高考一轮复习选择性必修三综合练习（计算题）
1.热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为
2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。
（2）（10分）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平2.放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
（i）抽气前氢气的压强；
（ii）抽气后氢气的压强和体积。
3.如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。
（i）求细管的长度；
（i）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好
与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。
4.如题13A-2图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，
B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中B→C过
程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总
功．
5.如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K 。开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为0p 。现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为8
V
时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了
6
V
。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g 。求流入汽缸内液体
的质量。
6.如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距
缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g 。
7.在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1=18.0 cm 和l 2=12.0 cm ，左边气体的压强为12.0cmHg 。现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U 形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。
8.如题12A-2图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105Pa，经历A→B→C→A的过程，整
个过程中对外界放出61.4 J热量．求该气体在A→B过程中对外界所做的功．
9.如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，汽缸导热。
（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；
（ii）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；
（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。
10.一热气球体积为V，内部充有温度为T a的热空气，气球外冷空气的温度为T b.已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.
(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；
(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；
(ⅲ)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．
11.一种测量稀薄气体压强的仪器如图（a）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图（b）所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：
（i）待测气体的压强；
（ii）该仪器能够测量的最大压强。
12.科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10–9 m的球，已知阿伏伽德罗常数为6.0×1023 mol–1。请估算该蛋白的密度。（计算结果保留一位有效数字）
13.一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭，D端与大气相通。用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示。此时AB侧的气体柱长度l1=25 cm。管中AB、CD两侧的水银面高度差h1=5 cm。现将U形管缓慢旋转180°，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出。已知大气压强p0=76 cmHg。求旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差。
14.如图，密闭汽缸两侧与一U 形管的两端相连，汽缸壁导热；U 形管内盛有密度为23
=7.510kg /m ρ⨯的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均
为3
0=4.510 Pa P ⨯。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U 形管两侧液面的高度差h =40 cm ，求此时左、
右两气室的体积，取重力加速度大小2
10m /s g =，U 形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。
15.在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半径r 之间的关系为Δp =2σ
r
,
其中σ=0.070 N/m 。现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气泡缓慢上升，已知大气压强p 0=1.0×105
Pa ，水的密度ρ=1.0×103
kg/m 3
，重力加速度大小g =10 m/s 2
。 （i ）求在水下10 m 处气泡内外的压强差；
（ii ）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
16.一氧气瓶的容积为0.08 m 3
，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3
。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。
17.一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p 0=75.0 cmHg 。环境温度不变。
如图，气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸光滑接触。初始时两侧气体均处于平衡态，体积之比V 1:V 2=1:2，温度之比T 1:T 2=2:5。先保持右侧气体温度不变，升高左侧气体温度，使两侧气体体积相同；然后使活塞导热，两侧气体最后达到平衡。求：
（1）两侧气体体积相同时，左侧气体的温度与初始温度之比； （2）最后两侧气体的体积之比。
18.如图，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上侧与大气相通，下端开口处开关K 关闭，A 侧空气柱的长度为l =10.0cm ，B 侧水银面比A 侧的高h =3.0cm ，现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h 1=10.0cm 时，将开关K 关闭，已知大气压强P 0=75.0cmHg 。
（ⅰ）求放出部分水银后A 侧空气柱的长度
（ⅱ）此后再向B 侧注入水银，使A 、B 两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度
19.扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图，截面积为S 的热杯盖扣在水平桌面上，开始
时内部封闭气体的温度为300K ，压强为大气压强0p 。当封闭气体温度上升至303K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立减为0p ,温度仍为303K 。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K 。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求： （ⅰ）当温度上升到303K 且尚未放气时，封闭气体的压强； （ⅱ）当温度恢复到300K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。
20.如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为
，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；
两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压
强为
1 2.50m kg =2180.0s cm =
2 1.50m kg =2
240.0s cm =40.0l cm =
，温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距
，两活塞间封闭气体的温度为，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取，求
（i ）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度 （ii ）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强
21.如图，一底面积为S 、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m
的相同活塞A 和B ；在A 与B 之间、B 与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V 。已知容器内气体温度始终不变，重力
加速度大小为g ，外界大气压强为。现假设活塞B 发生缓慢漏气，致使B 最终
与容器底面接
触。求活塞A 移动的距离。
（3）给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标
准大气压、体积
为 1L ．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L ．请通过计算判断该包装袋是否漏气．
22.一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到
平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为P Ⅰ0，如图（a ）所示，若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3:1，如图（b ）所示。设外界温度不变，已知活塞面积为S ，
重力加速度大小为g ，求活塞的质量。
51.0010p Pa =⨯303T K =2
l
1495T k =g 2
10/m s O P
23.一种水平重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量
kg M 3103⨯＝、体积3
05.0m V ＝的重物捆绑在
开口朝下的
浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时
筒内液面到水面的距离m h 401=，筒内气体体积3
11m V ＝
。在拉力作用
2h 时，拉力
下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为减为零，此时气体体积为2V ，随后浮筒和重物
自动上浮。求
2V 和2h 。
已知大气压强Pa p 5
0101⨯＝，水的密度33/101m kg ⨯＝
ρ，重力加速度的大小2
/10s m g =。不计水温度变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。
24.如图所示，两气缸AB 粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径为B 的2
倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a 、b ，活塞下方充有氮气，活塞a 上方充有氧气；当大气压为P 0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a 离气缸顶的距离是气缸高度的
1
4
，活塞b 在气缸的正中央。
（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 升至
顶部时，求氮气的温
度；
（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a 上升，当活塞a 上升的距离是气缸高度的1
16
时，求氧气的压强。
25.一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦
地滑动。开始时气体压强为P ，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h ，外界的温度为T 0。现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界温度变为T ，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g 。
V 1
V 0V 2V 2
h 1
h 浮筒重物
p 水面
26.如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V 0气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为P o 和P o /3;左活塞在气缸正中间，其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为To ，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求: (i)恒温热源的温度T;
(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的
体积V X 。
27.如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长1l =25.0cm 的空气柱，中间有一段长为2l =25.0cm 的水银柱，上部空气柱的长度3l =40.0cm 。已知大气压强为P0=75.0cmHg 。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱
长度变为'
1l =20.0cm 。假设活塞下推过程中没有漏气，求活
塞下推的距离。
28.如图，一带有活塞的气缸通过底部的水平细管与一个上端开口的竖直管相连，气缸与竖直管的横截面面积之比为3：1，初始时，该装置的底部盛有水银；活塞与水银面之间有一定量的气体，气柱高度为l （以cm 为单位）；竖直管内的水银面比气缸内的水银面高出3l /8。现使活塞缓慢向上移动11l /32，这时气缸和竖直管内的水银面位于同一水平面上，求初始时气缸内气体的压强（以cmHg 为单位）
29.如图，长L ＝100cm ，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长L0＝50cm 的空气柱被水银柱封住，水银柱长h ＝30cm 。将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有 h ＝15cm 的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0＝
75cmHg 。求：
3l /8
l
（1）插入水银槽后管内气体的压强p；
（2）管口距水银槽液面的距离H。
30.如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U 形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。
（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。
31.如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d.已知大气压强为P0,不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为P0；整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小.
《热力学定律综合题》 一、计算题 1.如图所示图中，一定质量的理想气体由状态A经过 ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J； 气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体 对外界做功200J． 求：过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是 多少？ 过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？ 2.图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和， C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D 为阀门。整个装置均由导热材料制成。起初阀门关闭， A内有压强帕的氮气。B内有压强 帕的氧气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略。求： 活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强； 活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热简要说明理由。 3.薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判．对于均匀薄膜材料，在一定 温度下，某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数，其中t为渗透持续时间，S为薄膜的面积，d为薄膜的厚度，为薄膜两侧气体的压强差．k称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数．透气系数愈小，材料的气密性能愈好．
图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图．EFGI为渗透室，U 形管左管上端与渗透室相通，右管上端封闭；U形管内横截面积实验中，首先测得薄膜的厚度，再将薄膜固定于图中处，从而把渗透室分为上下两部分，上面部分的容积，下面部分连同U形管左管水面以上部分的总容积为，薄膜能够透气的面积打开开关、与大气相通，大气的压强，此时U形管右管中气柱长度，关闭、后，打开开关，对渗透室上部分迅速充气至气体压强 ，关闭并开始计时．两小时后，U形管左管中的水面高度下降了 实验过程中，始终保持温度为求该薄膜材料在时对空气的透气系数．本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能保持恒定，在压强差变化不太大的情况下，可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均值 来代替公式中的普适气体常量， ． 4.地面上放一开口向上的气缸，用一质量为的活塞封闭一定质量的气体， 不计一切摩擦，外界大气压为活塞截面积为重力加速度g取，则活塞静止时，气体的压强为多少？若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为，同时气体通过气缸向外传热，则气体内能变化为多少？
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练 第十九章热学 专题113 气体 第一部分知识点精讲 1．气体压强 (1)产生的原因 由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 (2)决定因素 ①宏观上：决定于气体的温度和体积。 ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。 2.气体压强的求解方法 （1）平衡状态下气体压强的求法 （2）加速运动系统中封闭气体压强的求法 恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿
第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。 2.典例分析 汽缸开口向上对活塞，p 汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p 汽缸开 口水平 对活塞，受力平衡： 活塞上放置物以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件 (M+m)g 开口向对水银柱， mg mg
开 上 压强： 向对水银柱， 又由： 开 下 压强： 放对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸： 柱气同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示， 处压强相等。 管沿斜面方向： p 2．理想气体 (1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，所以理想气体无分子势能。[注4][注4] 理想气体是理想化
的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。 3．气体实验定律 4．理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程：p 1V 1T 1 ＝p 2V 2T 2 或pV T ＝C 。 5．气体的分子动理论 (1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。 (2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。 (3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。 (4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 第二部分 最新高考题精选 1. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（ ） A 、分子热运动平均动能变小，压强变小B 、分子热运动平均动能变小，压强变大 C 、分子热运动平均动能增大，压强变小 D 、分子热运动平均动能增大，压强变大
专题能力进阶练(十三) 热学 【核心题·达标练】 1.目前,新型冠状病毒主要的传播途径还是以大的呼吸道飞沫的形式出现而不是小的气溶胶悬浮颗粒。飞沫的重量足够大,它们不会飞很远,而是在飞行几英尺后从空中落下;用显微镜可观察到气溶胶微粒的无规则运动。一般的工作生活中,只要我们正确佩戴好口罩,做好防护措施,就不会被感染。下列有关飞沫和气溶胶在空气中运动的说法,正确的是( ) A.气溶胶悬浮在空气中的运动是分子运动 B.飞沫在空气中的运动是布朗运动 C.温度越高,飞沫在空气中的运动越剧烈 D.气溶胶颗粒越小,在空气中的无规则运动越剧烈 【解析】选D 。气溶胶是固体小颗粒悬浮在空气中,受到气体分子撞击不均匀造成的小颗粒的运动,它不是空气分子的运动,但可以反映空气分子的运动,是布朗运动,故A 错误;飞沫重量大,布朗运动是固体小颗粒的运动,飞沫不是固体小颗粒,故其运动不能看成是布朗运动,故B 错误;飞沫运动不是分子运动,与分子运动无关,所以温度变化,飞沫在空气中的运动不一定越剧烈,故C 错误;颗粒越小,布朗运动越剧烈,故气溶胶颗粒越小,则其在空气中的无规则运动越剧烈,故D 正确。 2.目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术,实验发现,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,将二氧化碳分子看作直径为D 的球(球的体积公式V 球=1 6πD 3),则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为( ) A .πρVN A D 3 6M B .πρVD 3 6N A M C . πN A MD 3 6ρV D . πρVN A MD 3 6 【解析】选A 。体积为V 的二氧化碳气体的质量为m =ρV ,所含分子数为N =m M N A =ρV M N A ,二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起,其体积为V'=N ·1 6πD 3 = πρVN A D 3 6M ,
高考物理选考热学计算题（一） 评卷人得分 一．计算题（共50小题） 1．开口向上、内壁光滑的汽缸竖直放置，开始时质量不计的活塞停在卡口处，气体温度为27℃，压强为0.9×105 Pa，体积为1×10﹣3m3，现缓慢加热缸内气体，试通过计算判断当气体温度为67℃时活塞是否离开卡口。（已知外界大气压强p0=1×105Pa） 2．铁的密度ρ=7.8×103kg/m3、摩尔质量M=5.6×10﹣2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1．可将铁原子视为球体，试估算：（保留一位有效数字） ①1 克铁含有的分子数； ②铁原子的直径大小． 3．如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为S=0.01m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为k=5×103N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0=1×105Pa，平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后保持平衡。此时用于压A的力F=500N．求活塞A下移的距离。 4．如图，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖质量为m，杯身与热水的总质量为M，杯子的横截面积为S．初始时杯内气体的温度为T0，压
强与大气压强p0相等．因杯子不保温，杯内气体温度将逐步降低，不计摩擦．（1）求温度降为T1时杯内气体的压强P1； （2）杯身保持静止，温度为T1时提起杯盖所需的力至少多大？ （3）温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？ 5．如图，上端开口、下端封闭的足够长的细玻璃钌竖直放置，﹣段长为l=15.0cm 的水银柱下方封闭有长度也为l的空气柱，已知大气压强为p0=75.0cmHg；如果使玻璃管绕封闭端在竖直平面内缓慢地转动半周．求在开口向下时管内封闭空气柱的长度． 6．如图所示为一种减震垫，由12个形状相同的圆柱状薄膜气泡组成，每个薄膜气泡充满了体积为V1，压强为p1的气体，若在减震垫上放上重为G的厚度均匀、质量分布均匀的物品，物品与减震垫的每个薄膜表面充分接触，每个薄膜上表面与物品的接触面积均为S，不计每个薄膜的重，大气压强为p0，气体的温度不变，求： （i）每个薄膜气泡内气体的体积减少多少？ （ii）若撤去中间的两个薄膜气泡，物品放上后，每个薄膜上表面与物品的接触面积增加了0.2S，这时每个薄膜气泡的体积又为多大？
高考一轮复习选择性必修三综合练习（计算题） 1.热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为 2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。 （i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； （i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。 （2）（10分）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平2.放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求： （i）抽气前氢气的压强； （ii）抽气后氢气的压强和体积。 3.如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。 （i）求细管的长度； （i）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好 与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。 4.如题13A-2图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程， B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中B→C过 程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总
气体实验定律的综合应用（一） 一、液柱模型：液柱移动问题 1．气体实验定律及理想气体状态方程 理想气体状态方程：pV T ＝C p 1V 1T 1 ＝p 2V 2T 2 ⎩⎪⎨ ⎪⎧ 当T 一定时，p 1V 1＝p 2V 2 当p 一定时，V 1 T 1 ＝V 2T 2当V 一定时，p 1T 1 ＝p 2T 2 2．玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程求解，要注意： (1) 液体因重力产生的压强为p ＝ρgh (其中h 为液体的竖直高度)； (2) 不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3) 有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同一液体在同一水平面上各处压强相等； (4) 当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷． 二、针对练习 1、如图所示，竖直放置且粗细均匀的U 形玻璃管与容积为30cm 90=V 的金属球形空容器连通，用U 形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为C o 27时，U 形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出cm 16h 1=,水银柱上方空气长cm 20h 0=，现在对金属球形容器缓慢加热，当U 形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出cm 24h 2=时停止加热. 已知大气压cmHg 760=p ，U 形玻璃管的横截面积为20.5cm S =，求此时金属球形容器内气体的温度为多少摄氏度?
2、[2020·全国Ⅲ卷]如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H ＝18 cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h 0＝4 cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l ＝12 cm 。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T 1＝283 K ，大气压强p 0＝76 cmHg 。 (1) 现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？ (2) 再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？ 3、如图所示，长cm 55L =的薄壁玻璃管与水平面成30°角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口. 现用长cm 10=l 的水银柱封闭一定质量的理想气体，气体温度为 K 306， 且水银面恰与管口齐平. 现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强cmHg 750=p . 求： (1)水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强； (2)对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下cm 5高的水银柱，气体温度升高了多少. 4、如图所示，内径粗细均匀的U 形管竖直放置在温度为7 Ⅲ的环境中，左侧管上端开口，并用h 1＝4 cm 的水银柱封闭有长l 1＝14 cm 的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l 2＝24 cm 的理想气体，左右两管内水银面高度差h 2＝10 cm ，若把该装置移至温度恒为27 Ⅲ的房间中(依然竖直放置)，在左侧管中再注入一定量的水银，使右管中气体仍然恢复到原来
高考物理选考热学计算题（一） 组卷老师：莫老师 评卷人得分 一．计算题（共50 小题）1．开口向上、内壁光滑的汽缸竖直放置，开始时质量不计的活塞停在卡口处，气体温度为27℃ ，压强为0.9×105 Pa，体积为1×10﹣3m3，现缓慢加热缸内气体，试通过计算判断当气体温度为67℃时活塞是否离开卡口。（已知外界大气压强p0=1×105Pa） 2．铁的密度ρ=7.×8 103kg/m 3、摩尔质量M=5.6×10﹣2 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA=6.0× 1023mol﹣1．可将铁原子视为球体，试估算：（保留一位有效数字） ① 1 克铁含有的分子数； ②铁原子的直径大小． 3．如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为 S=0.01m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为 k=5×103N/m 的较长的弹簧相连。已知大气压p0=1×105Pa，平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后保持平衡。此时用于压A的力F=500N．求活塞A 下移的距离。
4．如图，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖质量为 m，杯
身与热水的总质量为M ，杯子的横截面积为S．初始时杯内气体的温度为 T0，压强与大气压强p0 相等．因杯子不保温，杯内气体温度将逐步降低，不计摩擦． （1）求温度降为T1 时杯内气体的压强P1； （2）杯身保持静止，温度为T1 时提起杯盖所需的力至少多大？ （3）温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？ 5．如图，上端开口、下端封闭的足够长的细玻璃钌竖直放置，﹣段长为 l=15.0cm 的水银柱下方封闭有长度也为l 的空气柱，已知大气压强为 p0=75.0cmHg；如果使玻璃管绕封闭端在竖直平面内缓慢地转动半周．求在开口向下时管内封闭空气柱的长度． 6．如图所示为一种减震垫，由12 个形状相同的圆柱状薄膜气泡组成，每个薄膜气泡充满了体积为V1，压强为p1 的气体，若在减震垫上放上重为G 的厚度均匀、质量分布均匀的物品，物品与减震垫的每个薄膜表面充分接触，每个薄膜上表面与物品的接触面积均为S，不计每个薄膜的重，大气压强为p0，气体的温度不变，求： （i）每个薄膜气泡内气体的体积减少多少？（ii）若撤去中间的两个薄膜气泡，物品放上后，每个薄膜上表面与物品的接触面积增加了0.2S，这时每个
热学的基本概念与原理（一） 分子动理论、温度和内能 一、物体是由大量分子组成的 微观量：分子体积0V 、分子直径d 、分子质量0m 宏观量：物质体积V 、摩尔体积A V 、物体质量m 、摩尔质量M 、物质密度ρ。 联系桥梁：阿伏加德罗常数（1231002.6-⨯=mol N A ） A V M V m = = ρ 1、分子质量：A A 0N V N M N m m A ρ= == 2、分子体积：A A 0N M N V N V V A ρ＝＝= （对气体，0V 应为气体分子占据的空间大小） 3、分子大小：(数量级m 1010-) （1）球体模型．30)2 (34d N M N V V A A A πρ=== 直径306πV d =（固、液体一般用此模型） 油膜法估测分子大小：S V d = S ：单分子油膜的面积，V ：滴到水中的纯油酸的体积 （2）立方体模型．30V d = （气体一般用此模型；对气体，d 应理解为相邻分子间的平均距离）注意：固体、液体分子可估算分子质量、大小(认为分子一个挨一个紧密排列)； 气体分子间距很大，大小可忽略，不可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。 （3）分子的数量：A A N M V N M m nN N A ρ== = 或者 A A N M V N V V nN N A A ρ=== 二、布朗运动与分子热运动 扩散现象、布朗运动与热运动的比较
三、分子力、分子势能和物体的内能 1、分子力及分子势能比较 （1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法． （2）决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系． （3）通过做功或热传递可以改变物体的内能． （4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同． 四、针对练习 1、(多选)钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3)，摩尔质量为M (单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A .已知1克拉＝0.2 g ，则下列选项正确的是( ) A ．a 克拉钻石物质的量为0.2a M B ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2aN A M C ．每个钻石分子直径的表达式为 3 6M ×10－ 3N A ρπ(单位为m) D ．a 克拉钻石的体积为a ρ 2、（多选）若以μ表示氮气的摩尔质量，V 表示在标准状况下氮气的摩尔体积，ρ是在标准状况下氮气的密度，A N 为阿伏加德罗常数，m 、∆分别表示每个氮分子的质量和体积，下面四个关系式中正确的是（ ） A ．m V ρ N A = B ．∆=A N μρ C ．A N μm = D ．A N V =∆
2023届高考物理第一轮导学案复习：热学 2023届高三物理一轮复习导学案 十二、热学（2） 【课题】固体、液体和气体 【目标】 1.了解固体的微观结构、晶体和非晶体的区别； 2.了解液体的表面张力现象，知道液晶的微观结构； 3.了解气体实验定律的内容，理想气体状态方程，了解饱和汽和饱和汽压。 【导入】 一、固体 （一）晶体和非晶体 1．在外形上，晶体具有，而非晶体则没有。 2．在物理性质上，晶体具有，而非晶体则是的。 3．晶体具有的熔点，而非晶体没有的熔点。 4．晶体和非晶体并不是绝对的，它们在一定条件下可以相互转化。 （二）多晶体和单晶体 单个的是单晶体，由杂乱无章地组合在一起是多晶体，多晶体具有各向同性。 （三）晶体的微观结构 组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)都是按照各自的排列的，具有空间上的，微粒的热运动表现为在一定的平
衡位置附近不停地做． 二、液体 （一）表面张力 如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是，它的作用是使液体面绷紧，所以叫液体的表面张力。 （二）液晶 1．液晶的物理性质：液晶具有液体的，又具有晶体的。 2．液晶分子的排列特点：液晶分子的位置，但排列是的。 三、气体 （一）理想气体 在任何温度、任何压强下都遵从的气体称为理想气体．理想气体是不存在的，它是一种。压强温度的实际气体可看成理想气体。 （二）气体实验定律 1．气体的等温变化玻意耳定律 温度不变时，一定质量气体的压强随着体积的变化而变化，叫做气体的变化；其变化规律是一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成．其数学表达式为或。 2．气体的等容变化查理定律 气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做变化．一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成．其数学表达式为：或者(其中C是比例常数)．3．气体的等压变化盖?吕萨克定律
高考一轮复习选择性必修三综合训练（填空题和选择题） 一、填空题 1.某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。 2.如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”） 3.用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是。 4.由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为（选填“引力”或“斥力”）．分子势能E p和分子间距离r的关系图象如题13A-1图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子E p的是图中 （选填“A”“B”或“C”）的位置． 5.如题12A−1图所示，在斯特林循环的p−V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目（选填“增大”、“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如题12A−2图所示，则状态A对应的是（选填“①”或“②”）. 6.在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装中充 满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_______（选
一课一练43：热学综合问题 1．（多选）下列说法中正确的是________． A．物体体积增大时，其分子势能一定增大 B．只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大 C．空气绝对湿度不变时，温度越高，相对湿度越小 D．给自行车打气越打越困难，主要是因为气体分子间斥力越来越大 E．液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势 2．（多选）下列说法正确的是________． A．对于一定量的气体，在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 B．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100% C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 D．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由悬浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果 E．一定量的理想气体等压膨胀对外做功，气体一定吸热 3．（多选）下列四幅图的有关说法中不正确的是________．
A．分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力 B．分子间距小于r0范围内分子间距离减小时，斥力增大引力减小，分子力表现为斥力 C．水面上的单分子油膜，在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理 D．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性 E．猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，分子间表现为斥力，可看作是绝热变化 4．在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环，它由两个等压过程和两个绝热过程组成，图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A)，已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据)，状态P位于过程AB的中点．1 atm=1×105 Pa． （1）已知状态A的温度T A=400 K，求状态D的温度T D； （2）若已知P→C过程放热Q=5×105 J，求B→C过程外界对气体做的功． 5．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器．其药液桶的总容积为15 L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2 L，打气筒活塞每次可以打进1 atm、150 cm3的空气，忽略打气和喷药过程气体温度的变化． （1）若要使气体压强增大到2.5 atm，应打气多少次？ （2）如果压强达到2.5 atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能 再向外喷药时，桶内剩下的药液还有多少升？
高考一轮复习《热学综合测试》 试卷说明： 考试知识点：热学（分子动理论、物体的内能、热力学定律、能量守恒、气体） 考试时间：45分钟 总分：100分 一．选择题（共10小题，每题6分，共60分） 1．如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略．现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡：（） A. a的体积增大了，压强变小了 B. b的温度升高了 C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈 D. a增加的内能大于b增加的内能 2．下列关于分子和分子势能的说法中，正确的是：（） A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 3．下列说法正确的是：（） A.物体的温度可以一直降低到绝对零度 B.热量会自发地从低温物体传给高温物体． C.第二类永动机违反了能量守恒定律 D.一定质量的理想气体，如果压强保持不变，则温度升高时体积增大 4．下面的表格是某年某地区1－6月份的气温与气压对照表： 根据上表数据可知：该年该地区从1月到6月份：（） A.空气分子无规则热运动呈增强趋势 B.空气分子无规则热运动的情况一直没有变化 C.单位时间与单位面积的地面撞击的空气分子呈减少趋势 D.单位时间与单位面积的地面撞击的空气分子数一直没有变化
练案[34] 第3讲热力学定律与能量守恒定律 一、选择题(本题共9小题，1～5题为单选，6～9题为多选) 1．下列叙述，正确的是(C) A．气体吸热后温度一定升高 B．热量不可能从低温物体传到高温物体 C．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．物体从单一热源吸收的热量在不引起外界变化的情况下可全部用于做功 [解析]根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，A错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在引起外界变化的情形下，可以从低温物体传到高温物体，B错误；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，C正确；根据热力学第二定律，物体从单一热源吸收的热量在不引起外界变化的情况下，不可能使之完全变成功，D错误。 2．(2022·福建漳州调研)如图，汽缸内活塞左边封闭着一定量的可视为理想气体的空气，压强和大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量Q1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2，则Q1和Q2的大小关系是(C) A．Q1＝Q2B．Q1>Q2 C．Q1
13.3热力学定律与能量守恒 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1) ；(2)热传递． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的与外界对它所做功的和． (2)表达式：ΔU＝. (3)ΔU＝中正、负号法则： 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能从低温物体传到高温物体． (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．2．用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会． 3．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的增大的方向进行． 4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了． 三、能量守恒定律 1．内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体到别的物体，在转化或的过程中，能量的总量保持不变． 2．条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的． 3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了．
热力学第一定律 例题1. (多选)(2021·湖南卷·15(1)改编)如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S 1和S 2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A 下降h 高度到B 位置时，活塞上细沙的总质量为m .在此过程中，用外力F 作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变．整个过程环境温度和大气压强p 0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g .下列说法正确的是( ) A ．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 B ．整个过程，理想气体的内能增大 C ．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p 0S 1h ＋mgh ) D ．左端活塞到达B 位置时，外力F 等于mgS 2S 1 如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的 a 、 b 两部分．已知a 部分气体为1 mol 氧气，b 部分气体为2 mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体．解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为V a 、V b ，温度分别为T a 、T b .下列说法正确的是( ) A ．V a >V b ，T a >T b B ．V a >V b ，T a
专项一热学综合 1．（2023湖北随州）近年来许多家庭使用电热液体蚊香器（如图），瓶中的炭纤维棒将瓶内的杀虫剂吸到棒的顶端，而发热电阻传递的热会使棒的上端温度达到50°C左右，此时杀虫剂蒸发得更快从而提高了驱蚊效果。以下说法正确的是（） A．蒸发是液化的一种方式 B．在常温下，炭纤维棒里的杀虫剂分子不会运动 C．杀虫剂分子运动的快慢与温度高低有关，50°C时杀虫剂分子运动得最慢 D．一般情况下，温度升高汽化的速度会加快 2．（2023四川内江）如图所示的四个情景，下列说法正确的是（） A．图甲中，闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动 B．图乙中，让笔杆热起来，只能采用做功的方式 C．图丙中，两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在斥力 D．图丁中，汽油机的做功冲程把机械能转化为内能 3．（2023四川泸州）端午将至，民间流传着“初一糕、初二桃、初三粽、初四艾、初五划龙舟”的民谣。下列对民谣有关的物理情境，解释正确的是（） A．蒸白糕时用旺火烧水，主要是为了提高水的沸点
B．成熟的蜜桃看起来是红色的，是因为蜜桃吸收了红光 C．艾叶散发出清香，是因为清香分子不停地做无规则运动 D．划龙舟时呐喊声很大，是因为呐喊时声带振动的频率很高 4．（2023四川广元）下列关于吃火锅时发生的物理现象，说法正确的是（） A．火锅汤汁中的水沸腾后，持续加热，汤汁中水的温度会继续升高 B．远处就能闻到浓浓的火锅香味，这是分子运动表现出来的扩散现象 C．火锅汤汁上方不断冒出的“白气”是水蒸气汽化形成的 D．增大火锅汤汁内能的方式与内燃机压缩冲程中增大燃气内能的方式相同 5．（2023山东临沂）2023年5月28日12时31分，自上海虹桥国际机场起飞的国产大飞机C919安全抵达北京首都国际机场（如图），圆满完成了首个商业航班飞行。C919大飞机（） A．机身是由密度大、硬度大的材料制成的 B．加速起飞的过程中所受空气浮力大于重力 C．匀速飞行时机翼上方的空气流速比下方的大 D．大功率航空发动机的效率能达到100% 6．（2023山东临沂）自劳动课成为中小学一门独立课程以来，小明已学会了多种菜肴的烹饪方法。下列与烹饪有关的说法，正确的是（） A．锅把手上刻有花纹可以增大摩擦B．燃气的热值大小与是否完全燃烧有关 C．菜被炒熟是做功改变了它的内能D．油和水很难融合表明分子间没有间隙 7．（多选）（2023山东滨州）下列说法中正确的是（） A．物体吸收热量，温度一定升高 B．冬季取暖用水作为传热介质，是利用了水的比热容大的性质 C．四冲程内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能
2023年高考物理真题模拟试题专项汇编：（17）热学计算（含答案） （17）热学计算——2023年高考物理真题模拟试题专项汇编 1.【2023年全国甲卷】[物理——选修3-3] （1）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是_______。 A.气体的体积不变，温度升高 B.气体的体积减小，温度降低 C.气体的体积减小，温度升高 D.气体的体积增大，温度不变 E.气体的体积增大，温度降低 （2）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17 ℃，密度为。（i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27 ℃时内气体的密度； （ii）保持温度27 ℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求此时舱内气体的密度。 2.【2023年全国乙卷】[物理——选修3-3] （1）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是________。 A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩
C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 （2）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20 cm的两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10 cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1 cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg 为压强单位） 3.【2023年湖南卷】汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆B与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。
核心素养提升——情境命题系列 随处可见的热学问题 热学知识与药业、农业、安全等方面联系紧密，如药业方面：中医拔罐、颈椎牵引器、医用氧气分装；农业方面：探空气球、农药喷洒；安全方面：安全气囊、汽车轮胎胎压测定、充气、气压升降椅等；解决此类问题的关键有两点：一是抓住不变量，选准气体状态方程；二是找准研究对象，写出初态、末态的气体状态参量。 命题情境1 医疗器械类 【典例1】 “拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。 圆柱状汽缸(横截面积为S )被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m 相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K 处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K ，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L 。 汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距地面L 10 处。 已知环境温度恒为T 0，大气压强恒为p 0，重力加速度为g ，汽缸内的气体可视为理想气体。 (1)求闭合开关后缸内气体的压强； (2)求酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T 与环境温度T 0的比值； (3)若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q ，求气体内能的变化。 【解析】(1)对活塞进行分析，根据活塞受力平衡可得 p ＝p 0－mg S (2)对汽缸内封闭气体分析， 初状态p 1＝p 0－mg S V 1＝LS ，T 1＝T 末状态p 2＝p 0－mg S
V 2＝910 LS ，T 2＝T 0 从开始到稳定，是等压过程， 由V 1 T 1 ＝V 2T 2 可得T T 0 ＝109 (3)对缸内气体，从开始到稳定，气体等压压缩， 其压强p ＝p 0－mg S 体积减少了ΔV ＝110 LS 此过程中外界对气体做功W ＝p ΔV 由热力学第一定律得ΔU ＝W －Q 解得ΔU ＝110 (p 0S －mg )L －Q 答案：(1)p 0－mg S (2)109 (3)110 (p 0S －mg )L －Q 【典例2】(2021·重庆模拟)充气颈椎牵引器可以通过张力牵拉颈部，使颈椎椎间孔扩张，从而减轻对神经根的压迫症状，缓解疼痛麻木。如图所示是一个充气颈椎牵引器，使用时可以关闭金属放气阀，通过挤压乳胶充气球对牵引器进行充气。某次充气前，牵引器内有压强为 1.0×105 Pa 、体积为 2 L 的气体，通过挤压乳胶充气球，充气后牵引器内部有压强为1.2×105 Pa 、体积为5 L 的气体。设每次挤压均压入的是压强为1.0×105 Pa 、体积为50 mL 的气体，所有气体可视为理想气体，不计软管内气体体积，不考虑漏气现象及环境温度的影响。 (1)求该过程挤压了多少次乳胶充气球？ (2)充气后，在使用时牵引器内部气体体积变成了4.8 L ，求此时内部气体压强为多少？ 【解析】(1)以打进去的气体和原来容器内气体为研究对象，设打进n 次气体，由题意知 p 1＝1.0×105 Pa ， V 1＝2 L ＋n ×0.05 L ， p 2＝1.2×105 Pa ，
专项一热学综合 1．（2023·内蒙古包头）如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（） A．水受热是通过做功方式改变内能 B．塞子被顶出，内能转化为机械能 C．“白雾”是水汽化形成的 D．酒精消耗过程中热值变小 【答案】B 【解析】A．水受热，水是通过吸收试管的热量，使内能增大，是通过热传递方式改变内能，故A错误；B．塞子被顶出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确； C．“白雾”是水蒸汽液化形成的水珠，故C错误； D．热值使燃料的一种特性，酒精消耗过程中热值不变，故D错误。 故选B。 2．（2023·广东深圳）端午节煮粽子是中华文化的传统习俗，下列说法正确的是（）A．燃料燃烧为内能转化为化学能B．打开锅盖上面的白雾是水蒸气 C．加热粽子是利用做功增加内能D．闻到粽子的香味是因为扩散现象 【答案】D 【解析】A．燃料燃烧时发生化学反应，并释放出热量，所以是化学能转化为内能，故A错误； B．打开锅盖上面的白雾是水蒸气液化形成的小水滴，故B错误； C．加热粽子时，开水放出热量，粽子吸收热量，所以是通过热传递增加内能，故C错误； D．闻到粽子的香味是香味分子不停地做无规则运动，是扩散现象，故D正确。 故选D。
3．（2023·湖南长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小 【答案】B 【解析】A．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A 错误； B．高温烧制时，砖吸收热量，内能增加，即通过热传递的方法增加砖块的内能，故B正确； C．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误； D．若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，体积也减小，由于组成砖的材料没有发生变化，则砖的密度不会变化，故D错误。 故选B。 4．（2023·北京）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加 C．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的 【答案】D 【解析】A．管口出现的“白气”是水蒸气液化成的小水滴，故A错误； BD．水蒸气推出橡胶塞，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气内能减小，故B错误，D正确；C．水被火焰加热的过程中，其内能是通过热传递的方式改变的，故C错误。