2021年高考真題和模擬題分類匯編 物理 15 熱學(xué) 含解析

2021年高考真題和模擬題分類匯編物理

專題15熱學(xué)

選擇題

1.（2021?全國乙卷）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)〃（為，%，"）經(jīng)熱力學(xué)過程"、be.

c。后又回到狀態(tài)對(duì)于oh、be、M三個(gè)過程，下列說法正確的是（)

A.出?過程中，氣體始終吸熱B.恒過程中，氣體始終放熱

C.恒過程中，氣體對(duì)外界做功D.兒過程中，氣體的溫度先降低后升高

E.be過程中，氣體的溫度先升高后降低

詳細(xì)分析:

由理想氣體的P-V圖可知，理想氣體經(jīng)歷"過程，體積不變，則W=0,而壓強(qiáng)增大，由

=可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由△U=Q+W可知，氣體一直吸

熱，故A正確；

理想氣體經(jīng)歷ca過程為等壓壓縮，則外界對(duì)氣體做功W>0,由=知溫度降低，

即內(nèi)能減少AU<0,由AU=Q+W可知，QvO,即氣體放熱，故B正確，C錯(cuò)誤；

由=可知，〃-丫圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度，b狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)面積相

等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大，故從過程的溫度先升高后降低，故D錯(cuò)誤，E正確；

故選ABEo

2.（2021?全國甲卷）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過程，分別由體積-溫度（V-/）圖

上的兩條直線I和H表示，0和％分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；M為它們的延長線與

橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，加是它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，fo=-273.15°C；a、b為直線I

上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)。和b的壓強(qiáng)之比也■=；氣體在狀態(tài)匕和c

Pb

詳細(xì)分析：

V

[1]根據(jù)蓋呂薩克定律有一^7=女

t+273

整理得V=6+273%

由于體積-溫度（V"）圖像可知，直線I為等壓線，則b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有4=1

Ph

⑵設(shè)l=（FC時(shí)，當(dāng)氣體體積為匕其壓強(qiáng)為四，當(dāng)氣體體積為%其壓強(qiáng)為P2,根據(jù)等

溫變化，則有PM=P2匕

由于直線I和II各為兩條等壓線，則有Pi=m,P2=Pe

聯(lián)立解得1%=且二芥

PcPl乂

3.（2021?湖南卷）如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別

為，和S?）封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，

活塞從A下降人高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為川。在此過程中，用外力尸作用

在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)P。保持不變，系統(tǒng)始

終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.整個(gè)過程,外力尸做功大于0,小于mg九

B.整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變

C.整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于（〃oS/+mg〃）

mgS、

E.左端活塞到達(dá)8位置時(shí)，外力尸等于笠2

答案：BDE

詳細(xì)分析：

根據(jù)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變，可知?dú)飧變?nèi)的溫度也保持不變，則整個(gè)過程，理想氣體的

分子平均動(dòng)能保持不變，內(nèi)能不變，B正確；

由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對(duì)理想氣體做的功：

Q=W<PoS/?mgh

D正確；

左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)平衡可得：％+￡2=%+（

即：時(shí)嚕

E正確。故選BDE。

4.（2021.河北卷）兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸內(nèi)月輕質(zhì)絕熱活塞封閉完

全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B

中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能（填“大于”“小于”或“等于"）汽缸B

內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線（填

圖像中曲線標(biāo)號(hào)）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。

各速率區(qū)間的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比

詳細(xì)分析:

川對(duì)活塞分析有〃=嶇

S

因?yàn)锳中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有"八＞〃8；所以在達(dá)到平衡過程中

外界對(duì)氣體做功有叼＞叫

則根據(jù)AU=W+Q

因?yàn)闅飧缀突钊际墙^熱的，故有AUA＞AUB

即重新平衡后A氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；

⑵由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度

較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布。

5.（2021?廣東卷）在高空飛行的客機(jī)上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機(jī)后發(fā)現(xiàn)

礦泉水瓶變癟了，機(jī)場(chǎng)地血溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓

強(qiáng)（選填“大于”、“小于”或“等于”）機(jī)場(chǎng)地面大氣壓強(qiáng)：從高空客艙到機(jī)場(chǎng)地面，礦泉

水瓶內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

答案：⑴.小于（2）.不變

詳細(xì)分析：

[1]機(jī)場(chǎng)地面溫度與高空客艙溫度相同，由題意知瓶內(nèi)氣體體積變小，以瓶內(nèi)氣體為研究對(duì)

象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程成=C

T

故可知高空客艙內(nèi)的氣體壓強(qiáng)小于機(jī)場(chǎng)地面大氣壓強(qiáng)；

⑵由于溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志，氣體的平均動(dòng)能只與溫度有關(guān)，機(jī)場(chǎng)地面溫度與高空客艙

溫度相同，故從高空客艙到機(jī)場(chǎng)地面，瓶內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能不變。

6.（2021?四川瀘州三模）下列說法中正確的是（）

A.給裝在鋼筒中的油施加很大的壓強(qiáng)，有油從鋼筒壁上滲出，說明固體分子間有間隙

B.布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

C,溫度較低的物體可能比溫度較高的物體內(nèi)能大

D.布傘傘面的布料有縫隙但不漏雨水，這是因?yàn)橐后w表面有張力

E.晶體一定具有天然規(guī)則的幾何形狀

【答案】ACD

A.給裝在鋼筒中的油施加很大的壓強(qiáng)，有油從鋼筒壁上滲出，說明固體分子間有間隙，選項(xiàng)

A正確：

B.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體表面的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的具體表

現(xiàn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.物體的內(nèi)能與溫度、體積以及物質(zhì)的量都有關(guān)，則溫度較低的物體可能比溫度較高的物體

內(nèi)能大，選項(xiàng)C正確；

D.布傘傘面的布料有縫隙但不漏雨水，這是因?yàn)橐后w表面有張力，選項(xiàng)D正確；

E.單晶體一定具有天然規(guī)則的幾何形狀，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

故選ACDo

7.（2021?北京海淀一模）下列說法中正確的是

A.水中花粉顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是由水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的

B.用打氣筒向籃球內(nèi)充氣時(shí)需要用力，說明氣體分子間有斥力

C.分子間的斥力和引力總是同時(shí)存在的，且隨著分子之間的距離增大而增大

D.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大

【答案】A

水中花粉顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是由水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，選項(xiàng)A正確；用打氣筒打氣時(shí)

需要用力，是因?yàn)闅怏w有壓強(qiáng)，不說明分子間存在作用力，氣體的分子間作用力很小，可以

忽略，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；分子間的作用力有斥力和引力，這兩種力都是隨分子間距的增大而減

小的，只不過斥力減小的快，引力減小得慢，從而表現(xiàn)出不同情況下的引力和斥力，選項(xiàng)C

錯(cuò)誤；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，若分子間的距離再減小，則分子力會(huì)做正功，分子勢(shì)能減小,

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

8.（2021?北京海淀一模）一定質(zhì)量的理想氣體，在體積保持不變的條件下，若氣體溫度升高，

則

A.氣體中每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能一定都變大

B.氣體中每個(gè)分子對(duì)器壁撞擊的作用力都變大

C.氣體的壓強(qiáng)可能不變

D.氣體一定從外界吸收熱量

【答案】D

一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，若氣體的溫度升高，則氣體的平均動(dòng)能增大，而不

是氣體分子的每個(gè)動(dòng)能都一定增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于不是每個(gè)分子的速度都增大，總有

速度還會(huì)變小的，所以每個(gè)分子對(duì)器壁的作用力不一定都變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣

體狀態(tài)方程可知，若溫度升高的同時(shí)，體積不變，則壓強(qiáng)一定變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

根據(jù)熱力學(xué)第一定律W+Q二AU可知，若氣體的溫度升高，則它的內(nèi)能一定增大，而體積不

變，故外界沒有對(duì)它做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律W+Q=AU可知，氣體一定從外界吸收熱量,

選項(xiàng)D正確。

9.（2021?云南曲靖一模）下列說法正確的是（）

A.由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在張力

B.液體的溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大

C.氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定減少

D.隨著高度的增加，大氣壓和溫度都在減小，一個(gè)正在上升的氫氣球內(nèi)的氫氣內(nèi)能減小

E.科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)

【答案】ABD

A.因?yàn)橐后w表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液體表面分子間的作用力表現(xiàn)為引

力，故液體表面存在表面張力，選項(xiàng)A正確；

B.根據(jù)分子動(dòng)理論，溫度越高分子的平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；

C.氣體體積增大時(shí)，氣體對(duì)外做功，消耗內(nèi)能；但如果氣體還從外界吸收熱量，且氣體吸收

的熱量大于對(duì)外做的功，根據(jù)力學(xué)第一定律，則氣體的內(nèi)能可能增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.隨著高度的增加，大氣壓和溫度都在減小，正在上升的氫氣球內(nèi)的氫氣既對(duì)外做功，又放

熱降溫，則內(nèi)能一定減小，選項(xiàng)D正確；

E.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，從單一熱源吸收熱量，全部用來對(duì)外做功而K引起其它變化是不可

能的，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

故選ABDo

10.（2021,江蘇常州一模）下列說法正確的是（）

A.^1^^^圖中的醬油蛋是布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果

圖中的水電可以停在水面，是囚為水的表面張力

圖中兩種材料上的醬油滴，從形狀可以看出醬油與左邊材料不浸

潤，與右邊材料浸潤

圖中電冰箱能把熱量從低溫的箱內(nèi)傳到高溫的箱外，違背了熱力學(xué)第二

定律

【分析】醬油里的色素進(jìn)入蛋清為擴(kuò)散現(xiàn)象；根據(jù)液體表面張力解釋；根據(jù)浸潤與不浸潤現(xiàn)

象的特點(diǎn)來判斷；根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷。

【解答】解：A.腌茶葉蛋時(shí)，醬泊里的色素進(jìn)入蛋清，是擴(kuò)散現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；

B.水晶可以停在水面上說明了水存在表面張力，是水分子引力的宏觀表現(xiàn)，故B正確；

C.圖中兩種材料上的醬油滴，從形狀可以看出醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤，故

C錯(cuò)誤；

D.電冰箱通電后由于壓縮機(jī)做功從而將低溫?zé)崃總鞯较渫獾母邷匚矬w,不違背熱力學(xué)第二定

律，故D錯(cuò)誤。

故選：Bo

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了擴(kuò)散現(xiàn)象、液體表面張力、浸潤與不浸潤、熱力學(xué)第二定律等知識(shí)，這

種題型知識(shí)點(diǎn)廣，多以基礎(chǔ)為主，只要平時(shí)多加積累，難度不大。

11.（2021?北京東城一模）如圖所示為模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的演示實(shí)驗(yàn)。操作步驟如下：①

把一顆豆粒從距秤盤20cm處松手讓它落到秤盤上，觀察指針擺動(dòng)的情況；②再把100顆左

右的豆粒從相同高度均勻連續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針擺動(dòng)的情況；③使這些豆粒從更高的

位置均勻連續(xù)倒在秤盤上，觀察指針擺動(dòng)的情況。下列說法正確的是

A.步驟①和②模擬的是氣體壓強(qiáng)與氣體分子平均動(dòng)能的關(guān)系

B.步驟②和③模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子密集程度的關(guān)系

C.步驟②和③模擬的是大量氣體分子分布所服從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律

D.步驟①和②模擬的是大量氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生壓力的持續(xù)性

【答案】D

步驟①和②都從相同的高度下落，不同的是豆粒的個(gè)數(shù)，故它模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子密集

程度的關(guān)系，也說明大量的豆粒連續(xù)地作用在盤子上能產(chǎn)生持續(xù)的作用力；而步驟②和③的

豆粒個(gè)數(shù)相同，讓它們從不同的高度落下，豆粒撞擊的速度不同，所以它們模擬的是分子的

速度與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系，或者說是氣體的分子平均動(dòng)能與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系，選項(xiàng)ABC錯(cuò)誤,

D正確。

12.（2021?北京東城一模）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是

A.氣體溫度升高，每一個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大

B.氣體溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大

C.若壓縮氣體做功，氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)一定更劇烈

D.若氣體膨脹對(duì)外做功100J,則內(nèi)能一定減少100J

【答案】B

氣體溫度升高，并不是每一個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，而是氣體分子的平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)

A錯(cuò)誤；氣體溫度升高，說明氣體分子的動(dòng)能增大，而氣體分子的勢(shì)能為0,故氣體內(nèi)能一

定增大，選項(xiàng)B正確；若壓縮氣體做功，對(duì)氣體做正功，但氣體如戾放出熱量，則氣體的

內(nèi)能也不一定增加，氣體的溫度不一定升高，故氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)不一定更劇烈，選項(xiàng)

C錯(cuò)誤；若氣體膨脹對(duì)外做功100J,如果還有熱傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，則它的內(nèi)能就不一定減

少100J了，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

13.（2021?廣西柳州一模）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷A-B的等壓過程和B-C的絕

熱過程（氣體與外界無熱交換），則下列說法正確的是（）

A.A-8過程中，外界對(duì)氣體做功

B.A-B過程中，氣體分子的平均動(dòng)能變大

C.A-8過程中，氣體從外界吸收熱量

D.4-C過程中，單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少

E.BTC過程中，單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)增多

【答案】BCD

PV

ABC.由題意知，A-8的等壓過程，氣體體積變大，由一=C可知，溫度將升高，則氣體

T

分子的平均動(dòng)能變大，同時(shí)對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q,可知△〃>(),

W<0,故。>0,則氣體從外界吸收熱量，故A錯(cuò)誤，BC正確；

DE.8-C的絕熱過程中，。=0,體積增大，單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少，氣體對(duì)外做功，

W<0,由熱力學(xué)第一定律=W+Q可知，AU<0,氣體溫度降低，故單位時(shí)間內(nèi)與

器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少，故D正確，E錯(cuò)誤。

故選BCDO

計(jì)算題

14.(2021?河北卷)某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時(shí)，壓強(qiáng)為3.0xl0*a。

(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時(shí)夾層中空氣的壓強(qiáng)；

(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時(shí)間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的

比值，設(shè)環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強(qiáng)為1.0x105pa。

307

答案：(l)p2=3.1xl0Pa；⑵,

詳細(xì)分析：

(1)由題意可知夾層中的氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知華二票

1\，2

代入數(shù)據(jù)解得P2=3.lxl()3Pa

(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂縫后，靜置足夠長時(shí)間，則夾層壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相等，設(shè)夾層體積

為匕以靜置后的所有氣體為研究對(duì)象有P()V=，M

1nn

解得乂二寸丫

97

則增加空氣的體積為

所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為竺二州=*

wV3

15.(2021.廣東卷)為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護(hù)士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶

里后再抽取藥液，如圖所示，某種藥瓶的容積為0.9mL,內(nèi)裝有0.5mL的藥液，瓶內(nèi)氣體壓

強(qiáng)為1.0xl()5pa，護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為0.3cm2、長度為0.4cm、壓強(qiáng)為LOxWPa

的氣體注入藥瓶，若瓶內(nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求此時(shí)藥瓶內(nèi)氣體的

壓強(qiáng)。

-A.

c=L

答案：1.3xl()5pa

詳細(xì)分析：

以注入后的所有氣體為研究對(duì)象，由題意可知瓶內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，設(shè)瓶內(nèi)氣體體積為

%,有匕=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3

33

注射器內(nèi)氣體體積為V2,有匕=0.3x0.4cm=0.12cm

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有3(K+%)=PM

代入數(shù)據(jù)解得PI=1.3x10’Pa

16.(2021?湖南卷)小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)

熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量仍-600g、截面積s=20cm2的活塞封閉一定

質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)A上，左端用不

可伸長的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量加2=1200g的鐵塊，并將

鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，測(cè)得環(huán)境溫度4=300K.設(shè)外界

5

大氣壓強(qiáng)po=l.OxlOPa,重力加速度g=1Om/s\

(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度/為多少？

(2)該裝置可測(cè)量的最高環(huán)境溫度為多少？

詳細(xì)分析：

⑴由電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，則細(xì)繩對(duì)鐵塊拉力為A/wg=(色-陽示)g=m}g

又：鐵塊和活塞對(duì)細(xì)繩的拉力相等，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)Pi=Po①

當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pz,對(duì)弱受力分析有

(An2-4OOg-//21)g=(po-p2)S②

由題意可知，氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比：牛二票③

A12

聯(lián)立①②③式解得《二297K

⑵環(huán)境溫度越高，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)越大，活塞對(duì)細(xì)繩的拉力越小，則電子秤示數(shù)越大，由

于細(xì)繩對(duì)鐵塊的拉力最大為0,即電子天平的示數(shù)恰好為1200g時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度為

裝置可以測(cè)量最高環(huán)境溫度。設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P3,對(duì)叫受力分析有

(P3一〃0)5=機(jī)話④

又由氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比與=導(dǎo)⑤

l\/max

聯(lián)立①④⑤式解得7；1ax=309K

17.(2021?全國甲卷)如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分

為A、B兩部分；初始時(shí)，A、B的體積均為匕壓強(qiáng)均等于大氣壓刖，隔板上裝有壓力傳

感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5網(wǎng)時(shí)隔板就會(huì)滑動(dòng)，否則隔板停止運(yùn)動(dòng)。氣體

V

溫度始終保持不變。向右緩慢推動(dòng)活塞，使B的體積減小為工。

⑴求A的體積和B的壓強(qiáng)；

(ii)再使活塞向左緩慢回到初始位置.，求此時(shí)A的體積和B的壓強(qiáng)。

活塞隔板

彳AB

答案：（i）%=0.4V,P8=2p（）;（ii）匕=（6-1）V,4二藥皆〃。

詳細(xì)分析：

⑴對(duì)B氣體分析，等溫變化，根據(jù)波意耳定律有“oVnpsgv

解得PB=2PO

對(duì)A氣體分析，根據(jù)波意耳定律有%V=p八匕

PA=PBI°?5〃o

聯(lián)立解得匕=0.4V

（ii）再使活塞向左緩慢回到初始位置，假設(shè)隔板不動(dòng)，則A的體積為:V,由波意耳定律可

得，oV=p'xT%

2

則A此情況下的壓強(qiáng)為p'=]%v-0.5%

則隔板一定會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為匕'、壓強(qiáng)為〃；，氣體B的體積為匕'、

壓強(qiáng)為〃；，根據(jù)等溫變化有為丫=〃；匕'，P'=p；V；

匕‘十匕'-2V，PA=PB-05Po

聯(lián)立解得PB=③Po（舍去），Pg=之磬Po

匕=（石-I*

18.（2021?全國乙卷）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細(xì)均勻，A、

B兩管上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、B兩管的

長度分別為4=13.5cm,4=32cm。將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀柱

的高度差力=5cm。已知外界大氣壓為〃°=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差。

答案：M=lcm

詳細(xì)分析：

對(duì)B管中的氣體，水銀還未上升產(chǎn)生高度差時(shí)，初態(tài)為壓強(qiáng)=體積為KB=/2S，

末態(tài)壓強(qiáng)為〃2,設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為生，體積為匕8=（/2-4）S，由水銀

柱的平衡條件有P2B=P/Pgh

8管氣體發(fā)生等溫壓縮，有〃18丫"=〃28%8

聯(lián)立解得％=2cm

對(duì)A管中的氣體，初態(tài)為壓強(qiáng)Pm=Po,體積為匕A=/戶，末態(tài)壓強(qiáng)為Pa.,設(shè)水銀柱離

下端同一水平面的高度為九，則氣體體積為匕八=（4-%）S,由水銀柱的平衡條件有

P2A=Po+Pglh+k-hJ

A管氣體發(fā)生等溫壓縮，有=P2y2A

聯(lián)立可得2年-191^+189=0

189

解得九二1cm或4=——cm〉//舍去）

則兩水銀柱的高度差為=%-4=1cm

19.（2021?廣西柳州一模）如圖所示，體積為匕內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸，氣缸頂部有一

厚度不計(jì)的輕質(zhì)活塞，氣缸內(nèi)壁密封有密度為夕，溫度為37b,壓強(qiáng)為1.5處的理想氣體3

和n分別為大氣壓強(qiáng)和室溫），設(shè)容器內(nèi)氣體的變化過程都是緩慢的，氣體的摩爾質(zhì)量為

阿伏加德羅常數(shù)為M。

（1）求氣缸內(nèi)氣體與外界大氣達(dá)到平衡時(shí)體積必；

（2）氣缸內(nèi)氣體的分子的總個(gè)數(shù)N。

活塞

【答案】⑴°"。；⑵誓S

⑴在氣體溫度由上3小降至元過程中，壓強(qiáng)先由尸1.5處減小到⑷，氣體體積不變,

15PoPo

由查理定律可得

37；

Z=2"

此后保持壓強(qiáng)P0不變，體積繼續(xù)減小，由蓋呂一薩克定律可得*=f

1\10

V=0.5%

(2)氣體的質(zhì)量〃2=夕匕

其物質(zhì)的量〃=普

氣體的分子數(shù)為N=〃N.

N=3NA

M4

20.(2021?江蘇常州一模)新冠肺炎疫情期間，某班級(jí)用于消毒的噴壺示意圖如圖甲所示。壺

的容積為1.5L,內(nèi)含1.0L的消毒液。閉合閥門K,緩慢向下壓壓桿A,每次可向瓶內(nèi)儲(chǔ)氣

室充入0.05L的LOatm的空氣，多次下壓后，壺內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.0atm時(shí)，按下按柄B,

閥門K打開，消毒液從噴嘴處噴出。儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過程中溫

度保持不變，LOatmn.OxlCPa。

(1)求充氣過程向下壓壓桿A的次數(shù)和打開閥門K后最多可噴出液體的體積；

(2)噴液全過程，氣體狀態(tài)變化的等溫線近似看成一段傾斜直線，如圖乙所示，估算全過程

壺內(nèi)氣體從外界吸收的熱量。

【分析】(1)將沖入的氣體和壺中原有的氣體視為整體，由玻意耳定律可求解；

(2)p-V圖像中，圖像與橫軸圍成的面積表示外界對(duì)氣體所做的功，由此求解。

【解答】解：(1)設(shè)充氣過程向下后壓桿A的次數(shù)為n,沖入氣體為nVo=O.O5nL,充氣前氣

壓為pi=LOxlfPa,壺中原來空氣的體積Vi=0.5L,

5

充氣后氣體的總體積為Vi=O.5L.壓強(qiáng)為p2=2.OxlOPa,

由玻意爾定律pi(nVo+Vi)=p2Vi

所以n=10次

最多噴射的液體AV=nVo=O.5L.

55

⑵外界對(duì)氣體做功W=(P[+P2)Av=-I*1°X0.5X10-3J=-75J

由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q=O

所以Q=75J。

答：(1)壓桿A的次數(shù)為10次，最多可噴出液體的體積為0.5L；

(2)氣體從外界吸收的熱量為75Jo

【點(diǎn)評(píng)】充氣問題中，一定要注意：把沖入的氣體和瓶中原有的氣體視為一個(gè)物態(tài)變化的整

體，從而把變質(zhì)量的問題變成定質(zhì)量的問題，才能使用氣體實(shí)驗(yàn)定律以及理想氣體狀態(tài)方程。

21.(2021?云南曲靖一模)如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部

分氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動(dòng)，容器的橫截面積為S,開始時(shí)氣體的溫度為7b,活

塞與容器底的距離為加?，F(xiàn)將整個(gè)裝置放在大氣壓強(qiáng)恒為Po的空氣口，當(dāng)氣體從外界吸收

熱量。后，活塞緩慢上升d后再次達(dá)到平衡，求：

(1)外界空氣的溫度；

(2)在此過程中密閉氣體的內(nèi)能增加量。

%)+dT

【答案】⑴—"；Q)Q-mgd-pSod

%

(1)取密閉氣體為研究對(duì)象，活塞上升過程為等壓變化，由蓋?呂薩克定律得：

廂=(4+d)s

丁~L'

解得：外界的空氣溫度為：丁一年《與；

(2)活塞上升的過程，密閉氣體克服大氣壓力和活塞的重力做功，所以外界對(duì)系統(tǒng)做的功

W=_(〃7g+〃oS)d,

根據(jù)勢(shì)力學(xué)第一定律得密閉氣體增加的內(nèi)能△U=Q+W=2(mg+%S)d；

22.(2021?河北唐山一模)2020年抗擊新冠病毒已成為常態(tài)。如圖為某學(xué)校所用手持3L消毒

噴霧壺結(jié)構(gòu)圖，某同學(xué)裝入1.5L水后旋緊壺蓋，關(guān)閉噴水閥門，拉動(dòng)手柄打氣20次，每次

打入氣體體積相同，壓強(qiáng)均為l"Pa。從較高層教室窗口釋放一軟細(xì)塑料管并連接置于地面

的噴壺嘴，接著打開噴水閥門，壺內(nèi)水沿塑料軟管上升停止上升時(shí)管內(nèi)水面與壺內(nèi)水面的高

度差為10m。測(cè)出塑料軟管每米容納水K=20ml,不考慮環(huán)境溫度的變化和壺內(nèi)噴水管的體

積，^=10m/s2o求加壓20次后壺內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為多少。

加壓20次，對(duì)壺內(nèi)封閉在水上方的空氣和打入的空氣做等溫變化

初態(tài)：px=latmV；=1.51+201/

末態(tài)：壓強(qiáng)設(shè)為0，匕=L5L

由玻意耳定律得PM=P2%

打開噴水閥門，塑料軟管內(nèi)水停止上升時(shí)，壺內(nèi)水面上方氣壓

P3=Pi+P水"

匕=1.5L+10%

由玻意耳定律得P2匕=〃3匕

解得P2=2.3X10詛

23.(2021?四川瀘州三模)如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積

S=20cm2.質(zhì)量〃=8kg且厚度不計(jì)的活塞與汽缸之間密閉了一定量的理想氣體，此時(shí)外界

溫度為300K,活塞與汽缸底部之間的距離K=24cm,在活塞右側(cè)，2二8m處有一對(duì)與汽缸固

定連接的卡環(huán)。已知大氣壓強(qiáng)p(Fl.0xl()5pa始終保持不變，重力加速度g=10m/s2,求：

(1)當(dāng)外界溫度緩慢升高為多少時(shí)，活塞恰能移動(dòng)到卡環(huán)處；

(2)若外界溫度穩(wěn)定在300K,將汽缸順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90。至開口向下豎直放置的狀態(tài)，試判

斷活塞穩(wěn)定時(shí)是否與卡環(huán)接觸？并求出活塞穩(wěn)定時(shí)，密閉氣體的壓強(qiáng)。

【答案】(D375K；(2)活塞穩(wěn)定時(shí)與卡環(huán)接觸；8xlO4Pa

(1)設(shè)初狀態(tài)氣體的體積和溫度分別為匕和工，末狀態(tài)氣體的體積和壓