2014年高考真题汇编12：热学

5/5专题十二热学1.【2014·江苏卷】一种海浪发电机的气室如图所示。工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。（1）下列对理想气体的理解，正确的有（）。A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律（2）压缩过程中，两个阀门均关闭。若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能（）（选填“增大”、“减小”或“不变”），活塞对该气体所做的功（）（选填“大于”、“小于”或“等于”）3.4×104J。（3）上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0.224m3，压强为1个标准大气压。已知1mol气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1。计算此时气室中气体的分子数。（计算结果保留一位有效数字）【答案】（1）AD（2）增大，等于（3）N=5×1024（或N=6×1024）【解析】（1）理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵守气体实验定律的气体，是为了研究方便而引入的不计本身大小、分子间除碰撞外不计相互作用力，无分子势能、分子间碰撞为弹性碰撞的理想模型，故选A、D选项；实际气体温度不太低、压强不太大时可视为理想气体，故选项B错误；由于理想气体不计分子势能，因此其内阻只与温度有关，故选项C错误。（2）由于压缩过程中气体与外界无热量交换，气体内能增加，因此温度升高，气体的分子平均增大，根据热力学第一定律可知：W＝3.4×104J，（3）设气体在标准状况下的体积为V0，上述过程为等压过程，有：V/T=V0/T0，气体物质的量为：n=V0/VM，分子数为：N=nNA，联立以上各式并代入数据得：N=（或6×1024）2.【2014·重庆卷】（6分）题10图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积这V0，压强为p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩，若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V时气泡与物品接触的面积为S，求此时每个气泡内气体对接触面外薄膜的压力。【答案】【解析】设压力为F，压缩后气体压强为p.由等温过程：P0V0=PV，F=PS，解得：3.【2014·新课标全国卷Ⅰ】一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。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T0。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终保持不变，重力加速度大小为g。【答案】【解析】气缸导热良好，说明气体温度一直等于外界温度T0，设气缸底面积为S，活塞质量为m0，大气压强P0，开始平衡时有P0S+m0g=PS，沙子倒完后平衡，对活塞分析P0S+m0g+mg=P’S，整理可得mg=(P’-P)S，根据理想气体状态方程有：可得联立可得外界温度变为T时，根据理想气体状态方程可得根据活塞平衡可得P0S+m0g+mg=P’’S，重新平衡后的气体体积4.【2014·山东卷】一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103kg、体积V0=0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1=40m，筒内气体体积V1=1m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为时，拉力减为零，此时气体体积为，随后浮筒和重物自动上浮。求和。已知大气压强，水的密度，重力加速度的大小。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。【答案】V2=2.5m3；h2=10m；【解析】当F=0时，由平衡条件得：Mg=，代入数据得V2=2.5m3；设筒内气体初、末态的压强分别为P1、P2，由题意得P1=P0+，P1=P0+，此过程中，筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得P1V1=P2V2，联立以上表达式并代入数据得：h2=10m。5.【2014·新课标全国卷Ⅱ】如图所示，两气缸AB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的直径为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p0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。【答案】（ⅰ）320K（ⅱ）【解析】活塞b升至顶部的过程汇总，活塞a不动，活塞ab下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初始状态的体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，由题给数据以及盖吕萨克定律有：，，，由以上3个表达式得：T2=320K。（ii）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直