高中物理二轮复习-32-气体实验定律和热力学定律的应用

32.气体实验定律和热力学定律的应用1.(2021·江苏连云港市适应性演练)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图1所示。下列说法正确的有()图1A.A→B的过程中，气体对外界做功B.A→B的过程中，气体吸收热量C.B→C的过程中，气体压强不变D.A→B→C的过程中，气体内能增加答案C解析由图知A→B的过程中，温度不变，则内能不变，而体积减小，所以外界对气体做功，为保持内能不变，根据热力学第一定律知，在A→B的过程中，气体放出热量，故A、B错误；B→C的过程为等压变化，气体压强不变，故C正确；A→B→C的过程中，温度降低，气体内能减小，故D错误。2.(2021·山东潍坊市二模)如图2所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为η＝1－eq\f(T2,T1)。下列说法正确的是()图2A.a→b过程气体对外界做功且吸收热量B.b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量C.c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少D.由卡诺循环可知热机效率可能达到100%答案A解析a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%，故D错误。3.(2021·山东泰安市二轮检测)一定质量的理想气体从状态M经历过程1或者过程2到达状态N，其p－V图象如图3所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态M、N的温度分别为TM、TN，在过程1、2中气体对外做功分别为W1、W2，则()图3A.TM＝TN B.TM<TNC.W1>W2 D.W1<W2答案C解析在1的过程中，从M到N，体积变大，对外做功，由于与外界无热交换，可知内能减小，温度降低，即TM>TN，A、B错误；根据W＝pΔV可知气体对外做功等于p－V图象与横轴围成的面积，由图象可知W1>W2，C正确，D错误。4.(2021·广西柳州市第三次模拟)如图4所示，一圆柱形气缸固定在水平地面上，用质量m＝20kg、面积S＝100cm2的活塞密封了一定质量的理想气体，活塞通过正上方的定滑轮连接一质量M＝50kg的重物，活塞与气缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等为300N。开始时气体的温度t＝27℃。压强p＝0.9×105Pa，活塞与气缸底部的距离H＝50cm，重物与水平地面的距离h＝10cm。已知外界大气压p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。现对气缸内的气体缓慢加热，求：图4(1)重物恰好开始下降时气体的温度；(2)重物刚与地面接触时气体的温度。答案(1)333.3K(2)400K解析(1)重物恰好开始下降时，对活塞受力分析p1S＋Mg＝p0S＋mg＋Ff，T＝300K，气体做等容变化eq\f(p,T)＝eq\f(p1,T1)，解得T1＝333.3K。(2)活塞从开始运动至重物刚与地面接触过程中，气体做等压变化V1＝HS，V2＝(H＋h)S，eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得T2＝400K。5.(2021·河南六市第二次联合调研检)为确保广大师生健康安全，学校消毒工作是防疫的重点。图5为某校使用的气压式喷雾器，该喷雾器的容器容积为3L，容器内气体压强至少达到1.2×105Pa才能将容器内消毒液呈雾状喷出。现向容器内注入2L消毒液并封闭容器，然后向容器内打气，每次打气能将压强p0＝1.0×105Pa、体积ΔV＝100mL的空气打入容器内，打气过程中容器内气体温度一直与外界温度相同，不计细管的体积。图5(1)要使容器中的消毒液呈雾状喷出，至少需要打气多少次；(2)若经过多次打气，容器内空气压强达到3.0×105Pa，要将药液呈雾状喷出，最多能喷出多少升消毒液？答案(1)2次(2)1.5L解析(1)设至少需要打n次气，喷液前容器内空气体积为V0，根据玻意耳定律可得：