1、 1 / 24 专题专题 17 热学热学 1 （2021 湖南娄底市高三零模）下列说法正确的是（ ） A气体的内能包括气体分子的重力势能 B同种物质不可能以晶体和非品体两种不同的形态出现 C如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡。那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 D知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离 E.土壤里有很多毛细管，若要防止把地下的水分沿着它们引到地表，可将地面的土壤锄松 【答案】CDE 【解析】A气体的内能等于气体内所有气体分子的动能和分子势能之和，但不包括气体分子的重力势能， 故 A 错误；B同种物质可能以晶体和非晶体两种不
2、同的形态出现，如煤炭与金刚石，故 B 错误；C如果 两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡。那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故 C 正 确；D由气体的摩尔质量和气体的密度，可估算出摩尔体积，再根据阿伏伽德罗常数，可以估算出单个理 想气体分子所占的平均体积，进而估算出理想气体分子间的平均距离，故 D 正确；E将地面的土壤锄松。 破坏了毛细管，可以减小土地下的水分蒸发，故 E 正确。故选 CDE。 2 （2021 广东高三模拟）以下说法正确的是（ ） A太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果 B大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体 C液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性
3、D晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大 E.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力 【答案】ACE 【解析】AE液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，是液体表面分子间距离大于液体内部分 子间的距离，液面分子间表现为引力，太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，AE 正确；B大 颗粒的盐磨成了细盐，还是晶体，B 错误；C液晶是一种特殊的物态，它既具有液体的流动性，又具有光 学各向异性，C 正确；D晶体融化时吸收热量，但温度不变，所以分子平均动能不变，D 错误。故选 ACE。 3 （2021 湖南怀化市高三一模）某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作
4、。该循环由两个绝热过程和 两个等容过程组成，如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体 。 2 / 24 A在状态 a 和 c 时的内能可能相等 B在 ab 过程中，外界对其做的功全部用于增加内能 Cbc 过程中增加的内能大于 da 过程中减少的内能 Dda 过程单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 E.在一次循环过程中吸收的热量等于放出的热量 【答案】BCD 【解析】A从 c 到 d 为绝热膨胀，有0Q ，0W ，根据热力学第一定律，可知0U ，温度降低； 从 d 到 a， 体积不变，由查理定律 p C T ，可知压强减小， 则温度降低， 则状态 c 的温度高于状态 a 态温度
5、， 根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态 a 的内能小于状态 c 的内能，A 错误； B在 ab 过程中为绝热压缩，外界对气体做功0W ， 0Q ，根据热力学第一定律，可知 UW，即外界对其做的功全部用于增加内能，B 正确；CE从 bc 过程系统从外界吸收热量，从 cd 系统对外做功，从 da 系统放出热量，从 ab 外界对系统做功，根据 p-V 图像面积即为气体做功大小， 可知 c 到 d 过程气体做功，图像中 bcda 围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能 变为零，则WQ ，即 0QQW 吸放 ，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则 bc 过程中增加的内
6、能大于 da 过程中减少的内能，E 错误 C 正确；Dda 过程，气体体积不变，外界对气 体不做功，而气体压强减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，D 正确。故选 BCD。 4 （2021 天津河东区高三一模）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门 K， 向下压压杆 A 可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄 B 打开阀门 K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷 出。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，则下列说法正确的是（ ） 3 / 24 A充气过程中，储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加 B充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变 C
7、充气过程中，储气室内气体内能不变 D喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功 【答案】BD 【解析】A充气过程中，由于温度不变，所以储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度不变，A 错误； B充气过程中，由于温度不变，所以储气室内气体分子平均动能不变，B 正确；C充气过程中，温度不 变，但储气室内气体分子数增多，所以储气室内气体内能增大，C 错误；D喷液过程中，温度不变，内能 不变，但由于气体膨胀，气体对外做功，所以要吸收热量，D 正确。故选 BD。 5 （2021 广东高三模拟）下列说法正确的是（ ） A布朗运动就是分子的无规则运动 B布朗运动说明分子做无规则运动 C温度是分子热运动平均动
8、能的标志 D温度是分子热运动平均速率的标志 E.分子力表现为引力时，分子间距离减小，分子势能也一定减小 【答案】BCE 【解析】A布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，所以 A 错误；B布朗运动的实质是分子的无规则碰撞 引起的，则布朗运动能说明分子做无规则运动，所以 B 正确；CD温度是分子热运动平均动能的标志，所 以 C 正确；D 错误；E分子力表现为引力时，分子间距离减小，分子势能也一定减小，所以 E 正确； 故选 BCE。 6 （2021 广东高三模拟）下列说法中正确的是_。 A盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 B一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性，由热力学第二定
9、律可以判断物理过程能否自发进行 C气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 4 / 24 D一定质量的 100的水吸收热量后变成 100的水蒸气，其吸收的热量大于增加的内能 E.当分子间的引力与斥力相等时分子势能最大 【答案】BCD 【解析】A容器中气体的内能与温度和体积有关，与物体的宏观速度大小无关，故 A 错误；B热力学第 二定律表明，自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，可以判断物理过程能否自发进 行，故 B 正确；C气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度都有关，故 C 正确； D一 定质量的 100的水吸收热量后变成 100的水蒸气，
10、对外做功，根据热力学第一定律可知则吸收的热量大 于增加的内能，故 D 正确； E当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大；当 分子间表现为斥力时，减小距离需要克服斥力做功，分子势能增大，所以当分子间的引力与斥力大小相等 时分子间势能最小，故 E 错误。故选 BCD。 7 （2021 北京东城区高三一模）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ） A气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大 B气体温度升高，气体内能一定增大 C若压缩气体做功，气体分子的无规则运动一定更剧烈 D若气体膨胀对外做功 100 J，则内能一定减少 100J 【答案】B 【解析】A气体温度升高，绝大
11、多数气体分子的动能都增大，但个别分子的动能也可能减小，A 错误； B理想气体不考虑分子势能，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，气体内能一定增大，B 正确； C压缩气体做功，若存在对外放热，由热力学第一定律可知，气体的内能可能减小，温度可能降低，故无 规则运动不一定更剧烈，C 错误；D若气体膨胀对外做功 100J，内能不一定减少 100J，还跟吸、放热多少 有关，D 错误。故选 B。 8 （2021 山东高三模拟）如图所示为一定质量理想气体状态变化的 p-t 图像。图中 BA 的延长线过（273， 0）点，CB 平行于 t 轴，则下列说法正确的是（ ） A气体由状态 A 变为状态 B，外界对
12、气体做功 B气体由状态 C 变为状态 A，气体吸收热量 C气体在状态 B 时的分子数密度比在状态 C 时的大 5 / 24 D气体在状态 B 时的分子数密度比在状态 A 时的大 【答案】B 【解析】A根据题意可知从状态 A 到状态 B 气体做等容变化，气体吸热，外界不对气体做功，故 A 错误； B从状态 C 变为状态 A 时，气体温度不变，内能不变，压强减小，体积增大，气体对外界做功，气体从 外界吸收热量，故 B 正确；CD从状态 B 到状态 C 气体做等压变化，温度降低，体积减小，所以状态 B 的分子数密度比状态 C 时的分子数密度小，状态 A、B 气体的体积相等，分子数密度相同，故 C、D
13、 错误。 故选 B。 9 （2021 北京丰台区高三一模）两个分子间的作用力的合力 F 与分子间距离 r 的关系如图所示，假定两个 分子的距离为无穷远时它们的分子势能为 0，下列说法正确的是（ ） A在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先变小后变大 B在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先做正功后做负功 C在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，分子势能先增大后减小再增大 D在 r=r0处分子势能为零 【答案】B 【解析】A由图可知，在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先变大后变小，再变大，A 错误； B在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先是引力，故做正功，后
14、变为斥力，故做负功，B 正确； C在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，由于分子力先做正功后做负功，故分子势能先减小后增大，C 错误； D在 r=r0处分子势能最小，由于规定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为 0，故此处的分子势能 不为零，D 错误。故选 B。 10 （2021 天津高三一模）为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进 行消杀工作。给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷撒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的 不断喷出，则罐内气体（ ） 6 / 24 A内能不断减小 B压强不断减小 C外界对气体做功 D气体对外放热 【答案】B 【解析】A由
15、于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A 错误；B随着药液的不断喷出，气体的体 积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B 正确；CD气体的体积增大，气体对外做功，由热 力学第一定律可知，气体吸收热量，CD 错误。故选 B。 11 （2021 天津高三模拟）如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：把一颗豆粒从 距秤盘 20cm 处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；再把 100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连 续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动 的情况。下列说法正确的是（ ） A步骤和模拟的是气体压强与气体分子平
16、均动能的关系 B步骤和模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C步骤和模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D步骤和模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 【答案】D 7 / 24 【解析】步骤和都从相同的高度下落，不同的是豆粒的个数，故它模拟的气体压强与分子密集程度的 关系，也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力；而步骤和的豆粒个数相同，让它 们从不同的高度落下，豆粒撞击的速率不同，所以它们模拟的是分子的速率与气体压强的关系，或者说是 气体的分子平均动能与气体压强的关系；故选 D。 12 （2021 重庆高三二模）一定质量的理想气体，状态由 a 变到 b，再由 b
17、变到 c，其压强和体积的关系如 题图甲所示，根据 1 P V 图象，下列说法正确的是_。 A由 a 变到 b，温度升高，放热 B由 a 变到 b，温度降低，放热 C由 b 变到 c，温度不变，放热 D由 b 变到 c，温度不变，吸热 【答案】C 【解析】AB由 a 变到 b，气体发生等容变化，压强 p 增大，根据查理定律 p C T 可知，气体温度升高， 则内能增大，再根据热力学第一定律UQW可知，因气体不做功，内能增大，则气体吸热，故 AB 错 误；CD由 b 变到 c，由题图可知，气体发生等温变化，温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体 做功，根据热力学第一定律UQW可知，气体放热，故
18、 C 正确，D 错误。故选 C。 13 （2021 广东高三模拟）在新冠肺炎防疫期间，特别是进入冬季时，进口冷链物品和公共场所需要及时消 毒。 如图所示为某种型号的背负式手压消毒喷雾器， 其贮液筒的总容积为 1 14LV ， 每次都装入 2 12LV 的 药液， 然后再用密封盖将贮液筒密封， 与贮液筒相连的活塞式打气筒通过单向阀门每次能压入 0 V 400cm3、 0 p 1atm 的空气，外界大气压也为 0 p 1atm。试求： （）若整个打气过程中气体的温度保持不变，筒内药液未喷出，要使贮液筒中空气的压强达到p 4atm， 打气筒应打压几次； （）若外界大气的温度为 1 27t ，贮液筒是
19、用绝热材料制成的，在某次装入药液后将贮液筒密封，打气 筒连续打压 0 29n 次后，打开喷嘴喷雾，筒内药液恰好全部喷完（不考虑喷管内药液体积、高度及药液的 导热性） ，则最后贮液筒内气体的温度 2 t是多少。 （T=273+t，结果保留三位有效数字） 8 / 24 【答案】 （）15 次； （）35.8 【解析】 （）根据题意和玻意耳定律得(+-) =(-)p nVV Vp V V 001212 解得15n 次 （）由题意可知 1 273 27 K300KT ； 22 273Tt 初、末两个状态的压强相同，根据题意和盖-吕萨克定律有 00121 12 n VVVV TT 解得 2 35.8t
20、14 （2021 重庆高三二模）如题图乙所示，竖直放置的 U 形玻璃管左端封闭，右端开口，两管水银面等高， 左管封闭的理想气体气柱长 8cm，大气压强 p075cmHg现给左管封闭气体缓慢加热，使封闭气柱长度变 为 8.5cm，求： （1）加热后封闭气体的压强 p； （2）保持加热后的温度不变，为使封闭气柱长度变回 8cm，从右端再次注入的水银柱长度 l。 【答案】 （1）76cmHg； （2）5.75cm 【解析】(1)根据题意可知加热后，左右两管水银面高度差为 1cm，封闭气体的压强 p=76cmHg (2)封闭气体发生等温变化，初态 p=76cmHg V1=Sh1 末态 V2=Sh2 9
21、 / 24 p2=? 根据玻耳定律 1 122 pVp V 解得 1 2 2 pV p V =80.75cmHg 左右两管水银面高度差变为 l=80.75-75=5.75cm 15 （2021 济南市历城第二中学高三模拟）一端封闭导热的 U 型管中用水银封闭一定质量的理想气体，U 型管两端连线与直管垂直，当 U 型口向上、直管竖直放置时，管中两水银面等高，如图（a） ，此时封闭气 体柱长度为 0 l，两侧管中轴距离为 d；大气压强为 0 p，室内温度不变，压强以cm Hg为单位，长度单位为 cm。回答下面问题： （1）若将 U 型管在管平面内缓慢逆时针转过90成图（b） ，或顺时针缓慢转过90
22、成图（c） ，求（b） （c） 两图中封闭气体柱长度之比 1 2 l l ； （2）若 U 型管从图（c）继续顺时针缓慢转动，当左侧管中水银恰好与管口相齐时两侧管中水银面连线恰 好在竖直方向上如图（d） ，已知22.5d cm， 0 15l cm。求大气压强 0 p。 【答案】 （1） 0 0 pd pd ； （2）75cmHg 【解析】 （1）封闭气体做等温变化，对（a）（b） ，有 0 001 p l Spd l S 对（a）（c） ，有 0 002 p l Spd l S 解得 01 20 pdl lpd 10 / 24 （2）从（a）（d） ，有 0 00 p l Sph lS 其中
23、0 2ll、 22 hdl ，解得 0 75p cmHg 16 （2021 广东高三模拟）如图所示，导热的圆柱形汽缸固定在水平桌面上，横截面积为 S、质量为 m1的 活塞封闭着一定质量的气体（可视为理想气体） ，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气总质量为 m2的砝码盘（含 砝码）通过左侧竖直的细绳与活塞相连当环境温度为 T 时，活塞离缸底的高度为 h.现使活塞离缸底的高 度为 2 3 h ，求： （1）当活塞再次平衡时，环境温度是多少？ （2）保持（1）中的环境温度不变，在砝码盘中添加质量为 m 的砝码时，活塞返回到高度为 h 处，求大气 压强。 【答案】 （1） 2 3 T ； （2） 21 3mm
24、mg S 【解析】(1)由题可知，初始时温度为 T1T 体积为 V1hS 变化后温度为 T2，体积为 2 2 3 hS V 根据盖吕萨克定律，有 12 12 VV TT 解得 2 2 3 TT (2)设大气压强为 P0，初始时体积 2 2 3 hS V 活塞受力平衡，有 1022 0m gPSPSm g 初始时压强为 12 20 m gm g PP S 变化后体积 V3Hs 末状态活塞受力平衡，有 1032 ()0m gPSPSmm g 11 / 24 解得 12 30 ()m gmm g PP S 根据玻意耳定律，有 2233 PVPV 解得 21 0 3mmmg P S 17 （2021
25、辽宁朝阳市高三一模）2019 年 12 月以来，新型冠状病毒疫情给世界经济带来很大影响。勤消毒 是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图。消毒桶的总容积为 10L， 装入 7L 的药液后再用密封盖将消毒桶密封， 与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入 3 250cm的 1atm 的空 气，设整个过程温度保持不变，求： （1）要使消毒桶中空气的压强达到 5atm，打气筒应打压几次？ （2）在贮气筒中空气的压强达到 5atm 时，打开喷嘴使其喷雾，直到内、外气体压强相等时不再向外喷消 毒液，消毒筒内是否还剩消毒液？如果剩下的话，还剩下多少体积的消毒液？如果剩不下了，喷出
26、去的气 体质量占原来喷消毒液前消毒桶内气体质量的多少？ 【答案】 （1）48； （2）剩不下，喷出去的气体占喷出前气体质量的 1 3 【解析】 （1）设需打 n 次，贮气筒内压强变为 5atm，由玻意耳定律 112 1 p Vn Vp V 其中 1 1atmp ， 2 5atmp ， 1 10L7L3LV ， 3 250cm0.25LV 将已知量代入上式得48n（次） （2）停止喷雾时，桶内气体压强变为 1atm，此时贮液筒内气体体积为 2 V 由玻意耳定律得 2112 p VpV 即 2 5atm 3L1atm V 解得 2 15LV 大于了消毒桶的总容积 10L，故消毒桶里不能剩下消毒液了
27、。喷出去的气体体积 12 / 24 15L 10L5LV 则 2 1 3 V V 18 （2021 山东青岛市高三一模）如图，绝热气缸 a 与导热气缸 b、c 均固定于地面，由刚性杆连接着的两 个绝热活塞均可在气缸内无摩擦滑动。开始时 a、b 两个气缸内装有体积相等、温度均为 T0的理想气体，真 空气缸 c 的容积与此时 a、b 两个气缸中的气体体积相等，通过阀门与气缸 b 相连。现将阀门打开，稳定后， a 中气体压强为原来的 0.6 倍，环境温度保持不变。 （1）求稳定后气缸 a 中气体的温度； （2）请用热力学第一定律解释上述过程气缸 a 中气体温度变化的原因。 【答案】 （1） 0 0.
28、8TT； （2）见解析 【解析】 （1）阀门打开，稳定后，a 中气体压强为原来的 0.6 倍，此时 B 中的压强变为原来的 0.6 倍，设图 示状态中 a、b、c 的体积为 V0，气缸 b 体积减少了 V，以 b、c 为整体，由于温度不变 0000 0.62pVpVV 解得 0 1 3 VV 在阀门打开至稳定过程，对气缸 a 有 00 00 0 0.6p VVp V TT 可得 0 0.8TT （2）a 中气体膨胀对外做功，绝热过程 Q=0，根据热力学第一定律，理想气体内能减少，温度降低。 19 （2021 辽宁抚顺市高三一模）在如图甲所示，粗细均匀的 L 形细玻璃管AOB，OA、OB两部分长
29、度 均为 20cm，OA部分水平、右端开口，管内充满水银，OB部分竖直、上端封闭一定质量的理想气体。现 将玻璃管在竖直平面内绕 O 点逆时针方向缓慢旋转 53 ，如图乙所示，此时被封闭的气柱长度为 x。缓慢加 热管内封闭气体至温度 T，使管内水银恰好不能溢出管口。已知大气压强为75cmHg，室温为 27。求： （sin530.8，cos530.6，12369111，结果保留三位有效数字） （1）气柱长度 x； 13 / 24 （2）温度 T。 【答案】 （1）17.1cm； （2）364K 【解析】 （1）转动过程，温度不变，设玻璃管的横截面积为 S； 1 75cmHgp ， 1 20cmL
30、2 75sin5320cos5363 1.4cmHgpxxx 2 Lx 由玻意耳定律得 1122 p LSp L S 解得气体长度17.1cmx （2）加热管内封闭气体至温度 T 时， 3 7520sin53cmHg91cmHgp 与初状态比较，为等容变化，有 31 1 pp TT 解得364KT 20 （2021 北京西城区高三一模）在研究物理学问题时，为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律，我们 需要对研究对象进行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，建构物理模型。谐振子模型是物 理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。 （1） 如图 1 所示，在光滑水平面上两个物块 A 与
31、B 由弹簧连接（弹簧与 A、B 不分开）构成一个谐振子。 初始时弹簧被压缩，同时释放 A、B，此后 A 的 v-t 图像如图 2 所示（规定向右为正方向） 。已知 mA=0.1kg， mB=0.2kg，弹簧质量不计。 a. 在图 2 中画出 B 物块的 v-t 图像； b. 求初始时弹簧的弹性势能 Ep。 （2）双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可近似看作谐振子，其运动规律与（1）的 情境相似。已知，两原子之间的势能 EP随距离 r 变化的规律如图 4 所示，在 r=r0点附近 EP随 r 变化的规律 14 / 24 可近似写作 2 PP00 () 2 k EErr，式中 P0
32、 E和 k 均为常量。假设原子 A 固定不动，原子 B 振动的范围为 00 rarra，其中 a 远小于 r0，请画出原子 B 在上述区间振动过程中受力随距离 r 变化的图线，并求 出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。 【答案】（1） a； b. p 0.3JE= ；（2）； 2 k1 1 2 Eka 【解析】 （1）a. 如答图 2 所示 15 / 24 b. 由图像可知，当 A 2m/s v时弹簧恢复到原长 ，根据动量守恒定律 AABB 0mmvv 可得，此时 B 1m/sv 根据机械能守恒定律 AB 22 pAB 11 0.3J 22 Emmvv= （2）原子 B 振动过程中受力随
33、距离变化的图线如答图 3 所示 由题意可知，原子 B 处于 r1=r0处时，系统的动能为最大值，设为 Ek1，系统的势能为最小值，为 2 0P1P01P0 () 2 EEE k rr 原子 B 处于 r2=r0-a 处时，系统的动能为 0，系统的势能为最大值，为 2 0 2 P2P02P0 () 2 1 2 EEE k rrka 根据能量守恒定律可得 P1k1P2 0EEE 解得 2 k1 1 2 Eka 21 （2021 山东枣庄市高三二模）近年来，科学家发现，距离地球 12.5 光年的位置有一颗类地行星带 加登 C 星。它的地表有辽阔的湖面，不过湖里不是液态的水，而是液态二氧化碳。假设该液
34、态二氧化碳的 密度为 33 1.2 10 kg/m，湖面下方2.0m的压强为 6 5.0 10 Pa、下方5.0m处的压强为 6 7.7 10 Pa 。求： （1）该行星表面的重力加速度 c g的大小； 16 / 24 （2）假设在该行星表面有一个开口向下、竖直静止放置的导热良好的均匀气缸，气缸深为40.0cm。其中 活塞横截面积为 2 2.5cm，活塞质量可忽略不计.当活塞下面悬挂一个质量为400.0g的重物时，活塞恰好位 于气缸口处；取下重物，将气缸缓慢旋转到竖直开口向上，然后把相同的重物放在活塞上，待稳定后，活 塞到气缸口的距离是多少.假设行星表面处的气温不变。 （结果保留三位有效数字）
35、 【答案】 （1） 2 750m/s； （2）21.8cm 【解析】 （1）湖面下方2.0m的压强为 101c ppg h 下方5.0m处的压强为 202c ppg h 代入数据解得 2 750m/s c g 6 0 3.2 10 Pap （2）气缸开口向下时，有 3 66 10 4 400 10750 3.2 102.0 10 Pa 2.5 10 c mg pp S 11 =40.0VhSS 气缸开口向下时，有 3 66 20 4 400 10750 +3.2 10 +4.4 10 Pa 2.5 10 c mg pp S 22 Vh S 根据玻意耳定律可得 1122 p Vp V 解得 2
36、18.2cmh 则活塞到气缸口的距离40 18.221.8cm。 22 （2021 福建高三二模）气压式升降椅内的气缸填充了氮气，气缸上下运动支配椅子升降。如图乙所示为 其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为5kgm 。横截面积为 2 10cmS的柱状气动 杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量氮气（视为理想气体） ，稳定后测得封闭 气体柱长度为21cmL。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为 5 0 1 10 Pap ， 环境温度不变，重力加速度为 2 10m/sg 。求： (1)初始状态封闭气体的压强； 17 / 24 (2)若把质量为3
37、0kgM 的重物放在椅面上，稳定后椅面下降的高度。 【答案】(1) 5 1.5 10 Pa；(2)14cm 【解析】(1)对气缸与椅面整体受力分析如图 由受力平衡有 10 p Sp Smg 10 mg pp S 得 5 1 1.5 10 Pap (2)重物放上后，设气缸内气体压强为 2 p，对气缸、椅面与重物整体受力分析如图 18 / 24 由受力平衡有 00 ()p Sp SmM g 得 5 2 5 10 Pap 对气缸内气体分析 ，导热性能良好，室温不变气缸内气体温度不变 初状态 5 2 1.5 10 Pap 1 VLS 末状态 5 2 5 10 Pap 2 V LS 对气缸内气体由玻意耳
38、定律 1 122 pVp V 12 p LS p L S 得7cmL 可知气体体积变小，长度较小即为高度下降hLL 14cmh 23 （2021 湖南邵阳市高三一模）如图所示，粗细均匀的 U 形玻璃管，左侧管开口向上，右侧管口封闭， 两管口上端齐平，管内用水银封闭了一段气体，右管中封闭气柱高 h1=10cm，左右液面高度差 h=4 cm，右 管中水银柱的长度大于 6 cm，设大气压等于 76cmHg，环境温度为 27C （1）若对封闭气体缓慢降温，使左管中水银与右管中水银液面对齐，求气体最终的温度； （2）若对封闭气体缓慢升温，使左管中水银刚好不溢出管口，求气体最终的温度。 【答案】 （1）2
39、28K（或者-45） ； （2）552K（或者 279） 【解析】 （1）开始时，封闭气体压强为 p1=p0+4cmHg=80cmHg 设封闭气体降低至温度为 T2时，左、右两管中水银液面上端对齐，这时右管中气柱高为 h2=8cm，此时封闭 气体的压强 p2=p0=76cmHg 根据理想气体状态方程有 1 122 12 p h Sp h S TT 解得 T2=228K 19 / 24 （2） 设封闭气体升至温度为 T3时， 左管中水银刚好不溢出管口， 封闭气体的压强为 p3=p0+16cmHg=92cmHg， 这时右管中气柱高为 h3=16cm，根据理想气体状态方程有 3 31 1 13 p
40、h Sp hS TT 解得 T3=552K 24 （2021 河北高三一模）如图，某材料制备系统由供气瓶、反应室、 加热器和真空泵等设备组成。供气 瓶的容积为20 L，储存的气体压强为 5 3.0 10 Pa，反应室的容积为10 L。制备材料前，反应室处于真空状 态，关闭所有阀门。制备材料时，先打开阀门 1，供气瓶向反应室缓慢供气，当反应室气压达到 2 1.0 10 Pa 时，关闭阀门 1；对反应室内气体缓慢加热，使其从室温25 升到200 ，进行材料合成。实验结束后， 待反应室温度降至室温，将其抽至真空状态。环境温度恒定，忽略材料体积，气体不参与反应。 （1）加热后，求反应室内气体的压强（结
41、果保留 3 位有效数字） 。 （2）当供气瓶剩余气体压强降到 5 1.5 10 Pa时，需更换新的供气瓶，供气瓶最多能给反应室充气多少次？ 【答案】(1)158Pa；(2) 3000次 【解析】(1)根据查理定律得 12 12 pp TT 解得 2 21 1 158Pa T pp T (2)设可以供 n 次，则根据玻意耳定律得 001 10 p VnpVpV、 解得3000n次 25 （2021 广东高三模拟）如图所示，长为 31cm 内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上 端正好与管口齐平，封闭气体的长度为 10cm，温度为 27，外界大气压强 p0=75cmHg。若把玻璃管在竖
42、直 平面内缓慢转至开口竖直向下，求： （1）这时留在管内的水银柱的长度 l； （2）缓慢转回到开口竖直向上，且外界温度降为-28时，需要加入多长水银柱，才使水银柱的上端恰好重 新与管口齐平。 20 / 24 【答案】 （1）l15cm； （2）l0=8cm 【解析】(1)初态时气体压强为 p1p0+21cmHg V110S 开口向下稳定时压强为 p2p0-l 体积为 V2(31-l)S T2300K 由玻意耳定律 p1V1p2V2 解得 l15cm (2)设加入 l0长水银柱，则 p3(75+15+ l0) cmHg V3(31-15- l0)S16S 根据理想气体状态方程 3322 23 p
43、 Vp V TT 解得 l0=8cm 26 （2021 广东高三模拟）如图所示，一端封闭、粗细均匀的 U 形细管，管道水平部分长为 L、竖直部分长 1.5L，管内有一段长度为 L 的水银柱封闭一段气柱。U 形管静止不动时水银柱恰好在管道的水平部分，当 U 形管绕开口臂的轴线匀速转动时，处于 U 形管水平部分的水银柱的长度为 2 L 。设水银的密度为 （kg/ 3 m） ，大气压强是 0 p （Pa） 。求： （1）U 形管转动的角速度为多大？（不考虑气体温度的变化） 21 / 24 （2）不断增大角速度，能否使水银柱全部进入封闭端竖直管内？（只要回答能或否即可） 【答案】 （1） 0 32 3
44、 pgL L （） ； （2）否 【解析】 （2）设 U 形管横截面积为 S，管道转动时被封气体的压强为 p，由玻意耳定律可得 0 1.5pLSp LS 解得 0 1.5pp 取水平部分的水银分析，有 2 0 113 224 pSgLSp SLSL 联立解得 0 3 = 2 3 pgL L （） （2）全部进入竖直管内，水银柱不能平衡，水银柱上面的压强比大气压大，再加上水银柱的重力，大气压 不能把水银柱压上去，所以回答否。 27 （2021 湖南娄底市高三零模）如图所示，开向下的汽缸内封闭有一定质量的气体，缸体质量为 m。活塞 橫截面积为 S。活塞与直立在地面上的粗弹簧接触，活塞和缸体悬在空中
45、，活塞与汽缸无摩擦且不漏气，活 塞离缸体底部的距离为 h。活塞与缸体的导热性能良好，大气压强为 p，环境温度为 0 T，重力加速度为 g。 现使环境温度缓慢升高。使缸体上升 1 5 h的高度、此过程气体吸收的热量为 Q。求： （1）环境温度升高了多少： （2）此过程气体的内能增量为多少。 22 / 24 【答案】 （1） 0 1 5 T； （2） 0 1 5 Qmgp S h 【解析】 （1）温度升高过程气体发生的是等压变化，则 0 6 5 hS hS TT 解得 0 6 5 TT 升高的温度为 00 1 5 TTTT （2）设缸内气体压强为 p，则 0 pS mg p S=+ 根据热力学第一
46、定律 1 5 QUpSh 解得 0 1 5 UQmgp S h 28 （2021 江西高三二模） 一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化， 其中 AB 延长线过原点， BC 平行于 T 轴，A、B、C 状态下的温度已在图中标示（为已知） ，其中 C 状态下气体体积为 20L，求： (1)A、B 状态下的体积； (2)若整个过程做功为 60J，求 A 状态下的气体压强。 【答案】(1)15L；(2)4 103Pa 【解析】(1)对 BC 过程，有 TB=150K，TC=200K；VB=？，VC=20L 由等压变化（盖 吕萨克定律）有 CB BC VV TT 23 / 24 所以 B B
47、C C T VV T 代入数据得 VB=15L 由图 AB 延长线过原点，知 A 到 B 为等容变化，所以 VA=VB=15L (2)由于 A 到 B 等容变化，不做功，所以 WBC=WABC=60J 又 WBC=PB （VC-VB） 联立得 PB=1.2 104Pa 从 A 到 B 等容变化，由查理定律得 AB AB PP TT 解得 1 3 A ABB B T PPP T 将 B 状态压强 PB=1.2 104Pa 代入，得 PA=4 103Pa 29 （2021 湖南怀化市高三一模）体育课上某同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为 1.2 atm，已知篮球内部容积为 7.5
48、 L。现用简易打气筒给篮球打气，每次能将 0.2 L、1.0 atm 的空气打入球 内，已知篮球的正常气压范围为 1.51.6 atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常 范围，求需打气的次数范围。 【答案】12n15 【解析】对球内原有气体，当压强降为 P1=1.0atm 时，设其体积为 V1，由玻意耳定律有 P0V0=P1V1 解得 V1=9L 设需打气 n 次球内气压回到正常范围，设球内正常气压为 P2，每次打入的空气为 V。 由玻意耳定律有 P2V0=P1（V1+n V） 解得 201 12 1 7.59 0.2 PVPVP n P V 当 P2=1.5atm 时，解得
