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文檔簡介
4<06
?
5年考情?探規(guī)律
五年考情
考點命題趨勢備考策略
(2020-2024)
2024?山東卷?T6
對于熱學部分,重難點比較
2024?山東卷?T16通過對近幾年高考的分析,集中,氣體的性質是本部分
本專題中分子動理論、熱力的??键c。應用理想氣體實
2023?山東卷?T9
學定律及理想氣體狀態(tài)方程驗定律解決實際問題是今后
2022?山東卷?T5的應用仍然是高考命題的熱的命題方向。
考點1熱力學定律(5點,題型有選擇題、實驗題常見題型有:①布朗運動與
2022?山東卷?T15
以及計算題.
年9考)分子熱運動;②對分子力和
2021?山東卷?T2趨勢分析:在復習過程中應
分子勢能的理解;③對固體
2021?山東卷?T4加強對分子動理論以及熱力
和液體的考查;④對氣體實
2020?山東卷?T6學定律相關的選擇題或計算
驗定律及熱力學圖像的考
2020?山東卷?T15題的練習,加強對綜合考查
查;⑤對熱力學定律的考查;
考點2實驗:探究等溫氣體實驗定律及熱力學定律
⑥氣體實驗定律與熱力學定
條件下氣體壓強與體積2023?山東卷?T13的計算題的訓練.
律的綜合。
的關系(5年1考)
5年真題?分點精準練
考點01熱力學定律
1、(2024?山東卷?T6)一定質量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程,“一6過程是等壓過程,b-c過程中
氣體與外界無熱量交換,c-a過程是等溫過程。下列說法正確的是()
A.過程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功
B.b—c過程,氣體對外做功,內能增加
C.a—brc過程,氣體從外界吸收熱量全部用于對外做功
D.過程,氣體從外界吸收的熱量等于c-a過程放出的熱量
【答案】C
【解析】
A.過程壓強不變,是等壓變化且體積增大,氣體對外做功卬<0,由蓋-呂薩克定律可知
”〉Ta
即內能增大,厚幾>。,根據(jù)熱力學第一定律AU=Q+W可知a9萬過程,氣體從外界吸收的熱量一部
分用于對外做功,另一部分用于增加內能,A錯誤;
B.方法一:c過程中氣體與外界無熱量交換,即
或=。
又由氣體體積增大可知Me<o,由熱力學第一定律AU=Q+W可知氣體內能減少。
方法二:c過程為等溫過程,所以
Tc=Ta
結合%>7;分析可知
Th>Tc
所以。到c過程氣體的內能減少。故B錯誤;
C.cfa過程為等溫過程,可知
Tc=Ta,MJac=Q
根據(jù)熱力學第一定律可知afbfc過程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功,C正確;
D.根據(jù)熱力學第一定律結合上述解析可知:afcfa—整個熱力學循環(huán)過程AU=0,整個過程
氣體對外做功,因此熱力學第一定律可得
故a->〃過程氣體從外界吸收的熱量Q.不等于-a過程放出的熱量,D錯誤。
故選Co
2、(2023?山東卷?T9)一定質量的理想氣體,初始溫度為300K,壓強為IxlC^pa。經(jīng)等容過程,該氣
體吸收400J的熱量后溫度上升100K;若經(jīng)等壓過程,需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。
下列說法正確的是()
A.初始狀態(tài)下,氣體的體積為6LB,等壓過程中,氣體對外做功400J
C.等壓過程中,氣體體積增加了原體積-D.兩個過程中,氣體的內能增加量都為400J
4
【答案】AD
【解析】
C.令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強,體積和溫度分別為
Pi=Po,K=K,Z=3OOK
等容過程為狀態(tài)二
p2=7,V2=匕=%Z=400K
等壓過程為狀態(tài)三
P3=外,咚=?,4=400K
由理想氣體狀態(tài)方程可得
PM_必匕—23匕
4—4一與
解得
44
P2=-P0^=-K)
體積增加了原來的』,c錯誤;
3
D.等容過程中氣體做功為零,由熱力學第一定律
AU=W+Q=400J
兩個過程的初末溫度相同即內能變化相同,因此內能增加都為400J,D正確;
AB.等壓過程內能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱力學第一定律可知氣體對外做功為200J,即做
功的大小為
W=PO[%T=2OOJ
解得
%=6L
A正確B錯誤;
故選ADo
3、(2022?山東卷?T5)如圖所示,內壁光滑的絕熱氣缸內用絕熱活塞封閉一定質量的理想氣體,初始時
氣缸開口向上放置,活塞處于靜止狀態(tài),將氣缸緩慢轉動90。過程中,缸內氣體()
A.內能增加,外界對氣體做正功
B.內能減小,所有分子熱運動速率都減小
C.溫度降低,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少
D.溫度升高,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加
【答案】C
【解析】
初始時氣缸開口向上,活塞處于平衡狀態(tài),氣缸內外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡,則有
(P「Po)s=mg
氣缸在緩慢轉動的過程中,氣缸內外氣體對活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力,故氣缸內氣體緩慢的
將活塞往外推,最后氣缸水平,缸內氣壓等于大氣壓。
AB.氣缸、活塞都是絕熱的,故缸內氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞,氣缸內氣體壓強作用將活塞往外推,氣
體對外做功,根據(jù)熱力學第一定律AU=Q+W得:氣體內能減小,故缸內理想氣體的溫度降低,分子熱
運動的平均速率減小,并不是所有分子熱運動的速率都減小,AB錯誤;
CD.氣體內能減小,缸內理想氣體的溫度降低,分子熱運動的平均速率減小,故速率大的分子數(shù)占總分子
數(shù)的比例減小,C正確,D錯誤。
故選Co
4、(2024?山東卷?T16)圖甲為戰(zhàn)國時期青銅汲酒器,根據(jù)其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成
的汲液器,如圖乙所示。長柄頂部封閉,橫截面積Si=L0cm2,長度8=100.0cm,側壁有一小孔A。儲液罐
的橫截面積S2=90.0cm2,高度/?=20.0cm,罐底有一小孔B。汲液時,將汲液器豎直浸入液體,液體從孔B
進入,空氣由孔A排出;當內外液面相平時,長柄浸入液面部分的長度為無;堵住孔A,緩慢地將汲液器豎
直提出液面,儲液罐內剛好儲滿液體。已知液體密度p=1.0xl03kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2,大氣壓
5
P=1.0xl0Pao整個過程溫度保持不變,空氣可視為理想氣體,忽略器壁厚度。
(1)求X;
(2)松開孔A,從外界進入壓強為“、體積為V的空氣,使?jié)M儲液罐中液體緩緩流出,堵住孔A,穩(wěn)定后
罐中恰好剩余一半的液體,求Vo
H
h
圖甲圖乙
【答案】(1)x=2cm;(2)V=8.92xl0Tm3
【解析】
(1)由題意可知緩慢地將汲液器豎直提出液面過程只能夠,氣體發(fā)生等溫變化,所以有
p/H-x)S[=p2Hsi
又因為
Pi=P。
0+P§h=Po
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得
x=2cm
(2)當外界氣體進入后,以所有氣體為研究對象有
(h
P(y+=2[”S]+5s2
又因為
h
Pj+Pg--=Po
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得
V=8.92XICT4m3
5、(2022?山東卷?T15)某些魚類通過調節(jié)體內魚膘的體積實現(xiàn)浮沉。如圖所示,魚膘結構可簡化為通過
閥門相連的A、B兩個密閉氣室,A室壁厚、可認為體積恒定,B室壁簿,體積可變;兩室內氣體視為理想
氣體,可通過閥門進行交換。質量為M的魚靜止在水面下》處。B室內氣體體積為V,質量為燒;設B室
內氣體壓強與魚體外壓強相等、魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等,魚的質量不變,魚鰻內氣體溫
度不變。水的密度為P,重力加速度為g。大氣壓強為po,求:
(1)魚通過增加B室體積獲得大小為。的加速度、需從A室充入B室的氣體質量Am;
(2)魚靜止于水面下處時,B室內氣體質量加1。
,MmapgH+
【答案】(1)=——;(2)叫=------m
VpgPgE+Po
【解析】
(1)由題知開始時魚靜止在〃處,設此時魚的體積為為,有
Mg=pgVo
且此時B室內氣體體積為V,質量為相,則
加=〃氣V
魚通過增加B室體積獲得大小為〃的加速度,則有
pg(Vo+AV)-Mg=Ma
聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質量
Mma
Am二夕氣AV=
Vpg
(2)由題知開始時魚靜止在〃處時,B室內氣體體積為匕質量為加,且此時B室內的壓強為
pi=pgH+po
魚靜止于水面下Hi處時,有
pi=pgH\+po
由于魚膘內氣體溫度不變,根據(jù)玻意耳定律有
p\V=P2V2
解得
K_pgH+Poy
2Pg&+Po
則此時B室內氣體質量
PgH+Po
fni=夕氣匕=m
PgH】+p0
6、(2021?山東卷?T2)如圖所示,密封的礦泉水瓶中,距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導熱良
好的小瓶置于礦泉水瓶中,小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶,小瓶下沉到底部;松開后,小瓶緩慢上
浮,上浮過程中,小瓶內氣體()
A.內能減少
B.對外界做正功
C.增加的內能大于吸收的熱量
D.增加的內能等于吸收的熱量
【答案】B
【解析】
A.由于越接近礦泉水瓶口,水的溫度越高,因此小瓶上浮的過程中,小瓶內溫度升高,內能增加,A錯誤;
B.在小瓶上升的過程中,小瓶內氣體的溫度逐漸升高,壓強逐漸減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程
T
氣體體積膨脹,對外界做正功,B正確;
CD.由AB分析,小瓶上升時,小瓶內氣體內能增加,氣體對外做功,根據(jù)熱力學第一定律
AU=W+Q
由于氣體對外做功,因此吸收的熱量大于增加的內能,CD錯誤。
故選B。
7、(2021?山東卷?T4)血壓儀由加壓氣囊、臂帶,壓強計等構成,如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充
入臂帶,壓強計示數(shù)為臂帶內氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值,充氣前臂帶內氣體壓強為大氣壓強,體積
為H每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂帶中,經(jīng)5次充氣后,臂帶內氣體體積變?yōu)?V,壓強
計示數(shù)為150mmHg。已知大氣壓強等于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細管和壓強計內的氣體體積。
則丫等于()
A.30cm3B.40cm3C.50cm3D.60cm3
【答案】D
【解析】
根據(jù)玻意耳定律可知
p°V+5PM=PiX5V
已知
3
p0=750mmHg,VQ=60cm,px-750mmHg+150mmHg=900mmHg
代入數(shù)據(jù)整理得
V=60cm3
故選D。
8、(2020?山東卷?T6)一定質量的理想氣體從狀態(tài)。開始,經(jīng),aT>、b-c、c-a三個過程后回到初始狀
態(tài)。,其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態(tài)的坐標分別為。(Vo,2Po)、b(2Vo,po)、c(3Vo,2Po)以下
判斷正確的是()
A.氣體在a—6過程中對外界做的功小于在6-c過程中對外界做的功
B.氣體在過程中從外界吸收的熱量大于在6-c過程中從外界吸收的熱量
C.在c—a過程中,外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量
D.氣體在c—a過程中內能的減少量大于6-c過程中內能的增加量
【答案】C
【解析】
A.根據(jù)氣體做功的表達式W=Er=夕=可知p-V圖線和體積橫軸圍成的面積即為做功大小,
所以氣體在af〃過程中對外界做的功等于〃fc過程中對外界做的功,A錯誤;
B.氣體從。一>方,滿足玻意爾定律。V=C,所以
Ta=Tb
所以△。2=0,根據(jù)熱力學第一定律AU=Q+W可知
0=QM+%
氣體從bfc,溫度升高,所以△。歷>0,根據(jù)熱力學第一定律可知
△幾=或+瞑
結合A選項可知
wah=whc<0
所以
Qbc>Qab
bfc過程氣體吸收的熱量大于a—Z?過程吸收的熱量,B錯誤;
C.氣體從c-a,溫度降低,所以AUcaVO,氣體體積減小,外界對氣體做功,所以叱■a〉。,根據(jù)熱
力學第一定律可知。/<0,放出熱量,C正確;
D.理想氣體的內能只與溫度有關,根據(jù)】=4可知從
K|=K|
所以氣體從cfa過程中內能的減少量等于bfc過程中內能的增加量,D錯誤。
故選Co
9、(2020?山東卷?T15)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上,進而治
療某些疾病。常見拔罐有兩種,如圖所示,左側為火罐,下端開口;右側為抽氣拔罐,下端開口,上端留
有抽氣閥門。使用火罐時,先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內部氣壓低于外部大
氣壓,使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上,再通過抽氣降低罐內氣體壓強。某次
使用火罐時,罐內氣體初始壓強與外部大氣壓相同,溫度為450K,最終降到300K,因皮膚凸起,內部氣
體體積變?yōu)楣奕莘e的型。若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的型,罐內氣壓
2121
與火罐降溫后的內部氣壓相同。罐內氣體均可視為理想氣體,忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應抽出
氣體的質量與抽氣前罐內氣體質量的比值。
一抽氣閥門
火罐抽氣拔罐
.AmI
【答案】——
m3
【解析】
設火罐內氣體初始狀態(tài)參量分別為外、,、匕,溫度降低后狀態(tài)參量分別為P2、72、匕,罐的容積為Vo,
由題意知
20
pi=po、T1=45OK、Vi=Vo>T2=300K>%=五%①
由理想氣體狀態(tài)方程得
20..
A)%=私,210②
方一
代入數(shù)據(jù)得
02=0.7。。③
對于抽氣罐,設初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為P3、V3,末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為0、%,罐的容積為%由題
意知
P3=P。、丫3=%'、P4=02④
由玻意耳定律得
P(Yo=。2匕⑤
聯(lián)立②⑤式,代入數(shù)據(jù)得
匕4叫⑥
設抽出的氣體的體積為△匕由題意知
△f-*’⑦
故應抽出氣體的質量與抽氣前罐內氣體質量的比值為
AmAV…
募F⑧
聯(lián)立②⑤⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得
1-
-=一⑨
m3
考點02實驗:探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系
10、(2023?山東卷?T13)利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系。將帶有刻度
的注射器豎直固定在鐵架臺上,注射器內封閉一定質量的空氣,下端通過塑料管與壓強傳感器相連?;钊?/p>
上端固定一托盤,托盤中放入祛碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強。和體積V(等于注射器示數(shù)/與
塑料管容積AV之和),逐次增加祛碼質量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。
回答以下問題:
(1)在實驗誤差允許范圍內,圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質量的氣
體。
A.。與V成正比B.。與1成正比
V
(2)若氣體被壓縮到V=10.0mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強為Pa(保留3位有效數(shù)字)。
(3)某組同學進行實驗時,一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了AV,則在計算乘積時,他的計算結果與同組
正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結果之差的絕對值會隨。的增大而(填“增大”或“減小”)。
【答案】①.B②.204xlO3③.增大
【解析】
(1)口]在實驗誤差允許范圍內,圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質量的
氣體,P與工成正比。
V
故選Bo
(2)⑵若氣體被壓縮到V=10.0mL,則有
-=^—mU1=100xl0-3mL-1
V10.0
由圖乙可讀出封閉氣體壓強為
p=204xl()3Pa
(3)[3]某組同學進行實驗時,一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了AV,則在計算乘積時,根據(jù)
可知他的計算結果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結果之差的絕對值會隨。的增大而增大。
1年模擬?精選模考題
1.(2024?山東濟寧?三模)如圖所示,一定質量的理想氣體,經(jīng)歷。一6fc―。過程,其中人是等溫
過程,匕fc是等壓過程,。是等容過程。下列說法正確的是()
A.完成一次循環(huán),氣體向外界放熱
B.a、b、c三個狀態(tài)中,氣體在c狀態(tài)分子平均動能最大
C.匕->c過程中,氣體放出的熱量大于外界對氣體做的功
D.af人過程中,容器壁在單位時間內、單位面積上受到氣體分子撞擊的次數(shù)會增加
【答案】C
【詳析】A.完成一次循環(huán),氣體的內能不變,過程,氣體體積增大,氣體對外界做功,過程,
氣體體積減小,外界對氣體做功,由于a―人過程氣體的壓強大于6fc過程氣體壓強,則氣體對外做功大
于外界對氣體做功,c一“過程,氣體體積不變,氣體不做功,由熱力學第一定律可知,完成一次循環(huán),氣
體吸熱,故A錯誤;
BC.c過程中,氣體的壓強不變,體積減小,則氣體的溫度降低,內能減小,由熱力學第一定律可知,
氣體放出的熱量大于外界對氣體做的功,C狀態(tài)氣體溫度最低,氣體在c狀態(tài)分子平均動能最小,故B錯誤,
C正確;
D.af6過程中,氣體溫度不變,分子的平均動能不變,壓強減小,由氣體壓強的微觀解釋可知,容器壁
在單位時間內、單位面積上受到氣體分子撞擊的次數(shù)會減少,故D錯誤。
故選C。
2.(2024?山東煙臺?三模)如圖所示,汽缸開口向上置于水平面上,活塞與汽缸之間有一個氣球,氣球內、
外有質量相等的同種氣體,活塞靜止,此時氣球外部氣體甲的壓強小于氣球內部氣體乙的壓強。現(xiàn)緩慢向
下推動活塞,使其下降一段距離,氣體甲的壓強仍小于氣體乙的壓強。已知汽缸內和氣球內的氣體均可視
為理想氣體,活塞與汽缸均絕熱,活塞與汽缸壁之間無摩擦,氣球導熱良好。則此過程中()
A.氣體甲內能增加量大于氣體乙內能增加量
B.氣體甲的每個氣體分子做無規(guī)則熱運動的速率均加快
C.活塞對氣體甲做的功等于氣體甲內能增加量
D.活塞對氣體甲做的功小于甲、乙兩部分氣體內能增加量之和
【答案】D
【詳析】A.氣球導熱良好,則氣球內外氣體溫度總相等,一定質量的理想氣體內能只與溫度有關,故氣
體甲內能增加量等于氣體乙內能增加量,A錯誤;
B.活塞對氣體甲做正功,氣體甲內能增大,溫度升高,氣體分子平均速率增大,不是每個氣體分子做無規(guī)
則熱運動的速率均加快,B錯誤;
C.活塞與汽缸均絕熱,氣體與外界無熱量交換?;钊麑怏w甲做功的同時,橡皮膜收縮,氣體甲也對氣體
乙做功,故活塞對氣體甲做的功大于氣體甲內能增加量,C錯誤;
D.活塞對氣體甲做功的同時,橡皮膜收縮,由能量守恒活塞對氣體甲做的功與橡皮膜釋放的彈性勢能之和
等于甲、乙兩部分氣體內能增加量之和,故活塞對氣體甲做的功小于甲、乙兩部分氣體內能增加量之和,D
正確。
故選D。
3.(2024?山東聊城?三模)如圖所示,汽缸開口向上置于水平面上,活塞與汽缸之間有一個氣球,氣球內、
外有質量相等的同種氣體,初始時活塞靜止,由于氣球的彈性橡皮膜對內部氣體的作用,使得氣體乙的壓
強大于氣體甲的壓強?,F(xiàn)緩慢向下推動活塞,使其下降一段距離,氣體乙的壓強仍大于氣體甲的壓強。已
知氣體甲和氣體乙均可視為理想氣體,活塞與汽缸均絕熱,活塞與汽缸壁之間無摩擦且密封良好,氣球導
熱良好。則此過程中()
A.氣體甲內能的增加量等于氣體乙內能的增加量
B.氣體甲的每個氣體分子做無規(guī)則熱運動的速率均加快
C.活塞對氣體甲做的功等于氣體甲內能的增加量
D.活塞對氣體甲做的功等于甲、乙兩部分氣體內能的增加量之和
【答案】A
【詳析】A.氣球導熱良好,則氣球內、外兩部分溫度始終相等,氣體分子平均動能始終相等,由于氣體
質量相等,故兩部分氣體內能始終相等,向下緩慢推動活塞,外界對氣體做功,由于活塞與汽缸均絕熱,
由熱力學第一定律知兩部分氣體內能增加,且增加量相等,故A正確;
B.氣體內能增大,則穩(wěn)定升高,氣體分子做無規(guī)則熱運動的平均速率加快,但不是每個氣體分子做無規(guī)則
熱運動的速率均加快,故B錯誤;
C.活塞下移壓縮氣體甲,氣體甲的壓強增大,使氣球收縮,即氣體甲對氣體乙做功,氣球收縮,氣球彈性
勢能減小,轉化為氣體的內能,設氣體乙向氣體甲傳熱為。,有
△U甲=唉塞一%時乙+Q
由于Q-%對乙的值未知,無法判斷出活塞對氣體甲做的功與氣體甲內能增加量得到關系,故c錯誤;
D.由C可知氣球收縮,氣球彈性勢能減小,轉化為系統(tǒng)的內能,有
△U甲+AL/乙=W活塞+耳彈
可得活塞對氣體甲做的功小于甲、乙兩部分氣體內能增加量之和,故D錯誤。
故選Ao
4.(2024?山東臨沂?二模)某品牌自行車的氣壓避震裝置主要由活塞、汽缸組成,可將其簡化成如圖所示結
構,該自行車共有4個完全相同的避震器。自行車車架通過支架連接活塞,汽缸底部固定安裝在車軸上,
自行車車架、支架、活塞的總質量為活塞橫截面積為S,質量為機的騎行愛好者勻速騎行在水平路面
時汽缸內氣體的長度為4,重力加速度為g,外界大氣壓強為P。,活塞內氣體視為理想氣體且溫度不變,
不計一切摩擦,則騎行者在與水平面成0=37°(cos370=0.8)夾角的斜坡上勻速向下騎行時汽缸內氣體的長
度為()
20p0S+5(M+g20p0S+4+m)g
A.%2OpoS+5(M+m)g^
20p0S+4(M+m)g
15Pos+5(M+m)g15p0S+3(M
15pS+3(M+m)g"D.
015Pos+5(Af+m)g
【答案】A
【詳析】在水平路面時,由平衡可知
(m+M)g+4p0S=4p15
在水平路面汽缸內氣體的體積
VX=\S
斜坡上由平衡可知
(m+M)gcos6+4Pos=4p2s
斜坡上汽缸內氣體的體積
V,=h1s
根據(jù)玻意耳定律
AX="匕
解得
20〃0s+5(M+m)g
%20Pos+4(M+機)g
故選Ao
5.(2024?山東濰坊?三模)如圖所示,開口向右的絕熱汽缸,用絕熱光滑活塞封閉一定質量的理想氣體,輕
繩左端連接活塞,另一端跨過光滑定滑輪連接質量為機的小桶,小桶靜止,氣體處于狀態(tài)1?,F(xiàn)接通電熱絲
一段時間后斷電,活塞向右移動L后靜止,氣體處于狀態(tài)2。由狀態(tài)1到狀態(tài)2氣體內能增加量為AU。重
力加速度大小為g,外界大氣壓強不變。下列說法正確的是()
塞
活
電
熱0
絲
A.狀態(tài)2相比狀態(tài)1,每個分子的速率都增大
B.狀態(tài)2相比狀態(tài)1,分子單位時間內撞擊單位面積器壁上的次數(shù)減少
C.由狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體內能的增加量等于電熱絲釋放的熱量
D.電熱絲釋放的熱量為從/-僅弘
【答案】B
【詳析】A.由狀態(tài)1到狀態(tài)2氣體內能增加,溫度升高,分子平均動能增大,分子熱運動平均速率增大,
不是每個分子的運動速率都增大,故A錯誤;
B.狀態(tài)2相比狀態(tài)1壓強不變,溫度升高,分子平均動能增大,體積增大,分子數(shù)密度減小,由壓強的微
觀解釋可知,分子單位時間內撞擊單位面積器壁上的次數(shù)減少,故B正確;
C.由狀態(tài)1到狀態(tài)2,由熱力學第一定律可知,氣體內能的增加量等于電熱絲釋放的熱量減去氣體對外做
的功,故C錯誤;
D.設大氣壓強為P。,活塞的橫截面積為S,氣體壓強為尸,由平衡方程
P0S=mg+pS
得
pS=p0S-mg
活塞向右移動L過程中,對外做功
W=pS=(p0S-mg)L
由熱力學第一定律得
AU=Q-W
得氣體吸收的熱量即電熱絲釋放的熱量
Q=AU+(p0S-mg)L
故D錯誤。
故選Bo
6.(2024?山東青島?三模)如圖為某品牌卡車的氣囊減震裝置,當路面不平時,車體會突然下沉擠壓氣囊,
該過程中關于氣囊內的氣體,下列說法正確的是()
A.外界對氣體做的功小于氣體內能的增加
B.氣體溫度升高,每個分子的動能都增大
C.氣體分子對氣囊單位面積的平均撞擊力增大
D.氣體壓強增大的唯一原因是因為氣體分子運動變得劇烈
【答案】C
【詳析】A.車體會突然下沉擠壓氣囊,外界對氣體做的功等于氣體內能的增加,故A錯誤;
B.氣體溫度升高,氣體的平均動能增大,但是不一定每一個氣體分子的動能都增大,故B錯誤;
C.由于溫度升高,分子平均速率增大,體積減小,分子密度增大,氣體分子對氣囊單位面積的平均撞擊力
增大,故C正確;
D.氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的,氣體壓強由氣體分子的數(shù)
密度和平均動能決定,故D錯誤。
故選C。
7.(2024?山東濟南?三模)如圖所示,帶玻璃管的塞子塞住玻璃瓶口,瓶中裝有部分水,水逐漸流出的過程
中,瓶內氣體溫度保持不變,下列關于瓶內封閉氣體的判斷正確的是()
A.壓強增大B.壓強不變
C.吸熱D.放熱
【答案】C
【詳析】AB.根據(jù)玻意耳定律=C可知,瓶內封閉氣體的體積增大,壓強減小,故AB錯誤;
CD.封閉氣體的體積增大,氣體對外做功,溫度不變,則氣體的內能不變,根據(jù)熱力學第一定律
AU=W+Q
可知氣體吸熱,故C正確,D錯誤;
故選Co
8.(2024?山東東營?二模)如圖所示的p-f圖像描述的是一定質量的理想氣體經(jīng)歷的afbfcfdfa四
段狀態(tài)變化過程,其中擊延長線與橫軸的交點為-273.15回,加延長線過原點,兒和cd分別平行于橫軸和縱
A.從a至b,壓強的增大只是由溫度的升高引起的
B.從b至!]c,氣體對外界放出熱量
C.從c到d,氣體對外界放出熱量
D.從d至!Ia,氣體減少的內能等于氣體對外界放出的熱量
【答案】D
【詳析】A.從。到6,氣體溫度升高,壓強增大,但是氣體的體積也變化,所以壓強的增大不只是由溫度
的升高引起的,故A錯誤;
B.從b到c,氣體壓強不變,溫度升高,氣體內能增大,體積增大,氣體對外做功,根據(jù)熱力學第一定律
可知,氣體吸收熱量,故B錯誤;
C.從。到d,氣體溫度不變,壓強減小,體積增大,內能不變,氣體對外做功,根據(jù)熱力學第一定律可知,
氣體吸收熱量,故c錯誤;
D.從d到a,氣體體積不變,壓強減小,溫度降低,根據(jù)熱力學第一定律可知,氣體減少的內能等于氣體
對外界放出的熱量,故D正確。
故選D。
9.(2024?山東荷澤?二模)下列說法中正確的是()
A.鑒別晶體與非晶體的依據(jù)是該物質是否具有各向異性
B.一定質量的理想氣體,吸收熱量,內能一定增大
C.一定質量的理想氣體,體積減小,氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大
D.荷葉上的露珠呈扁平球形主要是因為表面張力的作用
【答案】D
【詳析】A.鑒別晶體與非晶體的依據(jù)不能根據(jù)是否具有各向異性,因為晶體不是所有性質均表現(xiàn)為各向
異性,有些性質表現(xiàn)為各向同性,故A錯誤;
B.根據(jù)熱力學第一定律可知,一定質量的理想氣體,吸收熱量,若同時對外界做功,內能可能增大,可能
不變,可能減小,故B錯誤;
C.氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù),與單位體積內的分子數(shù)和溫度有關,體積減小時,分
子數(shù)密度增大,但氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不一定增大,故c錯誤;
D.荷葉上的露珠呈扁平球形主要是因為表面張力的作用,故D正確。
故選D。
10.(2024?山東煙臺?二模)如圖所示,某裝置中豎直放置一內壁光滑、開口向上的圓柱形容器,圓柱形容
器用一定質量的活塞封閉一定質量的理想氣體,外界大氣壓強為P。,當裝置靜止時,容器內氣體壓強為L1P。,
活塞下表面與容器底面的距離為4,當裝置以某一恒定加速度加速上升時,活塞下表面距容器底面的距離
為0.8%,若容器內氣體溫度始終保持不變,重力加速度大小為g,則裝置的加速度大小為()
A.0.25gB.L5gc.2.75gD.11.5g
【答案】C
【詳析】設活塞的橫截面積為S,當裝置靜止時,有
\Ap0S=pQS+mg
當加速上升時,設其氣體壓強為0,有
pS-mg-p0S=ma
由于氣體的溫度不發(fā)生變化,所以對于氣體有
p-0.8%S=1.1pohoS
解得
a=2.75g
故選C。
IL(2024?山東棗莊?三模)1824年法國工程師卡諾創(chuàng)造性地提出了具有重要理論意義的熱機循環(huán)過程一卡
諾循環(huán),極大地提高了熱機的工作效率。如圖為卡諾循環(huán)的p-V圖像,一定質量的理想氣體從狀態(tài)A開始
沿循環(huán)曲線回到初始狀態(tài),其中42和CD為兩條等溫線,2C和。A為兩條絕熱線。下列說法正確
的是()
A.在A絕熱壓縮過程中,氣體內能減小
B.一次循環(huán)過程中氣體吸收的熱量小于放出的熱量
C.2玲。過程氣體對外界做的功等于D^A過程外界對氣體做的功
D.B狀態(tài)時氣體分子單位時間對器壁單位面積撞擊次數(shù)比A狀態(tài)多
【答案】C
【詳析】A.QfA絕熱壓縮過程中,外界對氣體做功
W>0,Q=0
根據(jù)熱力學第一定律
^U=Q+W
可知
At7>0
即氣體內能增加,故A錯誤;
B.一次循環(huán)過程中氣體的溫度不變,內能不變。0-V圖像中圖線與坐標軸圍成的面積表示功。由圖知,在
一次循環(huán)過程中,氣體對外界做功,為確保氣體的內能不變,則氣體一定從外界吸收熱量,故一次循環(huán)過
程中氣體吸收的熱量大于放出的熱量,故B錯誤;
C.由圖知
TA=TB
故B玲C過程和。玲A過程,溫度變化量的大小相等,內能變化量的大小相等,且。=0,可知W大小也必
然相等,即B玲C過程氣體對外界做的功等于。玲A過程外界對氣體做的功,故C正確;
D.A2狀態(tài)溫度相同,則狀態(tài)A和狀態(tài)8氣體分子的平均速率相同,而狀態(tài)8的體積大,氣體的密集程度
小,則2狀態(tài)時氣體分子單位時間對器壁單位面積撞擊次數(shù)比A狀態(tài)少,故D錯誤。
故選Co
二、多選題
12.(2024?山東煙臺?二模)如圖所示為卡諾逆循環(huán)過程(制冷機)的。-丫圖像,該循環(huán)由兩個等溫過程和
兩個絕熱過程組成,全過程以理想氣體為工作物質,工作物質與低溫熱源和高溫熱源交換熱量的過程為等
溫過程,脫離熱源后的過程為絕熱過程。圖中虛線(、心為兩條等溫線。下列說法中正確的是()
A.一個循環(huán)過程中,外界對氣體做的功大于氣體對外界做的功
B.。玲6過程氣體壓強減小只是由于單位體積內分子數(shù)減少導致的
C.6過程氣體對外界做的功等于cfd過程外界對氣體做的功
D.d玲。過程氣體向外界釋放的熱量等于b玲c過程從低溫熱源吸收的熱量
【答案】AC
【詳析】A.理想氣體狀態(tài)方程和圖形面積表示做功可知,c-d-。外界對氣體做的功大于af%-c氣
體對外界做的功,故一個循環(huán)過程中,外界對氣體做的功大于氣體對外界做的功,故A正確;
B.由圖可知
由理想氣體狀態(tài)方程可得
P1K-2匕
T\T2
由圖像可以看出
PM>02%
所以
TJ>T2
即人過程氣體壓強減小是由于單位體積內分子數(shù)減少和溫度降低導致的,故B錯誤;
C.因為兩個過程是絕熱過程,a一人過程氣體對外做的功,氣體溫度由4減小到心,等于c-?d過程外界
對氣體做的功,氣體溫度由%增加到(,由熱力學第一定律AU=Q+W可知,afb過程氣體對外做的功
等于cfd過程外界對氣體做的功,故C正確;
D.等溫過程內能變化為零,則由
\U=W+Q
可知
網(wǎng)=10
由圖像可知,df。過程外界對氣體做的功大于bfC過程氣體對外做的功,所以〃一。過程向外界釋放的熱
量大于bfC過程從低溫熱源吸收的熱量,故D錯誤。
故選AC,
13.(2024,山東濰坊?二模)瓷器是"泥琢火燒"的藝術,是古人智慧的結晶。如圖所示,氣窯是對陶瓷泥坯進
行升溫燒結的一種設備。某次燒制前,封閉在窯內的氣體壓強為4,溫度為27回,當窯內氣壓達到3P。時,
氣窯上方的單向排氣閥開始排氣,使氣窯內氣體壓強保持3p。不變,窯內氣體溫度逐漸升高至1227團后保持
不變,連續(xù)燒制8~10小時。下列說法正確的是()
A.單向排氣閥開始排氣時,窯內氣體溫度為91回
B.單向排氣閥開始排氣時,窯內氣體溫度為627團
C.本次燒制排出氣體的質量與原來氣體質量之比2回3
D.本次燒制排出氣體的質量與原來氣體質量之比205
【答案】BD
【詳析】AB.根據(jù)等容變化
Po3Po
(27+273)K-(r+273)K
單向排氣閥開始排氣時,窯內氣體溫度為
t=62TC
A錯誤,B正確;
CD.排氣后氣窯內氣體壓強保持3p。不變,根據(jù)等壓變化
vv+r
(627+273)K-(1227+273)K
由于密度相同,則本次燒制排出氣體的質量與原來氣體質量之比為
得
m':m=2:5
C錯誤,D正確。
故選BD。
三、解答題
14.(2024,山東濰坊?三模)如圖為某興趣小組制作的供水裝置,圓柱形氣缸內部長度40cm,輕活塞將其分
為左右兩部分,左部為儲水室,儲水室上部一根細管連接進水口和出水口;右部為氣室,氣室尾部有一氣
閥。初始時出水口打開,儲水室內無水,氣閥關閉,輕活塞位于氣缸中央?,F(xiàn)通過氣閥給氣室充氣至壓強
為0.17MPa,然后關閉氣閥和出水口。打開進水口開關,開始注水,活塞緩慢向右移動,當氣室壓強為0.34MPa
時停止注水。已知活塞橫截面積為500cm2,外界大氣壓強為A=0.1MPa。氣體看作理想氣體,整個過程溫
度不變,由于水的重力產(chǎn)生的壓強可忽略,活塞厚度、摩擦不計,求:
(1)從氣閥充入的氣體和原有氣體質量之比;
(2)注水結束后,打開出水口,當氣室壓強下降到0.25MPa時,排出水的體積。
出水口
【詳析】(1)設供水裝置的體積為匕從氣閥中充入的壓強為P。的氣體體積為當氣室充氣至壓強為
p/=0.17MPa,活塞要從中間移動到左端,由玻意耳定律
V
PO--+POV1=P1V
解得
Vo=
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