高校自主招生試題物理精選分類解析專題12氣體含解析

1、一選擇題1（ 2013 北約自主招生） 在一個(gè)絕熱的豎直氣缸里面放有一定質(zhì)量的理想氣體，絕熱的活塞原來是固定的。 現(xiàn)拆去銷釘 （圖中未畫出 ），氣體因膨脹把活塞及重物舉高后如圖所示。則在此過 程中氣體的（ ） A壓強(qiáng)不變，溫度升高B壓強(qiáng)不變，溫度降低 C壓強(qiáng)減小，溫度升高D壓強(qiáng)減小，溫度降低 【參考答案】 ： D【點(diǎn)評】此題考查絕熱膨脹、熱力學(xué)第一定律及其相關(guān)知識的運(yùn)用。2（ 2012 年華約自主招生）如圖所示，絕熱容器的氣體被絕熱光滑密封活塞分為兩部分A、B，已知初始狀態(tài)下 A、 B 兩部分體積、壓強(qiáng)、溫度均相等， A 中有一電熱絲對 A 部分氣體加熱一段時(shí)間，穩(wěn)定后（）AA 氣體壓強(qiáng)增加，

2、體積增大，溫度不變BB 氣體的溫度升高， B 中分子運(yùn)動(dòng)加劇C B 氣體的體積減小，壓強(qiáng)增大DA氣體的內(nèi)能變化量等于 B 氣體的內(nèi)能變化量【參考答案】 ：BC【名師解析】電熱絲對 A 部分氣體加熱， A 氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大，推動(dòng)活塞壓縮 B 氣體，對 B氣體 做功， B中氣體內(nèi)能增大，溫度升高， B中分子運(yùn)動(dòng)加劇，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 B正確；B 氣體的體積減小，壓強(qiáng)增 大，選項(xiàng) C正確；穩(wěn)定后， A、B壓強(qiáng)相等，由于活塞絕熱， A 氣體溫度高于 B，A 氣體的內(nèi)能變化量大于 B 氣體的內(nèi)能變化量，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。點(diǎn)評】此題以絕熱容器內(nèi)的氣體切入，意在考查熱學(xué)相關(guān)知識。U 形管內(nèi)，兩段水銀封閉

3、著長度為 L 的空氣柱， a 、 b 兩3（ 2012 卓越自主招生）在兩端開口豎直放置的 水銀面的高度差為 h ，現(xiàn)保持溫度不變，則 A若再向左管注入些水銀，穩(wěn)定后 h 變大 B若再向左管注入些水銀，穩(wěn)定后 h 不變 C若再向右管注入些水銀，穩(wěn)定后 U 形管內(nèi)，兩段水銀封閉著長度為 L 的空氣柱， a 、 b 兩【參考答案】 ：BCD（ 2012 清華保送生測試）理想氣體無法通過相變變成液體，這是因?yàn)锳 氣體分子之間無作用力B 理想氣體沒有分子勢能C 理想氣體放在體積很小D 理想氣體分子沒有碰撞【參考答案】 ： B【名師解析】氣體要變成液體需要分子之間有分子引力勢能，所以理想氣體無法通過相變

4、變成液體，這是 因?yàn)槔硐霘怏w沒有分子勢能，選項(xiàng) B 正確。（2012 清華保送生測試）如圖所示 ,，AB 為一定量的理想氣體的絕熱線，當(dāng)它以圖示ABEA 過程變 化時(shí)，下列關(guān)于氣體吸熱、放熱的表述正確的是E 始終吸熱F 始終放熱G 有 時(shí)吸熱，有時(shí)放熱，但吸熱等于放熱H 有 時(shí)吸熱，有時(shí)放熱，但吸熱大于放熱I 有時(shí)吸熱，有時(shí)放熱，但吸熱小于放熱參考答案】 ： D名師解析】理想氣體沿絕熱線 AB 過程變化時(shí)，對外做功，與外界沒有熱交換，內(nèi)能減小，溫度降低；沿B EA 過程變化時(shí)，外界對氣體做功。根據(jù)p-V 圖象與橫軸所圍面積可知，外界對氣體做功數(shù)值小于氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，所以有時(shí)吸

5、熱，有時(shí)放熱，但吸熱大于放熱，選項(xiàng) D 正確。（2011復(fù)旦大學(xué)）溫度為 T的氣體分別裝在器壁溫度為 T1和 T2的容器中，其中 T1 T T2，問氣體作用在 哪個(gè)容器壁上的力大？AT1 處壓力較大B T2處壓力較大C一樣大D不能確定【參考答案】 ： D7、（ 2010 復(fù)旦自主招生）一圓柱形絕熱容器中間有一無摩擦的活塞把容器分為體積相等的兩部分。先把活 塞固定，左邊充入氫氣，右邊充入氧氣，它們的質(zhì)量和溫度都相同，然后將活塞放松，則活塞將 。A向左運(yùn)動(dòng)B向右移動(dòng)C不動(dòng)D在原位置左右振動(dòng)【參考答案】 ： B【名師解析】 ：由于氫氣的摩爾質(zhì)量較小，左邊充入氫氣，右邊充入氧氣，它們的質(zhì)量和溫度都相同

6、，左邊 物質(zhì)的量較大，由 pV/T=nR 可知，左邊氣體的壓強(qiáng)較大，將活塞放松，則活塞將向右移動(dòng)，選項(xiàng)B正確。二填空題（ 2012 清華保送生測試）一個(gè)氣泡從湖底升至水面，體積變?yōu)樵瓉淼?0 倍，則湖水深約為m?！緟⒖即鸢浮?：90【名師解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，體積變?yōu)樵瓉淼?10 倍，壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?1/10，在水面壓強(qiáng)為 1 個(gè)大 氣壓，在湖底一切應(yīng)該為 10 個(gè)大氣壓。由于 1 個(gè)大氣壓相當(dāng)于 10m 水深，所以湖水深約為 90m。 三計(jì)算題1、（10分） （2013 年華約自主招生 ）自行車胎打足氣后騎著很輕快。當(dāng)一車胎經(jīng)歷了慢撒氣（緩慢漏氣）過程 后，車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)下降了四分之一

7、。求漏掉氣體占原來氣體的比例 。已知漏氣過程是絕熱的，不考慮氣體之間的熱交換，且一定質(zhì)量的氣體，在絕熱過程中其壓強(qiáng)p 體之間的熱交換，且一定質(zhì)量的氣體，在絕熱過程中其壓強(qiáng)p 和體積 V 滿足關(guān)系 pV=常量，式中參數(shù) 是與胎內(nèi)氣體有關(guān)的常數(shù)。漏掉氣體占原來氣體的比例為漏掉氣體占原來氣體的比例為點(diǎn)評】此題以自行車慢撒氣切入，引入 絕熱膨脹過程，意在考查對新知識的理解掌握能力和靈活運(yùn)用相 關(guān)知識解決實(shí)際問題的能力。（2012 清華保送生測試） A、B、C為三個(gè)氣體系統(tǒng)，當(dāng) A與 C熱平衡時(shí)，有 pAVA-napAVA-pCVC=0；B與 C 熱平衡時(shí)，有 pBVB-nbp BVB -pCVC=0。

8、試運(yùn)用熱力學(xué)第零定律求 A、B、C 的狀態(tài)方程。（2011 華約自主招生）在壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的情況下，氣體分子本身的大小比分子之間的距離小 很多，因而在理想氣體模型中忽略分子的大小。已知液氮的密度=810kg/m 3，氮?dú)獾哪栙|(zhì)量 Mmol=2810-3kg/mol 。假設(shè)液氮可看作由立方體分子堆積而成，根據(jù)所給數(shù)據(jù)對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氮?dú)庾龀龉浪?，說明上 述結(jié)論的合理性。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 1 個(gè)氮?dú)夥肿诱紦?jù)體積：V= 22.4 102-336.02 1023m3= 3.710-26m標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 1 個(gè)氮?dú)夥肿诱紦?jù)體積：V= 22.4 102-336.02 1023m3= 3.710-26m3

9、。 個(gè)氮分子自身邊長 l0= 3 V0 = 4 10-10m3。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1 摩爾氮?dú)怏w積為 22.4L=22.410-3m3 。1 個(gè)氮分子體積：V0= Vmol/NA= 3.5 10 23 m3= 5.810-29m3。6.02 1023標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮?dú)夥肿又g的距離： l= 3V = 3.3 10 -9m 3。 故 l0l，則氣體分子本身大小比分子之間的距離小很多。3、（2011 年卓越自主招生）如圖，一導(dǎo)熱良好、 足夠長的氣缸水平放置在地面上。氣缸質(zhì)量 M=9.0kg ， 與 地面的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.40。氣缸內(nèi)一質(zhì)量 m=1.0kg ，面積 S=20cm 2 的活塞與缸壁光滑密接。當(dāng)

10、氣缸靜止， 活塞上不施加外力時(shí)，活塞與氣 缸底（即圖中氣缸最左端）的距離L 0=8.0cm。已知大氣壓 p0=1.0 105Pa，重力加速度 g=10m/s2 。現(xiàn)用逐漸增大的水平拉力向右拉活塞，使活塞始終相對氣缸緩慢移動(dòng)，近似認(rèn)為最 大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，求：1）當(dāng)拉力達(dá)到 30N 時(shí)，活塞與氣缸底之間的距離；2）當(dāng)拉力達(dá)到 50N 時(shí)，活塞與氣缸底之間的距離。四 2010 年五 2009 年1（ 2009 上海交通大學(xué)）對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列過程違反熱力學(xué)第一定律的是 A 在恒定溫度下，氣體絕熱膨脹B 氣體從外界吸收熱量而溫度保持不變C 在絕熱的條件下，體積不變而溫度升高D 氣

11、體對外做功的同時(shí)向外界放熱2（ 2009 復(fù)旦）理想氣體的熱力學(xué)過程中可能發(fā)生的過程是A內(nèi)能減小的等容加熱過程B吸熱的等溫壓縮過程C內(nèi)能增加的絕熱壓縮過程D吸熱的等壓壓縮過程答案 C 解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，等容加熱過程內(nèi)能一定增大，選項(xiàng)A不可能發(fā)生；吸熱的壓縮過程，吸收熱量，外界做功，內(nèi)能一定增大，溫度一定升高，選項(xiàng) B 不可能發(fā)生；絕熱壓縮過程，外界做功， 內(nèi)能增加，選項(xiàng) C 可能發(fā)生；吸熱的壓縮過程，吸收熱量，外界做功，內(nèi)能一定增大，溫度一定升高，體 積一定減小，壓強(qiáng)一定增大，選項(xiàng) D 不可能發(fā)生；（2009 浙江大學(xué)）氧氣壓強(qiáng)大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0 就會有害人體，潛水員位于水下50m 處

12、，使用 He與氧氣的混合氧氣瓶，求 He 與氧氣的合適質(zhì)量比。解析：潛水員位于水下 50m 處，混合氧氣瓶放出氣體的壓強(qiáng)約為6 個(gè)大氣壓， He 與氧氣的合適質(zhì)量比 5 1。4（2009 浙江大學(xué)）根據(jù)理想氣體方程 PV=nRT 可否得出結(jié)論：當(dāng)溫度趨近于 0K 時(shí)，V 趨近于 0？解析：理想氣體是在實(shí)際氣體在常溫常壓下的近似，理想氣體方程 PV=nRT 只能適用于與常溫常壓相 差不太多的情況。當(dāng)溫度趨近于 0K 時(shí)，任何實(shí)際氣體均液化為液體。所以不能得出結(jié)論當(dāng)溫度趨近于 0K 時(shí)， V 趨近于 0。（ 2009 北大）回答下列問題：（1）什么是物體的內(nèi)能？（2）微觀上氣體對容器壁的壓強(qiáng)是什么

13、？（3）氣體的壓強(qiáng) p、體積 V 、溫度 T之間有什么關(guān)系？溫度 T不變體積 V 減小，壓強(qiáng) p怎樣變化，內(nèi)能 U 怎樣變化？體積 V 不變溫度 T 增大，壓強(qiáng) p、內(nèi)能 U 怎樣變化？( 2009 上海交通大學(xué))高壓氧氣瓶體積為 30L，裝滿氧氣時(shí)的壓強(qiáng)為 1.3 107Pa.若每天需要由該氧氣瓶 放出壓強(qiáng)為 1.0105Pa.、體積為 400L 的氧氣供使用，為保證氧氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)不小于1.0105Pa，則該瓶氧氣最多能用 天。6.答案： 9解析：設(shè)該瓶氧氣最多能用 x 天。初態(tài)壓強(qiáng) p1=1.3107Pa. ，體積 V1=30L；末態(tài)壓強(qiáng) p2=1.0105Pa，體積 V2=(30+400

14、x)L；由玻意耳定律， p1 V1= p2 V2，解得 x=9.6.即該瓶氧氣最多能用 9 天。( 2009 同濟(jì)大學(xué))一抽氣機(jī)轉(zhuǎn)速為 n=400r/min ，抽氣機(jī)每分鐘能夠抽出氣體 20L。設(shè)容器的容積為 2L， 問經(jīng)過多長時(shí)間才能使容器內(nèi)的壓強(qiáng)降到pN=100Pa？20解析：每一次抽氣體積為 V= 20 L=0.05L。400設(shè)抽氣一次后的壓強(qiáng)為 p1，由玻意耳定律， p0V0= p1(V0+V),解得： p1= p0V0/(V0+V)； , 同理，抽氣 2 次后的壓強(qiáng)為 p2= p1V0/(V 0+V)= p0V0/(V 0+V)2； 抽氣 N 次后的壓強(qiáng)為 pN= p0V0/(V 0

15、+V)N；3解得： N=280 次，lg1.025所用時(shí)間 t=N/n=0.7min 。，盛有水銀， h=60.0cm ， 通過長臂拐 管口向下， 的水銀面的長分別為：(2009 清華大學(xué))如圖，一根截面均勻、不變形的 U 形細(xì)管，兩臂 L0=20.0cm，h0=180cm，豎直放置。長臂上端開口，短臂上端封閉，管內(nèi) 使短臂內(nèi)封有長度為 L=10.0cm 的空氣柱。已知長臂內(nèi)水銀柱長度為 橫管內(nèi)水銀柱長度為 x=10.0cm。外界大氣壓強(qiáng) p0=76cmHg。現(xiàn)將此管繞 角點(diǎn)且與該管所在平面相垂直的軸線沿逆時(shí)針方向緩慢倒轉(zhuǎn)至180盛有水銀， h=60.0cm ， 通過長臂拐 管口向下， 的水銀面的長分別為：并迅速截去管口處的 50cm 長的一段管。求與管內(nèi)封閉的空氣柱相接觸 最后位置。解得 s =67cm。空氣柱長度為 L3=30+180-s =143cm 。迅速截去管口處的 50cm 長的一段管，管中水銀柱長度為a=17cm ，此時(shí)大氣壓將推著水銀柱向上運(yùn)動(dòng)到水平 管和短管部分 ，在新的位置達(dá)到平衡。設(shè) 此時(shí)空氣柱長度 為 L4= b，則封閉氣體壓 強(qiáng)為 p4= p0-(a-10-20+b)=99-b ，由玻意耳定律， p4 L4=pL，解得： b=15cm 。15cm 處。15cm 處。（ 2