遼寧2023年高考物理熱力學(xué)臨考題（解析版）

押遼寧卷第13、第7題

熱力學(xué)

押題探究

熱力學(xué)，遼寧卷會(huì)以計(jì)算題或選擇題的形式考察。其中計(jì)算題主要考察理想氣體狀態(tài)方程，求解氣體

壓強(qiáng)是解題關(guān)鍵，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。因此，該模塊計(jì)算題

很可能加入彈簧、電子秤等受力情境。主要考點(diǎn)如下：

題型細(xì)分

計(jì)算題（第13）題理想氣體狀態(tài)方程

分子力

選擇題（第7題）內(nèi)能

熱力學(xué)定律

解題秘籍

L分子間的作用力

分子間的作用力F、分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示（取無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep=O）

（1）當(dāng)r>rθ時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大

（2）當(dāng)r<rt）時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大

（3）當(dāng)r=rθ時(shí)，分子勢(shì)能最小.

2.物體內(nèi)能

(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法。

(2)內(nèi)能的大小與溫度、體積、物質(zhì)的量和物態(tài)等因素有關(guān)。

(3)通過(guò)做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能都相同.

(5)內(nèi)能由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)。任何物體都具有內(nèi)能，恒不為

零。

3.熱力學(xué)定律

(1)改變物體內(nèi)能的方式有兩種，只敘述一種改變方式是無(wú)法確定內(nèi)能變化的。

(2)對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全

部轉(zhuǎn)化為功，但不引起其他變化是不可能的。

(3)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為

正.

(4)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q=O.

(5)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，體現(xiàn)在分子動(dòng)能

的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。

三種特殊情況

若過(guò)程是絕熱的，則Q=0,W=ΔU,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；

若過(guò)程中不做功，即W=O,則Q=AU,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；

若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即AU=O,則W+Q=0或W=-Q,外界對(duì)物體做的功等于物

體放出的熱量

4.理想氣體狀態(tài)方程

4.1壓強(qiáng)的計(jì)算

(1)被活塞、汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。

(2)應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，得出的壓強(qiáng)單位為Pa。若應(yīng)用P=Po+/I或P=PO―力來(lái)表示

壓強(qiáng)，則壓強(qiáng)P的單位為cmHg或mmHg。

4.2多個(gè)研究對(duì)象的問(wèn)題

由活塞、液柱相聯(lián)系的“兩團(tuán)氣”問(wèn)題，要注意尋找兩團(tuán)氣之間的壓強(qiáng)、體積或位移關(guān)系，列出輔助

方程，最后聯(lián)立求解。

4.3求解液柱封閉氣體問(wèn)題的四點(diǎn)提醒

(1)液體因重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為p=Pgh(其中h為氣、液接觸面至液面的豎直高度)。

(2)不要漏掉大氣壓強(qiáng)，同時(shí)又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力。

(3)有時(shí)直接應(yīng)用連通器原理一一連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等。

(4)當(dāng)液體為水銀時(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”，使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)捷。

4.4“汽缸”模型的三種常見問(wèn)題

(1)氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和物體的平衡條件解題。

(2)氣體系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題。

(3)兩個(gè)或多個(gè)汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，解答時(shí)應(yīng)分別研究各部分氣

體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強(qiáng)或體積的關(guān)系式，最后

聯(lián)立求解。

4.5等效法求解變質(zhì)量的氣體問(wèn)題

在“充氣、抽氣”模型中可以假設(shè)把充進(jìn)或抽出的氣體包含在氣體變化的始、末狀態(tài)中，即用等效法

把變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為恒定質(zhì)量的問(wèn)題。

(1)充氣中的變質(zhì)量問(wèn)題

設(shè)想將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體用一個(gè)無(wú)形的彈性口袋收集起來(lái)，那么當(dāng)我們?nèi)∪萜骱涂诖鼉?nèi)的全部氣體為

研究對(duì)象時(shí)，這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化，其質(zhì)量總是不變的。這樣，就將變質(zhì)量的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成質(zhì)量一定

的問(wèn)題了。

(2)抽氣中的變質(zhì)量問(wèn)題

用抽氣筒對(duì)容器抽氣的過(guò)程中，對(duì)每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，其解決方法同充氣問(wèn)題類似，

假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始、末狀態(tài)中，即用等效法把變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為恒定質(zhì)量的問(wèn)題。

真題回顧

1.(2021年遼寧卷)如圖(a)所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氮?dú)馇颍鳛橐?/p>

種長(zhǎng)期留空平臺(tái)，具有廣泛用途。圖(b)為某一“系留氣球”的簡(jiǎn)化模型圖；主、副氣囊通過(guò)無(wú)漏氣、無(wú)摩

擦的活塞分隔，主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氨氣(可視為理想氣體)，副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固

定、左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時(shí)，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。在氣球升

空過(guò)程中，大氣壓強(qiáng)逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時(shí)，活塞與右擋板剛好接觸，氧

氣體積變?yōu)榈孛鏁r(shí)的L5倍,此時(shí)活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓強(qiáng)的,。已知地面大氣壓強(qiáng)PO=LOX105Pa、

溫度To=3OOK,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計(jì)。

（1）設(shè)氣球升空過(guò)程中氮?dú)鉁囟炔蛔儯竽繕?biāo)高度處的大氣壓強(qiáng)p；

（2）氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強(qiáng)不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時(shí);彈簧壓縮量為左、右

【詳解】（1）汽囊中的溫度不變，則發(fā)生的是等溫變化，設(shè)氣囊內(nèi)的氣體在目標(biāo)位置的壓強(qiáng)為入，由玻意

耳定律Po%=P?L5%

2

解得p∣=§Po

由目標(biāo)處的內(nèi)外壓強(qiáng)差可得Pl-P=ZPo

解得p=gpo=5.OxlO4Pa

44

（2）有胡克定律尸=依可知彈簧的壓縮量變?yōu)樵瓉?lái)的二，則活塞受到彈簧的壓力也變?yōu)樵瓉?lái)的不，即

142

-/F二百為

設(shè)此時(shí)氣囊內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為P2，對(duì)活塞壓強(qiáng)平衡可得P2=PX+P=WP,>

_PM

由理想氣體狀態(tài)方程可得Ir一〒

47

其中匕=匕+0.5匕*二=《匕

解得7=蕓133<=266K

2.（2022年遼寧卷）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)“變化到狀態(tài)b,其體積V和熱力學(xué)溫度T變化圖像如圖

所示，此過(guò)程中該系統(tǒng)（）

b

?Ja

σ--------------------------AT

A.對(duì)外界做正功B.壓強(qiáng)保持不變C.向外界放熱D.內(nèi)能減少

【答案】A

【詳解】A.理想氣體從狀態(tài)”變化到狀態(tài)從體積增大，理想氣體對(duì)外界做正功，A正確；

vC

B.由題圖可知V=%+W??根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有W=C；聯(lián)立有P-IT石；可看出7增大，p增

Tk-V—

T

大，B錯(cuò)誤；

D.理想氣體從狀態(tài)α變化到狀態(tài)b,溫度升高，內(nèi)能增大，D錯(cuò)誤；

C.理想氣體從狀態(tài)〃變化到狀態(tài)從由選項(xiàng)AD可知，理想氣體對(duì)外界做正功且內(nèi)能增大，則根據(jù)熱力學(xué)

第一定律可知?dú)怏w向外界吸收熱量，C錯(cuò)誤。

押題沖關(guān)

1.如圖所示，豎直放置的U形玻璃管右端封閉、左端開口，右端玻璃管橫截面積是左端的2倍。管中裝入

水銀，平衡時(shí)右端封閉氣體的長(zhǎng)度L=15cm,左端水銀面到管口的距離為∕z=12cm,且左右兩管水銀面的高

度差也為∕j=12cm.現(xiàn)將小活塞封住左端，并緩慢向下推動(dòng)，當(dāng)活塞下降距離為X時(shí)，兩管液面恰好相平。

推動(dòng)過(guò)程中兩管中的氣體溫度始終不變，活塞不漏氣，大氣壓為p0=76cmHg.求：

(1)粗管氣體的最終壓強(qiáng)p；

(2)活塞向下的距離尤。

日活塞

iI

h「一

【答案】(I)P=I20CmHg；(2)x=12.4cm

【詳解】(1)設(shè)左管液面下降△/!時(shí)，兩管液面相平。由于右端玻璃管橫截面積是左端的2倍，此時(shí)右面液

面上升所以有九一A∕ι=，/i；可得A∕ι=∣∕ι=8Cm

對(duì)于右端粗管封閉的理想氣體，變化前的壓強(qiáng)Pi=P0+P∕l=(76+12)cmHg=88cmHg

變化前的體積為Vl=SL；變化后的體積為V=S(L-∣?∕ι)

則由玻意耳定律可得PIVI=pV；帶入數(shù)據(jù)可得P=120cmHg

(2)由于兩管液面相平，兩管上端封閉的理想氣體壓強(qiáng)相等，所以對(duì)于左端細(xì)管上端的理想氣體，由玻意

耳定律可得POSOh=pS%；解的k=7.6cm；活塞向下的距離x=八一∕tl+A/I=I2.4Cm

2.如圖所示，一根粗細(xì)均勻的足夠長(zhǎng)玻璃管內(nèi)有一段15Cm高的水銀柱，封閉了一定量的空氣，大氣壓強(qiáng)

相當(dāng)于75Cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，管口豎直向下時(shí)，封閉空氣柱長(zhǎng)40cm,這時(shí)的溫度為27℃,現(xiàn)將玻璃管

順時(shí)針?lè)较蚵D(zhuǎn)，使管口水平向左，再繼續(xù)慢慢旋轉(zhuǎn)，使管口豎直向上，然后把封閉空氣柱浸入87℃

的熱水中，(重力加速度取g=10m∕s2)則：

(1)管口水平向左時(shí)，空氣柱的長(zhǎng)度為多少？

(2)管口向上，浸入熱水中穩(wěn)定后空氣柱長(zhǎng)度為多少？

(3)在(2)問(wèn)情況下，把整個(gè)裝置放入以加速度4m∕s2勻加速上升的電梯里，穩(wěn)定后空氣柱的長(zhǎng)度為多少？

-jrr^?

40cm

【答案】(1)32cm；(2)32cm；(3)30cm

【詳解】(1)設(shè)大氣壓強(qiáng)為外，管口豎直向下時(shí)，封閉空氣柱的壓強(qiáng)為0,管口水平向左時(shí)，空氣柱的壓

強(qiáng)為P2,則p/=po—pAo=60CmHg,p2=po=75cmHg氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得p"∕S=p2∕2S

解得h-32cm

(2)設(shè)管口豎直向上，把封閉空氣柱浸入87。C的熱水中時(shí)，封閉空氣柱的壓強(qiáng)為P3,則

p3=pLo+po≈90cmHg,7∕=300K,7>=360K根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有可亙=之咨解得人=32Cm

(3)設(shè)把整個(gè)裝置放入以加速度4m∕s2勻加速上升的電梯里，封閉空氣柱的壓強(qiáng)為四,由動(dòng)力學(xué)知識(shí)有

p4S-mg-p0S=maP4-Pu>-Po=馬PLo解得P4=96cmHg再根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有‘咨='咨

5，31J

解得b=30cm

3.如圖，導(dǎo)熱性能良好的U形容器，右管頂部封閉，容器的左、右兩部分橫截面積之比為1:2,容器內(nèi)部

封閉一部分水銀?，F(xiàn)測(cè)得右邊部分的水銀液面與容器頂端的高度差A(yù)=5cm,左、右兩部分容器的水銀面的

高度差H=15cm,設(shè)大氣壓po=75cmHg,外界環(huán)境溫度占27℃。求：

（I）向左邊的容器部分緩慢注入水銀，直到兩邊容器的水銀柱恰好相平齊時(shí)封閉氣體的長(zhǎng)度。

（2）當(dāng)左、右兩部分的水銀柱相平齊后，將整個(gè)容器置于一溫控室內(nèi)，然后使溫控室的溫度緩慢升高，直

到右邊容器內(nèi)被封閉的氣體的長(zhǎng)度為5cm時(shí)，此時(shí)溫控室內(nèi)的溫度。

【答案】（1）4cm；（2）390K

【詳解】（1）以右邊玻璃管封閉的氣體為研究對(duì)象，封閉氣體做等溫變化，設(shè)當(dāng)兩管的水銀液面相平時(shí),

,

右邊被封閉的氣體長(zhǎng)度為Ao初、末狀態(tài)的壓強(qiáng)和體積分別為Pl=P0-HcmHg,P1=PO山玻意耳定律可得

PIfl=P2h'解得M=4an

（2）空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)殚_始時(shí)的長(zhǎng)度/7時(shí)，右管水銀面下降ΔA=∕2-"=ls,則左管水銀面會(huì)上升2cm,

此時(shí)空氣柱的壓強(qiáng)P3=?+3ΔΛC∕M?末狀態(tài)封閉氣體長(zhǎng)度再次為5cm,和最初始狀態(tài)一樣，符合等容變化

規(guī)律，則與=筆解得T'=390K

4.如圖所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的檢查U形玻璃管是否漏氣的裝置。在U形玻璃管的右側(cè)連接一水平且足夠長(zhǎng)

的細(xì)玻璃管，用兩段水銀柱封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知U形玻璃管與水平玻璃管的內(nèi)徑均勻且相等，

大氣壓強(qiáng)為75CmHg,環(huán)境溫度為300K,穩(wěn)定時(shí)U形玻璃管左、右液面的高度差為5cm,右側(cè)液面到水平

玻璃管的距離為20cm。

（1）若U形玻璃管氣密性良好，導(dǎo)熱性能也良好，緩慢改變環(huán)境溫度直到U形玻璃管左、右液面相平，

求此時(shí)的環(huán)境溫度。

（2）若在（1）狀態(tài)穩(wěn)定后，U形玻璃管開始緩慢漏氣，當(dāng)漏到左、右液面的高度又相差5cm時(shí),求剩余

的氣體質(zhì)量占原來(lái)氣體質(zhì)量的百分比（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

【答案】(1)4=328K：(2)∕=91.4%

【詳解】（1）開始時(shí)的狀態(tài)參量為P1=80cmHg:T1=3OOK；V1=155

溫度改變后的狀態(tài)參量為Pz=75cmHg;V2=17.55根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得空=竽解得刀=328K

（2）設(shè)溫度（=328K時(shí)，剩余氣體的體積為匕=&S對(duì)剩余氣體根據(jù)玻意耳定律得P?匕=PM解得

L2t=?6cm剩余的氣體質(zhì)量占原來(lái)氣體質(zhì)量的百分比為1=,xl°°%=而xl00%=914%

5.如圖所示，內(nèi)徑粗細(xì)均勻的U形管兩端等高，豎直放置，左側(cè)管上端開口，并用九=5Cm的水銀柱封閉

有長(zhǎng)4=15Cm的理想氣體，右側(cè)管上端封閉，管上部有長(zhǎng)4=24Cm的理想氣體，左右兩管內(nèi)水銀面高度差

∕?=IOcm,若把該裝置垂直紙面緩慢放倒到水平狀態(tài)，大氣壓強(qiáng)恒為P°=75cmHg,不計(jì)一切摩擦，求：

（1）封閉端氣柱的長(zhǎng)度；

（2）水銀是否從開口端流出，若不流出求左側(cè)水銀到管口的距離。

【答案】（1）22.4cm：（2）14.6cm

【詳解】⑴右側(cè)管中理想氣體壓強(qiáng)P2=P0+PM-Ph2=70cmHg放到水平之后，對(duì)右側(cè)封閉氣體P2I2=p0l'2

解得4=22.4Cm

（2）左側(cè)氣柱放到水平后的長(zhǎng)度為〃，對(duì)左側(cè)氣體P/=P√∣'開始左側(cè)氣體壓強(qiáng)PI=Po+4=80cmHg

,

解得∕l=16cm假設(shè)水銀不會(huì)溢出九+Zz2+4'+4=53.4Cm因?yàn)?（也+4）=68cm>53.4cm故水銀不會(huì)溢出

左側(cè)水銀到管口的距離為?x=68cm—53.4Cm=14.6cm

6.如圖甲所示，一個(gè)導(dǎo)熱汽缸水平放置，內(nèi)部封閉著熱力學(xué)溫度為%的理想氣體，活塞截面積為S,活塞與

汽缸底部距離為L(zhǎng),大氣壓為P。，重力加速度為g,活塞與汽缸之間摩擦忽略不計(jì)。先保持溫度不變，將汽

缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°（如圖乙），活塞與汽缸底部距離變?yōu)?.9Z,。再對(duì)氣體緩慢加熱，活塞離汽缸底部距離變?yōu)?/p>

1.2L（如圖丙），求：

（1）活塞的質(zhì)量n?;

（2）氣體加熱后的熱力學(xué)溫度T。

【詳解】（1）根據(jù)題意，由平衡條件可知，汽缸水平時(shí)，內(nèi)部氣體氣壓為Pl=P°；體積為Vl=SL

汽缸豎直時(shí)，內(nèi)部氣體氣壓為P2=p0+≡:

體積為V2=0.9SL

由玻意耳定律PlVI=p2V2;解得m=隨

（2）根據(jù)題意可知，氣體經(jīng)歷等壓變化過(guò)程，由蓋呂薩克定律嘴=早；解得T=ITo

7.如圖所示，一端水平懸掛的圓柱形容器用活塞密封體積匕=2x103∏13的理想氣體，活塞重力不計(jì)且能

無(wú)摩擦地滑動(dòng)，其下端懸掛質(zhì)量m=60kg的重物，容器的橫截面積S=10?2o整個(gè)裝置放在大氣壓p。=1.0

X105Pa的空氣中，開始時(shí)氣體的溫度T∕=300K,當(dāng)氣體從外界吸收300J的熱量，體積變?yōu)樨?4xIOFnP

時(shí)，求，密閉氣體：

（1）壓強(qiáng)p；

（2）溫度乃；

（3）內(nèi)能增加量AE。

/////////

【答案】（l）4xl（）4pa;(2)600K；(3)220J

【詳解】（1）體積達(dá)到發(fā)時(shí)，對(duì)活塞受力平衡pS+mg=∕%S得〃=-等=4xUpa

?

（）密閉氣體等壓變化所以

2J爭(zhēng)Y工=600K

??

(3)由熱力學(xué)第一定律W+Q=AE又W=P(Vr2—匕)=8OJ得AE=Q-W=220J

8.如圖所示是某熱學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室的熱學(xué)研究裝置，絕熱汽缸A與導(dǎo)熱汽缸B均固定于桌面，由剛性桿連

接的絕熱活塞與兩汽缸間均無(wú)摩擦，兩活塞之間與大氣相通，汽缸B活塞面積為汽缸A活塞面積的2倍。

兩汽缸內(nèi)裝有理想氣體，兩活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸A的體積為W,壓強(qiáng)為1.5p°,溫度為To,汽缸B的

體積為2玲，緩慢加熱A中氣體，停止加熱達(dá)到穩(wěn)定后，A中氣體壓強(qiáng)為原來(lái)的2倍。設(shè)環(huán)境溫度始終保持

不變，汽缸A中活塞不會(huì)脫離汽缸A,已知大氣壓為po。求:

（1）加熱前B汽缸中氣體的壓強(qiáng);

（2）加熱達(dá)到穩(wěn)定后汽缸B中氣體的體積;

（3）加熱達(dá)到穩(wěn)定后汽缸A中氣體的溫度。

(3)TA'=2.15TO

【詳解】（1）對(duì)活塞整體受力分析，根據(jù)平衡條件得1.5POS+2PoS=POS+2PBS解得ps=1.25po

（2）再次平衡后對(duì)活塞受力分析，根據(jù)平衡條件得3005+2°05=為5+20小解4=2.

對(duì)B氣體根據(jù)玻意耳定律得2ps%=PBVS解得?,=1.25V0

（3）活塞向左移動(dòng)時(shí)，B減小的體積等于A增加體積的2倍，設(shè)A氣體的末狀態(tài)體積為VΛ,

2%-%=2（%'—%）解得?-=1.375?

對(duì)A氣體根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得悴及=2整

nTA

穩(wěn)定后汽缸A中氣體的溫度TΛ'=2.75T0

9.下圖中A、B汽缸的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30cm,橫截面積為S=20cm2,C是可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)

的活塞，D為閥門。整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成。起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)心=2.0xl05Pa的氮?dú)?，B內(nèi)

有壓強(qiáng)P8=LOxICPPa的氧氣。閥門打開后，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡。

（1）求活塞C移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng)；

（2）活塞C移動(dòng)過(guò)程中A中氣體對(duì)外做功為25J,則A中氣體是吸熱還是放熱？吸收或者放出的熱量為多

少？（假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接汽缸的管道體積可忽略）

C

【答案】（I）IOCm,1.5×lO5Pa:（2）吸熱，吸收的熱量為25J

【詳解】（1）根據(jù)玻意耳定律，對(duì)A中的氣體有PALS=ML+x）S

對(duì)B中的氣體有PBLS=p（L-x）S

聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)解得X=IOCrn；p=1.5×10sPa

（2）氣體發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，即AU=O

根據(jù)題意，A中氣體對(duì)外做功為25J,即W=-25J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=W+Q解得Q=25J

由此可知，A中氣體從外界吸熱，吸收的熱量為25J。

10.豎直固定的汽缸由一大一小兩個(gè)同軸絕熱圓筒組成，小圓筒橫截面積為S,大圓筒橫截面積為2S,小

圓筒開口向上且足夠長(zhǎng)，在兩個(gè)圓筒中各有一個(gè)活塞，大活塞絕熱，小活塞導(dǎo)熱，兩活塞用剛性桿連接，

兩活塞之間與大汽缸下部分別封閉一定質(zhì)量的理想氣體1、H,初始時(shí)各部分長(zhǎng)度均為"，如圖所示，氣體

1壓強(qiáng)為P。，活塞和剛性桿總質(zhì)量為〃?，大氣壓強(qiáng)為幾,環(huán)境溫度為及，氣體H初始溫度也為丸。緩慢加

熱氣體∏,不計(jì)所有摩擦，活塞厚度不計(jì)，活塞不會(huì)漏氣，重力加速度為g,求:

（i）初始時(shí)，氣體∏的壓強(qiáng)P2；

（ii）當(dāng)大活塞恰好到達(dá)兩汽缸連接處時(shí)，氣體??的溫度。

A-,,?、,mg..τ_2mg+5Sp<>τ

RT

【答案】(i)P=Po+T÷:(U)7∣~?e?---O

22S2%+mg

【詳解】（i）對(duì)兩活塞整體受力分析P0S+機(jī)g+ZV2S=P2?2S+p°S解得P2=P0+器

（H）當(dāng)大活塞恰好到達(dá)汽缸連接處時(shí)，對(duì)兩活塞封閉的氣體分析，該過(guò)程氣體I溫度不變，氣體I的壓

強(qiáng)為Pl,則有為（2必+〃5）=〃?2力解得口=］外

對(duì)兩活塞整體受力分析有PoS+mg+pl-2S=Pi-IS+PIS

此時(shí)氣體∏壓強(qiáng)為P3=3Po+黑

P）?2Sh∕Λ?2S?2Λ_2mg+5?_

根據(jù)理想氣體方程當(dāng)一=±r-；解得工n

τttT?2Sp"+ιng

11.如圖甲、乙，是某一強(qiáng)力吸盤掛鉤，其結(jié)構(gòu)原理如圖丙、丁所示。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻

上（如圖甲和丙），空腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍與外界大氣壓強(qiáng)相等。然后再扳下鎖扣（如圖乙和丁），讓鎖扣通過(guò)細(xì)桿

把吸盤向外拉起，空腔體積增大，從而使吸盤緊緊吸在墻上。已知吸盤掛鉤的質(zhì)量"i=0.02kg,外界大氣壓

強(qiáng)Po=IXlO5pa,丙圖空腔體積為玲=1.5cπ√,丁圖空腔體積為匕=ZQcn?,如圖戊，空腔與墻面的正對(duì)面積

為S∕=8cm2,吸盤與墻面接觸的圓環(huán)面積S2=8cr∏2,吸盤與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.5,最大靜摩擦力可視

為等于滑動(dòng)摩擦力。吸盤空腔內(nèi)氣體可視為理想氣體，忽略操作時(shí)溫度的變化，全過(guò)程盤蓋和吸盤之間的

空隙始終與外界連通。

（1）扳下鎖扣過(guò)程中空腔內(nèi)氣體吸熱還是放熱？

（2）求板下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p∕;

（3）若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，求所掛重物的質(zhì)量

甲乙

【答案】（1）吸熱：（2）7.5×104Pai（3）4.98kg

【詳解】(1)整個(gè)過(guò)程中，溫度不變，空腔內(nèi)氣體內(nèi)能不變，扳下鎖扣過(guò)程中外力對(duì)空腔內(nèi)氣體做負(fù)功,

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，空腔內(nèi)氣體吸熱。

(2)根據(jù)玻意耳定律POVO=PIV1；代入數(shù)據(jù)解得pl=7.5xl04Pa

(3)若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，對(duì)掛鉤受力分析(m+M)g=NFN

掛鉤對(duì)墻面的壓力FN=P0S2+(p0-pι)Sι；聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得M=4.98kg

12.大方縣城區(qū)有99口水井的記載，聞名于遠(yuǎn)近。如圖所示為可以把地下井水引到地面上的設(shè)備?；钊?/p>

閥門都只能單向打開，提壓把手可使活塞上下移動(dòng)，使得空氣和水只能往上走而不往下走。活塞往上移動(dòng)

時(shí)，閥門開啟，可將直管中的空氣抽到閥門上面；活塞向下移動(dòng)時(shí)，閥門關(guān)閉，空氣從活塞處溢出，如此

循環(huán)，井水就在大氣壓的作用下通過(guò)直管被抽上來(lái)了。閥門下方的直管末端在水井水位線之下，水井水位

線距離閥門的高度h=9.0m,直管橫截面積S=3.0X10-3ιn2?，F(xiàn)通過(guò)提壓把手，使直管中水位緩慢上升b=

6.0m<,已知水的密度p=1.0Xlθ3kg∕r∏3,外界大氣壓強(qiáng)Po=LOXlO$pa,重力加速度g=lθm/s?,直管

中的氣體可視為理想氣體。

(i)若該設(shè)備的機(jī)械效率4=0.6,求人對(duì)把手做的功：

(i?)求直管中剩余空氣質(zhì)量AnI與直管中原空氣質(zhì)量ZnO之比。

【答案】⑴W=900J;（ii）—=?

m015

【詳解】（i）進(jìn)入直管中水的質(zhì)量為m=pS∕h

質(zhì)量為m的水增加的重力勢(shì)能為AEP=TmgA；乂η=魯

聯(lián)立解得W=900J

（i?）對(duì)原直管內(nèi)的氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得PoS∕ι=pV

又P=PO-ρgh1

直管中剩余氣體的體積AV=S（∕ι-∕ι1）

直管中剩余氣體質(zhì)量和原來(lái)氣體的質(zhì)量之比為也=?；聯(lián)立解得處=2

m0Vm015

13.（2023?四川.統(tǒng)考二模）圖（a）為某種機(jī)械的新型減振器一氨氣減振器，其結(jié)構(gòu)如圖（b）,減振器中

的活塞質(zhì)量為2kg,汽缸內(nèi)活塞的橫截面積為S=50Cm2。為了測(cè)量減震器的性能參數(shù)，將減震器豎直放置，

給汽缸內(nèi)沖入氮?dú)?，?dāng)氣壓達(dá)到P=6×105Pa時(shí)，活塞下端恰被兩邊的卡環(huán)卡住，氮?dú)鈿庵L(zhǎng)度為L(zhǎng)=20cm

且輕質(zhì)彈簧恰好處于原長(zhǎng)。不計(jì)活塞厚度和一切摩擦，汽缸導(dǎo)熱性良好，汽缸內(nèi)密閉的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w，

大氣壓強(qiáng)Po=1×IO5Pa,重力加速度g=10m∕s2,環(huán)境溫度不變。

（1）現(xiàn)用外力豎直向下壓活塞，使活塞緩慢向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽缸內(nèi)氮?dú)獾膲簭?qiáng)大小為p'=1X106pa時(shí)，活

塞停止運(yùn)動(dòng)，求此過(guò)程中活塞下降的距離加

（2）若在（1）的過(guò)程中，外力對(duì)活塞做的功為W=87.2J,過(guò)程結(jié)束時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=6.4J,求此

過(guò)程中氮?dú)庀蛲饨绶懦龅目偀崃縌。

圖(a)圖(b)

【答案】(1)8cm；(2)122.4J

【詳解】(1)根據(jù)題意可知，汽缸導(dǎo)熱性良好，活塞緩慢向下運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體的溫度不變，由玻意耳定

律有PLS=p'L'S；代入數(shù)據(jù)解得L'=12cm

則此過(guò)程中活塞下降的距離h=L-L1=8cm

(2)根據(jù)題意，由功能關(guān)系，對(duì)彈簧有EP=W彈

對(duì)活塞有W+mgh+p0Sh-勿彈一W,i=O

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得卬氣=122.4J

則活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功為W：=W氣=122.4J

由熱力學(xué)第?定律有AU=Q+VK;

由于氣體溫度不變，內(nèi)能不變，即AU=0；貝IJQ=-122.4J

即過(guò)程中氮?dú)庀蛲饨绶懦龅目偀崃繛?22.4J。

14.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)。經(jīng)機(jī)W又回到狀態(tài)”，其循環(huán)過(guò)程的P-V圖像如圖所示。已知?dú)怏w在狀

態(tài)”的溫度為To。則下列說(shuō)法正確的是()

產(chǎn)

4，-P。

3-T>——16

2--

1——4—<----'c

I4,「，J

01234K

A.氣體在狀態(tài)C的溫度為67。

B.氣體由。到6和由C到4的兩個(gè)過(guò)程中，對(duì)外做的功相等

C.氣體完成1次循環(huán)過(guò)程，一定從外界吸收熱量

D.氣體由α到6的過(guò)程中，吸收的熱量小于內(nèi)能的增加量

【答案】C

【詳解】A.因PaVa=Pc%;可知ac兩態(tài)的溫度相同，則氣體在狀態(tài)C的溫度為TO,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.因P-V圖像的面積等于功，則氣體由a到b對(duì)外做功，由C到d的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功，兩者大小不

相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.氣體完成1次循環(huán)過(guò)程，氣體內(nèi)能不變，由B的分析可知，氣體對(duì)外做功大于外界對(duì)氣體做功，可知整

個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外做功，則氣體一定從外界吸收熱量，選項(xiàng)C正確；

D.氣體由a到b的過(guò)程中，氣體對(duì)外做功，溫度升高，內(nèi)能變大，根據(jù)AU=W+Q；吸收的熱量大于內(nèi)

能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

15.如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體等溫變化P-V圖線，A、C是雙曲線上的兩點(diǎn)，EI和%則分別為A、C

C.E1>E2D.E1<E2

【答案】B

【詳解】AB.由于圖為理想氣體等溫變化曲線，由波意耳定律可得PAVA=PcVc;而Sl=IPAVA；Sl=IPAVA

即Si=S2,A錯(cuò)誤，B正確；

CD.由于圖為理想氣體等溫變化曲線，TA=Tc,則氣體內(nèi)能Ei=E2,CD錯(cuò)誤。

16.（多選）如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)P隨熱力學(xué)溫度T的變化圖像，下列說(shuō)法正確的是（）

A.從狀態(tài)C到狀態(tài)“，氣體分子的平均速率增大

B.從狀態(tài)h到狀態(tài)c,氣體分子對(duì)單位面積容器壁的撞擊力增大

C.從狀態(tài)α到狀態(tài)從氣體的密度減小

D.從狀態(tài)d到狀態(tài)”,氣體對(duì)外做正功

【答案】BC

【詳解】A.從狀態(tài)C到狀態(tài)d,氣體的溫度降低，因此氣體分子的平均動(dòng)能減小、平均速率減小，故A錯(cuò)

誤；

B.從狀態(tài)b到狀態(tài)，氣體的壓強(qiáng)增大，因此氣體分子對(duì)單位面積容器壁的撞擊力增大，故B正確：

C.由空=C可得苧=CVT；則p—T圖像上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率k與VT成正比，氣體在狀態(tài)a的斜

1

率大于在狀態(tài)b的斜率，則有Va■】>Vb;可得Va<vb;則從狀態(tài)a到狀態(tài)b,氣體的密度減小，故C正確；

D.同理，從狀態(tài)d到狀態(tài)a,則有VT<VJ;可得Vcl>Va;則從狀態(tài)d到狀態(tài)a,氣體的體積減小，外界

對(duì)氣體做功，故D錯(cuò)誤。

17.（多選）一定質(zhì)量的理想氣體密閉在容器中，其壓強(qiáng)隨體積的變化過(guò)程如圖所示。已知ATC是絕熱變

化過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是（）

A.4-C過(guò)程中氣體的溫度不變

B.C→B過(guò)程中每個(gè)分子的動(dòng)能都增大

C.B-4過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積上分子碰撞次數(shù)增多

D.A→C→B→A,完成一次完整循環(huán)的過(guò)程氣體對(duì)外做負(fù)功

【答案】CD

【詳解】A.ATe過(guò)程中，體積增大，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度減小，A錯(cuò)誤；

B.CTB過(guò)程中分子的平均動(dòng)能增大，不一定每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)誤；

C.BTA過(guò)程中，壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋一呂薩克定律，體積減小，溫度減小，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積上

分子碰撞次數(shù)增多，C正確；

D.由圖像可知I,完成一次完整循環(huán)的過(guò)程氣體對(duì)外做功小于外界對(duì)氣體做功，即氣體對(duì)外做負(fù)功，D正確。

18.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)”開始，沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)人和Co下列說(shuō)法正確的是（）

A.從〃到從氣體溫度保持不變B.從〃到兒氣體對(duì)外界做功

C.從人到c,氣體內(nèi)能減小D.從人到c,氣體從外界吸熱

【答案】D

【詳解】AB.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過(guò)程中氣體發(fā)生等容變化，壓強(qiáng)

減小，根據(jù)查理定律苧=C,可知?dú)怏w溫度降低，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+W,由于氣體不做功，內(nèi)

能減小，則氣體放熱，AB錯(cuò)誤；