还剩6页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练14 热学（Word版附解析）
展开
这是一份备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练14 热学（Word版附解析），共9页。试卷主要包含了下列有关热学的问题说法正确的是，76 mρ汞g、V1=0等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.如图是一种儿童玩具“吡叭筒”,由竹筒和木棍组成,在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团)。叭子密封竹筒里面的空气,迅速推动木棍,前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出),竹筒中被密封的气体( )
A.压强增大
B.温度不变
C.内能不变
D.每个分子的动能都增加
答案 A
解析 迅速推动木棍过程中,竹筒中被密封的气体体积减小,则压强增大,外界对气体做正功,W>0,由于该过程气体与外界无热交换,则Q=0,根据热力学第一定律可知,ΔU>0,气体内能增加,温度升高,分子平均动能增加,但不是每个分子的动能都增加,故选A。
2.(2024山东淄博一模)图甲、乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知( )
A.图中连线是炭粒的运动径迹
B.炭粒的位置变化是分子间斥力作用的结果
C.若水温相同,甲中炭粒的颗粒较大
D.若炭粒大小相同,甲中水分子的热运动较剧烈
答案 C
解析 图中连线不是炭粒的运动径迹,A错误;炭粒的位置变化是水分子的撞击不平衡产生的结果,B错误;若水温相同,较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时刻所在位置连线的距离较短,故甲中炭粒的颗粒较大,C正确;若炭粒大小相同,温度越高分子的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈,D错误。
3.(多选)(2024天津一模)下列有关热学的问题说法正确的是( )
A.图甲是理想气体分子速率的分布规律,气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
B.图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图,在r>r1时分子力表现为引力
C.图丙为压力锅示意图,在关火后打开压力阀开始放气的瞬间,锅内气体对外界做功,内能减少
D.图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化,由图可知T1答案 CD
解析 图甲是理想气体分子速率的分布规律,气体在①状态下分子速率占总分子数的百分比的极大值的速率较大,则气体在①状态下的分子平均动能大于②状态下的分子平均动能,A错误;图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图,在r=r2时分子间作用力为零,可知在r2>r>r1时分子间作用力表现为斥力,B错误;图丙为压力锅示意图,在关火后打开压力阀开始放气的瞬间,锅内气体体积变大,对外界做功,因来不及与外界进行热交换,则气体的内能减少,C正确;图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化,由图可知距离原点越远的曲线上pV乘积越大,则温度越高,即T14.(2024安徽期末)有关分子动理论和热力学定律,下列说法正确的是( )
A.当分子间表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而减小
B.随着科技的进步,我们可以利用通过降低海水温度释放出的大量热量,全部用来发电,而不产生其他影响,从而解决能源危机
C.一气泡从恒温的水池底部缓慢向上浮动,在上浮过程中气泡体积增大,对外做功,吸收热量
D.若把氢气和氧气看成理想气体,则体积、质量和温度均相同的氢气和氧气内能一定相等
答案 C
解析 当分子间表现为引力时,增大分子间的距离,引力做负功,分子势能增大,A错误;由热力学第二定律知,不可能从单一热源吸收热量,使其完全变成功,而不产生其他影响,B错误;气泡从恒温的水池底部缓慢向上浮动,在上浮过程中压强减小,故气泡体积增大,对外做功,吸收热量,C正确;体积、质量和温度均相同的氢气和氧气,分子的平均动能相等,但由于分子总数不同,因此内能不相等,D错误。
5.(2023江苏卷)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中( )
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
答案 B
解析 气体发生等容变化,故气体分子的数密度不变,选项A错误;气体温度升高,故气体分子的平均动能增大,选项B正确;气体压强增大,故单位时间内气体分子对单位面积的作用力增大,选项C错误;由于气体分子的平均动能增大,气体体积不变,故单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大,选项D错误。
6.(多选)(2024新课标卷)如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程。上述4个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是( )
A.1→2过程中,气体内能增加
B.2→3过程中,气体向外放热
C.3→4过程中,气体内能不变
D.4→1过程中,气体向外放热
答案 AD
解析 本题考查热学图像问题。1→2过程中,气体绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,选项A正确。2→3过程中,气体等压膨胀,对外做功,温度升高,根据热力学第一定律可知,气体吸热,选项B错误。3→4过程中,气体绝热膨胀,内能减小,选项C错误。4→1过程中,气体体积不变,压强减小,温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,选项D正确。
7.(10分)(2024安徽卷)某人驾驶汽车从北京到哈尔滨,在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa。求:
(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体的压强。
(2)充进该轮胎的空气体积。
答案 (1)2.5×105 Pa
(2)6 L
解析 (1)由查理定律可知p1T1=p2T2
其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K
代入数据解得,在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体的压强为p2=2.5×105 Pa。
(2)由玻意耳定律可知p2V0+p0V=p1V0
代入数据解得,充进该轮胎的空气体积为V=6 L。
8.(12分)(2022海南卷改编)足够长的玻璃管水平放置,用长19 cm的水银封闭一段长为25 cm的空气柱,大气压强相当于76 cm汞柱产生的压强,环境温度为300 K,将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直。
(1)空气柱长度变为多少?空气柱是吸热还是放热?
(2)当气体温度变为360 K时,空气柱长度是多少?
答案 (1)20 cm 放热
(2)24 cm
解析 (1)以封闭气体为研究对象,气体做等温变化,设玻璃管横截面积为S,玻璃管水平时
p1=0.76 mρ汞g、V1=0.25 mS
玻璃管竖起来后
p2=(0.19+0.76) mρ汞g=0.95 mρ汞g、V2=LS
根据p1V1=p2V2
解得L=20 cm
气体体积减小,外界对气体做功,但其温度不变,内能不变,根据热力学第一定律可知气体向外放热。
(2)空气柱长度为20 cm,由等压变化得V2T1=V3T2
其中T1=300 K、V2=20 cmS、V3=L'S
解得L'=24 cm。
综合提升
9.(多选)(2024河北卷)如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左、右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后( )
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比,汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少
答案 ACD
解析 开始弹簧处于压缩状态,因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧漏出,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,最终左、右两侧气体压强相等,且弹簧恢复原长,故A正确;活塞初始时静止在汽缸正中间,但由于活塞向左移动,左侧气体体积小于右侧气体体积,因此左侧气体质量小于右侧气体质量,故B错误;由于密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,但弹簧弹性势能减少了,可知气体的内能增加,故C正确;初始时气体在左侧,最终气体充满整个汽缸,则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍,故D正确。
10.(多选)(2023山东卷)一定质量的理想气体,初始温度为300 K,压强为1×105 Pa。经等容过程,该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K;若经等压过程,需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是( )
A.初始状态下,气体的体积为6 L
B.等压过程中,气体对外做功400 J
C.等压过程中,气体体积增加了原体积的14
D.两个过程中,气体的内能增加量都为400 J
答案 AD
解析 理想气体的内能只和温度有关,等容过程ΔU=400 J,故两个过程内能增加量都为400 J,选项D正确;等压过程Q=600 J,根据ΔU=W+Q,可得W=-200 J,选项B错误;等压过程中,-W=pΔV,解得ΔV=2×10-3 m3=2 L,根据V0T0=ΔVΔT,ΔV=13V0,解得V0=6 L,选项A正确,C错误。
11.(2024山东潍坊二模)一定质量的理想气体由a状态开始,经历a→b→c→a过程,其p-V图像如图所示,ab的延长线过坐标原点O,bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同,a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是( )
A.气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量
B.a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q
C.b→c过程中气体从外界吸收的热量为152p0V0
D.a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零
答案 A
解析 a状态气体的体积较大,气体密度较小,又两个状态的温度相同,故气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的作用力较小,冲量较小,A正确;b→c过程体积不变,压强增大,根据pT=C可知,气体温度升高,则c状态气体内能大于b状态气体内能,由于a与c状态气体温度相同,内能相等,则b状态气体内能小于a状态气体内能,a→b过程气体体积减小,外界对气体做功,根据ΔU=Q+W,ΔU为负值,W为正值,故气体放热大于内能的减少量,B错误;由图可知,a状态的气体压强为4p0,a→b过程外界对气体做功为W=p0+4p02(4V0-V0)=152p0V0,b→c过程中气体体积不变,外界对气体不做功,则气体内能的增加量等于气体吸收的热量,由于a状态与c状态气体内能相等,则b→c过程中气体从外界吸收的热量为Q'=Q-152p0V0,C错误;a→b→c→a整个过程中气体对外界做功等于△abc的面积,D错误。
12.(12分)(2023浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置,其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞密封一定质量的理想气体,活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA=300 K、活塞与容器底的距离h0=30 cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热,活塞缓慢上升d=3 cm恰好到达容器内的卡口处,此时气体达到状态B。活塞保持不动,气体被继续加热至温度TC=363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU=158 J。取大气压p0=0.99×105 Pa,求气体:
(1)在状态B的温度;
(2)在状态C的压强;
(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收的热量Q。
答案 (1)330 K (2)1.1×105 Pa
(3)188 J
解析 (1)根据题意可知,气体由状态A变化到状态B的过程中,封闭气体的压强不变,
则有VATA=VBTB
解得TB=VBVATA=330 K。
(2)从状态A到状态B的过程中,活塞缓慢上升,则
pBS=p0S+mg
解得pB=1×105 Pa
根据题意可知,气体由状态B变化到状态C的过程中,气体的体积不变,则有pBTB=pCTC
解得pC=TCTBpB=1.1×105 Pa。
(3)根据题意可知,从状态A到状态C的过程中气体对外做功为
W=pBSd=30 J
由热力学第一定律有
ΔU=-W+Q
解得Q=ΔU+W=188 J。
13.(12分)(2024湖南卷)一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。
(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0,求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示);
(2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小,但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上,示数为m=8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p和体积V还满足:(p-p0)(V-VB0)=C,其中p0=1.0×105 Pa为大气压强,VB0=0.5×10-3 m3为气球无张力时的最大容积,C=18 J为常数。已知该气球自身质量为m0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m3,求气球内气体体积V的大小。
答案 (1)pVp0
(2)5×10-3 m3
解析 本题考查气体实验定律。
(1)根据玻意耳定律有pV=p0V0
解得V0=pVp0。
(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρV
根据阿基米德原理,气球受到的浮力为ρ0gV
对气球进行受力分析如图所示
根据气球的受力分析有mg+ρ0gV=m气g+m0g
第(1)问中,气体等温变化时,气体质量不变,有m气=ρV=ρ0V0
又因为pV=p0V0可得pρ=p0ρ0
结合题中p和V满足的关系为
(p-p0)(V-VB0)=C
解得V=5×10-3 m3。
基础巩固
1.如图是一种儿童玩具“吡叭筒”,由竹筒和木棍组成,在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团)。叭子密封竹筒里面的空气,迅速推动木棍,前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出),竹筒中被密封的气体( )
A.压强增大
B.温度不变
C.内能不变
D.每个分子的动能都增加
答案 A
解析 迅速推动木棍过程中,竹筒中被密封的气体体积减小,则压强增大,外界对气体做正功,W>0,由于该过程气体与外界无热交换,则Q=0,根据热力学第一定律可知,ΔU>0,气体内能增加,温度升高,分子平均动能增加,但不是每个分子的动能都增加,故选A。
2.(2024山东淄博一模)图甲、乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知( )
A.图中连线是炭粒的运动径迹
B.炭粒的位置变化是分子间斥力作用的结果
C.若水温相同,甲中炭粒的颗粒较大
D.若炭粒大小相同,甲中水分子的热运动较剧烈
答案 C
解析 图中连线不是炭粒的运动径迹,A错误;炭粒的位置变化是水分子的撞击不平衡产生的结果,B错误;若水温相同,较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时刻所在位置连线的距离较短,故甲中炭粒的颗粒较大,C正确;若炭粒大小相同,温度越高分子的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈,D错误。
3.(多选)(2024天津一模)下列有关热学的问题说法正确的是( )
A.图甲是理想气体分子速率的分布规律,气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
B.图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图,在r>r1时分子力表现为引力
C.图丙为压力锅示意图,在关火后打开压力阀开始放气的瞬间,锅内气体对外界做功,内能减少
D.图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化,由图可知T1
解析 图甲是理想气体分子速率的分布规律,气体在①状态下分子速率占总分子数的百分比的极大值的速率较大,则气体在①状态下的分子平均动能大于②状态下的分子平均动能,A错误;图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图,在r=r2时分子间作用力为零,可知在r2>r>r1时分子间作用力表现为斥力,B错误;图丙为压力锅示意图,在关火后打开压力阀开始放气的瞬间,锅内气体体积变大,对外界做功,因来不及与外界进行热交换,则气体的内能减少,C正确;图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化,由图可知距离原点越远的曲线上pV乘积越大,则温度越高,即T1
A.当分子间表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而减小
B.随着科技的进步,我们可以利用通过降低海水温度释放出的大量热量,全部用来发电,而不产生其他影响,从而解决能源危机
C.一气泡从恒温的水池底部缓慢向上浮动,在上浮过程中气泡体积增大,对外做功,吸收热量
D.若把氢气和氧气看成理想气体,则体积、质量和温度均相同的氢气和氧气内能一定相等
答案 C
解析 当分子间表现为引力时,增大分子间的距离,引力做负功,分子势能增大,A错误;由热力学第二定律知,不可能从单一热源吸收热量,使其完全变成功,而不产生其他影响,B错误;气泡从恒温的水池底部缓慢向上浮动,在上浮过程中压强减小,故气泡体积增大,对外做功,吸收热量,C正确;体积、质量和温度均相同的氢气和氧气,分子的平均动能相等,但由于分子总数不同,因此内能不相等,D错误。
5.(2023江苏卷)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中( )
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
答案 B
解析 气体发生等容变化,故气体分子的数密度不变,选项A错误;气体温度升高,故气体分子的平均动能增大,选项B正确;气体压强增大,故单位时间内气体分子对单位面积的作用力增大,选项C错误;由于气体分子的平均动能增大,气体体积不变,故单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大,选项D错误。
6.(多选)(2024新课标卷)如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程。上述4个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是( )
A.1→2过程中,气体内能增加
B.2→3过程中,气体向外放热
C.3→4过程中,气体内能不变
D.4→1过程中,气体向外放热
答案 AD
解析 本题考查热学图像问题。1→2过程中,气体绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,选项A正确。2→3过程中,气体等压膨胀,对外做功,温度升高,根据热力学第一定律可知,气体吸热,选项B错误。3→4过程中,气体绝热膨胀,内能减小,选项C错误。4→1过程中,气体体积不变,压强减小,温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,选项D正确。
7.(10分)(2024安徽卷)某人驾驶汽车从北京到哈尔滨,在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa。求:
(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体的压强。
(2)充进该轮胎的空气体积。
答案 (1)2.5×105 Pa
(2)6 L
解析 (1)由查理定律可知p1T1=p2T2
其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K
代入数据解得,在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体的压强为p2=2.5×105 Pa。
(2)由玻意耳定律可知p2V0+p0V=p1V0
代入数据解得,充进该轮胎的空气体积为V=6 L。
8.(12分)(2022海南卷改编)足够长的玻璃管水平放置,用长19 cm的水银封闭一段长为25 cm的空气柱,大气压强相当于76 cm汞柱产生的压强,环境温度为300 K,将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直。
(1)空气柱长度变为多少?空气柱是吸热还是放热?
(2)当气体温度变为360 K时,空气柱长度是多少?
答案 (1)20 cm 放热
(2)24 cm
解析 (1)以封闭气体为研究对象,气体做等温变化,设玻璃管横截面积为S,玻璃管水平时
p1=0.76 mρ汞g、V1=0.25 mS
玻璃管竖起来后
p2=(0.19+0.76) mρ汞g=0.95 mρ汞g、V2=LS
根据p1V1=p2V2
解得L=20 cm
气体体积减小,外界对气体做功,但其温度不变,内能不变,根据热力学第一定律可知气体向外放热。
(2)空气柱长度为20 cm,由等压变化得V2T1=V3T2
其中T1=300 K、V2=20 cmS、V3=L'S
解得L'=24 cm。
综合提升
9.(多选)(2024河北卷)如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左、右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后( )
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比,汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少
答案 ACD
解析 开始弹簧处于压缩状态,因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧漏出,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,最终左、右两侧气体压强相等,且弹簧恢复原长,故A正确;活塞初始时静止在汽缸正中间,但由于活塞向左移动,左侧气体体积小于右侧气体体积,因此左侧气体质量小于右侧气体质量,故B错误;由于密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,但弹簧弹性势能减少了,可知气体的内能增加,故C正确;初始时气体在左侧,最终气体充满整个汽缸,则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍,故D正确。
10.(多选)(2023山东卷)一定质量的理想气体,初始温度为300 K,压强为1×105 Pa。经等容过程,该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K;若经等压过程,需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是( )
A.初始状态下,气体的体积为6 L
B.等压过程中,气体对外做功400 J
C.等压过程中,气体体积增加了原体积的14
D.两个过程中,气体的内能增加量都为400 J
答案 AD
解析 理想气体的内能只和温度有关,等容过程ΔU=400 J,故两个过程内能增加量都为400 J,选项D正确;等压过程Q=600 J,根据ΔU=W+Q,可得W=-200 J,选项B错误;等压过程中,-W=pΔV,解得ΔV=2×10-3 m3=2 L,根据V0T0=ΔVΔT,ΔV=13V0,解得V0=6 L,选项A正确,C错误。
11.(2024山东潍坊二模)一定质量的理想气体由a状态开始,经历a→b→c→a过程,其p-V图像如图所示,ab的延长线过坐标原点O,bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同,a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是( )
A.气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量
B.a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q
C.b→c过程中气体从外界吸收的热量为152p0V0
D.a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零
答案 A
解析 a状态气体的体积较大,气体密度较小,又两个状态的温度相同,故气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的作用力较小,冲量较小,A正确;b→c过程体积不变,压强增大,根据pT=C可知,气体温度升高,则c状态气体内能大于b状态气体内能,由于a与c状态气体温度相同,内能相等,则b状态气体内能小于a状态气体内能,a→b过程气体体积减小,外界对气体做功,根据ΔU=Q+W,ΔU为负值,W为正值,故气体放热大于内能的减少量,B错误;由图可知,a状态的气体压强为4p0,a→b过程外界对气体做功为W=p0+4p02(4V0-V0)=152p0V0,b→c过程中气体体积不变,外界对气体不做功,则气体内能的增加量等于气体吸收的热量,由于a状态与c状态气体内能相等,则b→c过程中气体从外界吸收的热量为Q'=Q-152p0V0,C错误;a→b→c→a整个过程中气体对外界做功等于△abc的面积,D错误。
12.(12分)(2023浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置,其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞密封一定质量的理想气体,活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA=300 K、活塞与容器底的距离h0=30 cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热,活塞缓慢上升d=3 cm恰好到达容器内的卡口处,此时气体达到状态B。活塞保持不动,气体被继续加热至温度TC=363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU=158 J。取大气压p0=0.99×105 Pa,求气体:
(1)在状态B的温度;
(2)在状态C的压强;
(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收的热量Q。
答案 (1)330 K (2)1.1×105 Pa
(3)188 J
解析 (1)根据题意可知,气体由状态A变化到状态B的过程中,封闭气体的压强不变,
则有VATA=VBTB
解得TB=VBVATA=330 K。
(2)从状态A到状态B的过程中,活塞缓慢上升,则
pBS=p0S+mg
解得pB=1×105 Pa
根据题意可知,气体由状态B变化到状态C的过程中,气体的体积不变,则有pBTB=pCTC
解得pC=TCTBpB=1.1×105 Pa。
(3)根据题意可知,从状态A到状态C的过程中气体对外做功为
W=pBSd=30 J
由热力学第一定律有
ΔU=-W+Q
解得Q=ΔU+W=188 J。
13.(12分)(2024湖南卷)一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。
(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0,求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示);
(2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小,但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上,示数为m=8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p和体积V还满足:(p-p0)(V-VB0)=C,其中p0=1.0×105 Pa为大气压强,VB0=0.5×10-3 m3为气球无张力时的最大容积,C=18 J为常数。已知该气球自身质量为m0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m3,求气球内气体体积V的大小。
答案 (1)pVp0
(2)5×10-3 m3
解析 本题考查气体实验定律。
(1)根据玻意耳定律有pV=p0V0
解得V0=pVp0。
(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρV
根据阿基米德原理,气球受到的浮力为ρ0gV
对气球进行受力分析如图所示
根据气球的受力分析有mg+ρ0gV=m气g+m0g
第(1)问中,气体等温变化时,气体质量不变,有m气=ρV=ρ0V0
又因为pV=p0V0可得pρ=p0ρ0
结合题中p和V满足的关系为
(p-p0)(V-VB0)=C
解得V=5×10-3 m3。
相关试卷
备战2025年高考二轮复习物理（福建专版） 专题分层突破练18 光学与热学实验（Word版附解析）： 这是一份备战2025年高考二轮复习物理（福建专版） 专题分层突破练18 光学与热学实验（Word版附解析），共7页。试卷主要包含了40 mm，35 dx5L 4，0×0等内容，欢迎下载使用。
备战2025年高考二轮复习物理（湖南版）专题分层突破练14 热学（Word版附解析）： 这是一份备战2025年高考二轮复习物理（湖南版）专题分层突破练14 热学（Word版附解析），共9页。试卷主要包含了下列有关热学的问题说法正确的是，76 mρ汞g、V1=0等内容，欢迎下载使用。
备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练15 近代物理（Word版附解析）： 这是一份备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练15 近代物理（Word版附解析），共7页。试卷主要包含了8到mm0=0，氢原子能级分布如图所示，某防盗报警器工作原理如图所示等内容，欢迎下载使用。
