到C过程中外界对气体做功为W.已知和W.求： （1）的表达式； （2）的表达式； （3）B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 5．[2022年海南高考真题]足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直，则： ①空气柱是吸热还是放热 ②空气柱长度变为多少 ③当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？ 6．[2023年湖北高考真题]如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求 （1）最终汽缸内气体的压强。 （2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 7．[2023年浙江高考真题]某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体 （1）在状态B的温度； （2）在状态C的压强； （3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。 8．[2022年山东高考真题]某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处，B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为，求： （1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量； （2）鱼静止于水面下处时，B室内气体质量。 9．[2021年湖北高考真题]质量为m的薄壁导热柱形汽缸，内壁光滑，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，汽缸不漏气且与活塞不脱离。当汽缸如图（a）竖直倒立静置时，缸内气体体积为，温度为。已知重力加速度大小为g，大气压强为。 （1）将汽缸如图（b）竖直悬挂，缸内气体温度仍为。求此时缸内气体体积； （2）如图（c）所示，将汽缸水平放置，