1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题十四热学1.(2022北京,3,3分)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是()A.从a到b,气体温度保持不变B.从a到b,气体对外界做功C.从b到c,气体内能减小D.从b到c,气体从外界吸热答案D从a到b为等容变化,压强减小,温度降低,气体不对外做功,A、B均错;从b到c为等压变化,体积增加,气体对外界做功,温度升高,内能增大,由U=W+Q知,C错,D对。2.(2022江苏,6,4分)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是()A.体积增大时,氢气分
2、子的密集程度保持不变B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化答案D密闭容器中的氢气在状态变化过程中质量不变、分子数目不变,故体积增大的氢气分子的密集程度减小,A错误。气体压强产生的原因是气体分子对容器壁频繁碰撞,从微观角度来看其大小取决于单位时间内气体分子对单位面积的容器壁产生的冲击力,一方面是单位时间内单位面积上碰撞的次数,另一方面是每次碰撞产生的平均冲击力大小即分子无规则运动的剧烈程度,与分子间是否存在相互作用力、作用力的大小无关,B错误。理想气体是在温度不太
3、低、压强不太大的情况下对实际气体的抽象,C错误。温度升高时,分子无规则运动加剧,速率大的速率区间分子数占总分子数的百分比增大,导致分子平均速率增大,D正确。3.(2022江苏,7,4分)如图所示,一定质量的理想气体分别经历ab和ac两个过程,其中ab为等温过程,状态b、c的体积相同。则()A.状态a的内能大于状态bB.状态a的温度高于状态cC.ac过程中气体吸收热量D.ac过程中外界对气体做正功答案C一定质量的理想气体的内能只与温度有关,故从a到b过程中气体内能不变,A错误。气体直接从b到c可认为是等容过程,则由查理定律可知c状态的温度高于b状态的温度,而a、b温度相同,故B错误。从a到c过程
4、中气体温度升高、内能增大,体积增大、对外界做正功,由热力学第一定律可知气体一定从外界吸收热量,C正确、D错误。4.(2022湖北,3,4分)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ac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.ab是等温过程B.ab过程中气体吸热C.ac过程中状态b的温度最低D.ac过程中外界对气体做正功答案B一定质量的理想气体发生等温变化时的p-V图线的形状为双曲线的一部分,而ab为直线段,所以A错误;ab过程中,气体温度升高,内能增加,同时气体体积膨胀对外做功,由热力学第一定律可知气体吸热,B正确;ac过程中状态b的温度最高,C错误;ac过
5、程中气体体积膨胀对外做功,外界对气体做负功,D错误。5.(2022山东,5,3分)如图所示,内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时汽缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将汽缸缓慢转动90过程中,缸内气体()A.内能增加,外界对气体做正功B.内能减小,所有分子热运动速率都减小C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加答案C设活塞质量为m,大气压强为p0,左图中缸内气体压强为p1,右图中缸内气体压强为p2,活塞的横截面积为S,则p1S=mg+p0S,即p1=mgS+p0,p2S=p0S,即p2=p0,因此在该过程中气体压强变小,
6、体积增大,气体膨胀对外做功,则外界对气体做的功W0,由于是绝热容器,即Q=0,根据热力学第一定律U=Q+W可知U0,即理想气体内能减小,气体温度降低,选项A错误;理想气体的温度降低,分子平均动能减小,但并不是所有气体分子的运动速率都会减小,选项B错误;根据理想气体的分子运动速率分布规律,当温度降低时,速率大的分子占比将会减小,选项C正确,D错误。技巧点拨分析封闭的气体的压强问题时,常常需要对活塞受力分析,利用平衡条件分析,进而分析封闭的气体的压强。6.(2019辽宁沈阳效联体期末,9)(多选)关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动B.液体温度越高,液体中悬浮
7、微粒的布朗运动越剧烈C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动D.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的答案ABE布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,故A正确。液体温度越高,分子热运动越激烈,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈,故B正确。悬浮颗粒越大,惯性越大,碰撞时受到的冲力越平衡,所以大颗粒不做布朗运动,故C错误。布朗运动是悬浮在液体中微粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动,故D错误。布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的,故E正确。故选A、B、E。考查点布朗运动解题指导布朗运动是悬
8、浮在液体中微粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动,形成的原因是液体分子对悬浮微粒的无规则撞击;液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈。对于布朗运动,要理解并掌握布朗运动形成的原因,知道布朗运动既不是微粒分子的运动,也不是液体分子的运动,而是液体分子无规则运动的反映。7.(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是()A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大答案C本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧烈。分子热运动
9、的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D项错误。易错点拨分子热运动与物体运动、物态变化的关系水流速度大,只是说明水流整体运动的动能大,是宏观运动的表现,而分子热运动是指物体内部的分子微观层面的运动,两者没有必然联系;水凝结成冰的过程,温度保持不变,分子热运动的平均动能不变,这一过程中物体放出热量,内能减少。8.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视
10、为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 m、2.5 m的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。据此材料,以下叙述正确的是()A.PM10表示直径小于或等于1.010-6 m的悬浮颗粒物B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大答案CPM10的直径小于或等于10
11、10-6 m=1.010-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡,B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度随高度的增加而增大,D错误。失分警示本题易错选D而失分,题目中明确提出“近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小”,并没有明确PM2.5的浓度随高度的变化情况。9.2015课标,33(1),5分,0.425(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是。A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和
12、固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的答案ACD扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错误。解题关键扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。固体、液体和气体中都能发生扩散现象。扩散现象的快慢与温度有关。10.2015山东理综,37(1)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是()A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B
13、.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的答案BC墨汁与水混合均匀的过程,是水分子和碳粒做无规则运动的过程,这种运动与重力无关,也不是化学反应引起的。微粒越小、温度越高,无规则运动越剧烈,可见,B、C正确,A、D均错。11.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论,下列说法正确的是()A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大答案C本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,
14、分子运动越剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故C对、D错。易错点拨分子力与分子间距离的关系分子间同时存在引力与斥力,两力的大小均与分子间距有关,分子力是指这两个力的合力,下图为斥力f斥、引力f引及分子力f分随分子间距离r的变化关系图线。12.(2017课标,33,15分)(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是。A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小
15、的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案ABC本题考查气体分子速率及分布率。每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为1,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面积可知0 时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。13.2016课标,33(1),5分(多选)
16、关于气体的内能,下列说法正确的是()A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加答案CDE由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气体,体积
17、变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程pVT=C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。考查点内能、热力学第一定律温馨提示物体的内能与物体的机械运动无关。一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关。而一定量的理想气体的内能只与温度有关。14.(2016江苏单科,12A,12分)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为。A.压强变小B.压强不变C.一直是饱和汽D.变为未饱和汽答案AC高压锅在密封状态下,因为冷却过程是
18、缓慢进行的,所以水和水蒸气保持动态平衡,即水蒸气一直是饱和汽,故C对D错。饱和汽压随温度的降低是减小的,故A对B错。15.2015课标,33(1),5分下列说法正确的是()A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变答案BCD晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异性,B正确;同种元素由于空间
19、的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发生改变,内能也会改变,E错误。16.2012山东理综,36,8分以下说法正确的是。a.水的饱和汽压随温度的升高而增大b.扩散现象表明,分子在永不停息地运动c.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小d.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小答案ab当分子间的距离增大时,分子间引力和斥力都减小,c错误;一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升高,气体分子的平均动能增大,d错误。17.(2014大纲全国,16,6
20、分)(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是()A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小答案BD对一定量的稀薄气体,压强变大,温度不一定升高,因此分子热运动不一定变得剧烈,A项错误;在保持压强不变时,如果气体体积变大则温度升高,分子热运动变得剧烈,选项B正确;在压强变大或变小时气体的体积可能变大,也可能变小或不变,因此选项C错D对。考查点气体的压强解题关键气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁产生的,压强的大小既与气体分子的分子数密度有关,也与气体分子无规则热运动的剧烈
21、程度有关。宏观理解就是气体的压强既与体积有关,也与温度有关。18.(2015广东理综,17,6分)(多选)图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气()A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大答案AB由于金属内筒导热而隔热外筒绝热,故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸收热量而不向外放热,且封闭空气的体积不能改变即不做功,故由热力学第一定律可知其内能一定增大,A正确;由pVT=C知温度升高时封闭空气的压强一定增大,B正确;气体分子间作用力微弱,即使考虑分子间作用力,也因气体体积不变,分子
22、间平均距离不变,某两分子间距离变化情况不能确定,而不能判定分子间作用力变化情况,C错误;温度升高时,分子平均动能增大,但这并不意味着每个分子的运动速率都增大,D错误。19.(2014广东理综,17,6分)(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体()A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小答案AC袋内气体与外界无热交换即Q=0,袋四周被挤压时,体积V减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律U=W+Q,气体内能增大,则温度升高,由pVT=常数知压强增大,选项A、C正
23、确,B、D错误。20.2014山东理综,37(1)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸内气体。(双选,填正确答案标号)a.内能增加b.对外做功c.压强增大d.分子间的引力和斥力都增大答案ab因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,a正确。因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0+mgS不变,c错误。由盖吕萨克定律VT=恒量可知气体体积膨胀,对外做功,b正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,故d错误。21.(2014北京理综,13,6分
24、)下列说法中正确的是()A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变答案B温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子平均动能减小,故A错误B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观上取决于物体的温度、体积和质量,故C、D错误。22.2013课标,33(1),6分,0.257(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是()A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子
25、动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案BCE分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F为引力。综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错误。分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。规律总结如图所示23.2012课标,33(1),6分(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量
26、B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案ACE由U=W+Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径,它们是等效的,故A正确、B错误。由热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之全部变为功,但会产生其他影响,故C正确。由热力学第二定律知,热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体,则D项错。一切与热现象有关的宏观过程不可逆,则E正确。24.(多选)对于一定量的理想气体,下列说法正确的是()A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B.若气体的内能不变,其状态也一定不变
27、C.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大D.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大答案ADE一定质量的理想气体的内能仅由温度来决定,温度不变,气体的内能不变,温度升高,气体的内能增加,选项E正确;由pVT=C(常量)可知,p、V不变则T一定不变,选项A正确;同理可知,选项C错误;若气体的内能不变,气体的温度一定不变(等温变化),则p、V的乘积不变,其状态有可能改变,选项B错误;气体温度每升高1 K吸收的热量与气体经历的过程有关,气体温度升高1 K的过程中气体对外做功和气体对外不做功两种情况下,气体吸收的热量并不相等,选项D正确。
28、25.2015福建理综,29(2),6分如图,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则。A.TbTc,QabQacB.TbTc,QabQacD.Tb=Tc,QabQac答案C由理想气体状态方程知2p0V0Tc=p0V0Ta=p02V0Tb,故Tc=Tb;过程ab和ac中内能改变量相同,ac过程气体体积不变,做功为0,W1=0,ab过程气体体积增大,气体对外做功W20,由热力学第一定律Q+W=U知Qacpc时,TbTc,故Ubc0,根据热力学第一定律U=W+Q,
29、体积V不变,故W=0,所以Q0,从状态b到状态c的过程中气体放热,选项A错误;气体在状态a的温度等于在状态c的温度,故气体在状态a的内能等于在状态c的内能,选项B正确;由理想气体状态方程可得paVa/Ta=pbVb/Tb,当pa=pb,VaVb时,TaTdVd,则pbpd,E项正确。28.(2018课标,33,15分)(1)如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.气体温度一直降低B.气体内能一直增加C.气体一直对外做功D.气体一直从外界吸
30、热E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案BCD(1)本题考查热力学第一定律、理想气体状态方程。对于一定量的理想气体有pVT=恒量。从a到b,p逐渐增大,V逐渐增大,所以p与V的乘积pV增大,可知T增大,则气体的内能一直增加,故A错误、B正确。由于V逐渐增大,可知气体一直对外做功,故C正确。由热力学第一定律U=Q+W,因U0,W0,即气体一直从外界吸热,且吸收的热量大于对外做的功,故D正确、E错误。29.(2022广东,15,12分)(1)(6分)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,这个过程(选填“是”或“不是”)自发过程。该过程空调消耗了电能,空调排放到室外环境的热量(
31、选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量。(2)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,水的密度取1.0103 kg/m3,求水底的压强p和水的深度h。答案(1)不是大于(2)2.0105 Pa10 m解析(1)(1)空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外是通过电动机做功完成的,不是自发过程;空调排到室外环境的热
32、量包括空调机消耗电能产生的热量及从室内吸收的热量,则空调排到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。(2)从水面到水底过程,瓶中气体做等温变化,在水面,瓶中气体体积V1=380 mL-80 mL=300 mL,压强p1=p0=1.0105 Pa在水底,瓶中气体体积V2=380 mL-230 mL=150 mL根据玻意耳定律得:p1V1=pV2代入数据得:p=2.0105 Pa而p=p0+gh代入数据得:h=10 m30.(2022重庆,15)(1)(4分)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”形浮空艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中,艇内气体温度降低
33、,体积和质量视为不变,则艇内气体(视为理想气体)()A.吸收热量B.压强增大C.内能减小D.对外做负功(2)(8分)某同学探究一封闭气缸内理想气体的状态变化特性,得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线描述的是体积为V1的等容过程,当温度为t1时气体的压强为p1;图线描述的是压强为p2的等压过程。取0 为273 K,求等容过程中,温度为0 时气体的压强;等压过程中,温度为0 时气体的体积。答案(1)C(2)273p1t1+273273p1V1p2t1+273解析(1)由于艇内气体体积不变,则该过程中气体不对外做功、外界也不对气体做功,同时由查理定律可知气体的压强减小,B、D均错误。一定质量的
34、理想气体内能只与温度有关,温度越低时内能越小,故艇内气体的内能减小,C正确。再由热力学第一定律可知,艇内气体向外界放出热量,A错误。(2)等容过程中,设温度为0 时气体的压强为p0,由查理定律有p0273=p1273+t1解得p0=273p1t1+273设温度为0 时图线对应的气体的体积为V2,研究图线与图线在温度为0 时的状态,可认为是经过了一个等温的过程,则由玻意耳定律有p0V1=p2V2解得V2=p0V1p2=273p1V1p2(273+t1)31.(2022全国乙,33,10分)(1)(多选)一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c,其过程如T-V图上的两条线段所示。则气体在()A
35、.状态a处的压强大于状态c处的压强B.由a变化到b的过程中,气体对外做功C.由b变化到c的过程中,气体的压强不变D.由a变化到b的过程中,气体从外界吸热E.由a变化到b的过程中,从外界吸收的热量等于其增加的内能(2)如图,一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,汽缸中活塞和活塞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,活塞不能通过连接处。活塞、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、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
36、无漏气,不计弹簧的体积,重力加速度为g。()求弹簧的劲度系数;()缓慢加热两活塞间的气体,求当活塞刚运动到汽缸连接处时,活塞间气体的压强和温度。答案(1)ABD(2)()40mgl()p0S+3mgS43T0解析(1)由理想气体状态方程pVT=C,可得T=pCV,作原点和c的连线,由a、c两点与原点连线的斜率,可知papc,A正确;由状态a到b,可知V变大,则气体对外做功,B正确;由图可知,b、c不在等压线上,故C错误;由状态a到b,T升高,则内能变大,V变大,则气体对外做功,可知U0,W0,故气体从外界吸热,且吸收的热量大于其增加的内能,故D正确,E错误。(2)()对活塞受力分析由平衡条件有
37、p2S=p02S+2mg+0.1kl对活塞受力分析由平衡条件有pS+mg=p0S+0.1kl联立解得k=40mgl,p=p0S+3mgS()由于是对气体缓慢加热,则两活塞受力平衡,将两活塞、弹簧、活塞间气体作为整体分析,受力情况不变,故气体压强不变,p=p=p0S+3mgS,且弹簧长度不变对活塞间的气体,由盖-吕萨克定律有V1T1=V2T2其中V1=l+0.1l2(2S+S)=1.65lS,T1=T0V2=(l+0.1l)2S=2.2lS解得T2=43T032.(2022湖南,15,13分)(1)(5分)(多选)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
38、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.该装置气体进出的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(2)(8分)如图,小赞同学设计
39、了一个液体拉力测量仪。一个容积V0=9.9 L的导热汽缸下接一圆管,用质量m1=90 g、横截面积S=10 cm2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m2=10 g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h=10 cm,外界大气压强p0=1.01105 Pa,重力加速度取10 m/s2,环境温度保持不变。求()活塞处于A位置时,汽缸中的气体压强p1;()活塞处于B位置时,液体对金属丝拉力F的大小。答案(1)ABE(2)()1105 Pa()1 N解
40、析(1)分子热运动速率较小的气体分子,温度较低,内能较小,在环形管中心部位聚集,与分离挡板碰撞后反弹,最后从A端流出,则A端为冷端,B端为热端,A、B正确,C项错误;装置中气体进出过程,满足能量守恒定律和热力学第二定律,E正确,D错误。(2)()对活塞受力分析,当活塞处于A位置时p1S+(m1+m2)g=p0S代入数据解得p1=1105 Pa()当活塞处于B位置时,由于汽缸是导热的,对汽缸中的气体,利用玻意耳定律,p1V1=p2V2其中V1=9.9 L,V2=V1+hS,p1=1105 Pa代入数据解得p2=9.9104 Pa对活塞受力分析p2S+(m1+m2)g+F=p0S代入数据解得F=1
41、 N33.(2022全国甲,33,15分)(1)(5分)(多选)一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从a到b的线段所示。在此过程中()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对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量(2)(10分)如图,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成、四部分,其中第、部分的体积分别为18V0和14V0。环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。()将环境温度缓慢升高
42、,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;()将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第部分气体的压强。答案(1)BCE(2)()43T0()94p0解析(1)(1)p-T图线过坐标原点,因此气体从状态a到状态b发生等容变化,气体没有对外做功,A、D错误;从状态a到状态b气体温度升高,一定质量的理想气体内能只与温度有关,温度升高,内能增加,B正确;根据热力学第一定律可知气体从外界吸热,且吸收的热量等于其内能增加量,C、E正确。(2)()选第部分气体为研究对象,在B汽缸中的活塞到达汽缸底部的过程中发生等压变化:V0-14V0T0
43、=V0T1解得T1=43T0()以第、部分气体整体为研究对象,温度由T0升至2T0过程,由理想气体状态方程:p018V0+14V0T0=p1V12T0对第部分气体,温度由T0升至2T0过程,由理想气体状态方程:p0V0-14V0T0=p1(V0-V1)2T0解得p1=94p034.(2022河北,15,12分)(1)如图,绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同,气球内部压强大于外部压强。气球缓慢漏气后,容器中气球外部气体的压强将(填“增大”“减小”或“不变”),温度将(填“升高”“降低”或“不变”)。(2)水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示,汽缸中间有一固定隔板,将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分,“H”形连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过,连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0,活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为SL0,各接触面光滑,连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向,稳定后,上部气体的体积为原来的12。设整个过程温度保持不变,求:()此时上、下两部分气体的压强;(
