课时冲关81 素养培优26 气体实验定律的综合应用&课时冲关82 热力学定律与能量守恒（教用版）-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮课时作业

高考总复习物理 课时冲关81 素养培优26 学生用书 1.如图所示为一定质量气体状态变化 P 时的-T图像，由图像可知，此气 体的体积 )0 A.先不变后变大 B.先不变后变小 C.先变大后不变 D.先变小后不变 解析：D[第一阶段为等温变化，压强变大，根 据玻意耳定律知体积减小，第二阶段为等容变 化，体积不变，所以气体体积先变小后不变，D 正确.门 2.(2025·湖南卷，13) 用热力学方法可测 量重力加速度.如图 所示，粗细均匀的细 管开口向上竖直放 置，管内用液柱封闭 了一段长度为L1的空气柱.液柱长为h,密度为 ρ.缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2, 大气压强为o (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的 大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不 同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长 度、空气柱长度、温度等.某次实验测量数据如 下，液柱长h=0.2000m,细管开口向上竖直放 置时空气柱温度T1=305.7K.水平放置时调 控空气柱温度，当空气柱温度T2=300.0K时， 空气柱长度与竖直放置时相同.已知ρ=1.0× 103kg/m3,po=1.0×10Pa.根据该组实验数 据，求重力加速度g的值. 解析：(1)竖直放置时里面气体的压强为p1=p。 +pgh, 水平放置时里面气体的压强2=p0, 由等温过程可得p1L1S=2L,S, 解得g=(L,L) Ligh (2)由等容过程= TI T' 联立可得g= p(T1-T2) Tzph 代入数据可得g=9.5m·s2 答案：(1)g=L?-L1) Ligh (2)g=9.5m·s2 ·610 气体实验定律的综合应用 P458 3.如图所示，活塞将左侧导热汽 缸分成容积均为V的A、B两 A 部分，汽缸A部分通过带有 阀门的细管与容积为子导热 性能良好的汽缸C相连.开始时阀门关闭，A、B 两部分气体的压强分别为p。和1.5p。.现将阀 门打开，当活塞稳定时，B的体积变为号，然后 再将阀门关闭.已知A、B、C内为同种理想气 体，细管及活塞的体积均可忽略，外界温度保持 不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计.求： (1)阀门打开后活塞稳定时，A部分气体的压 强PA； (2)活塞稳定后，C中剩余气体的质量M2与最 初C中气体质量M,之比. 解析：(1)初始时对活塞有 PoS+mg=1.5PoS, 得到mg=0.5poS 打开阀门后，活塞稳定时， V 对B气体有1.5p0·V=B·2, 解得pB=3po' 对活塞受力分析有pAS十mg=pBS, 解得px=2.5po; (2)设未打开阀门前，C气体的压强为pco, 对A、C两部分气体整体有 Av+·当-，y+) 27 解得pc0-?A 以C中原来的气体为研究对象有 pco·1=pVc,解得Ve=1.35V, V 所以，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体 V 质量M,之比M=V。27 M2_4_5 答案：(1)2.5p。 (2)2 课时冲关82热力 学生用书 [基础落实练] 1.(多选)下列说法正确的是 A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体， 因此不遵循热力学第二定律 B.自发的热传导是不可逆的 C.可以通过给物体加热而使它运动起来，但不 产生其他影响 D.气体向真空膨胀具有方向性 解析：BD[有外界的帮助和影响，热量可以从 低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二 定律，A错误；由热力学第二定律可知，自发的 热传导是不可逆的，B正确；不可能通过给物体 加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违 背了热力学第二定律，C错误；气体可自发地向 真空膨胀，具有方向性，D正确.] 2.(多选)如图所示为电冰箱体 干燥过滤器 箱的工作原理示意图， 压缩机工作时，强迫制 ,冷凝器 冷剂在冰箱内外的管道 中不断循环，在蒸发器 压缩机 中制冷剂汽化吸收箱体 内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量 到箱体外，下列说法正确的是 A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热 量传到外界是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 解析：BC[热力学第一定律是热现象中内能与 其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒的 具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D 错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发 地从低温物体传到高温物体，必须借助于外界 做功，A错误，B正确.门 3.一同学将针筒的针拔除后，将 该端封闭一定质量的理想气体 做成弹射玩具，该同学先缓慢 推动推杆将针筒内气体进行压 缩，然后松开推杆，压缩气体膨 胀将推杆弹射，若推杆缓慢压 缩气体过程中针筒内气体温度不变，推杆弹射 过程中针筒内气体与外界无热交换，则下列说 法中正确的是 ( ) A.推杆压缩气体过程，针筒内气体吸热 B.推杆压缩气体过程，针筒内气体压强减小 C.推杆弹射过程，针筒内气体内能增加 D.推杆弹射过程，针筒内气体分子平均动能 减小 ·61 第十五章热学 学定律与能量守恒 P459 解析：D[推杆压缩气体过程，对气体做功，气 体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向 外界放热，故A错误；推杆压缩气体过程，气体 体积变小，根据玻意耳定律可知，针筒内气体压 强变大，故B错误；推杆弹射过程，针筒内气体 对外做功且外界无热交换，内能减小，故C错 误；推杆弹射过程，内能减小，温度降低，针筒内 气体分子平均动能减小，故D正确.] 4.一定量的理想气体的压强力与P1 热力学温度T的变化图像如图 所示.下列说法正确的是 ( A.A→B的过程中，气体对外界 做功，气体内能增加 B.A>B的过程中，气体从外界吸收的热量等于 其内能的增加量 C.B→C的过程中，气体体积增大，对外做功 D.B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小 解析：B[从A到B的过程，是等容升温过程， 气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气 体内能增加，故A错误，B正确：从B到C的过 程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界 对气体做功，气体放出热量，内能不变，故C、D 错误.] 5.(多选)如图所示，将一空的铝 制易拉罐开口向下压入恒温 游泳池的水中，则金属罐在水 中缓慢下降的过程中，罐内空 气（可视为理想气体）() A.内能增大 B.分子间的平均距离减小 C.向外界放热 D.外界对气体做正功 解析：BCD[由于温度不变，故气体内能不变 (理想气体内能取决于温度)，A错误；取金属罐 中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压 入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题 意知压强变大，根据玻意耳定律1V1=pV2, 可知体积变小，故分子平均间距变小，B正确； 恒温内能不变，△U=0,体积变小，W>0,根据 热力学第一定律△U=W十Q,可知Q<0,即向 外放热，故C、D正确.门 6.(多选)一定量的理想气体从状态P1 a变化到状态b,其过程如p-T 图上从a到b的线段所示.在此 a 过程中 ()0 高考总复习物理 A.气体一直对外做功 B.气体的内能一直增加 C.气体一直从外界吸热 D.气体吸收的热量等于其内能的增加量 解析：BCD[由兴=C结合题图可知，气体在 从a到b的过程中体积不变，做的是等容变化 所以气体对外界没有做功，故A错误；气体在从 a到b的过程中，温度一直在升高，又因该气体 是理想气体，所以气体的内能一直增加，故B正 确；由前面分析可知气体在从a到b的过程中， 气体的内能变化量△U>0,而W=0,由热力学 第一定律△U=W十Q,可得Q=△U>0,所以气 体从外界吸热，且吸收的热量等于气体内能的 增加量，故C、D正确. 7.(多选)如图所示，汽缸和活塞与 外界均无热交换，中间有一个固 B 定的导热性良好的隔板，封闭着 两部分气体A和B,活塞处于静 0000000 止平衡状态.现通过电热丝对气 体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不 计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦， 大气压强保持不变，则下列判断正确的是 A.气体A吸热，内能增加 B.气体B吸热，对外做功，内能不变 C.气体A分子的平均动能增大 D.气体A和气体B内每个分子的动能都增大 解析：AC[气体A进行等容变化，则W=0,根 据△U=W十Q可知气体A吸收热量，内能增 加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但 不是每个分子的动能都是增大的，选项A、C正 确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B 吸收热量，温度升高，体积变大，内能增加，对外 做功，选项B错误.] [能力综合练] 8.气象气球是进行高空气象观测的平 台.首先用聚酯薄膜材料制成气球 的球皮，然后对它充以比空气密度 小的气体，之后密封好，气球就可以 携带仪器升空探测了.某气象气球升至地球平 流层时，平流层的气压为.从早上至中午，由于 阳光照射，气球内气体的内能增加了△U,气球 有微小膨胀，半径由R1膨胀到R2,己知早上气 球内气体温度为T1.假设气球内的气体压强始 终等于平流层气压，求中午时气球内气体的温 度T,和早上至中午气球内气体吸收的热量Q. 解析早上气球体积V,=号R, 中午气球休积V:=专R, ·61 从早上至中午，气球内的气体做等压变化， 时有的会年餐 气球膨胀过程，气体压强为卫，外界对气体做功 W=一(V,一V1),由热力学第一定律△U=Q -W 解得Q=AU+号p(R,-R,) 答秦：R1AU叶(R一R) [素养培优练] 9.如图所示为一超重报警装置， 重物一平台 其主体是水平地面上的竖直薄 壁密闭容器且导热性能良好. 轻杆 容器高H=0.5m、横截面积S 活塞 =0.06m,底部是深h=0.1 m的预警区域，内有一厚度和 预警区域Th 质量均不计的活塞.活塞通过 轻杆连接轻质平台，当活塞进入预警区域时，系 统会发出超重预警.平台上未放重物时，内部封 闭气柱长度L=0.4m;平台上轻放质量为M的 重物时，活塞最终恰好稳定在预警区域上边界. 已知环境温度T。=27℃，大气压强p。=1.0× 105Pa,不计摩擦阻力，求： (1)重物的质量M; (2)放上M至活塞最终稳定的过程中，密闭气 体与外界交换的热量Q; (3)若环境温度变为一3℃且外界大气压强不 变，为保证放上M后活塞最终仍稳定在预警区 域上边界，应充装与封闭气体同温同压的气体 体积为多少？ 解析：(1)最终稳定时，封闭气体温度不变，则 poLS=p1hS,可得p1=4po, 又因为=o十普， 代入相关已知数据求得M=1.8×103kg; (2)设外界大气压力和重物对封闭气体做功为 W,则W=(Mg+S)(L-h), 代入数据求得W=7.2×103J, 在(1)问的情况下，封闭气体内能不变（=0)，根 据热力学第一定律△U=Q十W可得，气体对外 界放出的热量为Q=7.2×103J; (3)外界大气压强不变，所以环境温度变化时， 满兰-六即点品 解得V1=0.9V。, 所以应充装同温同压的气体体积为△V=V。一 0.9V。=0.1LS=2.4×103m3. 答案：(1)M=1.8×103kg(2)气体对外界放 出的热量为7.2×103J(3)2.4×103m3