高中物理二輪復(fù)習(xí)-32-氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)定律的應(yīng)用

32.氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)定律的應(yīng)用1.(2021·江蘇連云港市適應(yīng)性演練)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V－T圖象如圖1所示。下列說(shuō)法正確的有()圖1A.A→B的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B.A→B的過(guò)程中，氣體吸收熱量C.B→C的過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變D.A→B→C的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加答案C解析由圖知A→B的過(guò)程中，溫度不變，則內(nèi)能不變，而體積減小，所以外界對(duì)氣體做功，為保持內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，在A→B的過(guò)程中，氣體放出熱量，故A、B錯(cuò)誤；B→C的過(guò)程為等壓變化，氣體壓強(qiáng)不變，故C正確；A→B→C的過(guò)程中，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故D錯(cuò)誤。2.(2021·山東濰坊市二模)如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過(guò)程，a→b是溫度為T1的等溫過(guò)程，c→d是溫度為T2的等溫過(guò)程，b→c和d→a為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”。卡諾循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來(lái)做功的理想過(guò)程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為η＝1－eq\f(T2,T1)。下列說(shuō)法正確的是()圖2A.a→b過(guò)程氣體對(duì)外界做功且吸收熱量B.b→c過(guò)程氣體對(duì)外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C.c→d過(guò)程單位時(shí)間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D.由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%答案A解析a→b過(guò)程為等溫過(guò)程，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸收熱量，故A正確；b→c過(guò)程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知b→c過(guò)程氣體對(duì)外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量，故B錯(cuò)誤；c→d為等溫過(guò)程，壓強(qiáng)變大，體積減小，因?yàn)闇囟炔蛔?，故氣體分子的平均動(dòng)能不變，壓強(qiáng)變大說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%，故D錯(cuò)誤。3.(2021·山東泰安市二輪檢測(cè))一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)M經(jīng)歷過(guò)程1或者過(guò)程2到達(dá)狀態(tài)N，其p－V圖象如圖3所示。在過(guò)程1中，氣體始終與外界無(wú)熱量交換；在過(guò)程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。狀態(tài)M、N的溫度分別為TM、TN，在過(guò)程1、2中氣體對(duì)外做功分別為W1、W2，則()圖3A.TM＝TN B.TM<TNC.W1>W2 D.W1<W2答案C解析在1的過(guò)程中，從M到N，體積變大，對(duì)外做功，由于與外界無(wú)熱交換，可知內(nèi)能減小，溫度降低，即TM>TN，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)W＝pΔV可知?dú)怏w對(duì)外做功等于p－V圖象與橫軸圍成的面積，由圖象可知W1>W2，C正確，D錯(cuò)誤。4.(2021·廣西柳州市第三次模擬)如圖4所示，一圓柱形氣缸固定在水平地面上，用質(zhì)量m＝20kg、面積S＝100cm2的活塞密封了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞通過(guò)正上方的定滑輪連接一質(zhì)量M＝50kg的重物，活塞與氣缸之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等為300N。開(kāi)始時(shí)氣體的溫度t＝27℃。壓強(qiáng)p＝0.9×105Pa，活塞與氣缸底部的距離H＝50cm，重物與水平地面的距離h＝10cm。已知外界大氣壓p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。現(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體緩慢加熱，求：圖4(1)重物恰好開(kāi)始下降時(shí)氣體的溫度；(2)重物剛與地面接觸時(shí)氣體的溫度。答案(1)333.3K(2)400K解析(1)重物恰好開(kāi)始下降時(shí)，對(duì)活塞受力分析p1S＋Mg＝p0S＋mg＋Ff，T＝300K，氣體做等容變化eq\f(p,T)＝eq\f(p1,T1)，解得T1＝333.3K。(2)活塞從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至重物剛與地面接觸過(guò)程中，氣體做等壓變化V1＝HS，V2＝(H＋h)S，eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得T2＝400K。5.(2021·河南六市第二次聯(lián)合調(diào)研檢)為確保廣大師生健康安全，學(xué)校消毒工作是防疫的重點(diǎn)。圖5為某校使用的氣壓式噴霧器，該噴霧器的容器容積為3L，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)至少達(dá)到1.2×105Pa才能將容器內(nèi)消毒液呈霧狀噴出?，F(xiàn)向容器內(nèi)注入2L消毒液并封閉容器，然后向容器內(nèi)打氣，每次打氣能將壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa、體積ΔV＝100mL的空氣打入容器內(nèi)，打氣過(guò)程中容器內(nèi)氣體溫度一直與外界溫度相同，不計(jì)細(xì)管的體積。圖5(1)要使容器中的消毒液呈霧狀噴出，至少需要打氣多少次；(2)若經(jīng)過(guò)多次打氣，容器內(nèi)空氣壓強(qiáng)達(dá)到3.0×105Pa，要將藥液呈霧狀噴出，最多能噴出多少升消毒液？答案(1)2次(2)1.5L解析(1)設(shè)至少需要打n次氣，噴液前容器內(nèi)空氣體積為V0，根據(jù)玻意耳定律可得：