第十四章 专题探究22 气体实验定律与热力学定律的综合应用-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

9.(1)0.96×10°Pa(2)吸热150J 解析：(1)由图可知，B→C为等温变化，则有Tm=Tc=360K C一A为等压变化.则有Pe=p4=0,8xI03Pa, 4一8为等容变化，根据查理定律可得= 解得pn=0.96x103Pa. (2)B一C为等温变化.根据玻意耳定律可得mV=PcVc 解得Vm=0.10m3, 则有V=Vm=0.10m C+A为等压过程，体积减小，外界对气体做功为W,=,△F P(Ve-V4)=1600J, 则气体从A→B+C→A的整个过程中，根据热力学第一定律可得 Wwc+Wc+0=0, 代入数据.解得0=150J. 则整个过程中是吸热，吸收的热量是150」 实验特调15热学相关实验 1.(1)C(2)1×103(3)6气体温度升高 2.(1)缓慢(2)月 (3)6(4)偏小 解析：(1)在操作非骤)中，为了保证气体温度不变，应缓慢移动 活塞 (2)设周体药物的体积为V。,以气体为研究对象，根据玻意耳定律可 得(-o)=G,整理可得V=C·+。,为了得到直线图像，纵坐标 是.则横坐标应该选用1 (3)根据V=C·1+,结合图乙图像可知，待测药物的体积 》 为V。=6. (4)由于压强传感器和注射器连接处软管存有一定容积，设该容积 为，.以气体为研究对象，根据玻意耳定律可得(V+V,-诚)=C, 整理可得V=C· +o-,结合图乙可知Vo-,b=V<· 可知测量值比真实值偏小 专题探究22气体实验定律与热力学定律的综合成用 1.C解析：A,BC为绝热过程，由图像可知.气体体积增大，则外界 对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度 降低，故A错误：B.C→D为等温过程.气体内能不变，由图像可知， 气体体积减小，则外界对气体做正功，根据△=W+Q=0,可知Q<0 即气体向外界放热，故B错误：C.由于B→C过程气体温度降低。 C→D为等温过程，则B状态温度高于D状态温度，气体处于B状 态比处于D状态时分子的平均动能大，故C正确：D.根据p-V图像 与横轴围成的面积表示做功的大小，由题图可知，→+B过程气体对 外界做的功比D→A过程外界对气体做功多，故D铝误.故选C. 2D解析：A根据理想气体状态方程，有.，解得 T。2T。 3,放A错误：B.由图像可知，从状态A到状态C,气体等容变 化.根据热力学第一定律可得△Uc=Q,从状态C到状态B,气体等 温变化，内能不变，即U:=U=U,+Q,所以从状态B到状态A,有 4Ua=U,-Um=-Q,从状态B到状态A,气体与外界交换的热量为 Q',根据热力学第一定律可知-Q=一W+Q',则气体与外界交换的热 量Q'=W-Q,故B错误：C.从状态B到状态C,温度不变，内能变化 量为0（△U=0),且体积增大，气体对外做功(F<0),根据热力学第 一定律可知气体要吸热，故C错误：D.从A到C是等容变化，分子 数密度不变，温度变为原来2倍，分子平均动能变为原来2倍.由题 意，可知4C线为等符线，根据查理定律，有-2玩，解得心= 但由于压强变为原来2倍，不是简单的分子撤击次数变为原来2倍 (因为分子平均动能增大.每次拉击力度也增大)，实际上状态C与 状态A相比N,<2N2,故D正确故选D. 3.D解析：A根瑞理想气体的状态方程可之-，代人数据 得P。:P=6:1,故A错误；B.6+过程温度升高.分子平均动能增 一学霸高考·白 大，平均速率增大，容器壁单位而积上的分子平均作用力变大，故 B错误：C.一→过程体积缩小，外界对气体做功W>0,等温变化.内 能不变，△0=0，由热力学第一定律△0=Q+W,得Q<0,气体向外界 放热，故C错误：D.将T-V图像转化为p-V图像，根据图线下方围 成的面积等于功，易知→6过程中气体体积增大，气体对外做功， 过程体积不变，对外不做功.C→过程体积缩小，外界对气体做 功，-V图像围成的封闭面积等于外界对气体做的功，回到原状态 ,温度可到初始状态，全过程内能变化量△/=0，由热力学第一定律 △U▣Q+W得，气体一定放出热量且放出的热量等于外界对气体做的 功，故D正确.故选D. 0 3Vs V 4.C解析：A.活塞处于平衡状态时，由P,S+mg=PmS.可知，相同温度 下理想气体B的压强大于理想气体A的压强，即题图乙中图线【表 示等容状态下理却气体B的PT图像，A错误：B.根据理想气体状 态方程兰=(，可知斜率本=合，因为题设中理想气体A和B可能是 不同的气体，C的值可能不同，因此无法判断理想气体A和B的体积 大小，B错误：C,使外界温度升高△T,P-T图像如图所示，可知理想 气体A和B的压强变化量△P>△，.所以活塞一定向上移动.C正 确：D.根据热力学第一定律△U=W+Q,可知温度升高△U>0,理想气 体B对外做功W<0,解得Q>0,即封闭的理想气体B一定吸收热量， D错误.故选C AP AT 5.(1)8L(2)328J 解析：(1)以整体气体为研究对象，根据等温方程有(10L+V) (5%水7L+门，解得V=8L(2)上述过程中外力F做的功 W,=28J.大气对活塞的压力F。=PS=100N,可知大气对活塞做功 W,=,)=3001,外界环境温度不变，金属立柱，空腔及汽缸导热 △V 性良好，内能不变，根据热力学第一定律可知0=W-Q解得汽缸及 空腔内的气体向外界放出的热量Q=W=W+W2=3281. 6.(1)8m(2)122.4J 解析：(1)设活塞停止运动时，氮气气柱长度为'，根据题意可知，汽 红导热性良好，活塞缓慢向下运动，汽缸内气体的温度不变，由玻意 耳定律有plS=p'LS. 代入数据解得L=12cm, 则此过程中活塞下降的距离h=L-'=8m (2)根据题意，由功能关系，对弹簧有￡。=W 对活塞有W+mgh+poS动-W0一形气=0， 联立代入数据解得平气=1224J. 则活塞对汽缸内气体做功为气=W气=122.4J. 由热力学第一一定律有△U=Q+W, 由于气体温度不变，内能不变.即△U=0, 则Q=-1224J. 即过程中氨气向外界放出的总热量为122.4J 第十四章综合测试 1.B 2.B解析：左室气体压强变大，体积减小，右室气体压强变小，体积变 大，所以活塞向左移动，右室气体对左室气体做功，故W左>0，罪右< 0.环境温度始终不变，△/=0，根据热力学第一定律可得△U=W左+ Q左，山0=W右+Q右，可得Q左<0，Q右>0，即左室气体放热，右室气体 吸热，B正确 题·物理·87一学霸高春白题物理 专题探究22 气体实验定？ ☑专题强化热点聚焦，重准突破1限时：40min 题型1理想气体状态图像分析 1.(2025·黑龙江哈尔滨一模)如图，某密闭容 器中一定质量的理想气体从状态A依次经过 状态B、C、D后再回到状态A.其中，A→B和 C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过 程，这就是著名的“卡诺循环”.下列说法正确 的是 A.B→C过程中，气体温度升高 B.C→D过程中，气体从外界吸收热量 C.气体处于B状态比处于D状态时分子的 平均动能大 D.A-→B过程气体对外界做的功比D→A过 程外界对气体做功少 2.(2025·河南名校联考)如图所示，一定质量 的某种理想气体在状态A时的体积为V。:从 状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量 为Q,在p-T图像中图线AC反向延长线通过 坐标原点O,从状态C到状态B温度不变，从 状态B到状态A.该气体对外界做的功为W 用N表示气体分子在单位时间内撞击容器 壁上单位面积的次数则下列说法正确的是 ( 2T。7 T0 A.气体在状态B时的体积为 3po B.从状态B到状态A,气体与外界交换的热 226 与热力学定律的综合应用 量为W+Q C.从状态B到状态C,气体对外放热，内能 减少 D.状态C与状态A相比，N<2W 3.(2024·山东济南二模)一定质量的理想气体 从状态a开始，经a→b→c→a回到初始状态 a,其T-V图像如图所示.下列说法正确的是 ( 2T T 0 3。市 A.a、b状态对应的压强之比为3：2 B.b℃过程，容器壁单位面积上的分子平均 作用力变小 C.c→a过程为绝热过程 D.a→b→c→a整个过程向外放出的热量等 于外界对气体做的功 4.如图甲，竖直放置的导热性能良好的密闭矩 形容器中，一活塞上下各封闭一定质量的理 想气体A和B,它们的温度相同，活塞重力不 可忽略并可在密闭容器中无摩擦滑动，此时 活塞处于静止状态，理想气体A和B在体积 不变下的p-T图像如图乙所示，则以下说 法正确的是 A.图乙中图线I表示在体积不变下的理想 气体A的pP-T图像 B.封闭的理想气体A的体积一定大于理想 气体B的体积 C.若环境温度升高，活塞一定向上移动 D.若环境温度升高，理想气体B一定释放 热量 题型2气体实验定律与热力学定律的结合 5.(2025·河北张家口一模)建筑工地上工人 用液态金属浇筑一个金属立柱时，由于工艺 缺陷在柱体内部浅层形成了一个不规则的空 腔，为修补空腔需要测出空腔的体积，在金属 立柱上打一个小孔，用细管将空腔内部与一 个封闭的汽缸相连通（如图所示），做好密封 使空腔、汽缸、细管内部组成一个密闭的空 间.汽缸上部由横截面积S=10cm2的活塞密 封，初始状态汽缸内封闭的气体体积为10L 现对活塞施加一个竖直向下的变力F,使活 塞缓慢下移，当汽缸内气体体积变为7L时， 外力F的大小为20N,上述过程中外力F做 的功W,=28J.已知外界环境温度不变，金属 立柱、空腔及汽缸导热性良好，不计活塞质 量、活塞与汽缸间的摩擦力、细管中气体的体 积，大气压强po=1.0×10Pa.求： (1)金属立柱内空腔的体积： (2)汽缸内气体体积由10L变为7L的过程 中，汽缸及空腔内的气体向外界放出的 热量 柱体 空 第十四章热学学霸高春 6.图(a)为某种机械的新型减震器一氮气减 震器，其结构如图(b),减震器中的活塞质量 为2kg,汽缸内活塞的横截面积为S=50cm2. 为了测量减震器的性能参数，将减震器竖直 放置，给汽缸内充入氮气，当气压达到p=6× 10Pa时，活塞下端恰被两边的卡环卡住，氨 气气柱长度为L=20cm且轻质弹簧恰好处于 原长.不计活塞厚度和一切摩擦，汽缸导热性 良好，汽缸内密闭的氨气视为理想气体，大气 压强po=1×103Pa,重力加速度g取10m/s2, 环境温度不变， (1)现用外力竖直向下压活塞，使活塞缓慢向 下运动.当汽缸内氮气的压强大小为p'= 1×10°Pa时，活塞停止运动，求此过程中 活塞下降的距离h: (2)若在(1)的过程中，外力对活塞做的功为 W=87.2J.过程结束时弹簧的弹性势能为 E,=64J,求此过程中氮气向外界放出的 总热量Q. 活 卡环 汽虹 图a 图b) 227