高考物理二轮复习专项训练模型80 热学+实际模型（解析版）

模型76热学+实际模型1.（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）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】本题考查气体实验定律、密度及其相关知识点。【解题思路】（i）将整个气体作为研究对象，设高压舱的容积为V，温度升高到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，SKIPIF1<0=SKIPIF1<0，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=SKIPIF1<0=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=SKIPIF1<0=1.175kg/m3。2.（2023高考海南卷）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，SKIPIF1<0时，压强SKIPIF1<0（1）SKIPIF1<0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）SKIPIF1<0；（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SKIPIF1<0，SKIPIF1<0温度变化过程中体积不变，故由查理定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<03.（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SKIPIF1<0与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆SKIPIF1<0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，SKIPIF1<0打开，SKIPIF1<0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，SKIPIF1<0闭合，SKIPIF1<0打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从SKIPIF1<0排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为SKIPIF1<0，初始压强等于外部大气压强SKIPIF1<0，助力活塞横截面积为SKIPIF1<0，抽气气室的容积为SKIPIF1<0．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SKIPIF1<0；（2）第SKIPIF1<0次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小SKIPIF1<0．【参考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名师解析】（1）第1次抽气后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；（2）第2次抽气后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；······第SKIPIF1<0次抽气后，由玻意耳定律SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0；第SKIPIF1<0次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小SKIPIF1<0=（p0-pn）S=SKIPIF1<04．（2023高考北京卷）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【参考答案】A【名师解析】根据温度是分子平均动能的标志，可知夜间气温降低，与白天相比，夜间轮胎内的气体分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，A正确C错误；由于轮胎容积不变，单位体积内分子的个数不变，C错误；根据压强的微观意义，可知汽车轮胎内的气体压强变低．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，D错误。5.（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【参考答案】D【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+查理定律+模型思想【名师解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项D正确。【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。6.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.吸收热量 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；．根据热力学第一定律可知SKIPIF1<0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，根据理想气体状态方程有SKIPIF1<0可知气体压强减小，故D错误；7（4分）（2022重庆高考）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（）（视为理想气体）A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功【参考答案】C【名师解析】由于浮空艇某段上升过程中，体积和质量视为不变，艇内气体不做功，根据理想气体状态方程，可知温度降低，浮空艇内气体压强减小，内能减小，根据热力学第一定律，艇内气体放出热量，选项C正确。最新模拟题1．（2024河南名校联考）（10分）肺活量是指在标准大气压SKIPIF1<0下，人尽力吸气后呼出气体的体积，是衡量心肺功能的重要指标。如图所示为某同学自行设计的肺活量测量装置，体积为SKIPIF1<0的空腔通过细管与吹气口和外部玻璃管密封连接，玻璃管内装有密度为SKIPIF1<0的液体用来封闭气体。测量肺活量前，玻璃管两侧的液面高度相同。测量肺活量时，被测者尽力吸足空气，通过吹气口将肺部的空气尽力吹入空腔中，若此时玻璃管两侧的液面高度差为SKIPIF1<0，大气压为SKIPIF1<0保持不变，重力加速度为g，忽略气体温度的变化和细管内气体的体积，求：（1）人的肺活量；（2）在标准状态下，某游泳运动员的肺活量为SKIPIF1<0，空气的摩尔体积为SKIPIF1<0，阿伏加德罗常数SKIPIF1<0，求该运动员一次能呼出的气体分子数SKIPIF1<0。（结果保留两位有效数字）【名师解析】（1）设人的肺活量为SKIPIF1<0，将空腔中的气体和人肺部的气体一起研究初状态SKIPIF1<0，SKIPIF1<0末状态SKIPIF1<0，SKIPIF1<0根据压强关系有SKIPIF1<0（2分）根据玻意耳定律有SKIPIF1<0（2分）联立解得SKIPIF1<0（2分）（2）空气分子数SKIPIF1<0（2分）代入数值得SKIPIF1<0个（2分）2.(2023重庆巴蜀中学期末)足球，有“世界第一运动”的美誉，是全球体育界最具影响力的单项体育运动。某次比赛前，足球内气体的温度是17℃，压强为p，认为整个过程中足球的容积不变。（1）比赛过程中，球内气体的温度升高为37℃，求：此时球内气体的压强；（2）若在下半场比赛时，足球被刺出一个小孔开始漏气，换下后，球内气体温度为27℃，压强为SKIPIF1<0，求：足球漏出空气的质量与比赛前足球内空气质量的比值。【参考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名师解析】（1）球内空气经历等容变化，由查理定律可得SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0联立解得SKIPIF1<0（2）比赛前篮球内空气为研究对象，由理想气体状态方程SKIPIF1<0SKIPIF1<0正比于质量SKIPIF1<0，则足球内的剩余气体和比赛前气体的比值为SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0足球漏出空气的质量与比赛前足球内空气质量的比值为SKIPIF1<03.(2023重庆江津七校期末联考)如图是《热气球探险家》海报，科考人员乘坐气囊密闭，填充氢气的气象探测热气球从地面缓缓升空。已知地表的大气压强为P0。上升至某一高度时大气压强为aP0，不考虑温度及重力加速度随高度的变化，气囊内氢气压强近似等于外界大气压强，试求：（1）热气球在某一高度与地表处气囊内氢气的体积之比k；（2）若为测量某一高度处的大气压强，科考人员还将粗细均匀、导热良好、左端封闭有一定质量理想气体的“U”形管带往高空。“SKIPIF1<0”形管分别在地面和某一高度处竖直放置时的相关参数如表所示，在地面上时“U”形管左边水银面要比右边高出h=25cm，求a数值。（结果保留两位有效数字）地面某一高度大气压强P0=75cmHgaP0封闭气柱长度L1=30cmL2=40cm【参考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）a=0.57【名师解析】（1）对气囊内气体：初状态：压强p0、体积V0；末状态：压强ap0、体积V，气体发生等温变化，由玻意耳定律得p0V0=ap0VK=SKIPIF1<0K=SKIPIF1<0（2）对U型管左侧气体，气体发生等温变化地面初状态：压强p1=p0-25cmHg=50cmHg，体积V1=L1S某一高度处末状态：压强P2，体积V2=L2S由玻意耳定律得p1V1=P2V2由题可知某一高度处U型管左右液面高度差H=5cm，则P2=ap0-H解得a=0.574.(2023重庆西南大学附中期末)某可显示温度的水杯容积为SKIPIF1<0，倒入SKIPIF1<0热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为SKIPIF1<0，压强与外界相同。已知，外界大气压强SKIPIF1<0为SKIPIF1<0，温度为SKIPIF1<0。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取SKIPIF1<0。（1）求杯内温度降到SKIPIF1<0时，杯内气体的压强；（2）杯内温度降到SKIPIF1<0时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。【参考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【名师解析】（1）杯内气体做等容变化，有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为SKIPIF1<0，以杯内原有气体为研究对象，则SKIPIF1<0SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0代入数据解得SKIPIF1<04.（10分）(2023广东汕尾期末)2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行走任务。航天员出舱活动前要在节点舱（做出舱准备的气闸舱）穿上特制的航天服，航天服内密封有一定质量的气体（视为理想气体）。在某科技实验室，用该航天服进行模拟实验，实验者先穿上航天服，航天服内密封气体的体积SKIPIF1<0，压强SKIPIF1<0，温度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。（1）若航天服内气体体积膨胀到SKIPIF1<0，温度变为SKIPIF1<0，求此时航天服内的气体压强SKIPIF1<0；（2）在第（1）问的条件下，保持SKIPIF1<0不变，使航天服内的气压降到SKIPIF1<0，求此时航天服内气体的体积。【名师解析】.（10分）（1）由题意可知，密封航天服内气体初、末状态的热力学温度分别为SKIPIF1<0①根据理想气体状态方程有SKIPIF1<0②解得SKIPIF1<0③（说明：没有写SKIPIF1<0，压强结果正确，不扣分）（2）设在压强为SKIPIF1<0状态下的气体体积为SKIPIF1<0，根据玻意耳定律有SKIPIF1<0④解得SKIPIF1<0⑤评分标准：本题共10分，①②③④⑤式各2分。5.(2023年7月湖南名校联合体期末联考)某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量SKIPIF1<0，横截面积SKIPIF1<0，开始时活塞距汽缸底部的高度为SKIPIF1<0，缸内温度为SKIPIF1<0。当环境温度上升，活塞缓慢上移SKIPIF1<0，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，求：（1）该报警装置的报警温度SKIPIF1<0；（2）若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。【参考答案】（1）500K；（2）17J【名师解析】（1）气体发生是等压变化，由气体实验定律SKIPIF1<0即SKIPIF1<0代入数据解得SKIPIF1<0（2）缸内气体压强SKIPIF1<0气体等压膨胀对外做功SKIPIF1<0由热力学第一定律得SKIPIF1<0代入数据SKIPIF1<0则气体吸热17J。6.（2023年重庆部分重点高中期末联考）如图所示，高度为h的薄圆筒，某次工作时将筒由水面上方开口向下吊放至深度为SKIPIF1<0的水下，已知水的密度为SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0，大气压强为SKIPIF1<0，桶内空气可视为理想气体且h远小于H，忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化，保持H不变，用气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为（）A.8 B.7 C.6 D.5【参考答案】A【名师解析】设在SKIPIF1<0的水下桶内气体占据空间的长度为SKIPIF1<0，压强为SKIPIF1<0，根据平衡条件可得SKIPIF1<0根据玻意耳定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0h远小于H，所以增加气体后，压强不变，温度不变，增加的气体的体积为SKIPIF1<0原来气体的体积为SKIPIF1<0压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为SKIPIF1<0故选A7．(2023湖南常德汉寿县一中质检)（12分）肺活量是指在标准大气压下能够呼出的气体的最大体积。如图，是小明同学设计的测量肺活量的一个模型。竖直放置的顶端开孔的气缸中有一与气缸壁接触良好的活塞，活塞上方放有重物，活塞置于卡槽上，插销SKIPIF1<0封闭了一定质量的气体，已知气缸中活塞下方空间体积为SKIPIF1<0，压强为标准大气压SKIPIF1<0，活塞上方的空间体积也为SKIPIF1<0，活塞面积为S，活塞及上方重物所受重力SKIPIF1<0，气缸导热性能良好，忽略活塞和重物体积，大气温度保持不变，不计一切摩擦，题中所提及的气体均视为理想气体。（1）小玲向吹嘴吹入压强为SKIPIF1<0，体积为SKIPIF1<0的气体后，关闭插销SKIPIF1<