专题17热学（练习）（解析版）.docx

专题17热学目录加01热学2考向一分子动理论与固体液体的性质2考向二气体实验定律理想气体状态方程3考向三热力学定律与气体实验定律相结合17考向四热力学图像问题22考点01热学考向一分子动理论与固体液体的性质1. （2023北京高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（）A.分子的平均动能更小B.单位体积内分子的个数更少C.所有分子的运动速率都更小D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大【答案】A【详解】AC夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误；BD.由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。故选Ao2. （2021重庆高考真题）图1和图2中曲线I、II、In分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，石为平衡位置。现有如下物理量：分子势能，分子间引力，分子间斥力，分子间引力和斥力的合力,则曲线I、II、ITI对应的物理量分别是（）A.B.C.©©D.©©【答案】D【详解】根据分r处于平衡位置（即分了之间距离为石）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分了之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为“）时分子力为零，可知曲线11为分子力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线In为分子斥力随分子之间距离r变化的图像0D正确，故选D。3. （2024陕西渭南统考一模）（多选）对一定量的气体，下列说法正确的是（A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B,气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和C.气体的温度升高时，其分子平均动能一定会增加D.当气体膨胀时，气体分子之间的势能减少，因而气体的内能减少E.气体对器壁的压强是由大量分子对器壁的碰撞产生的【答案】BCE【详解】A.气体分子间空隙很大，气体的体积大于所有气体分子的体积之和，故A错误；B.气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和，故B正确；C.气体的温度升高时，其分子平均动能一定会增加，故C正确；D.当气体膨胀时，气体分子之间的势能增大，内能变化无法判断，故D错误；E.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，故E正确。故选BCEo4. （2024青海校联考一模）（多选）关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（）A.气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象8. 0的水变成0°C的冰时，分子势能减小C.内能是物体中所有分子的势能与所有分子热运动所具有的动能的总和D.同温度的氧气和氮气，因为分子的质量不相等，所以它们的分子平均动能不相等E.温度越低，分子运动越剧烈，布朗运动越明显【答案】ABC【详解】A.气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A正确：B.（）的水变成Oe的冰时，向外放出热量，所以内能减小。又由于温度是分子的平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变。物体的内能是由分子动能与分子势能组成，内能减小，分子动能不变，所以分子势能减小，故B正确；C.内能是物体中所有分子的势能与所有分子热运动所具有的动能的总和，故C正确；D.温度是分子的平均动能的标志，温度相同，分子平均动能相等，故D错误；E.温度越高，分子运动越剧烈，布朗运动越明显，故E错误。故选ABCo考向二气体实验定律理想气体状态方程5. （2023河北高考真题）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.lc的均匀透明长塑料管,密封好接口,用氮气排空内部气体,并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度/为IoCm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为LOXIo'Pa,水柱长度不计。（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；（2）求葫芦的容积；（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知Imol氮气在LOXl0*a、273K状态下的体积约为22.4L,阿伏伽德罗常数NA取6.0xl023moL。【答案】（I）0.4J；（2）119cm3;（3）2.9×IO2'【详解】（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为P。，塑料管的横截面积为s,初、末态气柱的长度分别为4、2,气体对外做的功为卬。根据功的定义有w="0s-J解得W=O.4J（2）设葫芦的容积为V,封闭气体的初、末态温度分别为工、T2,体枳分别为匕、匕，根据盖一吕萨克定律有匕=匕工T2V1=V+Sllv2=v+s2联立以上各式并代入题给数据得V=119cm3（3）设在LOXIO$Pa、273K状态卜.，Imol如气的体枳为匕、温度为"，封闭气体的体积为匕，被封闭氮气V+SLK的分子个数为。根据盖吕萨克定律有下=,其中=JNAvO联立以上各式并代入题给数据得=2.9XIO2,个6. （2023浙江高考真题）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=IooCm2,质量m=lkg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积匕=600CmL缓慢推动活塞使气体达到状态8,此时体积匕=500Cm?。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C,此时压强PC=L4l+a.已知从状态A到状态C,气体从外界吸收热量Q=4J；从状态B到状态C,气体内能增加AU=25J；大气压PO=LoIXIO,Pa。热源同(1)气体从状态A到状态B,其分子平均动能(选填"增大”、"减小”或"不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力(选填“增大”、"减小”或"不变”)；(2)求气体在状态C的温度7?；(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。【答案】(1)不变:增大;(2)350K；(3)HJ【详解】(1)圆筒导热良好，则气体从状态A缓慢推动活塞到状态B,气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大；(2)状态A时的压强PA=%-W=1.0l()SPa温度TA=300K;体积VA=600cm3;C态压强PC=I4l0'Pa;体积VC=500cm3;根据警=管解得TC=35OK(3)从B到C气体进行等容变化，则WBC=O,因从B到C气体内能增加25J可知，气体从外界吸热25J,而气体从A到C从外界吸热14J,可知气体从A到B气体放热11J,从A到B气体内能不变，可知从A到B外界对气体做功IlJo7. (2023湖北高考真题)如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S,由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为“，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降;“，左侧活塞上升3"。已知大气压强为Po,重力加速度大小为g,汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求：(1)最终汽缸内气体的压强。(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。【答案】*0；k=篝;瓷【详解】（1）对左右气缸内所封的气体，初态压强Pl=PO体积K=S"+2S"=3S73217末态压强p2,体积匕=S'"+；”2S=3S236根据玻意耳定律可得PM=p2v21Q解得PL百Po（2）对右边活塞受力分析可知mg+%2S=P22S解得Zn=等17g对左侧活塞受力分析可知p°S+k；H=p2S解得=*8. （2023湖南高考真题）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AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆A3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，Kl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，KI闭合，K?打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K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P。，助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为匕。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P;（2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小尸。【答案】（1）Pl=J（2）尸=U一（肃彳力p°s【详解】（I）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p,体枳VO,第一次抽气后，气体体积v=%+根据玻意耳定律%=/解得P,畸（2）同理第二次抽气PM=P2丫解得PL含%l÷½JPo以此类推则当n次抽气后助力气室内的气体压强p” =Po则刹车助力系统为驾裂员省力大小为"二（"o-P"）S=U-冷7OSk+9. （2022河北高考真题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强%。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为S%,各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的设整个过程温度保持不变，求：（i）此时上、下部分气体的压强；（ii）"H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）.【答案】(1) 2p0, Ip0; (2)【详解】(I)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知"oS4=p-S/解得旋转后上部分气体正强为Pi=2%旋转前后，卜.部分气体发生等温变化，卜.部分气体体积增大为Js4+S4=s4,则Pos4=P2S42解得旋转后下部分气体压强为P2=-P0(2)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力叫竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知PlS=也g+%S解得活塞的质量为机=乎3g10. (2022山东高考真题)某些鱼类通过调节体内鱼瞟的体积实现浮沉。如图所示，鱼膘结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为匕质量为小；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳗内气体温度不变。水的密度为P，重力加速度为g。大气压强为po,求：(1)鱼通过增加B室体积获得大小为。的加速度、需从A室充入B室的气体质量?；(2)鱼静止于水面下”/处时，B室内气体质量机【详解】(1)由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为%,有Mg=PgK且此时B室内气体体积为V,质量为m,则m=PN鱼通过增加B室体枳获得大小为a的加速度，则有夕g(%+AV)-Mg=M