2025版高考物理一輪復習微專題小練習熱學專題80氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程

專題80氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程1．[2024·新課標卷](多選)如圖，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個過程組成：1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量)，2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程．上述四個過程是四沖程柴油機工作循環(huán)的主要過程．下列說法正確的是()A．1→2過程中，氣體內(nèi)能增加B．2→3過程中，氣體向外放熱C．3→4過程中，氣體內(nèi)能不變D．4→1過程中，氣體向外放熱答案：AD解析：1→2為絕熱過程，Q＝0，氣體體積減小，外界對氣體做功，W>0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU>0，氣體內(nèi)能增加，A正確；2→3為等壓膨脹過程，W<0，由蓋-呂薩克定律可知氣體溫度升高，內(nèi)能增加，即ΔU>0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，氣體從外界吸熱，B錯誤；3→4過程為絕熱過程，Q＝0，氣體體積增大，W<0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU<0，氣體內(nèi)能減小，C錯誤；4→1過程中，氣體做等容變化，W＝0，又壓強減小，則由查理定律可知氣體溫度降低，內(nèi)能減少，即ΔU<0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，氣體對外放熱，D正確．2．[2023·遼寧卷]“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量．“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示．該過程對應的p-V圖像可能是()答案：B解析：根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可得p＝eq\f(C,V)T從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c點的體積大于b點體積．故選B.3．如圖所示，一長度L＝30cm氣缸固定在水平地面上，通過活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與缸壁的摩擦可忽略不計，活塞的截面積S＝50cm2.活塞與水平平臺上的物塊A用水平輕桿連接，A的質(zhì)量為m＝20kg，物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)μ＝0.75.開始時活塞距缸底L1＝10cm，缸內(nèi)氣體壓強等于外界大氣壓強p0＝1×105Pa，溫度t1＝27℃.現(xiàn)對氣缸內(nèi)的氣體緩慢加熱，g＝10m/s2，則()A．物塊A開始移動時，氣缸內(nèi)的溫度為35.1℃B．物塊A開始移動時，氣缸內(nèi)的溫度為390℃C．活塞從圖示位置到達氣缸口的過程中氣體對外做功30JD．活塞從圖示位置到達氣缸口的過程中氣體對外做功130J答案：D解析：初態(tài)氣體p1＝p0＝1×105Pa，溫度T1＝300K，物塊A開始移動時，p2＝p0＋eq\f(μmg,S)＝1.3×105Pa，根據(jù)查理定律可知eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得T2＝390K＝117℃，A、B兩項錯誤；活塞從圖示位置到達氣缸口的過程中氣體對外做功W＝p2S(L－L1)＝130J，C項錯誤，D項正確．4．如圖是由汽缸、活塞柱、彈簧和上下支座構(gòu)成的汽車減震裝置，該裝置的質(zhì)量、活塞柱與汽缸摩擦均可忽略不計，汽缸導熱性和氣密性良好．該裝置未安裝到汽車上時，彈簧處于原長狀態(tài)，汽缸內(nèi)的氣體可視為理想氣體，壓強為1.0×105Pa，封閉氣體和活塞柱長度均為0.20m．活塞柱橫截面積為1.0×10－2m2；該裝置豎直安裝到汽車上后，其承載的力為3.0×103N時，彈簧的壓縮量為0.10m．大氣壓強恒為1.0×105Pa，環(huán)境溫度不變．則該裝置中彈簧的勁度系數(shù)為()A．2×104N/mB．4×104N/mC．6×104N/mD．8×104N/m答案：A解析：設大氣壓為p0，活塞柱橫截面積為S；設裝置未安裝在汽車上之前，汽缸內(nèi)氣體壓強為p1，氣體長度為l，汽缸內(nèi)氣體體積為V1；裝置豎直安裝在汽車上后，平衡時彈簧壓縮量為x，汽缸內(nèi)氣體壓強為p2，汽缸內(nèi)氣體體積為V2，則依題意有p1＝p0，V1＝lS，V2＝(l－x)S，對封閉氣體，安裝前、后等溫變化，有p1V1＝p2V2，設彈簧勁度系數(shù)為k，對上支座進行受力分析，設汽車對汽缸上支座的壓力為F，由平衡條件p2S＋kx＝p0S＋F，聯(lián)立并代入相應的數(shù)據(jù)，解得k＝2.0×104N/m，A正確，B、C、D錯誤．5．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，E1和E2則分別為A、C兩點對應的氣體內(nèi)能，△OAB和△OCD的面積分別為S1和S2，則()A．S1<S2B．S1＝S2C．E1>E2D．E1<E2答案：B解析：由于圖為理想氣體等溫變化曲線，由玻意耳定律可得pAVA＝pCVC，而S1＝eq\f(1,2)pAVA，S2＝eq\f(1,2)pCVC，S1＝S2，A項錯誤，B項正確；由于圖為理想氣體等溫變化曲線，TA＝TC，則氣體內(nèi)能E1＝E2，C、D兩項錯誤．6．[2024·云南大理期中考試]如圖所示，在溫度為17℃的環(huán)境下，一根豎直的輕質(zhì)彈簧支撐著一倒立汽缸的活塞，使汽缸懸空且靜止，此時倒立汽缸的頂部離地面的高度為h＝49cm，已知彈簧原長l＝50cm，勁度系數(shù)k＝100N/m，汽缸的質(zhì)量M＝2kg，活塞的質(zhì)量m＝1kg，活塞的橫截面積S＝20cm2，若大氣壓強p0＝1×105Pa，且不隨溫度變化．設活塞與缸壁間無摩擦，可以在缸內(nèi)自由移動，缸壁導熱性良好，使缸內(nèi)氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同．(彈簧始終在彈性限度內(nèi)，且不計汽缸壁及活塞的厚度)(1)求彈簧的壓縮量；(2)若環(huán)境溫度緩慢上升到37℃，求此時倒立汽缸的頂部離地面的高度．答案：(1)0.3m(2)51cm解析：(1)對汽缸和活塞整體受力分析有(M＋m)g＝kΔx解得Δx＝eq\f(（M＋m）g,k)＝0.3m(2)由于氣缸與活塞整體受力平衡，則根據(jù)上述可知，活塞離地面的高度不發(fā)生變化，升溫前汽缸頂部離地面為h＝49cm活塞離地面50cm－30cm＝20cm故初始時，內(nèi)部氣體的高度為l＝49cm－20cm＝29cm升溫過程為等壓變化V1＝lS，T1＝290K，V2＝l′S，T2＝310K根據(jù)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得l′＝31cm故此時倒立汽缸的頂部離地面的高度h′＝h＋l′－l＝51cm7．[2024·河北省邢臺市期末考試]如圖所示，上端開口的內(nèi)壁光滑圓柱形汽缸固定在傾角為30°的斜面上，一上端固定的輕彈簧與橫截面積為40cm2的活塞相連接，汽缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體．在汽缸內(nèi)距缸底70cm處有卡環(huán)，活塞只能向上滑動．開始時活塞擱在卡環(huán)上，且彈簧處于原長，缸內(nèi)氣體的壓強等于大氣壓強p0＝1.0×105Pa，溫度為300K．現(xiàn)對汽缸內(nèi)的氣體緩慢加熱，當溫度增加60K時，活塞恰好離開卡環(huán)，當溫度增加到480K時，活塞移動了10cm.重力加速度取g＝10m/s2，求：(1)活塞的質(zhì)量；(2)彈簧的勁度系數(shù)k.答案：(1)16kg(2)800N/m解析：(1)根據(jù)題意可知，氣體溫度從300K增加到360K的過程中，經(jīng)歷等容變化，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)解得p1＝1.2×105Pa此時，活塞恰好離開卡環(huán)，可得p1＝p0＋eq\f(mgsinθ,S)解得m＝16kg(2)氣體溫度從360K增加到480K的過程中，由理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得p2＝1.4×105Pa對活塞進行受力分析可得p0S＋mgsinθ＋kΔx＝p2S解得k＝800N/m8．[2024·湖南省湘東九校聯(lián)考]如圖所示，活塞將左側(cè)導熱汽缸分成容積均為V的A、B兩部分，汽缸A部分通過帶有閥門的細管與容積為eq\f(V,4)、導熱性良好的汽缸C相連．開始時閥門關閉，A、B兩部分氣體的壓強分別為p0和1.5p0.現(xiàn)將閥門打開，當活塞穩(wěn)定時，B的體積變?yōu)閑q\f(V,2)，然后再將閥門關閉．已知A、B、C內(nèi)為同種理想氣體，細管及活塞的體積均可忽略，外界溫度保持不變，活塞與汽缸之間的摩擦力不計．求：(1)閥門打開后活塞穩(wěn)定時，A部分氣體的壓強pA；(2)活塞穩(wěn)定后，C中剩余氣體的質(zhì)量M2與最初C中氣體質(zhì)量M0之比．答案：(1)2.5p0(2)eq\f(5,27)解析：(1)初始時對活塞有p0S＋mg＝1.5p0S得到mg＝0.5p0S打開閥門后，活塞穩(wěn)定時，對B氣體有1.5p0·V＝pB·eq\f(V,2)對活塞有pAS＋m