统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题八鸭模块第15讲热学素养培优教师用书

素养培优·情境命题情境1[2024·重庆质检]可折叠轮椅(RevolveAir)的独创为参与北京冬残奥会的运动员的出行供应了便利．该轮椅只需简洁几步，能缩至不到20L的拉杆箱大小，并可带上飞机放入行李舱．若轮椅折叠收入箱中时，轮胎中空气全部被排尽，打开运用时需重新充气．已知大气压强为p0且保持不变，某次在室温下(27℃)对轮胎充气，使轮胎内压强达到4p0.单边轮胎充溢气时内部气体体积为V0，且充好后轮胎不漏气．(1)若打气筒每次充入0.1V0的压强为p0的空气，则对单边轮胎共需打气多少次？(2)若运动员坐上轮椅后，轮胎内气体体积变为V0，要使轮胎内压强不超过4.5p0，则行驶时胎内气体温度应不超过多少摄氏度？(不考虑行驶过程中胎内气体体积的变更，取T＝273＋t)情境2[2024·浙江1月]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＝100cm2、质量m＝1kg的活塞密封确定质量的志向气体，活塞能无摩擦滑动．起先时气体处于温度TA＝300K、活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A.环境温度上升时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3cm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，气体被接着加热至温度TC＝363K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＝158J．取大气压p0＝0.99×105Pa，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过程中从外界吸取的热量Q.情境3[2024·广东押题卷]“拔火罐”是我国传统医疗的一种手段．如图所示，医生先用点燃的酒精棉球加热小罐内的空气，随后快速把小罐倒扣在须要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上．已知小罐质量m＝0.1kg，开口部位的直径d＝5cm.设加热后小罐内的空气温度t＝77℃，室温t0＝21℃，大气压p0＝1.0×105Pa，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积的变更．取g＝10m/s2.当罐内空气变为室温时．(1)求此时罐内气体的压强p；(2)计算此时小罐对皮肤的压力F；并说明若考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积的变更，上述压力F的数值比真实值偏大还是偏小．情境4[2024·山东齐鲁名校联合检测]某爱好小组要测量一实心玩具小熊(体积不会发生变更)的体积，该玩具小熊不能接触水．他们用如图所示竖直放置的汽缸来测量，该汽缸导热性良好，内部的容积为V0，内部各水平截面的半径相同；活塞的质量不能忽视，但厚度忽视不计，与汽缸内壁间的摩擦可以不计，环境温度保持不变．测量步骤如下：a．将玩具小熊放置于汽缸外面，在汽缸口用活塞将汽缸内的空气封闭，当活塞稳定时测得活塞距汽缸下底面的距离为汽缸内部高度的；b.将活塞取出，将玩具小熊放入汽缸中，再在汽缸口用活塞将汽缸内的空气封闭，当活塞再次稳定时没有与玩具小熊接触，此时测得活塞距汽缸下底面的距离为汽缸内部高度的.(1)求该玩具小熊的体积；(2)该爱好小组在完成步骤b后，活塞上的挂钩变形损坏，为了取出活塞，他们通过汽缸上的打气孔向汽缸内充入外界气体，要使气体把活塞顶离汽缸，求至少须要充入的外界气体的体积．素养培优·情境命题情境1解析：（1）在室温下对轮胎充气，由玻意耳定律可得np0×0.1V0＝4p0V0解得n＝40次（2）设运动员坐上轮椅后轮胎内气体压强为p′，应用玻意耳定律，有4p0V0＝p′×eq\f(14,15)V0行驶过程中胎内气体体积不变，由查理定律可得eq\f(p′,273＋27)＝eq\f(4.5p0,273＋t)，联立，可得t＝42℃答案：（1）40次（2）42℃情境2解析：（1）从状态A到状态B，封闭气体发生等压变更由盖－吕萨克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)其中VA＝h0S，VB＝（h0＋d）S解得TB＝330K（2）从状态A到状态B，活塞缓慢上升，则有pBS＝p0S＋mg解得pB＝1×105Pa由状态B到状态C，封闭气体发生等容变更由查理定律可得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得pC＝1.1×105Pa（3）从状态A到状态C过程中，气体对外做功则W＝－pBSd＝－30J由热力学第确定律有ΔU＝Q＋W解得Q＝188J答案：（1）330K（2）1.1×105Pa（3）188J情境3解析：（1）拔罐内的气体做等容变更，初态：p1＝p0，T1＝（273＋77）K＝350K末态：p2＝？，T2＝（273＋21）K＝294K依据查理定律可得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得p2＝0.84×105Pa（2）对皮肤的压力为F＝mg＋（p0－p2）·π·（eq\f(d,2)）2＝32.4N若考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积的变更，应为封闭气体的体积减小了，即V2<V1，依据eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)可得p2变大，故对皮肤的压力F＝mg＋（p0－p2）S将减小，上述压力F的数值比真实值偏大．答案：（1）0.84×105Pa（2）此时小罐对皮肤的压力F为32.4N，若考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积的变更，上述压力F的数值比真实值偏大．情境4解析：（1）设外界大气压强为p0，活塞在汽缸内稳定时汽缸内气体的压强为p，对步骤a有p0·V0＝p·eq\f(3,5)V0设玩具小熊的体积为V，对步骤b有p0·（V0－V）＝p·（eq\f(4,5)V0－V