2027届高考物理一轮复习专项训练 气体、热力学定律综合大题 1

**基本信息** 聚焦气体实验定律与热力学定律综合应用，通过13道典型大题（含4道高考真题）构建"概念-模型-应用"逻辑链，强化科学推理与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |分子动理论|1题|估算分子质量/数/间距|微观量与宏观量关联（摩尔质量-密度-阿伏加德罗常数）| |气体压强计算|2题|斜面/活塞系统受力分析|力平衡方程与气体压强微观本质结合| |气体实验定律|6题（含3道高考真题）|等温/等压/等容变化及U形管问题|玻意耳/查理/盖-吕萨克定律的条件判断与公式应用| |热力学定律|4题（含1道高考真题）|功/热量/内能变化计算|热力学第一定律与气体状态变化综合（W+Q=ΔU）|

一轮复习气体、热力学定律综合大题专项训练1 1．轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V＝56 L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25 kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，请估算：(结果均保留一位有效数字) (1)一个氮气分子的质量m； (2)气囊中氮气分子的总个数N； (3)气囊中氮气分子间的平均距离r。 2．如图所示，质量为m1的内壁光滑的横截面积为S的玻璃管内装有质量为m2的水银，管外壁与斜面的动摩擦因数为，斜面倾角为30°，当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时，求被封闭气体的压强。 3．如图所示，一U形管由上方两根同粗细的玻璃管和下方连接的橡皮管组成，两玻璃管保持竖直且上端平齐，右管内封有一段长38 cm的气体，左管开口，左管水银面比右管内水银面高14 cm，大气压强为76 cmHg。现沿竖直方向缓慢移动左侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，玻璃管导热性能良好且环境温度不变。 (1)求此时右管封闭气体的长度； (2)若改为从左侧管口用一带柄的密封性很好的活塞缓慢向下推动空气的方法使两侧水银面相平，求活塞下移的长度约为多少厘米(结果保留两位有效数字)。 4．(2024·湖南卷)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＝8.66×10－3 kg(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＝1.0×105 Pa为大气压强，VB0＝0.5×10－3 m3为气球无张力时的最大容积，C＝18 J为常数。已知该气球自身质量为m0＝8.40×10－3 kg，外界空气密度为ρ0＝1.3 kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 5．(2023·海南高考)如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝1.050×105 Pa，则 (1)t′＝37 ℃时，气压是多大？ (2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？ 6．如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。(重力加速度常量g) (1)求弹簧的劲度系数； (2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 7．(2024·江西卷)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105 Pa。求： (1)气体在状态D的压强pD； (2)气体在状态B的体积V2。 8．如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积—温度(V－t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0＝－273.15 ℃；a、b为直线Ⅰ上的一点。求： (1)气体在状态a和b的压强之比； (2)气体在状态b和c的压强之比。 9．如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1 cm2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300 K时，气柱长度l1为10 cm；当外界温度缓慢升高到310 K时，气柱长度变为50 cm。已知外界大气压恒为1.0×105 Pa，水柱长度不计。 (1)求温度变化过程中氮气对外界做的功； (2)求葫芦的容积； (3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知1 mol氮气在1.0×105 Pa、273 K状态下的体积约为22.4 L，阿伏伽德罗常数NA取6.0×1023 mol－1。 10．如图，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积S＝500 mm2的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度l0＝200 mm。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程F－曲线如图。大气压强p0＝1×105 Pa。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； (2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化； (3)画出封闭气体等温变化的p－V图像，并通过计算标出a、b处坐标值。 11．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、2S，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H，左侧活塞上升H。已知大气压强为p0，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。 12．(2024·湖北卷)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T0，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h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ΔU＝CΔT，C为已知常数，大气压强恒为p0，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。 13．如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。 (1)气体从状态1到状态2是________(填“可逆”或“不可逆”)过程，分子平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)； (2)求水平恒力F的大小； (3)求电阻丝C放出的热量Q。 一轮复习气体、热力学定律综合大题专项训练1（解析） 1．轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V＝56 L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25 kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，请估算：(结果均保留一位有效数字) (1)一个氮气分子的质量m； (2)气囊中氮气分子的总个数N； (3)气囊中氮气分子间的平均距离r。 [答案]　(1)5×10－26 kg　(2)2×1024　(3)3×10－9 m [解析]　(1)一个氮气分子的质量m＝，解得m≈5×10－26 kg。 (2)设气囊内氮气的物质的量为n，则有n＝，N＝nNA， 联立解得N≈2×1024。 (3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r′的立方体，则有r′3＝，解得r′≈3×10－9 m 即气囊中氮气分子间的平均距离r＝r′＝3×10－9 m。 2．如图所示，质量为m1的内壁光滑的横截面积为S的玻璃管内装有质量为m2的水银，管外壁与斜面的动摩擦因数为，斜面倾角为30°，当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时，求被封闭气体的压强。 [答案]　p0－ [解析]　以水银柱和玻璃管为研究对象，根据牛顿第二定律得(m1＋m2)gsin 30°－μ(m1＋m2)·gcos 30°＝(m1＋m2)a 整理得a＝gsin 30°－μgcos 30°＝ 以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得 pS＋m2gsin 30°－p0S＝m2a 所以管内气体压强p＝p0－。 3．如图所示，一U形管由上方两根同粗细的玻璃管和下方连接的橡皮管组成，两玻璃管保持竖直且上端平齐，右管内封有一段长38 cm的气体，左管开口，左管水银面比右管内水银面高14 cm，大气压强为76 cmHg。现沿竖直方向缓慢移动左侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，玻璃管导热性能良好且环境温度不变。 (1)求此时右管封闭气体的长度； (2)若改为从左侧管口用一带柄的密封性很好的活塞缓慢向下推动空气的方法使两侧水银面相平，求活塞下移的长度约为多少厘米(结果保留两位有效数字)。 [答案]　(1)45 cm　(2)14 cm [解析]　(1)设玻璃管的横截面积为S，右管气柱原长度为L，两侧水银面高度差为h，大气压强为p0，现气柱长度为L1；根据玻意耳定律可得(p0＋pgh)LS＝p0L1S， 其中L＝38 cm，h＝14 cm，p0＝76 cmHg， 代入数据解得L1＝45 cm。 (2)设活塞下移长度为x，两侧液面相平时，气体压强为p，此过程右管水银向上移动Δh＝， 对右管内气体根据玻意耳定律可得(p0＋ρgh)LS＝p(L－Δh)S， 对左管内气体根据玻意耳定律可得p0(L－h)S＝p(L－h－x＋Δh)S。 联立解得x≈14 cm。 4．(2024·湖南卷)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＝8.66×10－3 kg(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＝1.0×105 Pa为大气压强，VB0＝0.5×10－3 m3为气球无张力时的最大容积，C＝18 J为常数。已知该气球自身质量为m0＝8.40×10－3 kg，外界空气密度为ρ0＝1.3 kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 [答案]　(1)　(2)5×10－3m3 [解析]　(1)气体发生等温变化，根据玻意耳定律有pV＝p0V0 解得V0＝。 (2)设气球内气体的质量为m气，则m气＝ρ0V0 对气球受力分析有ρ0gV＋mg＝m0g＋m气g 结合题中p和V满足的关系(p－p0)(V－VB0)＝C， 联立解得V＝5×10－3 m3。 5．(2023·海南高考)如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝1.050×105 Pa，则 (1)t′＝37 ℃时，气压是多大？ (2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？ [答案]　(1)1.085×105 Pa　(2) [解析]　(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T＝(27＋273)K＝300 K， T′＝(37＋273)K＝310 K 温度变化过程中体积不变， 故由查理定律有＝ 解得p′＝1.085×105 Pa。 (2)保持温度不变，挤压气体， 则该过程为等温变化过程， 由玻意耳定律有pV＝p′V′ 解得V′＝V。 6．如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。(重力加速度常量g) (1)求弹簧的劲度系数； (2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 [答案]　(1)　(2)p0＋　T0 [解析]　(1)设封闭气体的压强为p1，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有 mg＋p0·2S＋2mg＋p1S＝p0S＋p1·2S 解得p1＝p0＋ 对活塞Ⅰ由平衡条件有 2mg＋p0·2S＋k·0.1l＝p1·2S 解得弹簧的劲度系数为k＝。 (2)缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为p2＝p1＝p0＋ 即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为 V1＝×2S＋×S＝，V2＝l2·2S 由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有l2＝1.1l 由等压方程可知＝ 解得T2＝T0。 7．(2024·江西卷)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105 Pa。求： (1)气体在状态D的压强pD； (2)气体在状态B的体积V2。 [答案]　(1)2.0×105 Pa　(2)2.0 m3 [解析]　(1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化，根据查理定律有＝ 代入数据解得pD＝2.0×105 Pa。 (2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有PCV2＝pDV1 代入数据解得V2＝2.0 m3 又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在B状态的体积也为V2＝2.0 m3。 8．如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积—温度(V－t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0＝－273.15 ℃；a、b为直线Ⅰ上的一点。求： (1)气体在状态a和b的压强之比； (2)气体在状态b和c的压强之比。 [答案]　(1)1　(2) [解析]　(1)根据盖—吕萨克定律有＝k 整理得V＝kt＋273.15k。 由体积—温度(V－t)图像可知，直线Ⅰ为等压线，则a、b两点压强相等，有＝1。 (2)设气体体积为V1时其压强为p1，气体体积为V2时其压强为p2，根据等温变化，则有p1V1＝p2V2，由于直线Ⅰ和Ⅱ各为两条等压线，则有p1＝pb，p2＝pc，联立解得＝＝。 9．如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1 cm2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300 K时，气柱长度l1为10 cm；当外界温度缓慢升高到310 K时，气柱长度变为50 cm。已知外界大气压恒为1.0×105 Pa，水柱长度不计。 (1)求温度变化过程中氮气对外界做的功； (2)求葫芦的容积； (3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知1 mol氮气在1.0×105 Pa、273 K状态下的体积约为22.4 L，阿伏伽德罗常数NA取6.0×1023 mol－1。 [答案]　(1)0.4 J　(2)119 cm3　(3)2.9×1021 [解析]　(1)由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为p0，塑料管的横截面积为S，初、末态气柱的长度分别为l1、l2，气体对外做的功为W。根据功的定义有W＝p0S(l2－l1) 解得W＝0.4 J。 (2)设葫芦的容积为V，封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2，体积分别为V1、V2，根据盖—吕萨克定律有＝ V1＝V＋Sl1 V2＝V＋Sl2。 联立以上各式并代入题给数据得V＝119 cm3。 (3)设在1.0×105 Pa、273 K状态下，1 mol氮气的体积为V0、温度为T0，封闭气体的体积为V3，被封闭氮气的分子个数为n。根据盖—吕萨克定律有＝ 其中n＝NA 联立以上各式并代入题给数据得n＝2.9×1021。 10．如图，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积S＝500 mm2的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度l0＝200 mm。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程F－曲线如图。大气压强p0＝1×105 Pa。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； (2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化； (3)画出封闭气体等温变化的p－V图像，并通过计算标出a、b处坐标值。 [答案]　(1)50 N　(2)见解析　(3)见解析 [解析]　(1)活塞位于b处时，根据平衡条件可知，此时气体压强等于大气压强p0，故此时封闭气体对活塞的压力大小F＝p0S＝1×105×500×10－6 N＝50 N。 (2)根据题图可知F－图线为一条过原点的倾斜直线，设该直线斜率为k，则有函数关系式 F＝k· 根据F＝pS可得气体压强p＝ 活塞从a处到b处的过程中，对封闭气体有 pV＝·(5＋x)S＝k 可见该过程中封闭气体的pV值恒定不变，故封闭气体经历了等温变化。 (3)由第(2)问的分析可知，活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化， 活塞在b处时，气压压强pb＝p0 气体体积Vb＝Sl0＝10×10－5 m3 活塞在a处时气体体积Va＝Sla＝0.25×10－5 m3 根据玻意耳定律有paVa＝pbVb＝p0Sl0 解得pa＝40×105 Pa 故封闭气体等温变化的p－V图像如图所示 11．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、2S，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H，左侧活塞上升H。已知大气压强为p0，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)p0　(2)　 [解析]　(1)对左右气缸内所封的气体，初态压强p1＝p0 体积V1＝SH＋2SH＝3SH 末态压强p2，体积V2＝S·H＋H·2S＝SH 根据玻意耳定律可得p1V1＝p2V2 解得p2＝p0。 (2)对右边活塞受力分析可知 mg＋p0·2S＝p2·2S 解得m＝ 对左侧活塞受力分析可知 p0S＋k·H＝p2S 解得k＝。 12．(2024·湖北卷)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T0，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h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ΔU＝CΔT，C为已知常数，大气压强恒为p0，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)T0　(2)＋ [解析]　(1)在活塞缓慢上升的过程中封闭气体的压强保持不变，发生等压变化，根据盖—吕萨克定律有 ＝ 解得T＝T0。 (2)对活塞受力分析有p0S＋mg＝pS 活塞上升过程中气体对外界做的功W＝pS· 由题意可知气体内能的变化量ΔU＝CΔT＝ 由热力学第一定律有ΔU＝Q－W 解得此过程中容器内气体吸收的热量 Q＝＋。 13．如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。 (1)气体从状态1到状态2是________(填“可逆”或“不可逆”)过程，分子平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)； (2)求水平恒力F的大小； (3)求电阻丝C放出的热量Q。 [答案]　(1)不可逆　不变　(2)10 N (3)89.3 J [解析]　(1)根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2不做功，又容器与活塞均绝热，即没有发生热传递，所以由热力学第一定律可知气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。 (2)气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1 解得状态2时气体的压强p2＝＝1.02×105 Pa。 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为研究对象，根据力的平衡条件可得 p2S＝p0S＋F 代入数据解得F＝10 N。 (3)当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T3＝350 K的状态3，可知气体发生等压变化，则有＝ 解得状态3时气体的体积V3＝1 750 cm3。 该过程外界对气体做的功 W＝－p2ΔV＝－p2(V3－2V1)＝－25.5 J 根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W， 解得气体吸收的热量，即电阻丝放出的热量 Q＝89.3 J。 1 学科网（北京）股份有限公司 $