《一点一练》高考物理专题演练：专题三十气体热力学定律(含两年高考一年模拟)

1、学习必备欢迎下载考点 30 气体热力学定律两年咼考真题演练1. （2015 北京理综，13）下列说法正确的是（ ）A .物体放出热量，其内能一定减小B .物体对外做功，其内能一定减小C. 物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D .物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变2.2015 福建理综，29, （2）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,QabVQ

2、ac3. 2014 山东理综，37（1）（多选）如图，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞圭寸闭有一定质量的理想气体。 当环境温度升高时，缸内气体（）C.Tb=Tc, QabQacDVQac学习必备欢迎下载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4.(2014 广东理综，17） （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O5.2014 新课标全国卷I,33（1）（多选）一定量的理想气体从状

3、态 a 开始，经历三个过程 ab、be、ca 回到原状态，其 pT 图象如图所示。下列判断正确的是（）A .过程 ab 中气体一定吸热B .过程 be 中气体既不吸热也不放热学习必备欢迎下载C.过程 ea 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小E.b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分 子撞击的次数不同6.2015 重庆理综，10(1)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高 于清晨时的，且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视 为理想气体，那么()A .外界对胎内气体做功，气体内能减小B .外界对胎内气体做功，气

4、体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小D .胎内气体对外界做功，内能增大(2)北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结。若刚吹出时肥皂泡内气体温度为 Ti，压强为 pi，肥皂泡冻结后泡内 气体温度降为 T2。整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质 量变化，大气压强为 po。求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。学习必备欢迎下载7. 2015 新课标全国卷I,33(2)如图，一固定的竖直汽缸由一 大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质 量为 mi=2.50 kg，横截面积为 S = 80.0 cm2;小活塞的质量为 m2= 1.50 kg,横截面积为 S2=

5、40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接，间距为l = 40.0 cm;汽缸外大气的压强为 p= 1.00X105Pa,温度为 T= 303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距 2，两活塞间封闭气体的温度为495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与 汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小 g 取 10 m/s2。求：(i)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；(ii )缸内圭寸闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内圭寸闭气体的压强学习必备欢迎下载8.2015 新课标全国卷 II , 3(2)如图，一粗细均匀的 U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端 与大气相通，

6、下端开口处开关 K 关闭；A 侧空气柱的长度为 1= 10.0 cm, B 侧水银面比 A 侧的高 h = 3.0 cm。现将开关 K 打开，从 U 形管 中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为 hi= 10.0 cm 时将开关 K 关闭。已知大气压强 p0= 75.0 cmHg。(i )求放出部分水银后 A 侧空气柱的长度；(ii)此后再向 B 侧注入水银，使 A、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度学习必备欢迎下载9. 2015 山东理综，37(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生 被顶起的现象。如图，截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面上，开始时 内部封闭气体的温度为 3

7、00 K，压强为大气压强 po。当封闭气体温度 上升至303 K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面， 其内部气体压强立刻减为 P0，温度仍为 303 K。再经过一段时间，内 部气体温度恢复到 300 K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。 求：(i)当温度上升到 303 K 且尚未放气时，封闭气体的压强；(ii)当温度恢复到 300 K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力10. 2015 海南卷，15(2)如图，一底面积为 S,内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为 m 的相同活塞 A 和 B;在 A 与 B之间、B 与容器底面之间分别封有一定量的

8、同样的理想气体，平衡时学习必备欢迎下载体积均为 V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为 g, 外界大气压强为 P0。现假设活塞 B 发生缓慢漏气，致使 B 最终与容 器底面接触。求活塞 A 移动的距离。11. 2014 新课标全国卷I,33(2) 定质量的理想气体被活塞封 闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无 摩擦地滑动。开始时气体压强为 p,活塞下表面相对于气缸底部的高 度为 h,外界的温度为 To。 现取质量为 m 的沙子缓慢地倒在活塞的上 表面， 沙子倒完时，活塞下降了 h/4。若此后外界的温度变为 T,求 重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始

9、终保持不变，重 力加速度大小为 go12. 2014 新课标全国卷II, 33(2)如图，两气缸 A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是 B 的 2 倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两气缸除 A 顶部导热外，其 余部分均学习必备欢迎下载绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞 a、b,活 塞下方充有氮气，活塞 a 上方充有氧气。当大气压为 Po、外界和气缸 内气体温度均为7C且平衡时，活塞 a 离气缸顶的距离是气缸高度1的 4,活塞 b 在气缸正中间。(i)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞 b 恰好升至顶部时，求 氮气的温度；(ii)继续缓慢加热，

10、使活塞 a 上升。当活塞 a 上升的距离是气缸 高度的秸时，求氧气的压强。学习必备欢迎下载考点 30 气体热力学定律一年模拟试题精练1.（2015 梅州 5 月质检）（多选）关于物体内能和热力学定律的说法正确的是（）A .物体内所有分子动能和分子势能的总和就是分子的内能B .第二类永动机的构想违背了热力学第二定律C.做功和热传递具有相同的物理本质D .物体没有做功时，物体吸热，物体的内能一定增加E.若一定质量的某理想气体的内能增加，则其温度一定升高2.（2015 福州质检）如图所示，U 形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭 着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程无摩擦。初始时,

11、 外界大气压强为 Po，活塞紧压小挡板。现缓慢升高缸内气体的温度， 则能反映气缸内气体的压强 p 随热力学温度 T 变化的图象是（）学习必备欢迎下载3.（2015 兰州市诊断）学习必备欢迎下载一定质量的理想气体体积 V 与热力学温度 T 的关系图象如图所 示，气体在状态 A 时的压强 PA=po，温度 TA=TO,线段 AB 与 V 轴 平行，BC 的延长线过原点。求：(1) 气体在状态 B 时的压强 PB；(2) 气体从状态 A 变化到状态 B 的过程中，对外界做的功为 10 J, 该过程中气体吸收的热量为多少；气体在状态 C 时的压强 pc和温度 TC。学习必备欢迎下载4. (2015 邯

12、郸质检)mA如图，粗细均匀的弯曲玻璃管AB 两端开口，管内有一段水银 柱，中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为 lA=40 cm,右管内气体 柱长为 1B=39 cm。先将口 B 封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设 被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后进入左管的 水银面比水银槽水银面低 4 cm,已知大气压强 po= 76 cmHg，求：(1) A 端上方气柱长度；(2) 稳定后右管内的气体压强。学习必备欢迎下载5. (2015 陕西五校一模)0如图所示，一直立的汽缸用一质量为 m 的活寒圭寸闭一定量的理 想气体，活塞横截面积为 S,汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活 塞被固定

13、在 A 点，打开固定螺栓 K，活塞下落，经过足够长时间后， 活塞停在 B点，已知 AB= h,大气压强为 po，重力加速度为 g。(1) 求活塞停在 B 点时缸内封闭气体的压强；(2) 设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热 量Q(一定量理想气体的内能仅由温度决定)。参考答案考点 30 气体热力学定律两年咼考真题演练1. C 由热力学第一定律AU = W+ Q 可知，改变物体内能的方 式有两种：做功和热传递。若物体放热 Qv0,但做功 W 未知，所以 内能不一定减小，A 选项错误；物体对外做功 Wv0,但 Q 未知，所 以内能不一定减小，B 选项错误；物体吸收热量 Q0,同时对外

14、做 功 Wv0, (W+ Q)学习必备欢迎下载可正、可负，所以内能可能增加，故 C 选项正确； 物体放出热量 Qv0,同时对外做功 Wv0,所以AUv0,即内能一定 减小，D 选项错误。2.C ab 过程为等压变化， 由盖吕萨克定律得： =竿, 得 Tb= 2Ta,c 过程为等容变化，由查理定律得：2p0，得 Tc=2Ta所以 Tb= Tc由热力学第一定律：a- b： Wab+ Qab=AUabac：Wac+Qac= AUac又 WabV0, Wac= 0,AUab=AUac则有 Qab Qac故 C 项正确。3. AB 因气缸导热良好，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

15、内能只与温度有关，故封闭气体内能增尢 A 正确；因气缸内壁光滑，由活塞受力平衡有 poS+ mg= pS,即 缸内气体的压强 p= po+ 不变，C 错误；由盖一吕萨克定律=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。4. 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AU = W+ Q, 气体内能增大，则温度升高，由 罕二常数知压强增大，选项 A、C 正 确，B、D错误。5. ADE 对封闭气体，由题图可知 ab 过程，气体体积 V 不 变，没有做功，而温度 T 升高，则

16、为吸热过程，A 项正确；b c 过学习必备欢迎下载程为等温变化，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，B项错；尸 a 过程为等压变化，温度 T 降低，内能减少，体积 V 减小， 外界对气体做功，依据 W+ Q=AU，外界对气体所做的功小于气体 所放的热，C 项错；温度是分子平均动能的标志，TaVTb= Tc,故 D 项正确；同种气体的压强由气体的分子数密度p和温度 T 决定，由题 图可知 Tb=Tc, Pb pc,显然 E 项正确。6. 解析(1)车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D 项正确。(2)对泡内气体由查理定律得内外气体的压强差为Ap= P

17、2 Po联立式解得Ap = T2P1 Po答案 (1)D(2)fpi Po7. 解析(i)大小活塞在缓慢下移过程中，受力情况不变，汽 缸内气体压强不变，由盖一吕萨克定律得V1=V2初状态 Vi= *(S + S2), Ti= 495 KP1TiT2学习必备欢迎下载末状态 V2= lS22代入可得 T2= 3T1= 330 K(ii)对大、小活塞受力分析则有mig + m2g + pS + p&= P1S1+ pS可得 pi= i.ix105Pa缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡过程中，气体体积不变，由查理定律得=T3= T= 303 K解得 p2= 1.01x105Pa答案 (i)33

18、0 K(ii)1.01X105Pa8 .解析(i)以 cmHg 为压强单位。设 A 侧空气柱长度 1= 10.0 cm 时的压强为 p;当两侧水银面的高度差为 h1= 10.0 cm 时，空气柱的 长度为11,压强为 P1。由玻意耳定律得 pl = P1I1由力学平衡条件得 p= Po+ h打开开关 K 放出水银的过程中，B 侧水银面处的压强始终为 p0, 而 A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小， B、A 两侧水 银面的高度差也随之减小，直至 B 侧水银面低于 A 侧水银面 h1为止。 由力学平衡条件有P1= po m 学习必备欢迎下载联立式，并代入题给数据得 l1= 12.0 cm

19、(i)当 A、B 两侧的水银面达到同一高度时，设 A 侧空气柱的长 度为12,压强为 P2。由玻意耳定律得 Pl = P2l2学习必备欢迎下载由力学平衡条件有 P2= P0联立式，并代入题给数据得 12= 10.4 cm设注入的水银在管内的长度Ah,依题意得h = 2(1i-12)+ hi联立式，并代入题给数据得Ah= 13.2 cm答案(i)12.0 cm(ii)13.2 cm9. 解析(i)以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 To= 300 K，压强为 po;末状态温度 T1= 303 K，压强设为 P1，由查理定律得T0=烈代入数据得101 -p1= 100p0= 1.0

20、1 Po*(i)设杯盖的质量为 m,刚好被顶起时，由平衡条件得P1S=poS+ mg 放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T2= 303 K,压强 p2= p0,末状态温度 T3= 300 K,压强设 为 P3,由查理定律得设提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得p2T2T3学习必备欢迎下载F + P3S= P0S + mg 联立式，代入数据得201F = I。i0PoS= O.O2poS答案(i)1.O1po (ii)O.O2poS10.解析A 与 B 之间、B 与容器底面之间的气体压强分别为pi、P2，在漏气前，对 A 分析有 pi= po+詈，对 B

21、有 p2= pi+肾B 最终与容器底面接触后， AB 间的压强为 p,气体体积为V则 有 p= po+詈因为温度始终不变，对于混合气体有(pi+ P2)V= pV 设活塞 B 厚度为d,漏气前 A 距离底面的高度为2Vh 右+dV漏气后 A 距离底面的高度为 h = S + d联立可得Ah= h h以上各式联立化简得Ah=SPoS + mgS答案 poS+mg s11.解析 设气缸的横截面积为 S,沙子倒在活塞上后，对气体 产生的压强为Ap,由玻意耳定律得phS=(p+ Ap)(h4h)S1解得Ap = 3P学习必备欢迎下载外界的温度变为 T 后，设活塞距底面的高度为 h ；根据盖一吕萨 克定

22、律，得(h-4To3T解得 h = 4Tjh据题意可得Ap =肾气体最后的体积为 V= Sh12.解析（i）活塞 b 升至顶部的过程中，活塞 a 不动，活塞 a、 b下方的氮气经历等压过程。设气缸 A 的容积为 Vo,氮气初态体积为 Vi，温度为 Ti;末态体积为 V2,温度为 T2。按题意，气缸 B 的容积 为 Vo/4,由题给数据和盖一吕萨克定律有Vi= 4V+严=fvo=VoV1V2Ti=T2由式和题给数据得T2= 32o K 联立式得 V=9mghT4pTo答案9mghT4pToV2=学习必备欢迎下载(ii)活塞 b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞 a 开始向上移一 1动，直至活塞上升的距离是气缸高度的 16 时，活塞 a 上方的氧气经历 等温过程。设氧气初态体积为 V，压强为；末态体积为 V2,压 强为 P2。由题给数据和玻意耳定律有13Vi/Vo,羊0, V