专题11 热学-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（湖北专用）

专题11 热学 1、（2024·湖北卷·T13）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 2、（2023·湖北卷·T13）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S、，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。 （2022·湖北卷·T3） 一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（ ） A. a→b是等温过程 B. a→b过程中气体吸热 C. a→c过程中状态b的温度最低 D. a→c过程中外界对气体做正功 一、单选题 1．（2024·湖北武汉·二模）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程ab中气体分子热运动的平均动能保持不变 B．过程bc中外界对气体做负功 C．过程ca中气体从外界吸热 D．气体在状态a的压强最大 2．（2024·湖北武汉·模拟预测）爆胎是指轮胎在极短时间内因破裂突然失去部分空气而瘪掉的现象，它容易导致行驶车辆发生交通事故。下列说法正确的是（　　） A．爆胎可能是因为胎内气体压强太大 B．爆胎可能是因为胎内气体分子间斥力太大 C．夜间比白天气温低，发生爆胎的可能性更大 D．爆胎后瞬间，胎内气体温度会升高 3．（2024·湖北·二模）如图为一定质量的理想气体经历a→b→c过程的压强p 随摄氏温度t变化的图像，其中ab平行于 t轴，cb 的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（     ） A．a→b过程，所有气体分子的运动速率都减小 B．a→b过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加 C．b→c过程，气体体积保持不变，从外界吸热，内能增加 D．b→c过程，气体膨胀对外界做功，从外界吸热，内能增加 二、实验题 4．（2024·湖北武汉·二模）某同学用如图（a）所示的装置探究气体等温变化的规律，空气柱的压强可以通过压力表读出，空气柱的体积即空气柱的长度与横截面积的乘积。整个装置安装在固定架上，把柱塞置于注射器玻璃管的某一刻度处，将橡胶套套在玻璃管的下端，把一段空气柱封闭在玻璃管中，实验中空气柱质量保持不变。 (1)请将下列实验步骤补充完整： ①读出初始状态下空气柱的压强p和空气柱的长度l； ② （填“缓慢”或“快速”）向上拉或向下压柱塞，待压力表示数稳定后，读出空气柱的压强和空气柱的长度； ③重复步骤②，记录多组数据； (2)某次实验时，压力表的示数如图（b）所示，则空气柱的压强 Pa； (3)以p为纵坐标，以 为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点，各点位于过原点的同一条直线上，由此得出结论：在实验误差允许范围内，一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。 三、解答题 5．（2024·湖北武汉·二模）2022年9月1日航天员陈冬、刘洋首次在太空站执行出舱活动任务。当航天员执行出舱任务前，需先进行泄压，即将乘员气闸舱内的大部分气体抽到密封舱内后，才能打开出舱舱门。若泄压前，乘员气闸舱内的气体压强为p0，体积为 ；密封舱内气体的压强为p0， 体积为0.5V0， 承压后的压强为2.4p0。泄压过程中， 两舱内温度保持291K不变， 舱内气体可视为理想气体，求 （1）泄压后打开舱门前，乘员气闸舱内的压强为多少； （2）若太空中稀薄气体压强近似为0.001p0，温度为97K，打开舱门一段时间后，乘员气闸舱内的温度和压强都与太空的相同，则舱内的气体有百分之几释放到了太空中？ 6．（2024·湖北·一模）高压锅是生活中一种密闭的导热容器，以其独特的高温高压功能，使食物的制作时间大大缩短，为我们提供了很大的生活方便。如图所示，某高压锅容积5L，锅盖中央有一横截面积 出气口，孔上盖有质量为m=80g的限压阀，当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。在大气压温度27℃的干燥环境下向锅体内放入3L的食物，盖上锅盖加上限压阀密封好后，开火加热到锅内温度达117℃时，限压阀顶起开始排气，不计食物体积变化和各处摩擦，锅内气体视为理想气体，g取求∶ （1）使用这个高压锅时，锅内气体达到的最大压强是多少； （2）从开始加热到限压阀刚被顶起时，锅内食物蒸发出来的水蒸气的分压强。 7．（2024·湖北黄石·一模）市场上有一种救生衣，在穿着者落水时，救生衣所连接的储气钢瓶会灌气使救生衣鼓起。救生衣在未鼓起时，其内部无气体；正常工作时，其压强为标准大气压，内部气体体积至少为，与救生衣连接的小钢瓶容积为1L。取标准大气压，忽略温度变化，气体均视为理想气体。 （1）检测发现某救生衣所附带的钢瓶内压强为，救生衣能否正常工作？请说明理由； （2）出厂时钢瓶内部压强为，在降为的过程中，求钢瓶漏掉的气体在标准大气压下占的体积； （3）救生衣配套的钢瓶遗失，换用容积为0.2L，内部压强为的小钢瓶充气，至少要多少个小钢瓶才能使救生衣正常工作。 8．（2024·湖北十堰·二模）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的图像如图中的实线所示，其中、均为已知量，已知气体在状态A时的热力学温度为。求： （1）此过程中理想气体对外做的功W； （2）此过程中理想气体的最高热力学温度。（请写出必要的证明过程） 9．（2024·湖北·一模）在五四青年节“放飞梦想”的庆典活动上，五颜六色的氦气球飞向广阔天空。用一个容积为50L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气（充气前球内气体忽略不计），充气后每个气球体积为10L，球内气体压强为1.5×105Pa，设充气过程中罐内气体、气球内气体温度始终与大气温度相同，求： （1）用一个氦气罐充了20个气球后，罐内剩余气体的压强为多少； （2）氦气球释放后飘向高空，当气球内外压强差达2.7×104Pa时发生爆裂，此时气球上升了3km。已知气球释放处大气温度为300K，大气压强为1.0×105Pa，高度每升高1km，大气温度下降6℃，大气压强减小1.1×104Pa，则氦气球爆裂时体积为多少。 10．（2024·湖北·模拟预测）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。 a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置； b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为3cm； c.打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K； d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为5cm。 已知m、n为容器B的上下边界，容器C和管A的总体积为，外界大气压强始终为，气体温度总保持不变。 （1）根据步骤a，b，求容器B的体积； （2）求被测固体的体积。 11．（2024·湖北武汉·一模）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时，左端活塞在位置M，右端活塞通过外力控制保持位置不变，左、右两端活塞距离汽缸底部高度分别为h、，系统处于平衡状态。已知左、右两端活塞质量分别为4m、m，横面积分别为2S、S，环境温度始终保持不变，重力加速度为g、大气压强恒为。两活塞与汽缸壁间无摩擦，下端连通处的气体体积忽略不计。现向左端活塞上缓慢加细沙，使其下降至与右端活塞等高的位置N。 （1）求所加细沙的质量。 （2）若用外力竖直向下缓慢推右端活塞，使左端活塞恰好回到位置M，求此过程外力做的功。 12．（2024·湖北·二模）某导热性能良好的葫芦形钢瓶中密封有一定质量、可视为理想气体的空气，瓶内初始温度，压强，已知大气压强。 （1）若瓶内空气温度升高到，求瓶内空气的压强； （2）若打开瓶盖，周围环境温度恒为，足够长时间后，求瓶内剩余的空气质量与原有空气质量的比值。 13．（2024·湖北武汉·模拟预测）增压水枪通过注水压缩空气，以增加储水腔内空气的压强，打开喷水开关，水将喷射到远处。某水枪储水腔的容积，最初充满压强的空气，现向储水腔内注入体积的水。已知水的喷射速度与储水腔内空气的压强满足关系：，式中，。注水与喷水过程可忽略气体温度变化，储水腔内空气无泄漏，气体可视为理想气体。 （1）求注水后储水腔内空气的压强； （2）打开喷水开关，当储水腔内水的体积为0.25L时，求水的喷射速度（结果保留1位有效数字）。 14．（2024·湖北·模拟预测）如图U形绝热容器通过轻质活塞密闭一定质量的理想气体，初始温度T0=300K，压强等于大气压强p0=105Pa。活塞被插销固定时，该气体吸收400J的热量后温度变为T1=400K；插销拔掉时，需要吸收600J的热量才能使气体温度变为T1=400K，不计活塞受到的摩擦。 （1）插销拔掉时，气体温度变为400K时，求内能的变化量； （2）求该气体的初始体积。 15．（2024·湖北·三模）气压式红酒开瓶器是利用向瓶内压缩空气原理使瓶内的气体压强发生变化，从而轻松打开瓶盖的一种工具。某种红酒瓶内的气体体积为，压强为，如图所示，拉压一次与红酒塞相连的活塞式开瓶器，可以把体积为压强为的空气打进红酒瓶中，设打气过程在室温下（热力学温度），红酒瓶与环境之间导热良好且气体温度不变，瓶塞与瓶壁间的摩擦力很大。已知大气压强为，当红酒瓶内的气体压强为时活塞弹出，求： （1）用开瓶器至少需要打几次气才能使瓶塞弹出； （2）某次开瓶时找不到开瓶器，小丁将红酒瓶进行加热，热力学温度T要达到多少才能使瓶塞弹出。 16．（2024·湖北·三模）如图所示装置由导热汽缸和轻质薄活塞组成，活塞面积为S，汽缸与活塞之间的摩擦可忽略。在活塞上添加砝码，经过一段时间后活塞稳定时活塞离汽缸底部高度为h。取下砝码，打开活塞，将一固体放入汽缸内，闭合活塞并添加砝码。经过一段时间后活塞再次稳定在与上次同一高度。前后两次添加的砝码质量分别为和，过程中环境温度不变。求被测固体的体积。 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 热学 1、（2024·湖北卷·T13）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得 即 解得 （2）此过程中气体内能增加 气体对外做功 此过程中容器内气体吸收的热量 2、（2023·湖北卷·T13）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S、，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。 【答案】（1）；（2）； 【解析】 （1）对左右气缸内所封的气体，初态压强 p1=p0 体积 末态压强p2，体积 根据玻意耳定律可得 解得 （2）对右边活塞受力分析可知 解得 对左侧活塞受力分析可知 解得 （2022·湖北卷·T3） 一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（ ） A. a→b是等温过程 B. a→b过程中气体吸热 C. a→c过程中状态b的温度最低 D. a→c过程中外界对气体做正功 【答案】B 【解析】 AB．根据理想气体的状态方程 可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W < 0，由热力学第一定律 U = W + Q 可知a→b过程中气体吸热，A错误、B正确； C．根据理想气体的状态方程 可知，p—V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误； D．a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。 故选B。 一、单选题 1．（2024·湖北武汉·二模）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程ab中气体分子热运动的平均动能保持不变 B．过程bc中外界对气体做负功 C．过程ca中气体从外界吸热 D．气体在状态a的压强最大 【答案】C 【详解】A．由图可知过程ab的温度升高，则气体分子热运动的平均动能变大，故A错误； B．过程bc中气体的体积减小，则外界对气体做正功，故B错误； C．过程ca中气体的温度不变，则，而气体的体积增大，则，气体对外做功，由可知，，即气体从外界吸热，故C正确； D．由理想气体状态方程可知 即图像的斜率反映一定质量的理想气体的压强大小，斜率越大压强越小，则由 即气体在状态a的压强最小，故D错误。 故选C。 2．（2024·湖北武汉·模拟预测）爆胎是指轮胎在极短时间内因破裂突然失去部分空气而瘪掉的现象，它容易导致行驶车辆发生交通事故。下列说法正确的是（　　） A．爆胎可能是因为胎内气体压强太大 B．爆胎可能是因为胎内气体分子间斥力太大 C．夜间比白天气温低，发生爆胎的可能性更大 D．爆胎后瞬间，胎内气体温度会升高 【答案】A 【详解】AB．爆胎可能是因为胎内气体温度升高，气压增大，大于轮胎所能承受的范围就会爆胎，故A正确，B错误； C．夜间比白天气温低，发生爆胎的可能性更小，故C错误； D．爆胎后瞬间气体膨胀对外做功，但是没有吸收或放出热量，根据热力学第一定律可得内能减小，故胎内气体温度会降低，故D错误。 故选A。 3．（2024·湖北·二模）如图为一定质量的理想气体经历a→b→c过程的压强p 随摄氏温度t变化的图像，其中ab平行于 t轴，cb 的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（     ） A．a→b过程，所有气体分子的运动速率都减小 B．a→b过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加 C．b→c过程，气体体积保持不变，从外界吸热，内能增加 D．b→c过程，气体膨胀对外界做功，从外界吸热，内能增加 【答案】B 【详解】A．a→b过程，温度降低，气体分子的平均速率减小，满足统计规律，也有个别分子运动速率会增加，A错误； B．a→b过程，温度降低，分子撞击容器壁的平均作用力减小，而压强保持不变，因此单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加，B正确； CD．把该图像转化为p—T图像如图 在b→c过程，图像上的点与坐标原点连线斜率增加，根据 可知气体体积减小，外界对气体做功，温度升高内能增加，C、D错误。 故选B。 二、实验题 4．（2024·湖北武汉·二模）某同学用如图（a）所示的装置探究气体等温变化的规律，空气柱的压强可以通过压力表读出，空气柱的体积即空气柱的长度与横截面积的乘积。整个装置安装在固定架上，把柱塞置于注射器玻璃管的某一刻度处，将橡胶套套在玻璃管的下端，把一段空气柱封闭在玻璃管中，实验中空气柱质量保持不变。 (1)请将下列实验步骤补充完整： ①读出初始状态下空气柱的压强p和空气柱的长度l； ② （填“缓慢”或“快速”）向上拉或向下压柱塞，待压力表示数稳定后，读出空气柱的压强和空气柱的长度； ③重复步骤②，记录多组数据； (2)某次实验时，压力表的示数如图（b）所示，则空气柱的压强 Pa； (3)以p为纵坐标，以 为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点，各点位于过原点的同一条直线上，由此得出结论：在实验误差允许范围内，一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。 【答案】(1)缓慢(2)(3) 【详解】（1）为避免温度变化，应该把柱塞缓慢地向下压或向上拉。 （2）由图可知压强为。 （3）根据 解得 则横坐标为。 三、解答题 5．（2024·湖北武汉·二模）2022年9月1日航天员陈冬、刘洋首次在太空站执行出舱活动任务。当航天员执行出舱任务前，需先进行泄压，即将乘员气闸舱内的大部分气体抽到密封舱内后，才能打开出舱舱门。若泄压前，乘员气闸舱内的气体压强为p0，体积为 ；密封舱内气体的压强为p0， 体积为0.5V0， 承压后的压强为2.4p0。泄压过程中， 两舱内温度保持291K不变， 舱内气体可视为理想气体，求 （1）泄压后打开舱门前，乘员气闸舱内的压强为多少； （2）若太空中稀薄气体压强近似为0.001p0，温度为97K，打开舱门一段时间后，乘员气闸舱内的温度和压强都与太空的相同，则舱内的气体有百分之几释放到了太空中？ 【答案】（1）0.3p0；（2）99% 【详解】（1）将密封舱和气闸舱内的气体看作一个系统，泄压过程为等温变化，由玻意耳定律得 解得 p=0.3p0 （2） 泄压后， 气闸舱开舱门前p=0.3p0，体积为V0， T=291K 打开舱门后p'=0.001p0，T'=97K 由理想气体状态方程得 解得 V'=100V0 气闸舱内剩余气体的体积为 V0，即舱内 99%的气体释放到了太空中。 6．（2024·湖北·一模）高压锅是生活中一种密闭的导热容器，以其独特的高温高压功能，使食物的制作时间大大缩短，为我们提供了很大的生活方便。如图所示，某高压锅容积5L，锅盖中央有一横截面积 出气口，孔上盖有质量为m=80g的限压阀，当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。在大气压温度27℃的干燥环境下向锅体内放入3L的食物，盖上锅盖加上限压阀密封好后，开火加热到锅内温度达117℃时，限压阀顶起开始排气，不计食物体积变化和各处摩擦，锅内气体视为理想气体，g取求∶ （1）使用这个高压锅时，锅内气体达到的最大压强是多少； （2）从开始加热到限压阀刚被顶起时，锅内食物蒸发出来的水蒸气的分压强。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）依题意，限压阀刚被顶起时，锅内气体达到的最大压强，有 解得 （2）由查理定律，可得 又 ， 解得 锅内食物蒸发出来的水蒸气的分压强为 7．（2024·湖北黄石·一模）市场上有一种救生衣，在穿着者落水时，救生衣所连接的储气钢瓶会灌气使救生衣鼓起。救生衣在未鼓起时，其内部无气体；正常工作时，其压强为标准大气压，内部气体体积至少为，与救生衣连接的小钢瓶容积为1L。取标准大气压，忽略温度变化，气体均视为理想气体。 （1）检测发现某救生衣所附带的钢瓶内压强为，救生衣能否正常工作？请说明理由； （2）出厂时钢瓶内部压强为，在降为的过程中，求钢瓶漏掉的气体在标准大气压下占的体积； （3）救生衣配套的钢瓶遗失，换用容积为0.2L，内部压强为的小钢瓶充气，至少要多少个小钢瓶才能使救生衣正常工作。 【答案】（1）见解析；（2）5L；（3）见解析 【详解】（1）令，钢瓶容积，充气后救生衣体积为，根据玻意耳定律，钢瓶灌气过程 解得 ，救生衣不能正常工作。 （2）设，漏掉气体体积为，根据玻意耳定律 解得 （3）设用n个小钢瓶能够使救生衣刚好正常工作，每个小钢瓶体积为，根据玻意耳定律： 又n取整数，故，至少要5个小钢瓶才能使救生衣正常工作。 8．（2024·湖北十堰·二模）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的图像如图中的实线所示，其中、均为已知量，已知气体在状态A时的热力学温度为。求： （1）此过程中理想气体对外做的功W； （2）此过程中理想气体的最高热力学温度。（请写出必要的证明过程） 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）题中图像与横轴围成的面积表示理想气体对外做的功，即 解得 （2）题图中直线对应的方程为 设理想气体的热力学温度为T、压强为p时，体积为V，有 有理想气体状态方程知，当数值最大时，理想气体的热力学温度最高，即当时，理想气体的热力学温度最高，此时压强 又有 将、带入上式得 9．（2024·湖北·一模）在五四青年节“放飞梦想”的庆典活动上，五颜六色的氦气球飞向广阔天空。用一个容积为50L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气（充气前球内气体忽略不计），充气后每个气球体积为10L，球内气体压强为1.5×105Pa，设充气过程中罐内气体、气球内气体温度始终与大气温度相同，求： （1）用一个氦气罐充了20个气球后，罐内剩余气体的压强为多少； （2）氦气球释放后飘向高空，当气球内外压强差达2.7×104Pa时发生爆裂，此时气球上升了3km。已知气球释放处大气温度为300K，大气压强为1.0×105Pa，高度每升高1km，大气温度下降6℃，大气压强减小1.1×104Pa，则氦气球爆裂时体积为多少。 【答案】（1）；（2）15L 【详解】（1）已知 ，，，， 设充气后罐内剩余气体压强为，则 解得 （2）升至3000m高空时，气球内气体温度 T=300K-18K=282K 此处大气压强 气球胀裂时内外压强差 可得球内气体压强 对气球内气体研究，根据理想气体状态方程 解得气球爆裂时体积 10．（2024·湖北·模拟预测）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。 a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置； b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为3cm； c.打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K； d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为5cm。 已知m、n为容器B的上下边界，容器C和管A的总体积为，外界大气压强始终为，气体温度总保持不变。 （1）根据步骤a，b，求容器B的体积； （2）求被测固体的体积。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）未放固体时，根据玻意耳定律有 由题意可知 ， 代入解得 （2）放入固体后，设固体体积为，根据玻意耳定律有 由题意可知 解得 11．（2024·湖北武汉·一模）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时，左端活塞在位置M，右端活塞通过外力控制保持位置不变，左、右两端活塞距离汽缸底部高度分别为h、，系统处于平衡状态。已知左、右两端活塞质量分别为4m、m，横面积分别为2S、S，环境温度始终保持不变，重力加速度为g、大气压强恒为。两活塞与汽缸壁间无摩擦，下端连通处的气体体积忽略不计。现向左端活塞上缓慢加细沙，使其下降至与右端活塞等高的位置N。 （1）求所加细沙的质量。 （2）若用外力竖直向下缓慢推右端活塞，使左端活塞恰好回到位置M，求此过程外力做的功。 【答案】（1）m；（2） 【详解】（1）研究左端活塞受力，初始时 加细沙后 研究理想气体，初始时 加细沙后 根据理想气体状态方程 联立解得 （2）加细沙后，用外力缓慢推活塞过程，气体压强保持不变，则气体体积不变。 设左端活塞恰好回到位置M时，右端活塞距离汽缸底部的高度为。 研究右端活塞 研究气体 此过程外力F做的功 联立解得 12．（2024·湖北·二模）某导热性能良好的葫芦形钢瓶中密封有一定质量、可视为理想气体的空气，瓶内初始温度，压强，已知大气压强。 （1）若瓶内空气温度升高到，求瓶内空气的压强； （2）若打开瓶盖，周围环境温度恒为，足够长时间后，求瓶内剩余的空气质量与原有空气质量的比值。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知钢瓶中的气体发生等容变化，根据查理定律得 代入数据解得 （2）当钢瓶活塞处漏气，打开瓶盖后经过足够长的时间，则钢瓶内压强和大气压强相等，设钢瓶体积为，以最初钢瓶内所有气体为研究对象，其最终总体积为，根据玻意耳定律将 则瓶内剩余空气的质量与原有空气的质量比为 解得 13．（2024·湖北武汉·模拟预测）增压水枪通过注水压缩空气，以增加储水腔内空气的压强，打开喷水开关，水将喷射到远处。某水枪储水腔的容积，最初充满压强的空气，现向储水腔内注入体积的水。已知水的喷射速度与储水腔内空气的压强满足关系：，式中，。注水与喷水过程可忽略气体温度变化，储水腔内空气无泄漏，气体可视为理想气体。 （1）求注水后储水腔内空气的压强； （2）打开喷水开关，当储水腔内水的体积为0.25L时，求水的喷射速度（结果保留1位有效数字）。 【答案】（1）1.4atm；（2）5m/s 【详解】（1）设注水后储水腔内空气的压强为，注水与喷水过程可忽略气体温度变化，则由玻意耳定律可得 代入数据解得 （2）当储水腔内水的体积为0.25L时，设此时腔内空气的压强为，由玻意耳定律可得 代入数据解得 由水的喷射速度与储水腔内空气压强的关系式可得 14．（2024·湖北·模拟预测）如图U形绝热容器通过轻质活塞密闭一定质量的理想气体，初始温度T0=300K，压强等于大气压强p0=105Pa。活塞被插销固定时，该气体吸收400J的热量后温度变为T1=400K；插销拔掉时，需要吸收600J的热量才能使气体温度变为T1=400K，不计活塞受到的摩擦。 （1）插销拔掉时，气体温度变为400K时，求内能的变化量； （2）求该气体的初始体积。 【答案】（1）400J；（2）6L 【详解】（1）等容过程中，根据热力学第一定律有 等容过程，、气体对外做功为0，而，则 对于一定质量的理想气体，初始温度为300K，等压过程温度上升100K，而等容过程温度上升100K，则气体的内能增加量相同，即 （2）等压过程中，根据热力学第一定律有 而，，解得 根据盖-吕萨克定律 等压过程中，气体对外做功为 该气体的初始体积 15．（2024·湖北·三模）气压式红酒开瓶器是利用向瓶内压缩空气原理使瓶内的气体压强发生变化，从而轻松打开瓶盖的一种工具。某种红酒瓶内的气体体积为，压强为，如图所示，拉压一次与红酒塞相连的活塞式开瓶器，可以把体积为压强为的空气打进红酒瓶中，设打气过程在室温下（热力学温度），红酒瓶与环境之间导热良好且气体温度不变，瓶塞与瓶壁间的摩擦力很大。已知大气压强为，当红酒瓶内的气体压强为时活塞弹出，求： （1）用开瓶器至少需要打几次气才能使瓶塞弹出； （2）某次开瓶时找不到开瓶器，小丁将红酒瓶进行加热，热力学温度T要达到多少才能使瓶塞弹出。 【答案】（1）5；（2） 【详解】（1）根据题意，设需打入压强为的气体的体积为，由玻意耳定律有 解得 （2）根据题意，由查理定律有 解得 【点睛】（1）变质量气体问题，明确研究对象，打进红酒瓶的气体和红酒瓶中原有气体，确定气体变化规律，等温变化； （2）气体等容变化，列式可解； 气体变化过程，明确气体初末状态和气体变化过程，是解题关键。 16．（2024·湖北·三模）如图所示装置由导热汽缸和轻质薄活塞组成，活塞面积为S，汽缸与活塞之间的摩擦可忽略。在活塞上添加砝码，经过一段时间后活塞稳定时活塞离汽缸底部高度为h。取下砝码，打开活塞，将一固体放入汽缸内，闭合活塞并添加砝码。经过一段时间后活塞再次稳定在与上次同一高度。前后两次添加的砝码质量分别为和，过程中环境温度不变。求被测固体的体积。 【答案】 【详解】设未添加砝码时，活塞离汽缸底部高度为，第一次添加砝码前后，装置内气体为等温变化，有 放入待测固体，添加砝码前后，装置内气体变化仍为等温变化，有 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$