专题13.热学（解析版）--2023高考二轮复习_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_二轮复习_2023年高考物理二轮复习二十五专题精练287608825_专题13热学

2023高考二轮复习二十五专题 专题十三、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．建构知识体系 2．突破三类估算问题 (1)油膜法估算分子直径：d＝ V为纯油酸体积，S为单分子油膜面积 (2)分子总数：N＝nN ＝·N ＝N A A A [注意] 对气体而言，N≠。 (3)两种模型： 球模型：V＝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．建构知识体系2.规避三个易错点 (1)晶体与非晶体之间可以互相转化。有些晶体属于同素异形体，如金刚石和石墨。 (2)温度升高，气体分子动能总和增加，但内能不一定增加。 (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、气体实验定律及理想气体状态方程 1．建构知识体系 2．掌握三个要点 (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第二 定律求解。 ②应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为 Pa。若应用p＝p ＋h或p＝ 0p－h来表示压强，则压强p的单位为cmHg或mmHg。 0 (2)合理选取气体变化所遵循的规律列方程 ①若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 ②若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程 求解。 (3)多个研究对象的问题 由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找两团气之间的压强、体积或位移 关系，列出辅助方程，最后联立求解。 第二部分 实战训练，高考真题演练 1．（2022高考北京卷）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后 到达状态b和c。下列说法正确的是（ ） A．从a到b，气体温度保持不变 B．从a到b，气体对外界做功 C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体从外界吸热 【参考答案】D 【命题意图】此题考查对气体p——V图像的理解及其相关知识点。 【名师解析】一定质量的理想气体从状态a到状态b，体积不变，温度降低，放出热量； 从状态b到c，气体体积增大，对外做功，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，可 知从外界吸热，选项D正确。 2. （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。 3. （2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一 段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为 75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ） A. 20cm B. 25cm C. 40cm D. 45cm 【参考答案】A 【命题意图】本题考查气体实验定律+试管液柱模型+模型思想 【名师解析】对封闭在左管的气体，初状态气体压强为p=p-ρgh=75cmHg-25 cmHg=50 1 0 cmHg 设玻璃管横截面积为S，初状态气体体积V1=30S 当两侧玻璃管内液面相平时，设左管气柱长度为L，则气体体积V2=LS 气体压强p=p =75cmHg 2 0 由玻意耳定律，pV= pV 1 1 2 2 解得L=20cm，选项A正确。 4. （2022高考上海）在描述气体状态的参量中， 是气体分子空间所能够 达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。 【参考答案】体积 单位面积上气体分子平均撞击力 【命题意图】本题考查压强的微观含义+模型思维 【名师解析】在描述气体状态的参量中，气体的体积是指气体分子所能够达到的空间范围。 根据气体压强的微观含义，气体压强是指单位面积上气体分子平均撞击力的宏观体现。 5. （2022高考辽宁物理）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ） A. 对外界做正功 B. 压强保持不变 C. 向外界放热 D. 内能减少 【参考答案】A 【命题意图】本题考查对V——T图像的理解、理想气体的状态方程、热力学第一定律及 其相关知识点. 【名师解析】 理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，选项A正确；由题 图V——T图像可知V = V + kT，根据理想气体的状态方程有 ，联立有 0 ，可看出T增大，p增大，选项B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度 升高，内能增大，选项D错误；理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想 气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，选项C 错误。 6. （2022山东物理）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气 体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动 过程中，缸内气 体（ ）A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【参考答案】C 【命题意图】本题考查热学相关知识点。 【名师解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与 活塞的重力平衡，则有 气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气 缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。 气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞 往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律 得：气体内能减小，故缸内理 想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小， AB错误；气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速 率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。 7. （2022高考河北）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种 气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器 中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填 “升高”“降低”或“不变”）。 【参考答案】 ①. 增大 ②. 升高 【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。 【名师解析】 假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，容器中气球外部气体的压强将增大。当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外 部气体绝热压缩，与外界无热交换，即 ，外界对气体做功，即 ，根据绝热情 况下的热力学第一定律 可知气体内能增加，温度 升高。 8．[选修3-3]（12分） （1）（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。 9（8分）（2022重庆高考）某同学探究一封闭气缸内理想气体的状态变化特性，得到压强 p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为 的等容过程，当温度为 时气体 的压强为 ；图线Ⅱ描述的是压强为 的等压过程。取 为 ，求 ①等容过程中，温度为 时气体的压强； ②等压过程中，温度为 时气体的体积。 【参考答案】.① ；②【名师解析】①在等容过程中，设0℃时气体压强为p，根据查理定律， = 0 解得 p= 0 ②当压强为p，温度为0℃时，设此时体积为V，根据理想气体状态方程 2 2 = 解得：V= 2 10. （2022高考河北）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 ，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）。 【参考答案】（1） ， ；（2） 【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。 【名师解析】 （1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知解得旋转后上部分气体压强为 旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为 ，则 解得旋转后下部分气体压强为 （2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力 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 解得活塞的质量为 11（2022·全国理综甲卷·33（1））（5分）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过 程如 图上从a到b的线段所示。在此过程中________。（填正确答案标号。选对1个 得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．气体一直对外做功 B．气体的内能一直增加 C．气体一直从外界吸热 D．气体吸收的热量等于其对外做的功 E．气体吸收的热量等于其内能的增加量 【参考答案】BCE 【命题意图】本题考查对p—T图像的理解、理想气体状态方程、热力学第一定律。 【解题思路】根据理想气体状态方程可知，过原点的p—T图像的斜率与体积V有关， 一定质量理想气体从状态a到状态b，体积不变，对外不做功，选项A错误；根据理想气 体的内能只与温度有关，可知一定质量理想气体从状态a到状态b，温度一直升高，内能 一直增加，选项B正确；由热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，气体吸收的热量 等于其内能的增加量，选项D错误CE正确。 12（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为 、缸壁可导热的A、B两汽 缸放置在压强为 、温度为 的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通 过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、 Ⅲ部分的体积分别为 和 。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 （i）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； （ⅱ）将环境温度缓慢改变至 ，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽 缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。【参考答案】（i） （ii）6p。 0 【命题意图】本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。 【解题思路】 （i）封闭气体做等圧変化，对IV部分气体，由盖·吕萨克定律， = 解得：T= 。 1 （ii）从开口C向气缸中注入气体，II和III部分封闭气体做等圧変化，初状态体积 V= + = ，由盖·吕萨克定律， = ，解得V=2 V= 1 2 1 对IV部分气体，末状态体积为 ，由理想气体状态方程， = 解得：p=6p。 0 【思路点拨】正确选择研究对象是解题的关键。 13（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室 外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电 能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内 吸收的热量。 【参考答案】不是 大于 【命题意图】本题考查热力学定律和能量守恒定律。 【解题思路】（1）空调将热量从室内传递到室外，是依靠压缩机做功，不是自发过程。根 据能量守恒定律，空调排到室外的热量大于从室内吸收的热量。 14（6分）（2022·高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水 员在水面上将 水装入容积为 的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为 。将瓶内气体视为理想气体， 全程气体不泄漏且温度不变。大气压强 取 ，重力加速度g取 ，水 的密度 取 。求水底的压强p和水的深度h。 【命题意图】本题考查气体实验定律，液体压强。 【解题思路】（2）初状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-80mL=300mL， 0 末状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-230mL=150mL， 由玻意耳定律，pV= pV 0 0 解得p=2p 0 由p=ρgh+p 0 解得：h=10m。 15（2022·全国理综乙卷·33）（1）一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过 程如 图上的两条线段所示，则气体在（ ） 的 A. 状态a处 压强大于状态c处的压强 B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 【参考答案】ABD 【名师解析】 根据理想气体状态方程可知 即 图像的斜率为 ，故有 ，故A正确，C错误； 理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确； 理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有 而 ， ，则有 可得 ， 即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误； 16（2022·全国理综乙卷·33）（2）. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒 组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接， 汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为 、m，面积 分别为 、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为 ，活 塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为 。已知活塞外大气压强为 ，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （1）求弹簧的劲度系数； （2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和 温度。【参考答案】（1） ；（2） ， 【名师解析】 （1）设封闭气体的压强为 ，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有 解得 对活塞Ⅰ由平衡条件有 解得弹簧的劲度系数为 （2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体 由平衡条件可知，气体的压强不变依然为 即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为 ， 由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有 有等压方程可知解得 17. （2022山东物理）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构 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室壁簿， 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V，质量为m；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，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ， 重力加速度为g。大气压强为p，求： 0 （1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m； （2）鱼静止于水面下H 处时，B室内气体质量m。 1 1 【参考答案】（1） ；（2） 【命题意图】本题考查气体实验定律和牛顿运动定律。 【名师解析】 （1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为V，有Mg = ρgV 0 0 且此时B室内气体体积为V，质量为m，则m = ρ V 气 鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有 ρg(V + V) - Mg = Ma 0 联立解得需从A室充入B室的气体质量 （2）由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为 p= ρgH + p 1 0 鱼静止于水面下H 处时，有p= ρgH + p 1 2 1 0 由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有pV = pV 1 2 2 解得 则此时B室内气体质量 18．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长 的水银封闭一段长为 的空气柱，大气压强为 ，环境温度为 ，将玻璃管缓慢逆时针旋转到 竖直，则： ①空气柱是吸热还是放热？ ②空气柱长度变为多少？ ③当气体温度变为 时，空气柱长度又是多少？ 【名师解析】①将水平玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，气体体积减小，外界对气体做功， 由热力学第一定律可知，空气柱放热。 ②初状态空气柱压强p=76cmHg，体积V=25S 1 1 将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，末状态空气柱压强p=76cmHg+19cmHg=95cmHg，体积 2 V=LS 2 2 由玻意耳定律，pV= pV， 1 1 2 2 解得：L=20cm 2③气体做等圧変化，当气体温度变为T= 时，由盖吕萨克定律， = 解得：L=24cm 3 19. （2022新高考江苏卷）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论， 下列说法中正确的是（ ） A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变 B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大 C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体 D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化 【参考答案】D 【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。 【解题思路】密闭容器中的氢气质量不变，分子个数N不变，根据 ，可知当体积V 增大时，单位体积的个数n变小，分子的密集程度变小，选项A错误；气体压强产生的原 因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的；压强增大并不是因为分子间斥 力增大，选项B错误；普通气体在温度不太低，压强不太大的情况下才能看作理想气体， 对于氢气，虽然氢气分子很小，但是在压强很大、温度很低的情况下，也不能看成理想气 体，选项C错误；温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两 边少”的规律，温度变化时，大量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的 分子数占总分子数的百分比会变化，选项D正确。 20. （2022新高考江苏卷）如图所示，一定质量的理想气体分别经历 和 两个 过程，其中 为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ） A. 状态a的内能大于状态bB. 状态a的温度高于状态c C. 过程中气体吸收热量 D. 过程中外界对气体做正功 【参考答案】C 【命题意图】本题考查对p——V图像的理解及其相关知识点。 【解题思路】由于a b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，根据温度是气体 分子平均动能的标志→，可知状态a和状态b的分子平均动能相同，而理想气体内能只与温 度有关，所以理想气体状态a的内能等于状态b的内能，选项A错误；由于状态b和状态c 体积相同，且 ，根据理想气体状态方程 ， 可知T＜T，又因为T=T，故T＜T，选项B错误； b c b c a c 因为a 过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据热力 c→ 学第一定律， ，可知气体吸收热量；选项C正确，D错误。 21（2021重庆高考）（4分）图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间 的距离变化的规律，r 为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分 0 子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、III对应的物理量分别是 （在 给出的4个选项中。只有一个符合要求的） A. ①③② B.②④③ C. ④①③ D. ①④③ 【参考答案】D 【名师解析】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r ）时分子势能最小可知，曲线I 0 为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r） 0时分子力为零，可知曲线II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，可知曲线III为分子斥力随分子之间距离r变化的图像；选项 D正确。 22（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。 现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气 球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp ，k 1 为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过 程无漏气。 ①求密封时定高气球内气体的体积； ②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T，求此时气体的压强。 2 【参考答案】① V. ② 1 【名师解析】①设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律， pV=kp（V+V） 1 1 1 1 解得 V= V. 1 ②由查理定律， = ， 解得p= 第三部分 思路归纳，内化方法 (1)扩散现象、布朗运动、热运动的对比 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 分子的运动，发生在 比分子大得多的微粒 分子的运动，不能通 区别 固体、液体、气体任 的运动，只能在液 过光学显微镜直接观 何两种物质之间 体、气体中发生 察到 ①都是无规则运动 共同点 ②都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映无规则的热运动(2)对物体内能的理解 ①等于物体中所有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决定。 ③物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 (3)．晶体和非晶体比较 晶体 比较 非晶体 单晶体 多晶体 形状 规则 不规则 不规则 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，既可以流动，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＝ ×100%。 （8）对热力学定律的理解 (i)改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的。 (ii)热力学第一定律ΔU＝Q＋W中W和Q的符号可以这样确定：只要此项改变对内能 增加有正贡献的即为正。 (iii)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热 源吸收热量全部转化为功，但不引起其他变化是不可能的。 （9）热力学定律与气体实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，需要综合应用气体实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，需要综合应用气体实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 研究各部分气体，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，最后联立求解。 （11）求解液柱封闭气体问题的四点提醒 (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，可灵活应用压强单位“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 内的全部气体为研究对象时，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一定的问题了。 (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）实验：用油膜法估测油酸分子的大小 利用油酸酒 精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分 子看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝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，提升应试能力 1.(10分)（2023江苏百校联考第一次考试）如图所示,竖直放置的绝热圆柱形容器开口向上, 用质量m=10kg的活塞密封一部分理想气体,活塞在容器内能自由滑动且保持水平,容器内侧 的底面积S=50cm2,开始时气体的温度t=27℃,活塞到容器底的距离L=20cm。现通过电热丝缓慢加热气体,不计电热丝自身吸收的热量,气体内能增加了 48J,活塞缓慢上升的距离 h=2cm。已知大气压强p=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2。求: 0 (1)活塞停止上升时容器内气体的温度t'; (2)在这一过程中,电热丝中电流所做的功W。 【参考答案】.(10分)(1)57℃ (2)60J 【名师解析】(1)活塞缓慢上升过程,气体的压强不变 V=SL T=t+273K (1分) 1 1 V=S(L+h)T=t'+273K (1分) 2 2 V V 1 2 由盖-吕萨克定律可得 = (1分) T T 1 2 解得t'=57℃。 (1分) (2)设活塞封闭理想气体的压强为p,活塞缓慢上升过程中受力平衡,则有 pS=pS+mg (1分) 0 气体体积增大,气体对外做功,由做功公式可得 W=-pSh (1分) 0 由热力学第一定律可得ΔU=Q+W (2分) 0 解得 Q=60J (1分) 即电热丝中电流所做的功W=Q=60J。 (1分) 其他解法参考赋分 2. (2023浙江名校新高考研究联盟第一次联考) 如图所示，在标准大气压强 的低温实验室中有一竖直放置的圆柱形容器，用质量为 的活塞 密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为： ，活 塞与容器底的距离为 。将整个装置静置于标准大气压，温度为 的空气中，气体从外界吸收热量 ，活塞缓慢上升 后再次达到热平衡。求： （1）低温实验室的温度 是多少？ （2）在此过程中密闭气体的内能增加了多少？ 【名师解析】．： （1）由盖－吕萨克定律得： 2分 解得：外界的空气温度为： 2分 （2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功 2分（负号没有，数值正确得1分） 根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能 1分 得 2分 3. （2023湖南永州一模） 如图所示，玻璃管A上端封闭，玻璃管B上端开口且足够长， 两管下端用软橡皮管连接起来后呈U形竖直放置，管中有一段水银柱，A管上端封闭了一 段长 的气柱，外界气压 ，左右两水银面高度差 ，A管 中气柱温度 。 （1）保持A管内气体温度不变，向下缓慢移动B管直至两管水银AB面等高，求此时A管内气柱的长度 ； （2）保持第（1）问中A、B两管水银面等高时两管的位置不变，为了让A管中气柱长度 恢复到 ，则A管中气柱温度 应为多少。 【参考答案】（1） ；（2） 【名师解析】 （1）对封闭气体 联立解得 （2）水银面的高度差 对封闭气体 联立解得 4．【物理——选修3-3】（15分）（1）（5分）（2023江西红色十校第一次联考）下列说法正确的是______。（填正确答案 标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分 0分） A．质量、温度、体积都相等的物体内能一定相等 B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 C．装在绝热容器中质量一定的理想气体向真空自由膨胀的过程中，气体对外界做功且内 能减少 D．空调机在制冷过程中，向室外放出的热量大于从室内吸收的热量 E．用 表示分子势能，r表示分子间距离， 可能随r的增大而增大，也可能随r的增 大而减小 （1）【参考答案】BDE 【名师解析】物体的内能与物质的量、温度、体积有关，质量、温度、体积都相等的物体 其物质的量不一定相等，内能不一定相等，A项错误：液晶像液体一样具有流动性，而其 光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向 异性的特点，项正确；一定质量的理想气体向真空自由膨胀的过程中，气体对外界做功为 零，气体的内能不变，项错误：空调机在制冷的过程中，除了从室内吸收热量，消耗的电 能也转化为热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，D项正确；如果一开始 分子间的距离小于 ，随着分子间距离的增大，分子的斥力做正功，分子势能减小，当分 子间距大于 后，随着分子间距离增大，分子引力做负功，分子势能增大，随着分子间距 离减小，分子引力做正功，分子势能减小，E项正确。 5. （2023陕西师大附中期初检测） 下列说法正确的是（ ） A. 布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关 B. 彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点 C. 一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁 的碰撞次数一定减少 D. 温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能 大 E. 一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的【参考答案】ACD 【名师解析】 布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关，温 度越高越激烈，故A正确； B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶 显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故B错误； 的 C．一定质量 理想气体保持压强不变，温度升高，分子的平均动能变大，则单位时间内 气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少，故C正确； D．温度相同、质量相等的氢气和氧气，氢气的分子数目较多，若均可视为理想气体，则 氢气的内能比氧气的内能大，故D正确； E．一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性增加的方向进行的，故E错 误。 故选ACD。 6. （2023四川成都蓉城名校联盟联考）王亚平在“太空课堂”中，演示了一精彩的实验 ——水球实验。王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球。产生这种 现象的主要原因是水球表面层分子比较___________（填“稀疏”或“密集"），表面层分 子间的相互作用力表现为___________（填“引力”或“斥力”），正因为这个表面张力的 作用，使得液体表面积尽可能地___________（填“缩至最小”或“扩至最大”），于是在 失重环境下形成“完美”的大水球。 【参考答案】 ①. 稀疏 ②. 引力 ③. 缩至最小 【名师解析】 王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球， 产生这种现象的主要原因 是水球表面层分子比较稀疏。 表面层分子间的相互作用力表现为引力。 正因为这个表面 张力的作用，使得液体表面积尽可能地缩至最小。 7. （2023四川内江一中入学考试） 下列说法正确的是（ ） A. 太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果B. 布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫分子热运动 C. 某理想气体的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为N ，则该理想气体单个的分子体积为 0 A D. 晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，但其分子平均动能保持不变 E. 一定质量理想气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少 【参考答案】ADE 【名师解析】 太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，选项A正确； B．布朗运动的剧烈程度与温度有关，但是布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规 则运动，所以布朗运动不是分子热运动，选项B错误； C．某理想气体的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为N ，则该理想气体单个的分子运动占 0 A 据的空间的体积为 ，选项C错误； D．晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，但由于温度不变，则其分子平均动能保持不 变，选项D正确； E．一定质量理想气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，根据热力学第一定律，内 能一定减少，选项E正确。 8. （2023四川内江一中入学考试） 如图所示，两端封闭且粗细均匀的竖直玻璃管内有一 段长10 cm的水银柱将管内理想气体分隔成上、下两部分，上部分气柱的长度为15 cm，压 强为70 cmHg，下部分气柱的长度为5 cm。将玻璃管下部分插入待测温度的液体中，水银 柱向上移动1 cm后稳定不动。已知环境的热力学温度为300 K，上部分气柱的温度始终与 外部环境温度保持一致，水银柱的长度保持不变。求： （ⅰ）玻璃管插入液体中，稳定后下部分气柱的压强； （ⅱ）待测液体的热力学温度。【参考答案】（i）85cmHg；（ii）382.5K 【名师解析】 【详解】（i）上部分气体做等温变化，根据玻意耳定律 即 其中 下部分气体压强 联立解得 （ii）插入前，下部分气体压强 对下部分气体使用理想气体状态方程 其中 解得9. （2023四川成都蓉城名校联盟联考）如图，厚度不计的活塞C将圆柱形导热气缸分为 A、B两室，A、B中各封有一定质量的理想气体，A室左侧连通一竖直放置的U形玻璃细 管（管内气体的体积可忽略）；当关闭B室右侧的阀门K且缸内气体温度为 时， A、B两室容积恰好相等，U形管左、右水银面高度差为 。外界大气压 ，不计一切摩擦。 （1）打开阀门K，使B室缓慢漏气，保持缸内气体温度恒为 ，当活塞C不再移动时， 求A室和B室的体积之比； （2）保持阀门K打开，再对A室气体缓慢加热，当温度达到 时，求U形管左、 右水银面的高度差。 【参考答案】（1） ；（2）9.5cm，且左管液面高于右管 【名师解析】 （1）阀门K关闭时，设A室的体积为 ，此时A室气体的压强为 打开K，当C不再移动时，U形管左、右水银面齐平，A室气体压强为p，体积设为 ,A 0 室气体经历等温变化，由玻意耳定律有代入数据解得 的 故B室气体 体积为 所以，A室和B室的体积之比为 （2）保持K打开，再对A室气体加热，假设A室气体先发生等压变化直到C到达气缸右 壁，设此时气体的温度为T，由盖—吕萨克定律有 代入数据解得 T=480K 因 ，故假设成立。此后A室气体发生等容变化，设 为540K时，气体的压强为由 查理定律有 设U形管左、右水银面的高度整为H，则有 解得 H=9.5cm 且左管液面高于右管。 10. （2023陕西师大附中期初检测） 如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端 封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右 两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱 A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求：的 （1）气柱A中气体 压强； （2）左管中倒入的水银柱长度。 【参考答案】（1） ；（2） 【名师解析】 （1）对A气柱研究，开始时气体压强 设倒入水银后，A气柱气体的压强为 ，变化后A气柱长为 ，根据题意有 则 解得 （2）设倒入的水银柱长为Lcm，根据力的平衡有 解得 h=25cm 即左管中倒入的水银柱的长为 11（2）（10分）（2023江西红色十校第一次联考）如图，U形细玻璃管竖直放置，管中 有一段水银，左、右两竖直管中水银液面相平，AB管中封闭的气柱和水银柱的长度均为10cm，将 U 形管绕 C 点在竖直面内沿顺时针方向缓慢旋转 53°时，AB 管中气柱长为 12.5cm，已知大气压强为75cmHg，环境温度为300K。 （ⅰ）求BC段玻璃管的长度； （ⅱ）若玻璃管不转动，而使环境温度升高，使AB管中的气柱长也变为12.5cm，则升高 后的环境温度为多少？ 【名师解析】 （ⅰ）开始时AB管中封闭气体的压强为 （1分） 当转过53°时，设气体的压强为 ，则 （2分） 解得 （1分） 当转过53°时，左、右两管中水银液面高度差为15cm 设BC段玻璃管长为L，则 （1分） 解得 （1分） （ⅱ）设温度升高后的环境温度为 ，封闭气体的压强为 （1分） 根据理想气体状态方程有 （2分） 解得 （1分） 说明：只有结果，没有公式或文字说明的不给分，其他正确解法亦可得分。 12（2023广东广州阶段测试）如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果 良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止（状态I），封闭气体体积为V=1L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍（状态Ⅱ），此时气缸内壁的卡销自动开启，同 时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度（状态Ⅲ）。若封闭气体可视为理想气体，环境 温度为27℃，外界大气压强为p=1.0×105Pa。求： 0 （1）请在坐标图上画出封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像，并通过计算说明作 图所需的关键状态参量； （2）若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220J，则在气缸冷却的过程气体放 出的热量是多少？ 【参考答案】（1）见解析；（2）120J 【名师解析】 （1）状态I状态参量：体积： ，温度： ，压强： 状态Ⅱ状态参量：体积： ；由于等压膨胀 由等压变化规律 解得 状态Ⅲ状态参量： ，体积： 由等容变化可知可得 封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像为 （2）加热过程由热力学第一定律 外界做功 又 ，可得 气缸冷却过程是等容变化，则 内能变化 由 ，可得 则在气缸冷却的过程气体放出的热量120J。 13. （2023湖北新高考协作体高三起点考试）竖直放置的粗细均匀的U型玻璃管右端封闭， 左端用一进气口与外界大气连通。现用一段水银柱把U型管内气体分为左右两部分，长度 均为40cm，已知大气压强为75cmHg。现用抽气机把左部分气体陆续抽出，停止抽气后，发现右管内气体长度为50cm（未到管底部），此过程中不考虑两气体温度变化。 （1）停止抽气后，右部分气体压强是多少； （2）此过程中，左部分气体剩余质量是原质量的几分之几。 【参考答案】（1）60cmHg；（2） 【名师解析】 （1）对右部分气体，根据玻意尔定律有 得 p=60cmHg 1 （2）左部分气体此时长度l=30cm，p=40cmHg，根据玻意尔定律有 2 2 左部分气体剩余质量是原质量的比例 14. （2023湖南三湘创新发展联考）某简易温度报警装置的示意图如图所示，其原理是： 导热性能良好的竖直细管中用水银封闭了一定质量的理想气体，当温度升高时，水银柱上 升，使电路导通，蜂鸣器发出报警声。27℃时，空气柱长度 ，水银柱上表面与导线下端的距离 ，水银柱高度 ，用该温度报警装置测量沸腾的某种液 体时恰好报警，该液体沸点与大气压强的关系表如下。 沸点 98℃ 99℃ 100℃ 101℃ 102℃ 压强 74cmHg 75cmHg 76cmHg 77cmHg 78cmHg （1）求当地的大气压强p； 0 （2）若取出1cm水银柱，求该装置报警时的热力学温度 。（结果保留三位有效数字） 【参考答案】（1） ；（2） 【名师解析】 （1）以细管内密封的空气柱为研究对象，设细管的横截面积为S。温度升高时，管内封闭 气体经历等压变化，根据盖—吕萨克定律有 其中 解得所以液体沸腾时的摄氏温度为 对照表格可知当地的大气压强为 p=78cmHg 0 （2）对取出x=1cm水银柱之前封闭气体的初状态到取出x=1cm水银柱之后且封闭气柱膨 胀至使蜂鸣器恰好报警的末状态，根据理想气体状态方程有 其中 解得 15. （2022年9月甘肃张掖一诊） 如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直 放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当温度为280K时，被封闭的气柱长L=22cm， 两边水银柱高度差h=16cm，大气压强 =76cmHg． （1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？ （2）封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？ 【参考答案】（1） （2） 【名师解析】 （1）设玻璃管的横截面积为 ，封闭气体压强为 ，初始根据水银液面受力平衡可分析得 ，可得 当左端水银面下降 ，右端液面必然上升 ，则左右液面高度差变为 ，此时封闭气体压强为 同样根据液面平衡可分析得 ，可得 根据理想气体状态方程 ，代入温度 ，可得 的 （2）设此时封闭气体压强为 ，封闭气体 长度 ，根据理想气体状态方程可 得 计算可得 此时作用液面高度差 左端液面上升 ，右端上升 ，所以开口端注入水银 的长度为 16. （2023浙江舟山质检）一定质量的理想气体经历了 的循环，其 图像如 图所示，下列说法正确的是（ ）A. 状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大 B. 由C到D的过程中，气体是等温变化 C. 由B到C的过程中，气体要放出热量 D. 经历 一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量 【参考答案】ACD 【名师解析】 从A到B，气体发生等压膨胀，由理想气体状态方程 可知气体温度升高，故状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大， A正确； 的 B．由C到D 过程中，气体压强、体积均减小，可知气体温度降低，B错误； C．由B到C的过程中，气体体积不变，外界没有对气体做功，但压强减小，温度降低， 气体内能减小，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，C正确； D．经历 一个循环，从状态A又回到状态A，温度相同，内能相同，图线AB与V 轴所围面积表示气体对外做的功，图线CD与V轴所围面积表示外界对气体做的功，可知 气体对外做的功大于外界对气体做的功，由热力学第一定律可知，气体吸收的总热量大于 释放的总热量，D正确。 17. （2022年9月甘肃张掖一诊）关于热力学定律，下列说法正确的是（ ） A. 理想气体绝热膨胀，内能一定减少 B. 相同质量的理想气体，温度相同，则内能相同 C. 热量可以从内能小的物体自发地传递到内能大的物体 D. 可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 E. 功变为热的实际宏观过程是不可逆的【参考答案】CDE 【名师解析】 如果一定质量的理想气体向真空中绝热膨胀，有Q=0，W=0 根据热力学第一定律△U=Q+W，知△U=0，内能不变，故A错误； 相同质量的理想气体，温度相同，分子平均动能相同，但是物质的量不一定相同，则内能 不一定相同，选项B错误；内能小的物体温度可能较高，则热量可以从内能小的物体自发 地传递到内能大的物体，选项C正确；根据热力学第二定律，可以从单一热源吸收热量， 使之完全变为功，但要引起其他的变化，选项D正确；根据热力学第二定律，功变为热的 实际宏观过程是不可逆的，选项E正确。 故选CDE。 18．（2023南京六校联考）对于教材中以下配图的说明，正确的是 A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图，实验中需将痱子粉撒的尽量厚一些 B．乙图为布朗运动产生原因示意图，说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越 多，布朗运动越明显 C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图，说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰 撞产生的 D．丁图为热机工作时的能流分配图，说明热机的效率可能达到100% 【参考答案】C 【名师解析】甲图为油膜法估算分子直径的实验图，实验中需将痱子粉撒的尽量薄一些， 选项A错误；乙图为布朗运动产生原因示意图，说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它 的数量越多，布朗运动越不明显，选项B错误；丙图为模拟气体压强产生机理实验图，说 明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，选项C正确；丁图为热机工作时的 能流分配图，高温热库的热量一部分做功，一部分排放到低温热库，说明热机的效率不可 能达到100%，选项D错误。 19．（1）（4分）（2022年9月河北示范性高中调研）一定质量的理想气体从状态A变化 到状态B，再变化到状态C，最后从状态C变化到状态A。其状态变化过程的P－V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则该气体在状态B时的温度为______K。 在气体从状态B到状态C的过程中，外界对气体做______功（填“正”或者“负”）。在 气体从状态C到状态A的过程中，气体______（填“吸热”或者“放热”）。 【参考答案】：（1）100K（1分） 负（1分） 放热（2分） 【名师解析】：（1）气体从状态A到状态B的过程为等容变化，根据查理定律 ， 解得 。 气体从状态B到状态C的过程为等压变化，体积增大，外界对气体做负功。 气体从状态B到状态C的过程为等压变化，根据盖－吕萨克定律 ，解得 ，与 相等， 气体在状态C和状态A的内能相等。而气体从状态C到状态A的过程中外界对气体做正功， 所以根据热力学第一定律，该过程气体放热。 20（8分）（2022年9月河北示范性高中调研）趣味运动“充气碰碰球”如图所示。用完 全封闭的PVC薄膜充气膨胀成型，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气之后碰碰球内气体体 积为 ，压强为 。碰撞时气体最大压缩量是 ，不考虑压缩时气体的 温度变化。 ①求压缩量最大时，球内气体的压强；②为保障游戏安全，球内气体压强不能超过 ，那么，在早晨17℃环境下充完气 的碰碰球，球内气体压强为 ，若升温引起的球内容积变化可忽略，请通过计算 判断是否可以安全地在中午27℃的环境下进行碰撞游戏。 【名师解析】 ①碰撞游戏时，气体从初始状态到压缩量最大的过程中，经历等温变化，由玻意耳定律 （1分） 其中 ， ， （1分） 代入数据解得 。（1分） ②从早晨充好气，到中午碰撞游戏前，气体经历等容变化，由查理定律有 （1 分） 其中 ， （1分） 解得 中午碰撞游戏时，气体从初始状态到压缩量最大的过程中，气体经历等温变化，由玻意耳 定律有 （1分） 联立并代入数据解得 （2分） 所以能安全地在中午27℃的环境下进行碰撞游戏。 21．（2023宁夏顶级名校月考）[物理——选修3－3](15分) (1) (5分) 关于热现象，下列说法正确的是（ ）(填正确答案标号。选对1个 得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分) A．国产航母“山东舰”舰载机尾焰的温度超过1000C，尾焰喷射到钢板上时钢板上 所有分子的动能都增大 B．1000C的气体和1000C的钢板，它们的分子平均动能相同 C．科学家发现铋晶体具有某种特殊的导电性质，被称为“拓扑绝缘体”，铋晶体各项物理性质均表现为各向异性 D．一定量的100C的水变成100C的水蒸气，分子平均动能不变，其分子势能增大 E．农谚“锄板底下有水”是指把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管， 保存水分 【参考答案】BDE 【名师解析】（1）根据温度是分子平均动能的量度可知，尾焰喷射到钢板上时钢板上 时，钢板温度升高，分子平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，可能有些分子动 能还减小，A错误B正确；晶体某些物理性质表现为各向异性，但不是各项物理性质均表 现为各向异性，选项C错误；一定量的100C的水变成100C的水蒸气，分子平均动能不 变，吸收热量，根据能量守恒定律，其分子势能增大，D正确；根据毛细管的特性可知， 把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分，E正确。 22(2)(10分)神舟13号航天员从天和核心舱气闸舱出舱时身着我国新一代“飞天”舱外 航天服，如图所示。航天服内密封了体积V，压强p，温度T的一定质量的理想气体。 ①打开舱门前，航天员需将航天服内气压降低到p=0.45p，此时密闭气体温度变为 1 T=0.9T，则航天服内气体体积V 为多少？ 1 1 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，使气压降到 p=0.3p，体积变为V=1.2V，假设释放气体过程中 2 2 温度保持为T=T 不变，那么航天服放出的气体与 2 1 原来气体的质量比为多少？ 【参考答案】（10分）(2)① ；② 【名师解析】 （2）①根据理想气体状态方程可得 代入数据解得 ②气体缓慢放出的过程中气体的温度不变，设需要放出的气体体积为ΔV，据玻意耳定律可 得 航天服放出的气体与原来气体的质量比 联立解得航天服放出的气体与原来气体的质量比为23. (2023山东区域教研共同体高三入学考试)某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探 究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。 （1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，________（选填“需要”或“不需要”）测 出空气柱的横截面积。 （2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若 以p为纵坐标，则应以________为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 （3）实验过程中，下列操作正确的是________。 A．改变气体体积时应快速推拉活塞 B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C．实验前应先利用天平测量出注射器活塞及压力表的总质量 （4）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器（测 1 量压强更准确），如图丁所示。测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，若以 p为纵 坐标作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差且图线仍为直线， 下列措施可行的是_________。 A．选用容积较大的注射器 B．实验中气体的体积不要压缩得过小 1 C．改用p为纵坐标，V 为横坐标 D．测出软管中气体的体积1 【参考答案】 ①. 不需要 ②. （或体积的倒数） ③. B ④. ABD V 【名师解析】（１）由于气体的体积可以表示为Ｓｈ，为判断气体压强与体积的关系，不 需要测出空气柱的横截面积。 （２）为直观反映压强与体积之间的关系，若以 p为纵坐标，根据ｐ与Ｖ成反比，可知则 应以1/V为横坐标在坐标系中描点作图，作出线性图线。 （3）探究气体等温变化的规律，应该推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，改 变气体体积时应缓慢推拉活塞，实验前应不需要测量出注射器活塞及压力表的总质量，选 1 项B正确。（4）若以 p为纵坐标作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这 一实验误差且图线仍为直线，可以选用容积较大的注射器，实验中气体的体积不要压缩得 过小，测出软管中气体的体积，选项ABD正确。