第17讲.热学（解析版）-2024高考二轮复习

2024高考二轮复习二十五讲第17讲、热学第一部分织网点睛，纲举目张一、分子动理论、内能及热力学定律1．建构学问体系2．突破三类估算问题(1)油膜法估算分子直径：d＝eq\f(V,S)V为纯油酸体积，S为单分子油膜面积(2)分子总数：N＝nNA＝eq\f(m,Mm)·NA＝eq\f(V,Vm)NA[留意]对气体而言，N≠eq\f(V,V个)。(3)两种模型：球模型：V＝eq\f(4,3)πR3(适用于估算液体、固体分子直径)。立方体模型：V＝a3(适用于估算气体分子间距)。二、固体、液体和气体1．建构学问体系2.规避三个易错点(1)晶体与非晶体之间可以相互转化。有些晶体属于同素异形体，如金刚石和石墨。(2)温度上升，气体分子动能总和增加，但内能不肯定增加。(3)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，而地球表面的大气压强可认为是大气受到地球的引力而产生的。三、气体试验定律及抱负气体状态方程1．建构学问体系2．把握三个要点(1)压强的计算①被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿其次定律求解。②应用平衡条件或牛顿其次定律求解，得出的压强单位为Pa。若应用p＝p0＋h或p＝p0－h来表示压强，则压强p的单位为cmHg或mmHg。(2)合理选取气体变化所遵循的规律列方程①若气体质量肯定，p、V、T均发生变化，则选用抱负气体状态方程列式求解。②若气体质量肯定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的试验定律列方程求解。(3)多个争辩对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要留意查找两团气之间的压强、体积或位移关系，列出帮助方程，最终联立求解。其次部分实战训练，高考真题演练1.（2023高考海南卷）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C.分子势能在r0处最小D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小【参考答案】C【名师解析】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；连续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。C正确。2．（2023年6月高考浙江选考科目）下列说法正确的是（）A．热量能自发地从低温物体传到高温物体B．液体的表面张力方向总是跟液面相切C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的D．当波源与观看者相互接近时，观看者观测到波的频率大于波源振动的频率【参考答案】.BD【名师解析】热量能够自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体，A错误；液体表面张力方向总是与表面相切，B正确；在不同惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，C错误；依据多普勒效应，当波源与观看者相互接近时，观看者观测到波的频率大于波源的振动频率，D正确。3．（2023全国高考新课程卷）如图，一封闭着抱负气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（）A．h中的气体内能增加B．f与g中的气体温度相等C．f与h中的气体温度相等D．f与h中的气体压强相等【参考答案】AD【名师解析】通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，f中气体压强增大，压缩活塞使h中体积减小，温度上升，压强增大，停止加热并达到稳定后，h中的气体内能增加，A正确；由于f、g之间活塞为绝热活塞，所以f与g中的气体温度不相等，f与h中的气体温度不相等，BC错误；由于活塞与汽缸壁间没有摩擦，f与h中的气体压强相等，D正确。4.（2023高考全国甲卷）（5分）在一汽缸中用活塞封闭者肯定量的抱负气体，发生下列缓慢变化过程，气体肯定与外界有热量交换的过程是。A.气体体积不变，温度上升，B.气体体积减小，温度降低C.气体体积减小，温度上升D.气体体积增大，温度不变E.气体体积增大，温度降低【参考答案】ADE【命题意图】本题考查内能、热力学第肯定律及其相关学问点。【解题思路】气体体积不变，温度上升，内能增大，肯定与外界由热量交换，A正确；气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，由热力学第肯定律可知，气体肯定放热，不肯定与外界由热量交换，B错误；气体体积减小，外界对气体做功，温度上升，内能增大，由热力学第肯定律可知，气体不肯定与外界有热量交换，C错误；气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，由热力学第肯定律可知，气体肯定吸热，肯定与外界有热量交换，D正确；气体体积增大，气体对外界做功，温度降低，内能减小，由热力学第肯定律可知，气体肯定吸热热，肯定与外界由热量交换，E正确；【易错提示】解答时肯定要留意题干中的“肯定”。5.（2）（2023高考全国甲卷）（10分）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。（i）上升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℃时舱内气体的密度；（ii）保持温度27℃不变，再释放舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。【参考答案】（i）1.41kg/m3。（ii）1.175kg/m3【命题意图】本题考查气体试验定律、密度及其相关学问点。【解题思路】（i）将整个气体作为争辩对象，设高压舱的容积为V，温度上升到27℃时同压强气体的体积为V2，T1=（273+17）K=290K，T2=（273+27）K=300K，由盖吕萨克定律，=，温度为17℃时气体密度ρ1=m/V，温度为27℃时气体密度ρ2=m/V2，联立解得：ρ2==1.41kg/m3。（ii）保持温度27℃不变，由玻意耳定律，p1V2=p2V3，压强为p1=1.2atm时气体密度ρ2=m/V2，压强为p2=1.0atm时气体密度ρ3=m/V3，联立解得ρ3==1.175kg/m3。6.（1）.（2023高考全国乙卷）对于肯定量的抱负气体，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【参考答案】ACD【命题意图】本题考查气体内能及其相关学问点。【解题思路】依据抱负气体内能只与温度有关可知，初末状态的内能相等，即初末温度相等。选项A等温增压后再等温膨胀，温度不变，初末状态的内能相等，A正确；选项B等压膨胀温度必上升，B错误；选项C等容减压过程温度降低，再等压膨胀，温度上升，有可能初末温度相等，C正确；等容增压过程温度上升，再等压压缩温度降低，有可能初末温度相等，D正确；等容增压过程温度上升，再等温膨胀，末状态温度肯定高于初状态，初末状态的内能不相等，E错误。7.（2）（2023高考全国乙卷）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B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。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度转变。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，以为压强单位）【命题意图】本题考查气体试验定律及其相关学问点。【解题思路】B管在上方时，设B管中气体压强为pB，lB=10cm，则A管中气体压强为pA=pB+20cmHg，长度lA=10cm，倒置后，A管在上方，A管中气体压强为pA’，A管内空气柱长度lA'=11cm，水银柱长度为h=9cm+14cm=23cm，则B管中气体压强为pB’=pA'+23cm.，B管内空气柱长度lB'=40cm-11cm-23cm=6cm，对A管中气体，由玻意耳定律，=对B管中气体，由玻意耳定律，=联立解得：pB=54.36cmHg，pA=pB+20cmHg=74.36cmHg.8（2023学业水公平级考试上海卷）一个绝热密闭容器，装有肯定质量的气体。容器以肯定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度，气体分子碰撞容器壁的猛烈程度（选填：“变大”、“变小”或“不变”）【参考答案】不变不变【名师解析】由于气体温度只与分子平均动能有关，与机械运动无关，所以容器以肯定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度不变。由于气体的压强不变，依据压强的微观含义可知。气体分子碰撞容器壁的猛烈程度不变。9.（2023学业水公平级考试上海卷）导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上放在水平桌面上，轻质活塞封闭了肯定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底的高度为h，转变所放砝码的质量，得到了对应的h。以m为纵轴，1/h为横轴，画出的图线为一条倾斜直线，其斜率为k，在纵轴的截距为b，已知活塞横截面积为S，由此可知大气压为；不放砝码时h为。【参考答案】-bg/S-k/b【名师解析】对活塞受力分析，设由平衡条件可得pS=mg+p0S，气体等温变化，pSh=C（常量），不放砝码时，气缸内气体压强为p0，活塞处于气缸顶部，设气缸内部高度为H，p0SH=C联立解得（mg+p0S）h=p0SH变形为m=-。由=k，-=b，解得p0=-bg/S，H=-k/b。10.（2023高考选择性考试辽宁卷）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，肯定质量抱负气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（）A. B.C. D.【参考答案】B【名师解析】依据抱负气体状态方程，可得从a到b，气体压强不变，温度上升，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，而a、c处于同一等温线上，p——T图线c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。所以图像B正确。11.（2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的试验中，试验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为争辩对象。下列转变空气柱体积的操作正确的是（）A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞【参考答案】B【名师解析】由于该试验是要探究气体等温变化的规律；试验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了便利读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。B正确。12.（2023天津卷）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（）A.对外做功 B.内能减小 C.吸取热量 D.压强不变【参考答案】B【名师解析】由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确；依据热力学第肯定律可知爬山过程中气体不做功，但内能见效，故可知气体放出热量，故C错误；爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，依据抱负气体状态方程有可知气体压强减小，故D错误；13.（2023高考江苏学业水平选择性考试）如图所示，密闭容器内肯定质量的抱负气体由状态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【参考答案】B【名师解析】．依据，可得则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度上升，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，选项C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，选项D错误。14．（9分）（2023广东卷）在驻波声场作用下，水中小气泡四周液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的抱负气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为．已知和．求：（1）的表达式；（2）的表达式；（3）到过程，气泡内气体的内能变化了多少？【名师解析】（1）气体从压强为、体积为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，由玻意耳定律，p0V0=pB·5V0，解得：pB=0.2p0。（2）从状态B到状态C，由抱负气体状态方程，=解得：TC=1.9T0。（3）由热力学第肯定律，△U=W。14.（2023高考山东高中学业水公平级考试）肯定质量的抱负气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸取的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸取的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（）A.初始状态下，气体的体积为 B.等压过程中，气体对外做功 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 D.两个过程中，气体的内能增加量都为【参考答案】AD【名师解析】令抱负气体的初始状态的压强，体积和温度分别为，等容过程后为状态二，等压过程后为状态三，由抱负气体状态方程可得解得体积增加了原来的，C错误；等容过程中气体做功为零，由热力学第肯定律两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确；等压过程内能增加了，吸取热量为，由热力学第肯定律可知气体对外做功为，即做功的大小为解得，A正确B错误。15.（2023学业水公平级考试上海卷）如图所示，肯定质量的抱负气体经受ab、bc、cd和da四个过程，期中ab和cd为双曲线的一部分，则下列温度大小关系正确的是A.Ta＞TbB.Tb＞TcC.Tc＞TdD.Td＞Ta【参考答案】B【名师解析】依据玻意耳定律，气体等温变化时p—V图像是双曲线，且越靠上的温度越高，所以Ta=Tb＞Tc=Td，B正确。16.（2023高考福建卷）肯定质量的抱负气体经受了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能_________（填“增加”“削减”或“不变”），气体对外界_________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。【参考答案】①.不变②.做正功③.吸热【名师解析】完成一次循环，回到初始状态，抱负气体温度不变，而肯定质量的气体的内能仅由温度打算，所以整个过程气体的内能不变；对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功状况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；依据热力学第肯定律由于，可知因W＜0，则Q＞0，所以气体从外界吸取热量。17.（2023高考河北卷）如图，某试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、内部横截面积为的均匀透亮     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。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢上升到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，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）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。【参考答案】（1）；（2）；（3）【名师解析】（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，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。依据功的定义有解得（2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，依据盖—吕萨克定律有联立以上各式并代入题给数据得（3）设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。依据盖一吕萨克定律有其中联立以上各式并代入题给数据得个18.（2023高考山东高中学业水公平级考试）利用图甲所示试验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭肯定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。回答以下问题：（1）在试验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温状况下，肯定质量的气体___________。A．与成正比B．与成正比（2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。（3）某组同学进行试验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的确定值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。【参考答案】（1）B（2）.（3）.增大【名师解析】（1）在试验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温状况下，肯定质量的气体，与成正比。故选B。（2）若气体被压缩到，则有由图乙可读出对应的封闭气体压强为（3）某组同学进行试验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，依据可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的确定值会随的增大而增大。19.（2023高考海南卷）某饮料瓶内密封肯定质量抱负气体，时，压强（1）时，气压是多大？（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？【参考答案】（1）；（2）0.97【名师解析】（1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为，温度变化过程中体积不变，故由查理定律有解得（2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有解得20.（2023高考湖南卷）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，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆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，助力气室中的气体布满抽气气室，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，抽气气室的容积为．假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为抱负气体，温度保持不变．（1）求第1次抽气之后助力气室内的压强；（2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小．【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）第1次抽气后，由玻意耳定律，解得：；（2）第2次抽气后，由玻意耳定律，解得：；······第次抽气后，由玻意耳定律，解得：；第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小=（p0-pn）S=21.（2023高考湖北卷）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、，由体积可忽视的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将肯定质量的抱负气体封闭，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H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加肯定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，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。【参考答案】（1）；（2）；【名师解析】（1）初状态气体压强为p0，体积为V1=HS+2SH=3SH，末状态体积为V2=1.5HS+4SH/3=SH，由玻意耳定律，p0V1=p2V2，解得：p2=p0。（2）对左侧活塞，由平衡条件，p0S+k·=p2S，解得：k=对右侧活塞，由平衡条件，2p0S+mg=2p2S，解得：m=22．（8分）（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭肯定质量的抱负气体，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。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，上升热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸取热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。（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Tc；（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。【参考答案】（1）不变增大（2）Tc=346.5K（3）W=11J【名师解析】（1）气体从状态A到状态B，做等温压缩变化，其气体内能不变，分子平均动能不变。体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。（2）气体从状态A到状态B，做等温压缩变化，由玻意耳定律，p0VA=pBVB，解得：pB=1.2p0=1.212×105Pa气体从状态B到状态C，做等容变化，由查理定律=,TB=300K解得：TC=346.5K（3）由热力学第肯定律，△U=W+Q，解得W=11J。第三部分思路归纳，内化方法(1)集中现象、布朗运动、热运动的对比现象集中现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区分分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观看到共同点①都是无规章运动②都随温度的上升而更加激烈联系集中现象、布朗运动都反映无规章的热运动(2)对物体内能的理解①等于物体中全部分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。②对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积打算。③物体的内能与物体的位置凹凸、运动速度大小无关。(3)．晶体和非晶体比较比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规章不规章不规章熔点固定固定不固定特性各向异性各向同性各向同性（4）.液晶的性质液晶是一种特殊的物质，既可以流淌，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学性质上表现出各向异性。（5）．液体的表面张力使液体表面有收缩到球形的趋势，表面张力的方向跟液面相切。（6）．饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。（7）．相对湿度某温度时空气中水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的百分比，即：B＝eq\f(p,ps)×100%。（8）对热力学定律的理解(i)转变物体内能的方式有两种，只叙述一种转变方式是无法确定内能变化的。(ii)热力学第肯定律ΔU＝Q＋W中W和Q的符号可以这样确定：只要此项转变对内能增加有正贡献的即为正。(iii)对热力学其次定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸取热量全部转化为功，但不引起其他变化是不行能的。（9）热力学定律与气体试验定律的综合问题的处理方法（10）“汽缸”模型的三种常见问题(i)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体试验定律和物体的平衡条件解题。(ii)气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体试验定律和牛顿运动定律解题。(iii)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别争辩各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最终联立求解。（11）求解液柱封闭气体问题的四点提示(1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为气、液接触面至液面的竖直高度)。(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)有时直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。(4)当液体为水银时，可机敏应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷。（12）等效法求解变质量的气体问题在“充气、抽气”模型中可以假设把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题。(i)充气中的变质量问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来，那么当我们取容器和口袋内的全部气体为争辩对象时，这些气体状态不管怎样变化，其质量总是不变的。这样，就将变质量的问题转化成质量肯定的问题了。(ii)抽气中的变质量问题用抽气筒对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，其解决方法同充气问题类似，假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题。（13）试验：用油膜法估测油酸分子的大小利用油酸酒精溶液在安静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，测出肯定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝eq\f(V,S)计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。第四部分最新模拟集萃，提升应试力量1.（10分）(2024湖南邵阳市1月第一次联考)目前邵阳市正在如火如茶的进行“创国卫”行动，提倡文明出行，绿色出行，自行车是绿色出行的主要工具。某同学在出行前，发觉自行车胎气压不足，他拿打气筒给自行车充气，充气前车胎气压为，车胎容积V为2L。每次打气筒充入车胎的气体压强为，体积，打10次后（不考虑气体温度和车胎容积的变化）。（1）此时车胎内气体的压强为多少？（2）充入的气体与原来气体质量之比k为多少？【名师解析】.（10分）（1）气体做等温变化，由玻意耳定律可得………………3分………………2分（2）法一：打入车胎内的气体在压强为时对应的体积为………………2分气体在同温同压状况下质量比等于体积比，则………………2分………………1分法二：由可得………………3分………………2分2.(2024年1月湖北十堰市调研)如图所示，一上粗下细薄壁玻璃管，其上端开口、下端封闭。一段水银将管内气体分为两部分。图中粗管和细管的长度均为，粗管的横截面积是细管的横截面积的两倍，大气压强。初始时，粗管和细管内水银的长度均为，气体的热力学温度均为。（1）求初始时细管内气体的压强；（2）若将粗管的管口封闭（不漏气），对细管内气体缓慢加热，直至细管内水银刚好全部进入粗管，粗管内气体的温度不变，两管内的气体均可视为抱负气体，求此时细管内气体的热力学温度。【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）设水银的密度为，初始时细管内气体的压强为解得（2）细管内水银刚好全部进入粗管，设粗、细管的横截面积分别为，则粗管内气体的体积为设粗管内气体的压强为，有细管内气体的压强为由抱负气体状态方程，有解得3.（2024年1月安徽皖豫名校其次次考试）如图所示，一竖直放置的汽缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，当气室2压强大于气室1时，单向阀门可向下开启。气室1内气体压强为，气室2内同种气体压强为，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好。现在活塞上方渐渐增放质量为的细砂，重力加速度为g，大气压为，求：（1）活塞AB下降的距离；（2）气室1内气体最终的压强。【参考答案】（1）L；（2）【名师解析】（1）对活塞AB有解得单向网打开，假如气室2的气体未完全进入气室1，则有解得假设不成立，所以气体完全进入气室1，所以活塞AB下降的距离为L。（2）对气室1、气室2内气体由等温变化规律有解得4.（2024江西红色十校9月联考）如图所示为肯定质量的抱负气体由a→b→c→a的状态变化的p－V图像，ab段与纵轴平行，bc段与横轴平行，气体在a、c状态时内能相等，则下列说法正确的是（）A.a→b过程，气体分子的平均动能不变B.b→c过程，气体吸取的热量小于对外做的功C.c→a过程，气体内能先增大后减小D.a→b→c→a过程，气体对外做的功大于外界对气体做的功【参考答案】C【名师解析】a→b过程为等容变化，依据压强减小，温度减小，气体分子的平均动能减小，故A错误；B．b→c过程为等压变化，依据体积变大，可得温度上升，内能增大，即依据结合体积变大，气体对外做功，即W<0可得气体吸取的热量大于对外做的功，故B错误；若c→a过程为双曲线，则p、V的乘积为定值，由图知，p、V的乘积先增大后减小，所以温度先上升后降低，气体内能先增大后减小，故C正确；p-V图像与V轴围成的面积代表功，可知a→b→c→a过程，气体对外做的功小于外界对气体做的功，故D错误。。5.（2024山西三重教育联盟9月联考）自行车轮胎气压假如过小不仅不好骑而且又很简洁损坏内胎，甚至使车轮变形；轮胎气压假如过大会使轮胎的缓冲性能下降，抗冲击力量降低，简洁发生爆胎，所以必需保持合适的轮胎气压来延长轮胎的使用寿命。某人用打气筒给闲置很久的自行车打气，自行车内胎的容积V=1.8L，胎内原来空气的压强p1=1.0×105Pa，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气V0=100cm3。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了n=36次后胎内温度上升到33℃。（一个标准大气压p0=1.0×105Pa）（1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽视不计，则此时车胎内空气的压强为多少；（2）自行车轮胎气压在室温状况下标准压强p2=2.7×105Pa，假如此次打气恢复常温后胎压过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温状况下达到2.7×105Pa，试求轮胎内剩余气体的质量与放出气体的质量的比值。【参考答案】（1）3.06×105Pa；（2）9【名师解析】（1）依据题意V1=V+nV0T1=27K+273K=300KT2=33K+273K=306Kp1=1.0×105Pa依据得p₂=3.06×105Pa（2）依据得p3=3×105Pa>2.7×105Pa由得=2L所以6.（2024黑龙江大庆第一次质检）肯定量的抱负气体从状态a变化到状态b，该气体的热力学温度T与压强p的变化关系如T-p图中从a到b的线段所示。在此过程中（）A.外界始终对气体做正功 B.全部气体分子的动能都始终减小C.气体始终对外界放热 D.气体放出的热量等于外界对其做的功【参考答案】C【名师解析】依据肯定质量的抱负气体状态方程可得图像是过原点的一条直线，所以气体做等容变化，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，故AD错误；抱负气体从状态a变化到状态b，温度降低，分子的平均动能减小，但不是全部气体分子的动能都始终减小，故B错误；抱负气体温度降低，内能减小，但气体不做功，所以气体要向外界放热，故C正确。7.（2024辽宁十校联合体）如图所示，容积为V气缸由导热材料制成，面积为S的活塞将气缸分成容积比为的上下两部分，气缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一个阀门K。开头时，K关闭，气缸上部气体压强为。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入气缸，当流入的液体的体积为0.125V时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了0.25V，已知活塞的质量为M，体积不计，外界环境温度保持不变，重力加速度为g。求流入气缸内液体的密度。【参考答案】【名师解析】上方气体初状态，压强为，体积为，设末状态压强，体积为气体做等温变化，有可得下方气体初状态压强为，体积为，设缓慢地流入气缸的液体质量为m，末状态压强，体积为对活塞受力分析可得气体做等温变化，有可得联立可得流入气缸内液体的密度8.（2024南京六校联合体调研）如图所示，竖直放置内壁光滑的绝热气缸中有加热装置，气缸壁内有卡槽，卡槽距缸底的高度H=1m。质量M=2kg、横截面积S=10cm2的活塞停在卡槽处，其下方封闭有肯定质量压强为p1=0.8×105Pa、温度为T1=300K的抱负气体，现通过加热装置对缸内气体缓慢加热。已知外界大气压强p0=1×105Pa保持不变，重力加速度g取10m/s2。（1）求活塞刚要离开卡槽时缸内气体的热力学温度T2；（2）若活塞离开卡槽后连续上升了h=0.2m，该过程中气体吸取了Q=100J的热量，求该过程中气体内能的变化量U。【参考答案】（1）450K；（2）76J【名师解析】（1）当活塞刚要离开卡槽时，依据受力分析则有解得气体加热至活塞刚要离开卡槽，气体经受等容变化，依据查理定律有联立解得活塞刚要离开卡槽时，气体的热力学温度（2）活塞离开卡槽上升过程中，是等压变化，故气体对外做功，则有由热力学第肯定律得代入数据解得此过程中气体内能的变化量9.（2024广东名校开学考试）一只乒乓球在环境温度为时，球内气体的压强为、体积为V．某次乒乓球被踩瘪，但没有破，球内气体的体积变为。现将瘪了的乒乓球放入热水中，乒乓球恢复原形时，球内气体的温度为。（1）乒乓球在热水中恢复原形前，球内气体分子平均动能如何变化？（2）求球被踩瘪后和在热水中恢复原形时，对应球内气体的压强和。【参考答案】（1）增大；（2），【名师解析】（1）乒乓球放入热水中，球内气体温度上升，而温度是分子平均动能的标志，故球内气体分子平均动能增大。（2）初状态，依据玻意耳定律解得球被踩瘪后，恢复原形时，依据抱负气体状态方程解得10．（10分）如图，一容积为的粗细均匀导热气缸，左侧有一阀门，正中间有厚度不计可自由移动的轻活塞，活塞上有一个单向阀门（气体只能从左侧进入右侧），活塞和气缸间不漏气，气缸内空气压强为，通过阀门向气缸内缓慢充气，每次能将压强为，体积为。的空气充入气缸，共充气4次。然后通过阀门向气缸外缓慢抽气，每次抽出空气体积为）。空气可视为抱负气体。求：（1）充气4次后，缸内气体压强；（2）抽气2次后，右侧气体的体积；（3）左侧气体能否全部抽出？若不能请分析缘由，若能请计算抽气几次可将左侧气体全部抽出。【名师解析】．（1）向里充气，左右相通，由玻意耳定律得①得②（2）向外抽气阀门关闭，抽气1次后③解得抽气2次后解得对右侧气体④得⑤（3）左侧空气能完全被抽出。设抽气n次后左侧气体被完全抽出由（1）得左侧气体压强⑥对右侧气体得⑦⑧即可得抽气4次后可将左侧气体全部抽出⑨赋分标准：①式2分，其余各式每式1分，共10分。11.（10分）(2023山东聊城期末)2023年5月30日，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮搭载神舟十六号载人飞船在酒泉卫星放射中心放射升空。航天员在进行太空行走时必需穿上特制的航天服。假设出仓前航天服内密封了肯定质量的抱负气体，体积为3L，压强为1.0105Pa，温度t1=27℃。（1）打开舱门前，航天员需将航天服内气压降低，若此时航天服内气体的压强降为6.75104Pa，密闭气体温度降为3℃，求此时航天服内气体的体积；（2）为便于舱外活动，航天员出舱前还需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压再降低。假设释放气体过程中温度保持3℃不变，航天服内气体体积变为2.16L，已知航天服放出的气体占原来气体质量的60%，求放出气体后航天服内气体的压强。【参考答案】.（10分）（1）4L （2）【名师解析】：（1）航天服内气体初态时，有 末态时，有 依