专题15 热学2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（解析版）

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专题15 热学  1、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）某室内游泳馆的游泳池里的水温保持恒定，有一气泡从池底缓慢上升（气泡内空气质量、温度保持不变，可视为理想气体），则在此过程中（　　）A. 气泡不断膨胀对外做功，内能减少B. 气泡内分子间距离逐渐增大，分子平均动能减小C. 气泡内气体从外界吸收能量，且吸收热量小于气体对外界做的功D. 单位时间内撞击气泡内壁单位面积上的分子数目减少【答案】D【解析】AC．依题意，可知气泡从池底缓慢上升过程中，气体温度不变，压强减小，则气体内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，则气泡内气体从外界吸收能量，且吸收的热量等于气体对外界做的功，故AC错误；B．由于气泡内气体温度不变，则气泡内分子平均动能不变，故B错误；D．由于气泡在上升过程中温度不变，则气体分子的平均动能不变，但气体的压强减小，根据压强的微观解释，可知则单位时间内撞击气泡内壁单位面积上的分子数目将减少，故D正确。故选D。2、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环过程。下列说法正确的是（　　）A. A→B→C过程中，气体压强先增加后不变B. C→D→A过程中，单位体积内分子数先不变后增加C. 整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功D. 整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变【答案】D【解析】A． A→B的过程中，气体温度不变，体积增大到原来的2倍，由玻意尔定律可知，气体压强将减小到A状态时的二分之一；B→C的过程中，气体的体积不变，温度升高到原来的4倍，由查理定律可知，气体的压强将增大到B状态时的4倍；即气体压强先减小后增大，故A错误；B． C→D→A过程中，气体的体积先减小后不变，所以单位体积内分子数先增加后不变，故B错误；C． A→B的过程中，气体等温膨胀，内能不变，但对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收了热量；B→C的过程中，气体体积不变，温度升高，内能增加，气体和外界没有相互做功，由可知，气体从外界吸收了热量；C→D过程中，气体体积减小，温度降低，内能减小，由图可知是定值，则由可知，气体经历了等压压缩，外界对气体做了功，由可知，气体向外界释放了热量；D→A过程中，气体经历了等容降温，内能减小，压强减小，气体与外界没有相互做功，由可知，气体向外界释放了热量。综上所述，气体与外界相互做功发生在A→B和C→D过程中，其中A→B是一个降压过程，C→D是一个等压过程，由D→A过程可知，A→B过程中压强的最大值小于C→D过程中的压强，两个过程中气体的体积变化量相等，所以A→B过程中气体对外界做的功小于C→D过程中外界对气体做的功，故C错误；D．由上面的分析可知，整个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功，气体的温度、体积最终回到了开始状态，内能变化量为零，由热力学第一定律可知气体对外界放了热，故D正确。故选D3、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ba的延长线通过坐标原点，气体a、b、c、d四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（    ）A. 气体在bc过程中体积的变化量等于da过程中体积的变化量B. 气体在ab过程中内能的增加量小于cd过程中内能的减少量C. 气体在ab过程中吸收的热量等于cd过程中放出的热量D. 气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量【答案】D【解析】A．气体在bc过程是等温压缩，压强增大到b态的1.5倍，则体积变为b态的；da过程是等温膨胀，压强变为d态压强的，则体积变为d态体积的2倍；因ab两态体积相等，设为V，则c态体积V，d态体积V，气体在bc过程中体积的变化量小于da过程中体积的变化量，选项A错误；B．气体在ab过程中温度变化量等于cd过程中温度变化量，则气体在ab过程中内能的增加量等于cd过程中内能的减少量，选项B错误；CD．由以上分析可知，气体在ab过程中体积不变，则Wab=0气体在cd过程中体积减小，则Wcd>0则气体在ab过程中吸收的热量 cd过程中放出的热量其中气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量，选项C错误，D正确。故选D。4、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。在一次缓慢压缩打气筒的充气过程中，设此次充气过程中篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是（　　）A. 此过程中气体的内能增大B. 此过程中每个气体分子的动能均不变C. 此过程中气体向外界放出热量D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减少【答案】C【解析】A．打气筒内的气体全部压人篮球内，没有向外界漏气，气体质量不变，缓慢压缩打气筒气体温度不变，则气体内能不变，A错误；B．温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，B错误；C．充气前气体在打气筒和篮球内，充气后气体全部在篮球内，篮球的体积不变，则气体的体积减小，则此过程中外界对气体做功，即W>0气体温度不变，则内能不变，即U=0根据热力学第一定律U=W+Q则Q<0即气体向外界放出热量，C正确；D．压缩过程中气体温度不变，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，此过程中气体的温度不变，即分子热运动的激烈程度不变，但压强增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，D错误。故选C。5、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（　　）A. 石墨是非晶体B. 石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C. 单层石墨烯的厚度约3μmD. 碳原子六边形顶点附近不停地振动【答案】D【解析】A．石墨是晶体，故A错误；B．石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；C．单层石墨烯厚度约为原子尺寸，故C错误；D．根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停的振动，故D正确。故选D。6、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）关于一定量的气体，下列说法正确的是（　　）A. 气体做等温膨胀变化，其压强一定减小B. 气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和C. 气体分子热运动的剧烈程度减弱时，气体的压强一定减小D. 若气体处于完全失重的状态，气体的压强一定为零E. 气体从外界吸收热量，其内能可能减小【答案】ABE【解析】A．由理想气体状态方程可得，气体在等温膨胀过程，温度不变，体积与压强成反比，体积增大，压强一定减小，故A正确；B．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，故B正确；C．温度高气体分子热运动就剧烈，所以只要能减弱气体分子热运动剧烈程度，气体的温度可以降低，但是压强不一定越低，故C错误；D．在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，故D错误；E．气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，根据热力学第一定律，则内能可能减小，故E正确。故选ABE。7、（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）如图所示是一种演示气体定律的仪器一哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，开始时气球自然松弛，气球内气体与外界连通，气体体积为V，瓶内气体体积为。用打气筒出气口紧密贴合气球吹气口并向气球内缓慢打入气体，直至气球体积增大到，容器和气球导热良好，外界温度不变，气球壁厚度不计、重力不计，大气压强为，在此过程中（　　）A. 瓶内气体内能减小B. 瓶内气体吸热C. 瓶内气体压强由变为D. 气球中充入的气体质量等于开始时气球中气体质量【答案】C【解析】A．瓶内气体做等温变化，内能不变，故A错误；B．瓶内气体体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知瓶内气体向外界放热，故B错误； C．对瓶内气体，根据玻意耳定律有解得故C正确；D．对气球中的气体，初始的压强和体积为，；充气后气球中气体的压强和体积为，，则气球中原来气体与充入气球中气体的质量比为故D错误；故选C。8、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法正确的是（    ）A. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现B. 在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动C. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小D. 打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，说明空气分子之间存在着斥力E. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的【答案】ACE【解析】A．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如金刚石与石墨，故A正确.B．布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故B错误.C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，这是增加原理，故C正确.D．打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，是要克服大气压力做功，故D错误.E．气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律，具有方向性，故E正确9、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法正确的（　　）A. 在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少B. 凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生的C. 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D. 随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气（理想气体）内能减小E. 能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源【答案】ACD【解析】A．车胎突然爆炸瞬间，气体膨胀，视为短暂的绝热过程，根据热力学第一定律车胎突然爆裂的瞬间，气体对外做功，气体内能减少，A正确；B．根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，B错误；C．根据气体压强的微观意义可知，气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C正确；D．根据大气压的变化规律可知，随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气的温度随外界温度的降低而降低，所以氢气的内能减小，D正确；E．能量转化过程中，总能量不变，但能量可以利用的品质降低，能源会越来越少，E错误。故选ACD。10、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法中正确的是（　　）A. 布朗微粒越大，受力面积越大，所以布朗运动越激烈B. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大C. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先增大后减小D. 两个系统达到热平衡时，它们的分子平均动能一定相同E. 外界对封闭的理想气体做正功，气体的内能可能减少【答案】BDE【解析】【分析】颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈；根据分子力和分子距离的图像和分子势能和分子之间距离图像，分析分子力和分子势能随r的变化情况；两个系统达到热平衡时，温度相同；根据热力学第一定律判断。A．布朗运动微粒越大，受力面积越大，液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的越趋于平衡，所以布朗运动越不剧烈，故A错误；B．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大，如图所示：故B正确；C．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先减小后增大，如图所示：故C错误；D．温度是分子平均动能的标志，两个系统达到热平衡时，温度相同，它们的分子平均动能一定相同，故D正确；E．根据热力学第一定律：外界对封闭的理想气体做正功，但气体和外界的热交换不明确，气体的内能可能减少，故E正确。故选BDE。11、（2023·湖北省孝昌县一中高三下学期三模）一定质量理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（   ）A. a→b是等温过程B. a→b过程中气体吸热C. a→c过程中状态b的温度最低D. a→c过程中外界对气体做正功【答案】B【解析】AB．根据理想气体的状态方程可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W < 0，由热力学第一定律U = W + Q可知a→b过程中气体吸热，A错误、B正确；C．根据理想气体的状态方程可知，p—V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；D．a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。故选B。12、（2023·福建省南平市高三下学期第三次质检）福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是（　　）A. 茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力B. 茶香四溢是扩散现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓C. 茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力D. 茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动【答案】B【解析】CD．“茶香四溢”是扩散现象，故C、D错误；A．茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则的运动，扩散到空气中，故A错误：B．物体温度越高，分子的无规则运动越剧烈，所以茶水温度越高，分子的热运动越剧烈，茶香越浓，故 B正确。故选B。13、（2023·福建省泉州市高三下学期5月适应性练习）如图为一定质量的理想气体的体积与热力学温度的关系图像，该气体的状态经历的变化过程。气体状态由过程中，气体压强________（选填“增大”“不变”或“减小”）；若整个过程中气体放出的热量为，则整个过程外界对气体所做的功为________。【答案】    ①. 不变    ②. Q【解析】[1]气体状态由过程中所以是等压过程，气体压强不变。[2]的整个过程气体温度不变，内能不变，则整个过程中气体放出的热量为，由热力学第一定律可知解得整个过程外界对气体所做功为14、（2023·福建省莆田市高三下学期第四次质检）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体______（填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。【答案】    ①. 小于    ②. 不能【解析】[1] A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀，自由膨胀过程气体不做功，既有W=0容器为绝热容器，则有Q=0根据热力学第一定律可知即气体内能不变，可知气体温度不变，根据体积增大，则压强减小；[2]根据热力学第二定律可知，经足够长的时间，容器中的气体不能全部自动回到A部分。15、（2023·福建省宁德市高三下学期5月质检）一定质量的理想气体，从初始状态a经状态b、c、d再回到a，它的压强p与热力学温度T的变化关系如图所示，其中ba和cd的延长线过坐标原点，状态a、d的温度相等。气体在状态a的体积_______（选填“大于”“等于”或“小于”）在状态d的体积，从状态b到c，气体吸收的热量_______（选填“大于”“等于”或“小于”）它对外界做的功。【答案】    ①. 小于    ②. 大于【解析】[1]由理想气体的状态方程，由于ba和cd的延长线过坐标原点，即p−T图像的斜率是，可知斜率越大，体积越小，状态a、d的温度相等。因此气体在状态a的体积小于在状态d的体积。 [2]由题图可知，气体从状态b到c，气体温度升高，气体的内能增加，压强减小，气体的体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于它对外界做的功。16、（2023·河南省开封市高三下学期三模）下列说法正确的是（　　）A. 当两分子间距减小到分子间作用力为0时，其分子势能一定最小B. 达到热平衡的系统一定具有相同的温度C. 一定质量的理想气体，在发生绝热膨胀的过程中，其分子的平均动能一定减小D. 一种液体是否浸润某种固体，仅与固体的性质有关系E. 将密闭一定质量气体的容器置于在轨运行的宇宙飞船中，容器内的气体压强将变为0【答案】ABC【解析】A．当两分子间距减小到分子间作用力为0时，分子间距为，分子间距小于时，分子间为斥力，随距离增大，分子力做正功，分子势能减小，分子间距大于时，分子间为引力，随距离减小，分子力做正功，分子势能减小，则分子间距为时，分子势能最小，故A正确；B．热传递的条件是两个系统之间存在温度差，温度是否相等是两个系统是否达到热平衡的标志，因此达到热平衡的系统一定具有相同的温度，故B正确；C．一定质量的理想气体，在发生绝热膨胀的过程中，气体对外做功，气体内能减小，温度降低，分子的平均动能一定减小，故C正确；D．一种液体是否浸润某种固体与液体的性质和固体的性质都有关，故D错误；E．气体的压强与气体的重力无关，则将密闭一定质量气体的容器置于在轨运行的宇宙飞船中，容器内的气体压强不变，故E错误。故选。17、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．A. 图中两条曲线下面积相等B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C. 图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E. 与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】ABC【解析】A. 由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等；故A项符合题意.B温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 ℃时的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.C. 实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C项符合题意.D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D项不合题意E.由图可知，0～400 m/s段内，100℃对应占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项不合题意． 18、（2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）一定质量的理想气体发生状态变化，其体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，气体经历了A→B→C→D→A的循环过程，下列分析正确的是（　　）A. A→B的过程中外界对气体做功B. B→C过程气体压强不变C. C状态的单位体积气体分子数一定比D状态的小D. D→A过程气体放出热量E. A状态的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态的小【答案】ADE【解析】A．由题图可知，从A到B，气体做等温变化，温度不变，体积减小，外界对气体做功，A正确；B．从B到C，气体做等容变化，体积不变，温度升高，由查理定律可得，因，由此可知，即压强变大，B错误；C．C状态下，气体的温度比D状态下高，D状态下，气体体积比C状态下大，气体分子数不变，可知C状态的单位体积气体分子数一定比D状态的大，C错误；D．从D到A，气体做等容变化，温度降低，内能减小，由热力学第一定律，可知，，可得可知气体对外放出热量，D正确；E．在A和C状态，由理想气体状态方程可知因为则有因为则有因此可知，A状态的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态的小，E正确。故选ADE。19、 （2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）自由潜水是指不携带气瓶，只通过自身调节腹式呼吸屏气尽量往深潜的运动。2018年，“中国自由潜水第一人”王奥林将中国自由潜水记录刷新到水下。若标准大气压相当于深为的水柱产生的压强，且标准大气压下人体肺部气体的体积为，肺部气体温度等于人体内温度，视为不变，g取。求：（1）水下时，肺部气体的体积；（2）在上升过程中，在最大深度处通过吸入嘴里的空气将肺部气体体积恢复至，返回时为了避免到达水面后出现肺部过度扩张，即肺部气体体积不超过，需要在安全深度时将多余气体吐出，则吐出压缩空气的最小体积V。【答案】（1）V0；（2）0.8V0【解析】（1）人体肺部气体初状态压强p1＝p0，体积V1＝V0，人下潜到最大深度时气体的体积V2，设气体压强为p2，设下潜的最大深度为h2，则解得气体温度不变，由玻意耳定律得解得（2）在安全深度h3=40m处时解得在最大深度时肺部气体压强，肺部气体体积为0.5V0，返回到安全深度时，肺部压强为p3，体积为V3，气体温度不变则解得人回到水面时肺部气体的压强p4＝p0，体积V4＝2V0，气体温度不变，由玻意耳定律得解得在安全深度处空气最小体积20、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止，求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg，环境温度不变。(保留三位有效数字)【答案】144 cmHg，9.42 cm。【解析】设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得 由玻意耳定律得 解得依题意由玻意耳定律得 解得21、（2023·河北省石家庄市高三下学期质检三）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。（1）该同学测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，由图可知该同学选用的横轴为______，图线后半段向上弯曲可能的原因是______A.改变气体体积时推拉活塞速度过快            B.推拉活塞时，手握住注射器含有气体部分C.实验中有漏气现象                        D.环境温度降低（2）该小组改进了实验操作，避免了上述问题，同时为能更准确地测出气体的压强，直接用软管连通注射器和压强传感器，测得多组封闭气体的压强p和体积V的数据后，做出图像如图丙所示，图线不过原点的原因可能是______。（写出一条即可）【答案】    ①. （或体积的倒数）    ②. AB    ③. 没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体（其他答案合理均给分）【解析】（1）[1]根据玻意耳定律有则有图乙中图像的前一部分为过原点的倾斜的直线，可知该同学选用的横轴为；[2]A．根据克拉珀龙方程有则有可知，图乙中图线上的点与原点连线的斜率能够间接反映温度的大小，则图线后半段向上弯曲，图线上的点与原点连线的斜率增大，表明气体温度升高了。从左往右看，增大，则体积减小，若改变气体体积时推活塞速度过快，外界对气体快速做功，气体温度升高了，图线向上弯曲，A正确；B．推拉活塞时，手握住注射器含有气体的部分，人的温度高于气体的温度，导致气体温度升高，根据上述，图线向上弯曲，B正确；C．根据上述有若气体漏气，则表达式中的n减小，即图线上的点与运动连线的斜率减小图线向下弯曲，C错误；D．若环境温度降低，导致气体温度降低，根据上述图线上的点与运动连线的斜率减小图线向下弯曲，D错误。故选AB。（2）[3]根据图像可知，当体积为0时，压强的倒数不为0，表明实际上有一部分气体没有考虑，可知图像不过原点的原因是没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体。22、（2023·湖南省永州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为m1=5kg，m2=10kg，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，h=28cm。外界大气压恒为p0=1.0×105Pa，气体M的热力学温度T1=280K，C、D两活塞的横截面积均为S=0.01m2，取重力加速度大小g=10m/s2，不计一切摩擦。对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：（1）气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度T2；（2）气体M的温度升到T3=450K时活塞D距离地面高度h'。【答案】（1）T2=420K；（2）【解析】（1）气体M等压变化解得T2=420K（2）由（1）知，T3>T2，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，对气体M对气体N又解得因为82cm<84cm假设成立故23、（2023·湖北省高三下学期三模）军训是学生接受国防教育的基本形式，学生在军训时刻苦训练，会消耗大量水分。为解决学生用水问题，小刚同学采用压水器结合桶装水进行供水，装置如图（a）所示，同学们通过按压压水器，就可以将水从出水口压出。上述过程可简化为如图（b）所示模型。大气缸B可当做水桶，可认为是内径一定的圆桶，容积为16升，高度为80cm（桶壁厚度不计）；带活塞的小气缸A可当做压水器，每次最多可将0.8升1标准大气压空气压入水桶中，出水管C的出水口与水桶B上部等高，和为单向阀门。已知，外界大气压为标准大气压，大小为，水的密度为，重力加速度为，出水管中的水所占体积可以忽略，外界温度保持不变，某次使用后桶内还剩余有8升水，如图。求：（1）此时桶内封闭气体的压强；（2）若要再压出4升水，至少需按压几次？【答案】（1）；（2）6次【解析】（1）对出水管中的水受力分析可知而代入可得（2）假设至少需按压N次，对气体分析可知其中：升，升，升而且代入可得故至少需要按压6次。24、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）如图所示，两端封闭的粗细均匀且导热性能良好的玻璃管放置在水平桌面上，玻璃管长度为3L（单位：cm），玻璃管内由长度为L（单位：cm）的水银柱将管内的理想气体分成左右两部分，稳定时两部分气体长度相同，左右两部分气体的压强均为H cmHg。现在外力作用下使玻璃管沿水平桌面向右做匀加速直线运动，玻璃管中左侧的气柱长度变为原来的一半，重力加速度为g，求玻璃管运动的加速度a的大小。【答案】【解析】设玻璃管的横截面积为S，静止时左右两侧的气体压强，体积运动时，设左侧气体的压强为，右侧气体的压强由题意知左右两部分气体的体积，对左侧气体由玻意耳定律知解得对右侧气体由玻意耳定律知 解得对水银柱由牛顿第二定律知即解得25、（2023·湖南省邵阳市高三下学期第三次联考）气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为，横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接，可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，已知大气压强为，室内温度，取。若质量为M的人盘坐在椅面上，稳定后椅面下降的高度为，室内温度保持不变。（1）求坐椅上人的质量M；（2）稳定后，室内气温缓慢升高至，此过程中封闭底座气体内能增加2.0J，求封闭气体与外界交换的热量。【答案】（1）；（2），气体吸热【解析】（1）初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件有当人坐上后，稳定时有根据波意耳定律有下降高度联立得（2）根据外界对气缸内气体做功为根据热力学第一定律有解得即气体从外界吸收了的热量。26、（2023·河南省开封市高三下学期三模）如图所示，横截面积为S，高度为h内壁光滑的圆柱形导热薄壁气缸，在距气缸底部为处安装有卡环a，b，一厚度不计质量为的活塞静止在卡环上，开始时左下部的阀门处于打开状态。现要想活塞上升至气缸顶部，可以按下列方案进行操作：方案一，向气缸内充入压强为温度为的空气；方案二，关闭阀门让气缸与外界绝热，对内部气体加热。已知上述空气可看做理想气体，汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢进行的，环境温度为，外界大气压为，重力加速度为g。（1）求方案一中，充入气缸内气体的质量与气缸内气体总质量的比值；（2）求方案二中，气缸内气体的最终温度T。【答案】（1）；（2）【解析】（1）活塞上升至气缸顶部对活塞受力分析得对缸内气体有解得充入气缸内气体的质量与气缸内总气体质量的比值为（2）对缸内气体有解得27、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）小明同学采用“油膜法”估算油酸分子直径。油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液中有油酸，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。已知每一小方格的边长为。（1）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为___________（计算结果保留两位有效数字）（2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是___________A．油酸浓度要大一些B．爽身粉要尽量均匀地撒在水面上C．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图D．轮廓范围内的完整正方形总面积即代表油膜铺开的面积【答案】    ①.     ②. BC##CB【解析】（1）[1]根据题意可知，1滴溶液中的油酸体积为根据不足半格舍掉，多于半格算1格的原则，由图可得，1滴油酸形成的油膜面积为则估算出油酸分子的直径为（2）A．为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些，故A错误；B．在水面上均匀的撒上痱子粉，便于绘制轮廓图，故B正确；C．绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，故C正确；D．轮廓范围内的不足半格舍掉，多于半格算1格，故D错误。故选BC28、（2023·福建省福州市高三下学期5月质检）如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。（1）主要操作步骤如下：①把注射器活塞推至注射器某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值，同时记录对应的气体压强值；③重复上述步骤②，多次测量；④根据记录的数据，作出图线。如果该图线为直线且反向延长线过坐标原点，就说明气体压强与体积成______（选填“正比”或“反比”）。（2）关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母）A.实验中一定要测量空气柱的横截面积B.实验中一定要测量环境的温度C.为了减小实验误差，在活塞上均匀涂抺润滑油，主要是为了避免漏气D.为方便推拉活塞，应用手握紧注射器再推拉活塞（3）某次实验中，一实验小组做出的图像如图乙所示，图线发生弯曲，造成该现象的原因可能是______。【答案】    ①. 反比    ②. C    ③. 气体温度升高【解析】（1）[1]作出图线，该图线为直线且反向延长线过坐标原点，就说明气体压强与体积成反比。（2）[2]A．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故A错误；B．本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，故温度保持不变即可，不须测量，B错误；C．涂润滑油主要是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，也可以减小摩擦，故C正确；D．手握紧活塞会导致温度的变化，从而影响实验，D错误。故选C。（3）[3]一实验小组做出的图像的图线发生向上弯曲，造成该现象的原因可能是气体温度升高所致。29、（2023·安徽省江南十校高三下学期5月联考）压力锅（也称高压锅）是二种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大气压来提升液体沸点，以达到加快烹煮食物效率的目的。如图为某燃气压力锅的结构简图，某厨师将食材放进锅内后合上密封锅盖，并将压力阀套于出气孔后开始加热烹煮。当锅内气体压强增大到一定程度时，气体就把压力阀顶起来，这时水蒸气就从排气孔向外排出。已知锅内的总容积为V0，食材占锅内总容积的，加热前锅内温度为T0，大气压强为p0= 1.0 × 105Pa。忽略加热过程水蒸气和食材（包括水）导致的气体体积变化，气体可视为理想气体，g取10m/s2。（1）若T0= 293K，压力阀的质量为0.024kg，要使锅内温度达到393K，求排气孔的面积的最小值（保留一位有效数字）；（2）高压锅内气体温度达到1.25T0后保持不变，打开出气孔稳定后，求高压锅内气体密度与打开前的比值。【答案】（1）7 × 10-6m2；（2）【解析】（1）选锅内气体为研究对象，则有，初状态T1= 293K，p1= 1.0 × 105Pa末状态T2= 393K由查理定律得代入数据有p2= 1.34 × 105Pa对限压阀受力分析可得mg = p2S－p1S联立解得S = 7 × 10-6m2（2）打开阀门前气体下强为p1′，体积为V1，气体密度ρ1，气体升温过程，由查理定律,
 、打开密封阀稳定后，气体压强等于大气压强为p0，气体密度为ρ2，此过程为等温变化，根据玻意耳定律可得
 p1′V1= p0V2ρ1V1= ρ2V2解得30、（2023·安徽省蚌埠市高三下学期第三次质检）如图为四冲程柴油机的工作原理示意图，圆心为O的轮轴半径是R，轮轴通过长为L的连杆与活塞连接，面积为S的活塞可在柱形气缸内做上下的直线运动，在压缩冲程结束瞬间喷油嘴喷入柴油并在金属气缸内爆燃推动活塞完成做功冲程。已知在吸气冲程中吸入的空气压强为、温度为，活塞运动到最高位置时气缸容积为，柴油的燃点为T，空气视为理想气体，缸内废气忽略不计。（1）当活塞由最高位置缓慢向下压缩空气到最低位置时，缸内空气的体积和压强各为多大？（2）柴油机正常工作，活塞在很短时间内由最高位置到最低位置完成压缩冲程，为了使柴油点燃，缸内空气的压强至少为多大？（3）若轮轴匀速转动的角速度为，则活塞运动的最大速度为多大？【答案】（1），；（2）；（3）【解析】（1）由题可知活塞由最高位置向下压缩空气到最低位置时，下降的距离为，则最低位置时缸内空气的体积为设活塞缓慢下降到最低位时压强为，缓慢下降过程可认为等温过程，根据玻意耳定律有解得（2）设活塞在很短时间内下降到最低位时压强为，由理想气体状态方程可得解得（3）当连杆与圆相切时，连杆端点M的速度沿杆的方向，此时连杆端点N的速度的速度最大，即活塞的速度最大，如图所示。由几何关系得根据运动得分解有联立解得31、（2023·湖南省平江县高三下学期第三次质检）如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升后再次平衡。(1)外界空气的温度是多少？(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？【答案】(1)；(2) Q-（mg+p0S）d【解析】(1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律有得外界温度 (2)活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W=-（mg+p0S）d根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能△U=Q+W=Q-（mg+p0S）d32、（2023·河北省唐山市高三下学期三模）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上竖直放在水平地面上，汽缸内封闭一定质量的理想气体。其中缸体质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，活塞距汽缸底部为，汽缸壁厚度及活塞与汽缸之间的摩擦不计。现对活塞施加竖直向上的拉力，使活塞缓慢向上移动，当汽缸底部将要离开地面时，使活塞停止移动。设定环境温度保持不变，外界大气压强为，重力加速度为g。求：（1）未施加向上拉力之前，活塞静止时缸内气体的压强；（2）从对活塞施加竖直向上的拉力到停止移动过程中，活塞向上移动的距离是多少。【答案】（1）；（2）【解析】（1）选活塞为研究对象，根据平衡条件有解得（2）选缸体为研究对象，当气缸底部将要离开地面时，根据平衡条件有解得选封闭气体为对象，根据玻意耳定律有解得则活塞移动的距离为33、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）如图所示，粗细均匀的U型玻璃管竖直放置，右管口封闭，管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为的a、b两段气体，水银柱A长为，水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高，大气压强为，环境温度为，现将环境温度降低，使气柱b长度变为，求：（1）降低后的环境温度；（2）水银柱A下降的高度。【答案】（1）；（2）2.24cm【解析】（1）开始时，左管中气柱a的压强为右管中气柱b的压强为温度降低后，气柱a压强不变，气柱b的压强为对气柱b研究，根据理想气体状态方程解得（2）气柱a发生等压变化，则解得则水银柱A下降的高度为34、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压，是汽车行车安全及动力性能一个重要指标。如图所示，是一辆家用轿车在一次出行过程中仪表盘上显示的两次胎压值，其中图（a）表示刚出发时的显示值，图（b）表示到达目的地时的显示值，出发前胎内温度与环境温度相同。（可近似等于1个标准大气压，车胎内气体可视为理想气体且忽略体积变化）轿车仪表盘胎压实时监测（1）此次出行过程中轿车的左前轮胎内气体温度升高了多少摄氏度；（2）如果出发时就使轮胎气压恢复到正常胎压，需要充入一定量的同种气体，求左前轮胎内充入气体质量和该车胎内原有气体质量之比（忽略充气过程中轮胎体积和温度的变化）。
 【答案】（1）；（2）【解析】（1）设标准大气压为，依题意，刚发出时，左前胎内气体的温度气压到达目的地时，左前胎内气体的温度设为，气压由得解得左前轮胎内气体温度升高（2）设左前轮胎体积为V，依题意，正常胎压设打气并恢复到正常胎压时车胎内原有气体在压强为时的总体积为。由得则所以35、（2023·浙江省诸暨市高三下学期第三次适应性考试）如图1所示，竖直玻璃管上端封闭、下端开口，总长，横截面积，管内液柱的长度，质量，液柱密封一定质量的理想气体，气体的长度，气体温度。现将玻璃管缓慢转到水平位置，气体温度仍为，气体长度变为，如图2所示。然后对气体进行缓慢加热，使气体温度上升至，加热过程气体吸收热量Q，内能增加，气体长度变为，如图3所示。已知大气压强，玻璃管内壁光滑，重力加速度。（1）求气体长度的值；（2）求气体长度的值；（3）求加热过程气体吸收热量Q的值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）设玻璃管竖直放置时密封气体的压强为，则玻璃管转到水平过程气体温度不变，由玻意耳定律得（2）加热过程气体的压强保持不变，由盖-吕萨克定律得（3）设外界对气体做功，则由热力学第一定律得36、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到时，求空气柱的温度（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加值。【答案】（1）；（2）312K；（3）84J【解析】（1）设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L0=22cm，L=2cm，V0=L0S，V=LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得解得（2）由理想气体状态方程解得T=312K（3）大气压力对活塞做功由热力学第一定律得解得