专题06 热学-【好题汇编】5年（2020-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（山东专用）

专题06 热学 考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势 备考策略 考点1热力学定律 （5年9考） 2024·山东卷·T6 2024·山东卷·T16 2023·山东卷·T9 2022·山东卷·T5 2022·山东卷·T15 2021·山东卷·T2 2021·山东卷·T4 2020·山东卷·T6 2020·山东卷·T15 通过对近几年高考的分析，本专题中分子动理论、热力学定律及理想气体状态方程的应用仍然是高考命题的热点，题型有选择题、实验题以及计算题． 趋势分析：在复习过程中应加强对分子动理论以及热力学定律相关的选择题或计算题的练习，加强对综合考查气体实验定律及热力学定律的计算题的训练． 对于热学部分，重难点比较集中，气体的性质是本部分的常考点。应用理想气体实验定律解决实际问题是今后的命题方向。 常见题型有：①布朗运动与分子热运动；②对分子力和分子势能的理解；③对固体和液体的考查；④对气体实验定律及热力学图像的考查；⑤对热力学定律的考查；⑥气体实验定律与热力学定律的综合。 考点2 实验：探究等温条件下气体压强与体积的关系（5年1考） 2023·山东卷·T13 考点01 热力学定律 1、（2024·山东卷·T6）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B. b→c过程，气体对外做功，内能增加 C. a→b→c过程，气体从外界吸收热量全部用于对外做功 D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 2、（2023·山东卷·T9）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ） A. 初始状态下，气体的体积为 B. 等压过程中，气体对外做功 C. 等压过程中，气体体积增加了原体积 D. 两个过程中，气体的内能增加量都为 3、（2022·山东卷·T5）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 4、（2024·山东卷·T16）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压P=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 （1）求x； （2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 5、（2022·山东卷·T15）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A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，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p0，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m； （2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 6、（2021·山东卷·T2）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　） A. 内能减少 B. 对外界做正功 C. 增加的内能大于吸收的热量 D. 增加的内能等于吸收的热量 7、（2021·山东卷·T4）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　） A. B. C. D. 8、（2020·山东卷·T6）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0，2p0） 以下判断正确的是（　　） A. 气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功 B. 气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量 C. 在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 D. 气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量 9、（2020·山东卷·T15）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。 考点02 实验：探究等温条件下气体压强与体积的关系 10、（2023·山东卷·T13）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 1．（2024·山东济宁·三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A．完成一次循环，气体向外界放热 B．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 2．（2024·山东烟台·三模）如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，活塞静止，此时气球外部气体甲的压强小于气球内部气体乙的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体甲的压强仍小于气体乙的压强。已知汽缸内和气球内的气体均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦，气球导热良好。则此过程中（    ） A．气体甲内能增加量大于气体乙内能增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能增加量 D．活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和 3．（2024·山东聊城·三模）如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，初始时活塞静止，由于气球的弹性橡皮膜对内部气体的作用，使得气体乙的压强大于气体甲的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体乙的压强仍大于气体甲的压强。已知气体甲和气体乙均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦且密封良好，气球导热良好。则此过程中（　　） A．气体甲内能的增加量等于气体乙内能的增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能的增加量 D．活塞对气体甲做的功等于甲、乙两部分气体内能的增加量之和 4．（2024·山东临沂·二模）某品牌自行车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成，可将其简化成如图所示结构，该自行车共有4个完全相同的避震器。自行车车架通过支架连接活塞，汽缸底部固定安装在车轴上，自行车车架、支架、活塞的总质量为M，活塞横截面积为S，质量为m的骑行爱好者匀速骑行在水平路面时汽缸内气体的长度为，重力加速度为g，外界大气压强为，活塞内气体视为理想气体且温度不变，不计一切摩擦，则骑行者在与水平面成夹角的斜坡上匀速向下骑行时汽缸内气体的长度为（　　）    A． B． C． D． 5．（2024·山东潍坊·三模）如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体，轻绳左端连接活塞，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞向右移动L后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能增加量为。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是（    ） A．状态2相比状态1，每个分子的速率都增大 B．状态2相比状态1，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少 C．由状态1到状态2，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量 D．电热丝释放的热量为 6．（2024·山东青岛·三模）如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做的功小于气体内能的增加 B．气体温度升高，每个分子的动能都增大 C．气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大 D．气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 7．（2024·山东济南·三模）如图所示，带玻璃管的塞子塞住玻璃瓶口，瓶中装有部分水，水逐渐流出的过程中，瓶内气体温度保持不变，下列关于瓶内封闭气体的判断正确的是（　　） A．压强增大 B．压强不变 C．吸热 D．放热 8．（2024·山东东营·二模）如图所示的p-t图像，描述的是一定质量的理想气体经历的四段状态变化过程，其中da延长线与横轴的交点为-273.15℃，ba延长线过原点，bc和cd分别平行于横轴和纵轴。则以下说法正确的是（　　）    A．从a到b，压强的增大只是由温度的升高引起的 B．从b到c，气体对外界放出热量 C．从c到d，气体对外界放出热量 D．从d到a，气体减少的内能等于气体对外界放出的热量 9．（2024·山东菏泽·二模）下列说法中正确的是（　　） A．鉴别晶体与非晶体的依据是该物质是否具有各向异性 B．一定质量的理想气体，吸收热量，内能一定增大 C．一定质量的理想气体，体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大 D．荷叶上的露珠呈扁平球形主要是因为表面张力的作用 10．（2024·山东烟台·二模）如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 11．（2024·山东枣庄·三模）1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A．在D→A绝热压缩过程中，气体内能减小 B．一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D．B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 二、多选题 12．（2024·山东烟台·二模）如图所示为卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，全过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源和高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。图中虚线、为两条等温线。下列说法中正确的是（    ） A．一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功 B．a→b过程气体压强减小只是由于单位体积内分子数减少导致的 C．a→b过程气体对外界做的功等于c→d过程外界对气体做的功 D．d→a过程气体向外界释放的热量等于b→c过程从低温热源吸收的热量 13．（2024·山东潍坊·二模）瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为27℃，当窑内气压达到时，气窑上方的单向排气阀开始排气，使气窑内气体压强保持不变，窑内气体温度逐渐升高至1227℃后保持不变，连续烧制8~10小时。下列说法正确的是（　　） A．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为91℃ B．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为627℃ C．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶3 D．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶5 三、解答题 14．（2024·山东潍坊·三模）如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 15．（2024·山东烟台·三模）我国自主研发的094型战略核潜艇，被称为“镇国神器”。如图所示为一个体积为V的简易潜艇模型，当储水舱里的气体体积为V0、压强为p0时，潜艇有浸没在海水中。当地大气压强为p0，海水密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜艇的压强变化忽略不计，重力加速度大小为g。 （1）当潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态。此时，储水舱上方气体的压强为p1，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜艇静止潜在深度h处时（潜艇全部浸入海水后，储水舱内气体的变化忽略不计），用空气压缩泵向储水舱注入一定量的压强为p0的气体后，打开阀门排出部分海水使潜艇向上浮。要使舱内的海水排出的体积为，求打开阀门前，储水舱内气体的压强。 16．（2024·山东济宁·三模）根据气象报道，进入五月份，济宁市昼夜温差达到以上。某日白天最高气温，夜晚最低气温，可认为昼夜大气压强保持不变。一容器内的空气视为理想气体，且温度与外界环境温度始终相同。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为。求： （1）若容器密闭，容器内气体压强在最高气温与最低气温时的比值； （2）若容器与大气连通，容器内气体密度在最高气温与最低气温时的比值。 17．（2024·山东青岛·三模）如图是一款杯盖上带吸管的透明塑料水杯，在温度恒为27℃的室内，向杯内注入开水并迅速盖上杯盖，吸管上端封闭，杯盖与杯身间有缝隙，发现吸管下端有气泡溢出。当水与吸管内气体温度降为97℃时，吸管下端不再有气泡溢出，水面距离吸管上端为2cm，吸管总长为22cm。已知外界大气压强，水的密度，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度。 （1）求从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值； （2）将水杯拿到室外，静置一段时间后，将杯盖竖直缓慢拿出，吸管最下端有一段4cm高的水柱，求此时室外温度。 18．（2024·山东东营·二模）有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡A内封有一定质量的理想气体，与A连通的B管插在水银槽中。由管内水银面的高度x可知A内气体的温度（即环境温度），并可由B管上的刻度直接读出。在标准大气压（p0=76cmHg）下，当温度t1为27℃时，x1=16cm，将此高度处标记为27℃的刻度线。该温度计在标准大气压下标记好温度后，将其带到海拔很高的高山上测量当地温度。设B管的体积与玻璃泡A的体积相比可忽略。 （1）在标准大气压下，当温度t1为27℃时，玻璃泡A内气体的压强是多少？ （2）在标准大气压下，t2为-3℃的刻度线标记在x2等于多少处？ （3）高山上的真实压强比标准大气压小，则温度的测量值比实际温度高还是低？为什么？ 19．（2024·山东枣庄·三模）气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，气缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，气缸有效容积，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为，为大气压强，当气罐内气体压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为，。 （1）使用过程中，当气罐内气体压强降为时气泵启动，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，求气泵共向气罐内泵入压强为的空气体积； （2）充气结束后用气钉枪射出100颗钉子后，求此时气罐中气体压强p。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 热学 考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势 备考策略 考点1热力学定律 （5年9考） 2024·山东卷·T6 2024·山东卷·T16 2023·山东卷·T9 2022·山东卷·T5 2022·山东卷·T15 2021·山东卷·T2 2021·山东卷·T4 2020·山东卷·T6 2020·山东卷·T15 通过对近几年高考的分析，本专题中分子动理论、热力学定律及理想气体状态方程的应用仍然是高考命题的热点，题型有选择题、实验题以及计算题． 趋势分析：在复习过程中应加强对分子动理论以及热力学定律相关的选择题或计算题的练习，加强对综合考查气体实验定律及热力学定律的计算题的训练． 对于热学部分，重难点比较集中，气体的性质是本部分的常考点。应用理想气体实验定律解决实际问题是今后的命题方向。 常见题型有：①布朗运动与分子热运动；②对分子力和分子势能的理解；③对固体和液体的考查；④对气体实验定律及热力学图像的考查；⑤对热力学定律的考查；⑥气体实验定律与热力学定律的综合。 考点2 实验：探究等温条件下气体压强与体积的关系（5年1考） 2023·山东卷·T13 考点01 热力学定律 1、（2024·山东卷·T6）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B. b→c过程，气体对外做功，内能增加 C. a→b→c过程，气体从外界吸收热量全部用于对外做功 D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 【答案】C 【解析】 A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知 即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误； B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即 又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。 方法二：过程为等温过程，所以 结合分析可知 所以b到c过程气体的内能减少。故B错误； C．过程为等温过程，可知 根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确； D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得 故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。 故选C。 2、（2023·山东卷·T9）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ） A. 初始状态下，气体的体积为 B. 等压过程中，气体对外做功 C. 等压过程中，气体体积增加了原体积 D. 两个过程中，气体的内能增加量都为 【答案】AD 【解析】 C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为 等容过程为状态二 等压过程为状态三 由理想气体状态方程可得 解得 体积增加了原来的，C错误； D．等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律 两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确； AB．等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为 解得 A正确B错误； 故选AD。 3、（2022·山东卷·T5）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【答案】C 【解析】 初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有 气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。 AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误； CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。 故选C。 4、（2024·山东卷·T16）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压P=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 （1）求x； （2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程只能够，气体发生等温变化，所以有 又因为 代入数据联立解得 （2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有 又因为 代入数据联立解得 5、（2022·山东卷·T15）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A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，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p0，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m； （2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为V0，有 Mg = ρgV0 且此时B室内气体体积为V，质量为m，则 m = ρ气V 鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有 ρg(V0 + V) - Mg = Ma 联立解得需从A室充入B室的气体质量 （2）由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为 p1= ρgH + p0 鱼静止于水面下H1处时，有 p2= ρgH1 + p0 由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有 p1V = p2V2 解得 则此时B室内气体质量 6、（2021·山东卷·T2）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　） A. 内能减少 B. 对外界做正功 C. 增加的内能大于吸收的热量 D. 增加的内能等于吸收的热量 【答案】B 【解析】 A．由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误； B．在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程 气体体积膨胀，对外界做正功，B正确； CD．由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律 由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。 故选B。 7、（2021·山东卷·T4）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 根据玻意耳定律可知 已知 ，， 代入数据整理得 故选D。 8、（2020·山东卷·T6）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0，2p0） 以下判断正确的是（　　） A. 气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功 B. 气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量 C. 在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 D. 气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量 【答案】C 【解析】 A．根据气体做功的表达式可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功，A错误； B．气体从，满足玻意尔定律，所以 所以，根据热力学第一定律可知 气体从，温度升高，所以，根据热力学第一定律可知 结合A选项可知 所以 过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量，B错误； C．气体从，温度降低，所以，气体体积减小，外界对气体做功，所以，根据热力学第一定律可知，放出热量，C正确； D．理想气体的内能只与温度有关，根据可知从 所以气体从过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量，D错误。 故选C。 9、（2020·山东卷·T15）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。 【答案】 【解析】 设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知 p1=p0、T1=450 K、V1=V0、T2=300 K、① 由理想气体状态方程得 ② 代入数据得 p2=0.7p0 ③ 对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为，由题意知 p3=p0、V3=、p4=p2 ④ 由玻意耳定律得 ⑤ 联立②⑤式，代入数据得 ⑥ 设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知 ⑦ 故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为 ⑧ 联立②⑤⑦⑧式，代入数据得 ⑨ 考点02 实验：探究等温条件下气体压强与体积的关系 10、（2023·山东卷·T13）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 【答案】 ①. B ②. ③. 增大 【解析】 （1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。 故选B。 （2）[2]若气体被压缩到，则有 由图乙可读出封闭气体压强为 （3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 1．（2024·山东济宁·三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A．完成一次循环，气体向外界放热 B．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 【答案】C 【详解】A．完成一次循环，气体的内能不变，过程，气体体积增大，气体对外界做功，过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于过程气体的压强大于过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功，过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误； BC．过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确； D．过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。 故选C。 2．（2024·山东烟台·三模）如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，活塞静止，此时气球外部气体甲的压强小于气球内部气体乙的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体甲的压强仍小于气体乙的压强。已知汽缸内和气球内的气体均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦，气球导热良好。则此过程中（    ） A．气体甲内能增加量大于气体乙内能增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能增加量 D．活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和 【答案】D 【详解】A．气球导热良好，则气球内外气体温度总相等，一定质量的理想气体内能只与温度有关，故气体甲内能增加量等于气体乙内能增加量，A错误； B．活塞对气体甲做正功，气体甲内能增大，温度升高，气体分子平均速率增大，不是每个气体分子做无规则热运动的速率均加快，B错误； C．活塞与汽缸均绝热，气体与外界无热量交换。活塞对气体甲做功的同时，橡皮膜收缩，气体甲也对气体乙做功，故活塞对气体甲做的功大于气体甲内能增加量，C错误； D．活塞对气体甲做功的同时，橡皮膜收缩，由能量守恒活塞对气体甲做的功与橡皮膜释放的弹性势能之和等于甲、乙两部分气体内能增加量之和，故活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和，D正确。 故选D。 3．（2024·山东聊城·三模）如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，初始时活塞静止，由于气球的弹性橡皮膜对内部气体的作用，使得气体乙的压强大于气体甲的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体乙的压强仍大于气体甲的压强。已知气体甲和气体乙均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦且密封良好，气球导热良好。则此过程中（　　） A．气体甲内能的增加量等于气体乙内能的增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能的增加量 D．活塞对气体甲做的功等于甲、乙两部分气体内能的增加量之和 【答案】A 【详解】A．气球导热良好，则气球内、外两部分温度始终相等，气体分子平均动能始终相等，由于气体质量相等，故两部分气体内能始终相等，向下缓慢推动活塞，外界对气体做功，由于活塞与汽缸均绝热，由热力学第一定律知两部分气体内能增加，且增加量相等，故A正确； B．气体内能增大，则稳定升高，气体分子做无规则热运动的平均速率加快，但不是每个气体分子做无规则热运动的速率均加快，故B错误； C．活塞下移压缩气体甲，气体甲的压强增大，使气球收缩，即气体甲对气体乙做功，气球收缩，气球弹性势能减小，转化为气体的内能，设气体乙向气体甲传热为Q，有 由于的值未知，无法判断出活塞对气体甲做的功与气体甲内能增加量得到关系，故C错误； D．由C可知气球收缩，气球弹性势能减小，转化为系统的内能，有 可得活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和，故D错误。 故选A。 4．（2024·山东临沂·二模）某品牌自行车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成，可将其简化成如图所示结构，该自行车共有4个完全相同的避震器。自行车车架通过支架连接活塞，汽缸底部固定安装在车轴上，自行车车架、支架、活塞的总质量为M，活塞横截面积为S，质量为m的骑行爱好者匀速骑行在水平路面时汽缸内气体的长度为，重力加速度为g，外界大气压强为，活塞内气体视为理想气体且温度不变，不计一切摩擦，则骑行者在与水平面成夹角的斜坡上匀速向下骑行时汽缸内气体的长度为（　　）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在水平路面时，由平衡可知 在水平路面汽缸内气体的体积 斜坡上由平衡可知 斜坡上汽缸内气体的体积 根据玻意耳定律 解得 故选A。 5．（2024·山东潍坊·三模）如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体，轻绳左端连接活塞，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞向右移动L后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能增加量为。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是（    ） A．状态2相比状态1，每个分子的速率都增大 B．状态2相比状态1，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少 C．由状态1到状态2，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量 D．电热丝释放的热量为 【答案】B 【详解】A．由状态1到状态2气体内能增加，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动平均速率增大，不是每个分子的运动速率都增大，故A错误； B．状态2相比状态1压强不变，温度升高，分子平均动能增大，体积增大，分子数密度减小，由压强的微观解释可知，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少，故B正确； C．由状态1到状态2，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量减去气体对外做的功，故C错误； D．设大气压强为，活塞的横截面积为，气体压强为，由平衡方程 得 活塞向右移动L过程中，对外做功 由热力学第一定律得 得气体吸收的热量即电热丝释放的热量 故D错误。 故选B。 6．（2024·山东青岛·三模）如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做的功小于气体内能的增加 B．气体温度升高，每个分子的动能都增大 C．气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大 D．气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 【答案】C 【详解】A．车体会突然下沉挤压气囊，外界对气体做的功等于气体内能的增加，故A错误； B．气体温度升高，气体的平均动能增大，但是不一定每一个气体分子的动能都增大，故B错误； C．由于温度升高，分子平均速率增大，体积减小，分子密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大，故C正确； D．气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，故D错误。 故选C。 7．（2024·山东济南·三模）如图所示，带玻璃管的塞子塞住玻璃瓶口，瓶中装有部分水，水逐渐流出的过程中，瓶内气体温度保持不变，下列关于瓶内封闭气体的判断正确的是（　　） A．压强增大 B．压强不变 C．吸热 D．放热 【答案】C 【详解】AB．根据玻意耳定律可知，瓶内封闭气体的体积增大，压强减小，故AB错误； CD．封闭气体的体积增大，气体对外做功，温度不变，则气体的内能不变，根据热力学第一定律 可知气体吸热，故C正确，D错误； 故选C。 8．（2024·山东东营·二模）如图所示的p-t图像，描述的是一定质量的理想气体经历的四段状态变化过程，其中da延长线与横轴的交点为-273.15℃，ba延长线过原点，bc和cd分别平行于横轴和纵轴。则以下说法正确的是（　　）    A．从a到b，压强的增大只是由温度的升高引起的 B．从b到c，气体对外界放出热量 C．从c到d，气体对外界放出热量 D．从d到a，气体减少的内能等于气体对外界放出的热量 【答案】D 【详解】A．从a到b，气体温度升高，压强增大，但是气体的体积也变化，所以压强的增大不只是由温度的升高引起的，故A错误； B．从b到c，气体压强不变，温度升高，气体内能增大，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B错误； C．从c到d，气体温度不变，压强减小，体积增大，内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故C错误； D．从d到a，气体体积不变，压强减小，温度降低，根据热力学第一定律可知，气体减少的内能等于气体对外界放出的热量，故D正确。 故选D。 9．（2024·山东菏泽·二模）下列说法中正确的是（　　） A．鉴别晶体与非晶体的依据是该物质是否具有各向异性 B．一定质量的理想气体，吸收热量，内能一定增大 C．一定质量的理想气体，体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大 D．荷叶上的露珠呈扁平球形主要是因为表面张力的作用 【答案】D 【详解】A．鉴别晶体与非晶体的依据不能根据是否具有各向异性，因为晶体不是所有性质均表现为各向异性，有些性质表现为各向同性，故A错误； B．根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体，吸收热量，若同时对外界做功，内能可能增大，可能不变，可能减小，故B错误； C．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数和温度有关，体积减小时，分子数密度增大，但气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数不一定增大，故C错误； D．荷叶上的露珠呈扁平球形主要是因为表面张力的作用，故D正确。 故选D。 10．（2024·山东烟台·二模）如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设活塞的横截面积为S，当装置静止时，有 当加速上升时，设其气体压强为p，有 由于气体的温度不发生变化，所以对于气体有 解得 故选C。 11．（2024·山东枣庄·三模）1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A．在D→A绝热压缩过程中，气体内能减小 B．一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D．B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 【答案】C 【详解】A．D→A绝热压缩过程中，外界对气体做功 ， 根据热力学第一定律 可知 即气体内能增加，故A错误； B．一次循环过程中气体的温度不变，内能不变。p﹣V图像中图线与坐标轴围成的面积表示功。由图知，在一次循环过程中，气体对外界做功，为确保气体的内能不变，则气体一定从外界吸收热量，故一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，故B错误； C．由图知 故B→C过程和D→A过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且，可知W大小也必然相等，即B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功，故C正确； D．AB状态温度相同，则状态A和状态B气体分子的平均速率相同，而状态B的体积大，气体的密集程度小，则B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态少，故D错误。 故选C。 二、多选题 12．（2024·山东烟台·二模）如图所示为卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，全过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源和高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。图中虚线、为两条等温线。下列说法中正确的是（    ） A．一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功 B．a→b过程气体压强减小只是由于单位体积内分子数减少导致的 C．a→b过程气体对外界做的功等于c→d过程外界对气体做的功 D．d→a过程气体向外界释放的热量等于b→c过程从低温热源吸收的热量 【答案】AC 【详解】A．理想气体状态方程和图形面积表示做功可知， 外界对气体做的功大于气体对外界做的功，故一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功，故A正确； B．由图可知 由理想气体状态方程可得 由图像可以看出 所以 即过程气体压强减小是由于单位体积内分子数减少和温度降低导致的，故B错误； C．因为两个过程是绝热过程， 过程气体对外做的功，气体温度由减小到，等于过程外界对气体做的功，气体温度由增加到，由热力学第一定律可知，过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功，故C正确； D．等温过程内能变化为零，则由 可知 由图像可知，过程外界对气体做的功大于过程气体对外做的功，所以过程向外界释放的热量大于过程从低温热源吸收的热量，故D错误。 故选AC。 13．（2024·山东潍坊·二模）瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为27℃，当窑内气压达到时，气窑上方的单向排气阀开始排气，使气窑内气体压强保持不变，窑内气体温度逐渐升高至1227℃后保持不变，连续烧制8~10小时。下列说法正确的是（　　） A．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为91℃ B．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为627℃ C．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶3 D．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶5 【答案】BD 【详解】AB．根据等容变化 单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为 A错误，B正确； CD．排气后气窑内气体压强保持不变，根据等压变化 由于密度相同，则本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为 得 C错误，D正确。 故选BD。 三、解答题 14．（2024·山东潍坊·三模）如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 【答案】（1）12:5；（2）3600cm3 【详解】（1）设供水装置的体积为V，从气阀中充入的压强为p0的气体体积为V1，当气室充气至压强为p1=0.17MPa，活塞要从中间移动到左端，由玻意耳定律 解得 V0=1.2V 从气阀充入的气体和原有气体质量之比为 （2）当注水结束时，气室压强为p2=0.34MPa时，气体的体积为，有 解得 说明活塞又回到正中央，打开出水口，气室压强下降到p3=0.25MPa时，根据玻意耳定律 解得 则排出水的体积为 15．（2024·山东烟台·三模）我国自主研发的094型战略核潜艇，被称为“镇国神器”。如图所示为一个体积为V的简易潜艇模型，当储水舱里的气体体积为V0、压强为p0时，潜艇有浸没在海水中。当地大气压强为p0，海水密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜艇的压强变化忽略不计，重力加速度大小为g。 （1）当潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态。此时，储水舱上方气体的压强为p1，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜艇静止潜在深度h处时（潜艇全部浸入海水后，储水舱内气体的变化忽略不计），用空气压缩泵向储水舱注入一定量的压强为p0的气体后，打开阀门排出部分海水使潜艇向上浮。要使舱内的海水排出的体积为，求打开阀门前，储水舱内气体的压强。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知，当潜艇有浸没在海水中时，由平衡条件可得 潜艇全部浸没在海水中时，由平衡条件可得 解得 气体做等温变化，由玻意耳定律可得，储水舱剩余气体的质量与原气体的质量之比 （2）打开阀门前，储水舱内气体的压强为，此时储水舱内气体的体积为 打开阀门后，储水舱内气体的压强为 打开阀门后，储水舱内气体的体积为 由玻意耳定律可得， 解得 16．（2024·山东济宁·三模）根据气象报道，进入五月份，济宁市昼夜温差达到以上。某日白天最高气温，夜晚最低气温，可认为昼夜大气压强保持不变。一容器内的空气视为理想气体，且温度与外界环境温度始终相同。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为。求： （1）若容器密闭，容器内气体压强在最高气温与最低气温时的比值； （2）若容器与大气连通，容器内气体密度在最高气温与最低气温时的比值。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据题意，设气体温度最高时，气体压强为，气体的最高温度为 气体温度最低时，气体压强为，气体的最低温度为 根据查理定律有 （2）以温度最高时容器内的空气为研究对象,设其体积为,其在温度最低时对应的体积为，根据盖吕萨克定律有 设温度最高和最低时的密度分别为、，则有 解得 17．（2024·山东青岛·三模）如图是一款杯盖上带吸管的透明塑料水杯，在温度恒为27℃的室内，向杯内注入开水并迅速盖上杯盖，吸管上端封闭，杯盖与杯身间有缝隙，发现吸管下端有气泡溢出。当水与吸管内气体温度降为97℃时，吸管下端不再有气泡溢出，水面距离吸管上端为2cm，吸管总长为22cm。已知外界大气压强，水的密度，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度。 （1）求从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值； （2）将水杯拿到室外，静置一段时间后，将杯盖竖直缓慢拿出，吸管最下端有一段4cm高的水柱，求此时室外温度。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对吸管内气体，升温过程，由理想气体状态方程得 其中 溢出气体与初始气体质量的比值 （2）杯盖拿出过程，对吸管内剩余气体，有 解得 18．（2024·山东东营·二模）有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡A内封有一定质量的理想气体，与A连通的B管插在水银槽中。由管内水银面的高度x可知A内气体的温度（即环境温度），并可由B管上的刻度直接读出。在标准大气压（p0=76cmHg）下，当温度t1为27℃时，x1=16cm，将此高度处标记为27℃的刻度线。该温度计在标准大气压下标记好温度后，将其带到海拔很高的高山上测量当地温度。设B管的体积与玻璃泡A的体积相比可忽略。 （1）在标准大气压下，当温度t1为27℃时，玻璃泡A内气体的压强是多少？ （2）在标准大气压下，t2为-3℃的刻度线标记在x2等于多少处？ （3）高山上的真实压强比标准大气压小，则温度的测量值比实际温度高还是低？为什么？ 【答案】（1）60cmHg；（2）22cm；（3）见解析 【详解】（1）温度27℃时，玻璃泡A内的气体压强为 （2）由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，因此可认为A泡内气体发生等容变化，由题可知 根据查理定律得 解得 所以 即水银面的高度为22cm； （3）当管内水银面的高度为x时，地面上标准大气压下温度为T，设高山上压强为p0′，水银密度为ρ，温度为T′，由查理定律得 高山上压强减小，则温度的测量值比实际温度高。 19．（2024·山东枣庄·三模）气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，气缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，气缸有效容积，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为，为大气压强，当气罐内气体压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为，。 （1）使用过程中，当气罐内气体压强降为时气泵启动，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，求气泵共向气罐内泵入压强为的空气体积； （2）充气结束后用气钉枪射出100颗钉子后，求此时气罐中气体压强p。 【答案】（1）20L；（2） 【详解】（1）充气之前，气罐内气体的压强为，充气后气罐内气体的压强为，充气过程为等温变化，所以有 解得 （2）设发射第一个钉子有 解得 发射第二个钉子有 解得 发射第三个钉子有 解得 由此类推，则发第100个钉子后，有 将题中数据带入，解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$