《2023届新高考物理选考一轮习题-专题十四热学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届新高考物理选考一轮习题-专题十四热学.docx（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题十四热学基础篇固本夯基考点一分子动理论、内能1.2018课标,33(1),5分(多选)对于实际的气体,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.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能答案BDE2.(2021北京,4,3分)比较45的热水和100的水蒸气,下列说法正确的是()A.热水分子的平均动能比水蒸气的大B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小C.热水分子的速率都比水蒸气的小D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈答案B3.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论
2、,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C4.(2020北京,10,3分)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放,仅考虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是()A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小答案D5.2021河北,15(1),4分两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相
3、同的理想气体,如图1所示。现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,汽缸A内气体的内能(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能。图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像,其中曲线(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。 图1 图2答案大于6.2021广东,15(1),6分在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后,把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了,机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断,高空客舱内的气体压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)机场地面大气压强;从高空客舱到机场地面,矿泉水瓶内气体的分子平均动能(选填“
4、变大”、“变小”或“不变”)。答案小于不变考点二固体、液体和气体1.2022届T8联考(1),15(1)(多选)下列说法正确的是()A.液晶显示器利用了液晶对光具有各向同性的特性B.医用脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润,以便吸取药液C.一定质量的单晶体在熔化过程中,分子势能一定增大D.两个相邻的分子间的距离增大时,分子间的引力增大,斥力减小E.夏天中午时车胎内的气压比清晨时高,且车胎体积较大,胎内气体对外界做功,内能较大(胎内气体质量不变且可视为理想气体)答案BCE2.2020江苏单科,13A(1)(2)(1)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。
5、下列关于玻璃的说法正确的有。A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列(2)一瓶酒精用了一些后,把瓶盖拧紧,不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽,此时(选填“有”或“没有”)酒精分子从液面飞出。当温度升高时,瓶中酒精饱和汽的密度(选填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)AC(2)有增大3.(2017上海单科,16,4分)如图,汽缸固定于水平面,用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体,活塞与缸壁间摩擦不计。当大气压强为1.0105Pa、气体温度为87时,活塞在大小为40N、方向向左的力F作用下保持静止,气体压强为Pa。若保持活塞不动,
6、将气体温度降至27,则F变为N。答案1.210504.2019江苏单科,13A(2)由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中,水分子之间的相互作用总体上表现为(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示,能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中(选填“A”“B”或“C”)的位置。答案引力C5.2021全国乙,33(2),10分如图,一玻璃装置放在水平桌面上,竖直玻璃管A、B、C粗细均匀,A、B两管的上端封闭,C管上端开口,三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为l1=13.5cm,l2=32cm。将水银从C管缓慢注入,直至B
7、、C两管内水银柱的高度差h=5cm。已知外界大气压为p0=75cmHg。求A、B两管内水银柱的高度差。解析设注入水银后A中水银高为h1,截面积为S1,B中水银高h2,截面积为S2,则p0l1S1=(p0+水银gh+水银gh2-水银gh1)(l1-h1)S1p0l2S2=(p0+水银gh)(l2-h2)S2解得h2=2cm,h1=1cm,h=h2-h1=1cm。考点三热力学定律1.(2021天津,6,5分)(多选)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关,车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振,空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动,上下乘客时气缸内气体的
8、体积变化缓慢,气体与外界有充分的热交换;剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快,气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体,在气体压缩的过程中()A.上下乘客时,气体的内能不变B.上下乘客时,气体从外界吸热C.剧烈颠簸时,外界对气体做功D.剧烈颠簸时,气体的温度不变答案AC2.(2021山东,2,3分)如图所示,密封的矿泉水瓶中,距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中,小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶,小瓶下沉到底部;松开后,小瓶缓慢上浮。上浮过程中,小瓶内气体()A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量答案B3.2021
9、全国乙,33(1),5分(多选)如图,一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程,下列说法正确的是()A.ab过程中,气体始终吸热B.ca过程中,气体始终放热C.ca过程中,气体对外界做功D.bc过程中,气体的温度先降低后升高E.bc过程中,气体的温度先升高后降低答案ABE4.(2020天津,5,5分)水枪是孩子们喜爱的玩具,常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体,达到一定压强后,关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开,水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持不变,则气体()A.压强变大 B
10、.对外界做功C.对外界放热D.分子平均动能变大答案B5.2020课标,33(1),5分(多选)如图,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中()A.气体体积逐渐减小,内能增加B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量答案BCD6.(2022届河北省级联考,15)2021年7月4日,中国“天和空间站”航天员刘伯明、汤洪波先后从天和核心舱节点舱出舱成功,顺利完成了舱外操作。节点舱具有气闸舱
11、功能,即航天员出舱前先要“减压”,在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”,其原理简化如图所示,相通的舱A、B间装有阀门K,舱A中充满气体,舱B内为真空,若整个系统与外界没有热交换,将此气体近似看成理想气体,则打开阀门K后,A中的气体进入B中,此时气体的内能将(填“增加”“减少”或“不变”),最终达到平衡,则平衡后气体分子单位时间内对舱壁单位面积碰撞的次数将(填“增加”“减少”或“不变”)。答案不变减少综合篇知能转换拓展一微观量的计算1.(2021福建莆田统考,20)某儿童的肺活量约为2L,在标准状态下,空气的摩尔体积为22.4L/mol,他一次吸气能吸入的空气分子数约为(已知阿伏加德罗常数N
12、A=6.021023mol-1)()A.51021个B.51022个C.51023个D.51024个答案B2.(2022届湖北襄阳模拟)用筷子滴一滴水,体积约为0.1cm3,这一滴水中含有水分子的个数最接近以下哪一个值(阿伏加德罗常数NA=61023mol-1,水的摩尔体积为V=18cm3/mol)()A.61023个B.31021个C.61019个D.31017个答案B拓展二气体实验定律、理想气体状态方程1.(2021海南,12,4分)(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点。则气体()A.在状态c的压强等于在状态a的压强
13、B.在状态b的压强小于在状态c的压强C.在bc的过程中内能保持不变D.在ab的过程对外做功答案AC2.(2021福建,10,4分)如图,一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,该过程气体对外(填“做正功”或“做负功”或“不做功”),气体的温度(填“升高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始终不变”)。答案做正功先升高后降低3.(2022届湖北部分重点中学联考,15)(1)某瓶0的冰熔化为0的水的过程中,分子的总动能(填“增大”“减少”或“不变”),分子的总势能(填“增大”“减少”或“不变”)。再往这瓶水中滴入红墨水,一段时间后,整杯水都变成了红色,这个过程是沿着分子热运动的无序性(填
14、“增大”“减少”或“不变”)的方向进行的。(2)浮沉子实验是法国科学家笛卡尔所创,它的形式多样,一般都是通过外部压强的变化来改变浮沉子内部气体的体积,从而达到控制其沉浮的目的。如图所示,塑料瓶装入适量水,再把装有部分水的小玻璃瓶倒插入大塑料瓶中处于漂浮状态,盖住塑料瓶盖,当用力挤压塑料瓶可控制小玻璃瓶上下沉浮。若小玻璃瓶高为h,漂浮时小玻璃瓶浸在水中的长度为23h,水进入小瓶中的长度为13h。如果挤压塑料瓶外壳使小玻璃瓶刚好浸没在水中时,求:塑料瓶内空气压强大小(已知大气压强为p0,水的密度为,重力加速度为g,小瓶内的空气可视为理想气体,环境温度保持不变)。解析(1)温度是分子平均动能的标志,
15、所以质量一定的0的冰和0的水分子的总动能相等,即不变;0的冰熔化为0的水,需要吸收热量,所以0的冰的内能小于0的水的内能,而物体内能是分子的总动能和分子的总势能之和,所以0的冰分子的总势能小于0的水分子的总势能,即0的冰熔化为0的水,分子的总势能增大;由热力学第二定律可知,分子热运动总是沿着无序性增大的方向进行。(2)初始位置小玻璃瓶内的气体体积为V1=2h3S压强为p1=p0+gh3对小玻璃瓶由平衡条件可得p1S=p0S+mg当小玻璃瓶刚好浸没在水中时,小玻璃瓶内气体体积V2=xS压强p2=p0+gx对小玻璃瓶由平衡条件可得p2S=p0S+mg对小玻璃瓶内气体由玻意耳定律可知p1V1=p2V
16、2由以上可解得p0=2p0+13gh4. (2021全国甲,33,15分)(1)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)图上的两条直线和表示,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为直线上的一点。由图可知,气体在状态a和b的压强之比papb=;气体在状态b和c的压强之比pbpc=。(2)如图,一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体,中间的隔板将气体分为A、B两部分;初始时,A、B的体积均为V,压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置,当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动,否则隔板停止
17、运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞,使B的体积减小为V2。()求A的体积和B的压强;()再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和B的压强。解析(1)根据V-t图像画出V-T图像。由图像知,pa=pb,故papb=1;pbpc=pbpc=V2V1(2)()B气体:p0V=pBV2解得pB=2p0隔板静止时,pA=pB+0.5p0=2.5p0A气体:p0V=2.5p0VAVA=0.4V()活塞回到初始位置的过程中,p0V=pBVBp0V=pAVA当pB=pA+0.5p0时,隔板停止运动VA+VB=2V联立解得VA=(5-1)V,pB=3+54p05.2019课标,33(2),10分
18、如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一段高度为2.0cm的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg,环境温度为296K。()求细管的长度;()若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的温度。解析()设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为h;初始时,设水银柱上表面到管口的距离为h1,被密封气体的体积为V,压强为p;细管倒置时,气体体积为V1,压强为p1。由玻意耳定律有pV=p1V1
19、由力的平衡条件有p=p0+ghp1=p0-gh式中,、g分别为水银的密度和重力加速度的大小,p0为大气压强。由题意有V=S(L-h1-h)V1=S(L-h)由式和题给条件得L=41cm()设气体被加热前后的温度分别为T0和T,由盖-吕萨克定律有VT0=V1T由式和题给数据得T=312K6.2018课标,33(2),10分如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温
20、度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。解析汽缸中的气体先经历等容过程,设此时汽缸中气体的温度为T1,压强为p1,根据查理定律有p0T0=p1T1对活塞p1S=p0S+mg联立式可得T1=1+mgp0ST0此后,气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时温度为T2;活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。V1T1=V2T2V1=SHV2=S(H+h)联立式解得T2=1+hH1+mgp0ST0汽缸中的气体对外做的功为W=(p0S+mg)h7.(2020河北秦皇岛二模)如图所示,粗细均匀
21、的U形管竖直放置,右端封闭,左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞,管内水银把气体分隔成A、B两部分。当大气压强为p0=75cmHg,温度为t0=27时,管内水银面在同一高度,两部分气体的长度均为L0=30cm。(计算结果均保留三位有效数字)(1)现向上缓慢拉动活塞,使两管内水银面高度差为h=10cm,求活塞上升的高度L;(2)然后固定活塞,再仅对左管气体加热,使A部分气体温度升高。则当左管内气体温度为多少摄氏度时,方可使右管内水银面回到原来的位置。解析(1)设活塞的横截面积为S,温度不变,对B管气体:p0L0S=p2(L0+0.5h)S可得:p264.3cmHg对A管气体:p0L0S=(p2-p
22、h)L1S解得:L141.4cm则L=L1-L0+0.5h=16.4cm。(2)为使右管内水银面回到原来位置,A管气体的压强应为p0,长度应为L1+0.5h;由理想气体状态方程得:p0L0ST0=p0(L1+0.5h)ST代入数据可得:T=464K所以:t=191。8.(2021湖北,14,9分)质量为m的薄壁导热柱形气缸,内壁光滑,用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中,气缸不漏气且与活塞不脱离。当气缸如图(a)竖直倒立静置时,缸内气体体积为V1,温度为T1。已知重力加速度大小为g,大气压强为p0。(1)将气缸如图(b)竖直悬挂,缸内气体温度仍为T1。求此时缸内气体体积V
23、2;(2)如图(c)所示,将气缸水平放置,稳定后对气缸缓慢加热,当缸内气体体积为V3时,求此时缸内气体的温度。解析(1)题图(a)状态下,对气缸受力分析,如图1所示,则封闭气体的压强为p1=p0+mgS(1分)当气缸按题图(b)方式悬挂时,对气缸受力分析,如图2所示,则封闭气体的压强为p2=p0-mgS(1分)对封闭气体由玻意耳定律得p1V1=p2V2(2分)解得V2=p0S+mgp0S-mgV1(1分)图1图2(2)当气缸按题图(c)的方式水平放置时,封闭气体的压强为p3=p0(1分)由理想气体状态方程得p1V1T1=p3V3T3(2分)解得T3=p0SV3T1(p0S+mg)V1(1分)9
24、.2021湖南,15(2),8分小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置,如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上,用质量m1=600g、截面积S=20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上,左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞,右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2=1200g的铁块,并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时,测得环境温度T1=300K。设外界大气压强p0=1.0105Pa,重力加速度g=10m/s2。()当电子天平示数为400.0g时,环境温度T2为多少?()该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少?解析(
25、)当环境温度为T1=300K时,设铁块所受支持力为N1对铁块受力分析得N1+F1=m2g对活塞受力分析得F1+p1S=m1g+p0S联立可得p1=p0+m1g-m2g+N1S=1.0105Pa同理,当环境温度为T2时,设铁块所受支持力为N2p2=p0+m1g-m2g+N2S=0.99105Pa由查理定律可得p1T1=p2T2联立可得T2=297K()当环境温度最高时,细绳上的拉力刚好为零,则p3=p0+m1gS=1.03105Pa由查理定律可得p1T1=p3Tmax解得Tmax=309K解题指导题目中提供的杠杆为等臂杠杆,杠杆平衡时作用在杠杆两端细绳上的拉力大小是相等的。10.(2021辽宁,
26、14,10分)如图(a)所示,“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球,作为一种长期留空平台,具有广泛用途。图(b)为某一“系留气球”的简化模型图:主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔,主气囊内封闭有一定质量的氦气(可视为理想气体),副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时,活塞与左挡板刚好接触,弹簧处于原长状态。在气球升空过程中,大气压强逐渐减小,弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时,活塞与右挡板刚好接触,氦气体积变为地面时的1.5倍,此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的16。已知地面大气压强p0=1.0105Pa、温度T0=300K,弹簧始
27、终处于弹性限度内,活塞厚度忽略不计。(1)设气球升空过程中氦气温度不变,求目标高度处的大气压强p;(2)气球在目标高度处驻留期间,设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时,弹簧压缩量为左、右挡板间距离的45。求气球驻留处的大气温度T。解析(1)升空过程中温度不变,对氦气,由玻意耳定律有p0V1=p1V2V2=1.5V1p1-p=16p0联立解得p=12p0=5104Pa(2)设达到平衡时氦气的体积为V3,副气囊的总体积为V副V副=V2-V1V3=45V副+V1对氦气,由理想气体状态方程有p0V1T0=pV3Tp=4516p0+p联立解得T=266K拓展三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用
28、1.2021湖南,15(1),5分(多选)如图,两端开口、下端连通的导热汽缸,用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙,活塞从A下降h高度到B位置时,活塞上细沙的总质量为m。在此过程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变,系统始终处于平衡状态,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.整个过程,外力F做功大于0,小于mghB.整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变C.整个过程,理想气体的内能增大D.整个过程,理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h+mgh)E.左端活塞到达
29、B位置时,外力F等于 mgS2S1答案BDE2.(2020山东,6,3分)一定质量的理想气体从状态a开始,经ab、bc、ca三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V0,2p0)、b(2V0,p0)、c(3V0,2p0)。以下判断正确的是()A.气体在ab过程中对外界做的功小于在bc过程中对外界做的功B.气体在ab过程中从外界吸收的热量大于在bc过程中从外界吸收的热量C.在ca过程中,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D.气体在ca过程中内能的减少量大于bc过程中内能的增加量答案C3.2018课标,33(1),5分(多选)如图,一定量的理想气体从状态a
30、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()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.气体一直从外界吸热E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案BCD4.(2021江苏,13,8分)如图所示,一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中,活塞的面积为S,与汽缸底相距L,汽缸和活塞绝热性能良好。气体的压强、温度与外界大气相同,分别为p0、T0。现接通电热丝加热气体,一段时间后断开,活塞向右缓慢移动距离L后停止。活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个过程中气体吸收的热量为Q。求该过程中气体(1)内能的增加量U;(2)最终温度T。解析(1)
31、设活塞缓慢移动时气体压强为p,对活塞有pS=p0S+f外界对气体做功W=-pSL由热力学第一定律U=Q+W可知U=Q-p0SL-fL(2)由理想气体状态方程得p0LST0=p2LST则T=2T0(1+fp0S)应用篇知行合一应用一探究打气筒打气过程气体变质量问题1.(2021山东,4,3分科技工程)血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压的数值。充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为V;每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带中,经5次充气后,臂带内气体体积变为5V,压强计示数为150mmHg。已知大气压强等于7
32、50mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于()A.30cm3B.40cm3C.50cm3D.60cm3答案D2.2021广东,15(2),6分物理生活为方便抽取密封药瓶里的药液,护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液,如图所示。某种药瓶的容积为0.9mL,内装有0.5mL的药液,瓶内气体压强为1.0105Pa。护士把注射器内横截面积为0.3cm2、长度为0.4cm、压强为1.0105Pa的气体注入药瓶,若瓶内外温度相同且保持不变,气体视为理想气体,求此时药瓶内气体的压强。解析取药瓶内和注射器内的气体为研究对象,其发生的是等温变化。利用p1V1+p2V2=p3
33、V3,其中p1=1.0105Pa,V1=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3,p2=1.0105Pa,V2=0.3cm20.4cm=0.12cm3,V3=0.4cm3,代入解得:p3=1.3105Pa。3.2021河北,15(2),8分物理生活某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气,温度为27时,压强为3.0103Pa。()当夹层中空气的温度升至37,求此时夹层中空气的压强;()当保温杯外层出现裂隙,静置足够长时间,求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。设环境温度为27,大气压强为1.0105Pa。解析()夹层内气体原状态:T1=(273+27)K=300K、p1=3.0103Pa
34、温度升高后:T2=(273+37)K=310K、求p2等容变化:p1T1=p2T2解得:p2=3.1103Pa()设夹层容积为V,夹层中增加的气体在压强为p1状态下的体积为nV,大气压强为p0等温变化:p1(V+nV)=p0V解得n=973mm=nVV=9734.(2022届河北省级联考,16物理生活)家用轿车轮胎气压的安全范围为2.32.5bar(bar是胎压单位,计算时可以近似认为1bar=1atm)。已知当某汽车正常胎压为2.4bar时,此时轮胎内气体体积为V0。长时间行驶后,发现左前轮胎胎压显示为2.0bar,且轮胎内气体体积为1920V0。现用电动气泵给左前轮胎充气,每秒钟充入压强为
35、1atm、体积为V=1200V0的气体,求如果使胎压达到2.4bar,电动气泵需要给左前轮胎充气多长时间?(充气过程中认为气体温度不变)解析初态左前轮胎内气体压强p1=2.0atm,气体体积为V1=1920V0,设要充入的气体压强为p0=1atm,总体积为V,末状态轮胎内气体压强p2=2.4atm,体积为V0,该过程为等温变化,由玻意耳定律可得p1V1+p0V=p2V0设充气时间为t,则Vt=V代入数据解得t=100s5.2022届T8联考(1),15(2)物理生活如图所示,一个压缩式喷雾器,该喷雾器储液桶的总容积为V0,当内部气体压强为p(未知)时恰好能工作。初始时刻,内部液面在23处,内部
36、气体压强等于外界大气压p0,用一个容积为V=110V0的打气筒通过进气口给储液桶打气20次后,喷雾器可以一直工作到液面下降到12处。设定打气过程中,储液桶内空气温度保持不变,药液不会向外喷出,喷液管体积及喷液管与储液桶底间高度差不计,试求:()恰好能工作时内部气体压强p;()然后再继续打气20次,那么一直可以工作到液面下降到多高处。解析()打气过程气体温度不变,由玻意耳定律有20p0110V0+p013V0=p12V0得p=143p0()由玻意耳定律得20p0110V0+p12V0=pxV0得x=1314所以液面可以下降到114处6.(2020山东,15,7分物理生活)中医拔罐的物理原理是利用
37、玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口,上端留有抽气阀门。使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时,罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为450K,最终降到300K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体,忽略抽气过程中气体温度的
38、变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。解析设火罐内气体初始参量为p1、T1、V1,温度降低后参量为p2、T2、V2,罐的容积为V0,p1=p0、T1=450K、V1=V0、T2=300K、V2=2021V0由p0V0T1=p22021V0T2得p2=0.7p0设抽气罐内气体初态参量为p3、V3, 末态参量为p4、V4,罐的容积为V0,p3=p0、V3=V0、 p4=p2有p0V0=p2V4联立式,得V4=107V0设抽出的气体为V,V=V4-2021V0故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为mm=VV4联立式,得mm=13应用二探究活塞、液柱的移动气体关联问题1.2019
39、课标,33(2),10分典型模型如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处,求()抽气前氢气的压强;()抽气后氢气的压强和体积。解析()设抽气前氢气的压强为p10,(p10-p)2S=(p0-p)S得p10=12(p0+p)()设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2。有p
40、2S=p12Sp1V1=p102V0p2V2=p0V0V1-2V0=2(V0-V2)联立式解得p1=12p0+14pV1=4(p0+p)V02p0+p2.2020课标,33(2),10分典型模型如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U形管,左管上端封闭,右管上端开口。右管中有高h0=4cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离l=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K,大气压强p0=76cmHg。()现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少?()再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平
41、齐,此时密封气体的温度为多少?解析()设密封气体初始体积为V1,压强为p1,左、右管的截面积均为S,密封气体先经等温压缩过程体积变为V2,压强变为p2。p1V1=p2V2设注入水银后水银柱高度为h,水银的密度为,p1=p0+gh0p2=p0+ghV1=(2H-l-h0)S,V2=HS联立式得h=12.9cm()密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3,温度变为T2,有V2T1=V3T2V3=(2H-h)S联立式得T2=363K3.(2022届河北石家庄联考,15典型模型)(1)温度高的物体,其分子的平均动能(选填“一定”或“不一定”)大;液晶既有液体的流动性,又有晶体的各向(选填“同”或“异”)性
42、。(2)如图所示,上端开口的竖直汽缸由横截面积分别为2S、S的两个导热性能良好的圆筒A、B构成,汽缸A顶部与底部的间距为L。活塞将一定质量的理想气体封闭在A内,活塞在A顶部且与CD间恰好无弹力。此时A内气体的绝对温度为T0。现从汽缸开口处缓慢滴入水银,直至活塞到达与汽缸底部的间距为56L的EF处时停止滴入水银,此过程中A内气体温度保持不变。已知大气压强为p0,水银密度为,重力加速度大小为g,LL6,所以活塞在EF处时上方水银的总质量为:m=2SL6+S(h-L6)(1分)解得:m=(p05g+16L)S(1分)设活塞回到CD处时A内的气体压强为p2,根据理想气体状态方程有:p0L2ST0=p2L2ST(2分)上式中p2=p0+mgS(1分)解得:T=(65+Lg6p0)T0(1分)