专题12 热学-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（湖南专用）

专题12 热学 1、（2024·湖南卷·T13） 一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 （1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p和V表示）； （2）小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 2、（2023·湖南卷·T13）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． 3、（2022·湖南卷·T15（1））利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（　　） A. A端为冷端，B端为热端 B. A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C. A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D. 该装置气体进出过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 4、（2022·湖南卷·T15（2））如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求： （1）活塞处于A位置时，汽缸中气体压强； （2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。 一、多选题 1．（2024·湖南怀化·二模）如图甲，在汽缸内轻质活塞封闭着一定量的理想气体，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内理想气体升高一定的温度，理想气体吸收的热量为Q1，理想气体在定容下的比热容记为C1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内理想气体升高相同的温度，其吸收的热量为Q2，理想气体在定压下的比热容记为C2。则下列判断正确的是（    ） A．Q1>Q2 B．Q1<Q2 C．C1>C2 D．C1<C2 2．（2024·湖南衡阳·三模）图为一定质量的理想气体发生状态变化的p-V图像，1、2是两条等温线，A、B是等温线1上的两点，C、D是等温线2上的两点，若气体按图线从A→B→C→D→A进行状态变化，则下列说法正确的是（　　） A．等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度低 B．气体从状态A变化到状态B，气体一定放出热量 C．气体从状态B变化到状态C，气体的内能增加 D．气体从状态C变化到状态D，气体分子的平均速率不变但密度变大 3．（2024·湖南长沙·二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5atm，在药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V值为（　　） A．n=40次 B．n=60次 C．V=10L D．V=4L 二、解答题 4．（2024·湖南·三模）如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为S，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分，另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接（气筒连接处的体积不计，抽气、打气时气体温度保持不变），初始时m、n均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最右侧完成一次打气。重力加速度为g。 （1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，此时容器上下两部分气体压强之比为3:5，求气筒的容积； （2）当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至少是多少？ 5．（2024·湖南常德·一模）气体弹簧的原理是在一个密闭容器内充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现类似弹簧的作用，其简化结构如图乙所示。直立圆柱形密闭汽缸导热良好，面积为S的活塞通过连杆与椅面连接。初始时汽缸内密闭一段长度为、压强为的理想气体。质量为m的人静坐在椅子上，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计，气体温度保持不变，忽略椅面、活塞及连杆的重力，重力加速度为g。 （1）求人坐在椅面上稳定后汽缸内密闭气柱的长度； （2）已知大气压强为，为使椅面升到初始位置，求需向汽缸内充入的与汽缸温度相同的大气的体积。 6．（2024·湖南长沙·三模）两只完全相同的篮球甲、乙内空气的质量均为m0，压强均为p0，温度均为T0。现用打气筒给两球充气（如图所示）。假设充气前、后篮球的体积不变，将球内气体视为理想气体。 （1）给甲球缓慢充气至球内压强为3p0，该过程可视为温度不变，求注入空气的质量； （2）给乙球迅速充入与球内压强、温度、体积相同的空气后，球内压强变为2.1p0，求充气过程中打气筒对气体做的功。已知气体内能U与温度的关系为，α为正常数，该充气过程可视为绝热过程。 7．（23-24高三下·湖南·期中）如图1所示为压气式清毒喷壶，若该壶容积为0.8L内装0.6L的清毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.05L的的空气，多次下压后，壶内气体压强变为时，按下B使阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，。 （1）求充气过程向下压A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积； （2）喷液全过程，若壶内气体状态变化的等温线可近似看成一段倾斜直线，如图2所示，估算喷液过程壶内气体从外界吸收的热量。 8．（2024·湖南岳阳·三模）2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳翼修复任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积，核心舱容积，开始气闸舱和核心舱的气压都为p0（标准大气压）。航天员要到舱外太空行走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机缓慢将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B，该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。求： （1）内闸门A的表面积是S，每次抽气的体积为，缓慢抽气过程中，抽气机内气体压强与气闸舱内剩余气体压强始终相等。第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内闸门A的压力差ΔF大小； （2）每次抽气的体积还是，抽气几次后气闸舱内压强小于。 9．（2024·湖南永州·三模）一根粗细均匀、长度的导热玻璃管开口向下竖直放置，管中水银柱的长度，封闭的理想气体柱的长度，如图甲所示；现将玻璃管缓慢转动至开口向上并固定，如图乙所示。已知外界大气压强恒为75，环境的热力学温度始终为。 （1）求图乙中水银到管口的距离h； （2）对图乙中的封闭气体加热，要使水银全部从玻璃管顶端溢出，求封闭气体的热力学温度不能低于多少。 10．（2024·湖南·二模）如图所示，高为2H的导热汽缸的底部与体积可以忽略的透明管相连，活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸上端与大气相通。初始时，活塞位于汽缸中部H处，竖直细管内水银柱的高度为（式中ρ为水银的密度），水银柱的上方为一小段真空。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，重力加速度为g。不计活塞的厚度、与汽缸间的摩擦，不计细管内气体的体积变化，水银柱始终未进入汽缸。 （1）求活塞的质量； （2）若在初始状态下将汽缸顶端封闭（将大气视为理想气体），然后把整个系统置于低温环境中，稳定时测得活塞距离汽缸底部的高度为 0.96H。已知初始时环境温度为T1=300K，求该低温环境的温度。 11．（2024·湖南岳阳·二模）如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U型管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度，右管水银液面比左管水银液面高。大气压强。 （1）求左管内封闭气体的压强； （2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设整个过程温度不变。 12．（2024·湖南衡阳·二模）如图所示，将一个粗细均匀的小玻璃瓶装入适量的水后，开口向下倒扣入塑料水瓶中，使小玻璃瓶中封闭一段空气，拧紧塑料水瓶的瓶盖。用手挤压塑料水瓶，小玻璃瓶会缓慢下沉到底部；适当减小挤压塑料水瓶的程度，小玻璃瓶会缓慢上浮。已知小玻璃瓶的质量为7.5克，瓶子的底面积为2.5cm2，外界大气压强为p0。环境温度始终保持不变，忽略小玻璃瓶的厚度及小玻璃瓶上升到水面时对塑料瓶内气体体积的影响，小瓶中的空气视为理想气体，水的密度。 （1）在初始不用手挤压塑料水瓶时，小玻璃瓶中气柱的长度至少为多少厘米，小玻璃瓶才会浮在水面上？ （2）若某时刻小玻璃瓶内气体压强为，瓶内气柱长为5.2厘米，再用力缓慢挤压塑料瓶，当小玻璃瓶内气体压强稳定在时，小玻璃瓶内气柱长度为多少厘米？ 13．（2024·湖南邵阳·二模）在导热良好的矩形气缸内用厚度不计的活塞封闭有理想气体，当把气缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于气缸口处，如图甲所示；当把气缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强，环境温度为T0，气缸的深度为h，重力加速为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。 （1）求图乙中活塞离气缸底部的高度h1； （2）活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升高，直到活塞再次位于气缸口，已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为U=kT，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 14．（2024·湖南长沙·一模）气压传动是工业中常见的传动方式。如图所示，面积为的活塞A静止，与气缸右端相距。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积的活塞B和上方高h的液柱（液体密度为），最终活塞A移到最右端。活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，不计摩擦和两活塞质量。 （1）最终活塞B上升的高度； （2）若整个过程活塞A对封闭气体做正功W，忽略气体质量，求整个过程中气体对外放热Q为多少。 15．（2024·湖南张家界·二模）肺活量是指在标准大气压。 下，人一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体的体积。某高三男生用“吹气球法”粗测自己的肺活量等级。如图所示，该同学尽力吸气后，将全部气体吹入气球内并封住出气口（吹气前气球内部的空气可忽略不计）。若吹气后气球可看作半径r=10cm的球形，球内气体的压强 气体温度与环境温度 相同。 （取 绝对零度取-273 ℃） （1）求该同学的肺活量； （2）已知在标准状态下空气的体积 求该同学一口气吹出的空气分子数（保留3 位有效数字）。 16．（2024·湖南长沙·一模）如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞P、Q，将开口向上的导热汽缸内的理想气体分成A、B两部分。上面活塞通过轻绳悬挂在天花板上，汽缸和汽缸下方通过轻质绳子悬挂的物块的质量均为2m，整个装置处于静止状态，此时两部分气柱的长度均为。环境温度、大气压强均保持不变，且满足，g为重力加速度，不计一切摩擦。 （1）求此时A气体的压强； （2）剪断连接物块的绳子，一段时间后两活塞重新恢复平衡，求汽缸上升的距离。 17．（2024·湖南长沙·一模）中国作为一个海洋大国，拥有极为广阔的海域。核潜艇是核打击生存能力最强的一种，因其具备高度隐蔽性、机动性、长时间水下续航等特点，是国家核战略的重要基石。我国自主研发的094型战略核潜艇，使我国核威慑力量更加有效，第二次核打击能力得到巨大的提高，被称为“镇国神器”。一个体积为V的简易潜水艇模型如图所示。当储水舱里的气体体积为，压强为时，潜水艇有浸没在海水中。当地大气压强为，海水的密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜水艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜水艇的压强变化忽略不计。 （1）当潜水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，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜水艇静止潜在深度h处时（潜水艇全部浸入海水后，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的气体后，打开阀门排出部分海水使潜水艇向上浮。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。 18．（2024·湖南长沙·一模）如图所示是王同学家新买的某品牌5座小汽车油箱盖里面的标牌，标牌内容为厂家建议冷态时（汽车静止停放时）轮胎充气压力标准，王同学通过上网查询得知，王同学一家人利用寒假满载行李进行中国红色文化自驾游。出发前汽车停放在室温为的地下车库，根据厂家建议，王同学把汽车后轮胎压充气调整为，王同学一家人驾驶该汽车在高速公路连续行驶了4小时后开进了服务区，刚到服务区时王同学发现汽车胎压仪表盘上显示车后轮胎压为，已知轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系。求： （1）汽车开进服务区时，后轮胎内气体的温度： （2）汽车开进服务区后，王同学立即从后轮胎内放出一部分气体让胎压回到，若放气前后轮胎内气体的温度不变，则从后轮胎内放出气体的质量占后轮胎内气体总质量的百分比。（结果保留三位有效数字） 19．（2024·湖南邵阳·一模）目前邵阳市正在如火如荼的进行“创国卫”行动，提倡文明出行，绿色出行，自行车是绿色出行的主要工具。某同学在出行前，发现自行车胎气压不足，他拿打气筒给自行车充气，充气前车胎气压为，车胎容积V为2L。每次打气筒充入车胎的气体压强为，体积，打10次后（不考虑气体温度和车胎容积的变化）。 （1）此时车胎内气体的压强为多少？ （2）充入的气体与原来气体质量之比k为多少？ 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12 热学 1、（2024·湖南卷·T13） 一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 （1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p和V表示）； （2）小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有 解得 （2）设气球内气体质量为，则 对气球进行受力分析如图所示 根据气球的受力分析有 结合题中p和V满足的关系为 解得 2、（2023·湖南卷·T13）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． 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积 根据玻意耳定律 解得 （2）同理第二次抽气 解得 以此类推…… 则当n次抽气后助力气室内的气体压强 则刹车助力系统为驾驶员省力大小为 3、（2022·湖南卷·T15（1））利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（　　） A. A端为冷端，B端为热端 B. A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C. A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D. 该装置气体进出过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 【答案】ABE 【解析】 A. 依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部份热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确； B．依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确； C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误； DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。 故选ABE。 4、（2022·湖南卷·T15（2））如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求： （1）活塞处于A位置时，汽缸中气体压强； （2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有 代入数据解得 （2）当活塞在B位置时，汽缸内压强为p2，则有 代入数据解得 将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有 联立解得 一、多选题 1．（2024·湖南怀化·二模）如图甲，在汽缸内轻质活塞封闭着一定量的理想气体，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内理想气体升高一定的温度，理想气体吸收的热量为Q1，理想气体在定容下的比热容记为C1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内理想气体升高相同的温度，其吸收的热量为Q2，理想气体在定压下的比热容记为C2。则下列判断正确的是（    ） A．Q1>Q2 B．Q1<Q2 C．C1>C2 D．C1<C2 【答案】BD 【详解】把汽缸和活塞固定，使汽缸内理想气体升高一定的温度，外界对气体不做功 理想气体吸收的热量为Q1，由热力学第一定律，可知 活塞自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），汽缸内理想气体升高相同的温度，内能变化相同；气体膨胀，外界对气体做负功 其吸收的热量为Q2，由由热力学第一定律，可得 所以 由气体吸收热量，可知 故AC错误，BD正确。 故选BD。 2．（2024·湖南衡阳·三模）图为一定质量的理想气体发生状态变化的p-V图像，1、2是两条等温线，A、B是等温线1上的两点，C、D是等温线2上的两点，若气体按图线从A→B→C→D→A进行状态变化，则下列说法正确的是（　　） A．等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度低 B．气体从状态A变化到状态B，气体一定放出热量 C．气体从状态B变化到状态C，气体的内能增加 D．气体从状态C变化到状态D，气体分子的平均速率不变但密度变大 E．气体从状态D变化到状态A，气体对外界做正功 【答案】ACD 【详解】A．由图可知，一定质量理想气体从状态A变化到状态D的过程中，气体的压强保持不变，根据盖-吕萨克定律可知，体积变大，温度升高，因此等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度低，故A正确； B．气体从状态A变化到状态B，温度不变，内能不变，体积变大，则气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，故B错误； C．气体从状态B变化到状态C，温度升高，对于一定质量的理想气体内能增加，故C正确； D．气体从状态C变化到状态D，温度不变，则气体分子的平均速率不变，体积变小，则气体分子密度增大，故D正确； E．气体从状态D变化到状态A，体积减小，外界对气体对做功，故E错误。 故选ACD。 3．（2024·湖南长沙·二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5atm，在药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V值为（　　） A．n=40次 B．n=60次 C．V=10L D．V=4L 【答案】AD 【详解】AB．在用打气筒向喷雾器内打气的过程中，把原来喷雾器里的空气和打气n次所打入的空气作为研究对象，其质量和温度不变，遵循玻意耳定律。对于这部分空气，初、末状态的压强和体积分别为p1=1atm、V1=（2+0.2n）L、p2=5atm、V2=2L。根据玻意耳定律得 将各已知量代入上式可解得 n=40次 故A正确，B错误； CD．对于打气结束时喷雾器中所有的空气，在喷雾器向外喷药的过程，质量和温度也不变，其初态压强和体积分别为p2=5atm、V2=2L，末态压强和体积分别为p3=1atm、V3，再根据玻意耳定律得 将各已知量代入上式可解得 V3=10L 筒内剩下的药液还有 V= V容- V3=（14-10）L=4L 故C错误，D正确。 故选AD。 二、解答题 4．（2024·湖南·三模）如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为S，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分，另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接（气筒连接处的体积不计，抽气、打气时气体温度保持不变），初始时m、n均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最右侧完成一次打气。重力加速度为g。 （1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，此时容器上下两部分气体压强之比为3:5，求气筒的容积； （2）当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至少是多少？ 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，气体做等温变化，对上部分气体 对下部分气体 根据题意 解得气筒的容积为 （2）当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离，气体做等温变化，对上部分气体 对下部分气体 解得 ， 隔板与卡槽仍未分离，则 解得隔板的质量至少为 5．（2024·湖南常德·一模）气体弹簧的原理是在一个密闭容器内充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现类似弹簧的作用，其简化结构如图乙所示。直立圆柱形密闭汽缸导热良好，面积为S的活塞通过连杆与椅面连接。初始时汽缸内密闭一段长度为、压强为的理想气体。质量为m的人静坐在椅子上，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计，气体温度保持不变，忽略椅面、活塞及连杆的重力，重力加速度为g。 （1）求人坐在椅面上稳定后汽缸内密闭气柱的长度； （2）已知大气压强为，为使椅面升到初始位置，求需向汽缸内充入的与汽缸温度相同的大气的体积。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设人坐在椅面上后稳定时汽缸内气体压强为p1，则 气体做等温变化，则 解得 （2）设充入的气体的体积为V，则有 解得 6．（2024·湖南长沙·三模）两只完全相同的篮球甲、乙内空气的质量均为m0，压强均为p0，温度均为T0。现用打气筒给两球充气（如图所示）。假设充气前、后篮球的体积不变，将球内气体视为理想气体。 （1）给甲球缓慢充气至球内压强为3p0，该过程可视为温度不变，求注入空气的质量； （2）给乙球迅速充入与球内压强、温度、体积相同的空气后，球内压强变为2.1p0，求充气过程中打气筒对气体做的功。已知气体内能U与温度的关系为，α为正常数，该充气过程可视为绝热过程。 【答案】（1）2m0；（2） 【详解】（1）设篮球的体积为V0，给甲球缓慢充气，由玻意耳定律有 解得 即注入空气的质量为2m0； （2）由理想气体状态方程有 解得 则 由热力学第一定律有 解得 7．（23-24高三下·湖南·期中）如图1所示为压气式清毒喷壶，若该壶容积为0.8L内装0.6L的清毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.05L的的空气，多次下压后，壶内气体压强变为时，按下B使阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，。 （1）求充气过程向下压A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积； （2）喷液全过程，若壶内气体状态变化的等温线可近似看成一段倾斜直线，如图2所示，估算喷液过程壶内气体从外界吸收的热量。 【答案】（1）4次，0.2L；（2）30J 【详解】（1）壶中原来空气的体积，由玻意耳定律 解得 次 则最多喷射的液体体积为 （2）外界对气体做功 由热力学第一定律 解得 8．（2024·湖南岳阳·三模）2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳翼修复任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积，核心舱容积，开始气闸舱和核心舱的气压都为p0（标准大气压）。航天员要到舱外太空行走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机缓慢将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B，该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。求： （1）内闸门A的表面积是S，每次抽气的体积为，缓慢抽气过程中，抽气机内气体压强与气闸舱内剩余气体压强始终相等。第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内闸门A的压力差ΔF大小； （2）每次抽气的体积还是，抽气几次后气闸舱内压强小于。 【答案】（1）；（2）4次 【详解】（1）第1次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为p1，由玻意耳定律有 解得 第1次对核心舱充气后，核心舱气压变为p2，则有 解得 所以两舱气体对内闸门A的压力差为 （2）根据题意，第1次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为 第2次对气闸舱抽气，有 所以 第n次对气闸舱抽气，有 解得 由此可知，抽气4次后气闸舱内压强小于0.7p0。 9．（2024·湖南永州·三模）一根粗细均匀、长度的导热玻璃管开口向下竖直放置，管中水银柱的长度，封闭的理想气体柱的长度，如图甲所示；现将玻璃管缓慢转动至开口向上并固定，如图乙所示。已知外界大气压强恒为75，环境的热力学温度始终为。 （1）求图乙中水银到管口的距离h； （2）对图乙中的封闭气体加热，要使水银全部从玻璃管顶端溢出，求封闭气体的热力学温度不能低于多少。 【答案】（1）25cm；（2）453.75K 【详解】（1）图甲中气体的长度为 气体的压强为 图乙中气体的长度为 气体的压强为 环境的热力学温度不变，根据玻意耳定律有 解得 （2）设封闭理想气体的水银柱长度为x时，理想气体的热力学温度为T，则由理想气体状态方程有 其中 ， 代入可得 根据数学关系，当 即 此时有 所以封闭气体的热力学温度不能低于438.75K。 10．（2024·湖南·二模）如图所示，高为2H的导热汽缸的底部与体积可以忽略的透明管相连，活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸上端与大气相通。初始时，活塞位于汽缸中部H处，竖直细管内水银柱的高度为（式中ρ为水银的密度），水银柱的上方为一小段真空。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，重力加速度为g。不计活塞的厚度、与汽缸间的摩擦，不计细管内气体的体积变化，水银柱始终未进入汽缸。 （1）求活塞的质量； （2）若在初始状态下将汽缸顶端封闭（将大气视为理想气体），然后把整个系统置于低温环境中，稳定时测得活塞距离汽缸底部的高度为 0.96H。已知初始时环境温度为T1=300K，求该低温环境的温度。 【答案】（1）；（2）208K 【详解】（1）设封闭气体的压强为p，对活塞由平衡条件有 用水银柱表达气体的压强 p=ρgh 联立解得活塞的质量 （2）对活塞上方、下方气体，由理想气体状态方程分别有 对活塞有 解得 ，T2=208K 11．（2024·湖南岳阳·二模）如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U型管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度，右管水银液面比左管水银液面高。大气压强。 （1）求左管内封闭气体的压强； （2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设整个过程温度不变。 【答案】（1）100cmHg；（2）80cmHg 【详解】（1）以封闭气体为研究对象，设初始时气体的压强为，有 （2）设最终左侧封闭气体的液面下降高度为，管的横截面积为S，初始时气体的体积为 最终阶段气体的体积为 最终阶段气体的压强为 由于该过程气体的温度不变，即发生等温变化，有 解得 12．（2024·湖南衡阳·二模）如图所示，将一个粗细均匀的小玻璃瓶装入适量的水后，开口向下倒扣入塑料水瓶中，使小玻璃瓶中封闭一段空气，拧紧塑料水瓶的瓶盖。用手挤压塑料水瓶，小玻璃瓶会缓慢下沉到底部；适当减小挤压塑料水瓶的程度，小玻璃瓶会缓慢上浮。已知小玻璃瓶的质量为7.5克，瓶子的底面积为2.5cm2，外界大气压强为p0。环境温度始终保持不变，忽略小玻璃瓶的厚度及小玻璃瓶上升到水面时对塑料瓶内气体体积的影响，小瓶中的空气视为理想气体，水的密度。 （1）在初始不用手挤压塑料水瓶时，小玻璃瓶中气柱的长度至少为多少厘米，小玻璃瓶才会浮在水面上？ （2）若某时刻小玻璃瓶内气体压强为，瓶内气柱长为5.2厘米，再用力缓慢挤压塑料瓶，当小玻璃瓶内气体压强稳定在时，小玻璃瓶内气柱长度为多少厘米？ 【答案】（1）3cm；（2）4.4cm 【详解】（1）初始时，为保证小玻璃瓶会浮在水面上，则至少应保证刚好完全浸没时，浮力与重力相平衡，设小玻璃瓶中气柱的长度为h，则有 解得 h=3cm （2）由于环境温度始终保持，则为等温变化，可得 解得 l2=4.4cm 13．（2024·湖南邵阳·二模）在导热良好的矩形气缸内用厚度不计的活塞封闭有理想气体，当把气缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于气缸口处，如图甲所示；当把气缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强，环境温度为T0，气缸的深度为h，重力加速为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。 （1）求图乙中活塞离气缸底部的高度h1； （2）活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升高，直到活塞再次位于气缸口，已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为U=kT，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设甲、乙中封闭气体的压强分别为、，则有 ， 解得 ， 气体做等温变化，由玻意耳定律有 联立解得 （2）设活塞回到气缸口时气体温度为，气体等压变化，则有 可得 气体对外做的功为 气体内能变化为 根据热力学第一定律可得 解得 14．（2024·湖南长沙·一模）气压传动是工业中常见的传动方式。如图所示，面积为的活塞A静止，与气缸右端相距。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积的活塞B和上方高h的液柱（液体密度为），最终活塞A移到最右端。活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，不计摩擦和两活塞质量。 （1）最终活塞B上升的高度； （2）若整个过程活塞A对封闭气体做正功W，忽略气体质量，求整个过程中气体对外放热Q为多少。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为 最终封闭气体的压强大小为 活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知 解得 （2）由于活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，所以气体的内能不变，即有 气体对活塞B做功为 由于整个过程中气体对外放热为Q，根据热力学第一定律有 其中 则整个过程中气体对外放热 15．（2024·湖南张家界·二模）肺活量是指在标准大气压。 下，人一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体的体积。某高三男生用“吹气球法”粗测自己的肺活量等级。如图所示，该同学尽力吸气后，将全部气体吹入气球内并封住出气口（吹气前气球内部的空气可忽略不计）。若吹气后气球可看作半径r=10cm的球形，球内气体的压强 气体温度与环境温度 相同。 （取 绝对零度取-273 ℃） （1）求该同学的肺活量； （2）已知在标准状态下空气的体积 求该同学一口气吹出的空气分子数（保留3 位有效数字）。 【答案】（1）4800mL；（2）个 【详解】（1）根据题意，设该同学的肺活量为V1，根据玻意耳定律可得 其中 联立解得 mL （2）根据题意，设该同学一口气吹出气体在标准状态下的体积为V3，根据盖—吕萨克定律可得 该同学一次能呼出的空气分子数的物质的量为 该同学一口气吹出的空气分子数为 联立解得 个 16．（2024·湖南长沙·一模）如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞P、Q，将开口向上的导热汽缸内的理想气体分成A、B两部分。上面活塞通过轻绳悬挂在天花板上，汽缸和汽缸下方通过轻质绳子悬挂的物块的质量均为2m，整个装置处于静止状态，此时两部分气柱的长度均为。环境温度、大气压强均保持不变，且满足，g为重力加速度，不计一切摩擦。 （1）求此时A气体的压强； （2）剪断连接物块的绳子，一段时间后两活塞重新恢复平衡，求汽缸上升的距离。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对汽缸，根据平衡条件有 解得初态A气体压强为 （2）对活塞P，根据平衡条件有 解得初态B气体压强为 重新恢复平衡，对汽缸，根据平衡条件有 解得末态A气体压强为 对活塞P，根据平衡条件有 解得末态B气体压强为 由环境温度保持不变，根据玻意耳定律可得 ， 解得 ， 汽缸上升的距离为 17．（2024·湖南长沙·一模）中国作为一个海洋大国，拥有极为广阔的海域。核潜艇是核打击生存能力最强的一种，因其具备高度隐蔽性、机动性、长时间水下续航等特点，是国家核战略的重要基石。我国自主研发的094型战略核潜艇，使我国核威慑力量更加有效，第二次核打击能力得到巨大的提高，被称为“镇国神器”。一个体积为V的简易潜水艇模型如图所示。当储水舱里的气体体积为，压强为时，潜水艇有浸没在海水中。当地大气压强为，海水的密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜水艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜水艇的压强变化忽略不计。 （1）当潜水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，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜水艇静止潜在深度h处时（潜水艇全部浸入海水后，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的气体后，打开阀门排出部分海水使潜水艇向上浮。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）潜水艇有浸没在海水中时，根据平衡条件有 潜水艇全部浸没在海水中静止时，设排出储水舱上方的部分气体的体积为，根据平衡条件有 解得 根据理想气体状态方程可知储水舱剩余气体的质量与与原有气体的质量之比为 （2）设打开阀门前，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 根据玻意耳定律可得 解得 18．（2024·湖南长沙·一模）如图所示是王同学家新买的某品牌5座小汽车油箱盖里面的标牌，标牌内容为厂家建议冷态时（汽车静止停放时）轮胎充气压力标准，王同学通过上网查询得知，王同学一家人利用寒假满载行李进行中国红色文化自驾游。出发前汽车停放在室温为的地下车库，根据厂家建议，王同学把汽车后轮胎压充气调整为，王同学一家人驾驶该汽车在高速公路连续行驶了4小时后开进了服务区，刚到服务区时王同学发现汽车胎压仪表盘上显示车后轮胎压为，已知轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系。求： （1）汽车开进服务区时，后轮胎内气体的温度： （2）汽车开进服务区后，王同学立即从后轮胎内放出一部分气体让胎压回到，若放气前后轮胎内气体的温度不变，则从后轮胎内放出气体的质量占后轮胎内气体总质量的百分比。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）；（3） 【详解】（1）对车胎内气体分析，出发前压强为 温度为，到服务区时压强为 温度为，车胎的容积可视为不变，根据查理定律，得 代入数据解得 （2）设轮胎容积为V，放气后压强为 设在该压强下体积变为，放气前后轮胎内气体的温度不变，根据玻意耳定律，得 代入数据解得 从后轮胎内放出气体的质量，占后轮胎内气体总质量m的百分比为 19．（2024·湖南邵阳·一模）目前邵阳市正在如火如荼的进行“创国卫”行动，提倡文明出行，绿色出行，自行车是绿色出行的主要工具。某同学在出行前，发现自行车胎气压不足，他拿打气筒给自行车充气，充气前车胎气压为，车胎容积V为2L。每次打气筒充入车胎的气体压强为，体积，打10次后（不考虑气体温度和车胎容积的变化）。 （1）此时车胎内气体的压强为多少？ （2）充入的气体与原来气体质量之比k为多少？ 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）气体做等温变化，由玻意耳定律可得 此时车胎内气体的压强为 （2）法一：打入车胎内的气体在压强为时对应的体积为，则 气体在同温同压情况下质量比等于体积比，则 充入的气体与原来气体质量之比 法二：由 可得 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 $$