《2018届高三物理二轮复习练习：热学(选修3-3)提能增分练含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理二轮复习练习：热学(选修3-3)提能增分练含解析.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、提能增分练有关气体性质的四类问题 A 级 夺高分 1.(多选 )(2017 广西桂林模拟)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab、bc、ca 回 到原状态，其p-T 图像如图所示，下列判断正确的是() A过程 ab 中气体一定吸热 B过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 Da、b 和 c 三个状态中，状态a分子的平均动能最小 Eb 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 解析： 选 ADE过程 ab，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定 吸热， A 正确；过程 bc，理想气体等温变化
2、，压强减小，容器壁单位面积单位时间内受到分子撞 击的次数减小，E 正确；而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，B 错误；过程ca，理想气 体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外 界对气体做的功，C 错误；根据上述三过程可知：在a、b、c 三个状态中，状态a 的温度最低， 根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，D 正确。 2(多选 )(2014 广东高考 )用密封性好、 充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。充气袋四 周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体() A体积减小，内能增大 B体积减小，压强减小 C对外界做负功，内
3、能增大 D对外界做正功，压强减小 解析： 选 AC挤压充气袋，气体的体积减小，充气袋中气体的压强增大，外界对气体做正 功，气体对外界做负功，由于袋内气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能 增大， A、C 项正确， B、D 项错误。 3(2015 福建高考 )如图，一定质量的理想气体，由状态a 经过 ab 过程到达状态b 或者经过 ac 过程到达状态c。设气体在状态b 和状态 c 的温度分别为Tb和 Tc， 在过程 ab 和 ac 中吸收的热 量分别为Qab和 Qac，则 () ATbTc，QabQac B TbTc，QabQacD TbTc，QabQac。选项 C 正确。 4(
4、2016 江苏高考 )(1)如甲图所示，在斯特林循环的p-V 图像中，一定质量理想气体从状态 A 依次经过状态B、C 和 D 后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。BC 的过程中，单位体积中的气体分子数目_(选填“增大”“减小”或“不变”)。状态 A 和 状态D 的气体分子热运动速率的统计分布图像如乙图所示，则状态A 对应的是 _(选填 “”或“”)。 (2)如甲图所示，在AB 和 DA 的过程中，气体放出的热量分别为4 J 和 20 J。在 BC 和 CD 的过程中，气体吸收的热量分别为20 J 和 12 J。求气体完成一次循环对外界所做的功。 解析： (1)BC 过程为等容
5、过程，单位体积中的气体分子数目不变。气体状态A 的温度低于 状态 D 的温度，则状态A 对应的气体分子的平均动能小，对应着图像。 (2)完成一次循环气体内能不变， U0， 吸收的热量Q(2012420)J8 J， 由热力学第一定律 U Q W 得， W 8 J， 气体对外界所做的功为8 J。 答案： (1)不变(2)8 J 5.(2017吉林实验中学模拟)如图所示，圆柱形容器内用活塞封闭一定质量的理想气体，已知 容器横截面积为S，活塞重为G，大气压强为p0。若活塞固定，封闭气体温度升高1 ，需吸收 的热量为Q1；若活塞不固定，仍使封闭气体温度升高1 ，需吸收的热量为Q2。不计一切摩擦， 在活塞
6、可自由移动时，封闭气体温度升高1 ，活塞上升的高度h 应为多少？ 解析： 活塞固定时，由热力学第一定律，气体增加的内能 UQ1，活塞不固定时，设外界 对气体做功为W，活塞上升的高度为h，则 UQ2W Q2(p0Sh Gh) 对活塞，由能量守恒定律得GhW内p0Sh 联立可得： W W内 (p0ShGh) 故 h Q2Q1 p0SG 。 答案： Q2Q1 p0S G 6.(2017云南师范大学附属中学模拟)如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞 封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热 丝缓慢加热气体，当气体的温度为T1时活塞上升了h。已知大
7、气压强为p0。重力加速度为g，不 计活塞与气缸间摩擦。 (1)求温度为T1时气体的压强； (2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加沙粒。当添加沙粒的质量为m0时，活塞恰好 回到原来位置，求此时气体的温度。 解析： (1)设气体压强为p1，由活塞平衡知：p1Smg p0S 解得 p1 mg S p0。 (2)设温度为T1时气体为初态，回到原位置时为末态，则有初态： 压强 p1 mg S p0 温度 T1，体积 V12hS 末态： 压强 p2 mm0g S p0 温度 T2，体积 V2hS 由理想气体的状态方程有： p1V1 T1 p 2V2 T2 代入初、末态状态参量解得：T2 mm0gp0
8、S 2 mgp0S T1。 答案： (1)mg S p0(2) m m0gp0S 2 mg p0S T1 B 级 冲满分 7.(2017湖南师大附中模拟)如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量 和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体。 p0和 T0分别为 外界大气的压强和温度。已知：气体内能U 与温度 T 的关系为 UaT，a为正的常量；容器内气 体的所有变化过程都是缓慢的，求： (1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V1； (2)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q。 解析：(1)在气体由压强p1.2p0到 p0时，V 不变，温度由
9、 2.4T0变为 T1， 由查理定律得： 1.2p0 2.4T0 p0 T1， 解得 T12T0 在气体温度由T1变为 T0的过程中，体积由V 减小到 V1，气体压强不变，由盖吕萨克定律 得 V T1 V1 T0， 解得： V10.5V。 (2)活塞下降过程中， 活塞对气体做的功为Wp0(VV1) 在这一过程中，气体内能的减少为 U a(T1T0) 由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为 QW U 得： Q 1 2p0VaT0。 答案： (1)0.5V(2) 1 2p0VaT0 8.(2014全国卷 )如图，两气缸A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的 细管连通； A 的直
10、径是B 的 2 倍， A 上端封闭， B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其 余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a 上 方充有氧气。 当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为7 且平衡时， 活塞 a 离气缸顶的距离 是气缸高度的 1 4，活塞 b 在气缸正中间。 (1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 恰好升至顶部时，求氮气的温度； (2)继续缓慢加热，使活塞a 上升。当活塞a 上升的距离是气缸高度的 1 16时，求氧气的压强。 解析： (1)活塞 b 升至顶部的过程中，活塞a 不动，活塞a、b 下方的氮气经历等压过程。设 气缸 A 的容
11、积为V0，氮气初态体积为V1，温度为 T1；末态体积为V2，温度为 T2。按题意，气缸 B 的容积为 V0 4 ，由题给数据和盖吕萨克定律有 V1 3 4V0 1 2 V0 4 7 8V0 V2 3 4V0 1 4V0V0 V1 T1 V2 T2 由式和题给数据得T2320 K。 (2)活塞 b 升至顶部后， 由于继续缓慢加热，活塞 a 开始向上移动， 直至活塞a 上升的距离是 气缸高度的 1 16时，活塞 a 上方的氧气经历等温过程。设氧气初态体积为V1 ，压强为p1 ；末 态体积为V2，压强为 p2。由题给数据和玻意耳定律有 V1 1 4V0，p1 p0，V2 3 16V0 p1V1p2V
12、2 由式得p2 4 3p 0。 答案： (1)320 K(2)4 3p 0 9.(2017邯郸第一中学模拟)如图所示， 开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的， 底部导热，内有两个质量均为m 的密闭活塞，活塞A 导热，活塞B 绝热，将缸内理想气体分成 、两部分， 初状态整个装置静止不动处于平衡，、两部分气体的长度均为l0，温度为 T0， 设外界大气压强为p0保持不变，活塞横截面积为S ，且 mgp0S，环境温度保持不变，求： (1)在活塞 A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B 下降的高度； (2)现只对气体缓慢加热，使活塞A 回到初始位置，此时气体
13、的温度。 解析： (1)初状态气体压强p1p0 mg S 2p0， 气体压强p2 p1 mg S 3p0 添加铁砂后气体压强p1p03mg S 4p0 气体压强p2 p1mg S 5p0 根据玻意耳定律，气体等温变化，p2l0Sp2l2S 可得： l2 0.6l0，B 活塞下降的高度h2l0l20.4l0。 (2)气体等温变化，有p1l0Sp1l1S，可得： l1 0.5l0 只对气体加热，气体状态不变，所以当A 活塞回到原来位置时，气体高度l2 2l0 0.5l0 1.5l0。 根据理想气体状态方程： p2l0S T0 p2l2S T2 ， 得： T22.5T0。 答案： (1)0.4l0(
14、2)2.5T0 10(2017 沧州模拟 )如图所示为一均匀薄壁U 形管，左管上端封闭，右管开口且足够长， 管的横截面积为S，内装有密度为 的液体。右管内有一质量为m 的活塞搁在固定卡口上，卡口 与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气。温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内 空气柱 (可视为理想气体)长度均为L，压强均为大气压强p0，重力加速度为g，现使左、右两管 温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动。求： (1)温度升高到T1为多少时，右管活塞开始离开卡口上升； (2)温度升高到T2为多少时，两管液面高度差为 L。 解析： (1)活塞刚离开卡口时，对活塞 由受力平衡mgp0S p1S 得： p1p0 mg S ， 两侧气体体积不变，对右管气体由查理定律 p0 T0 p1 T1 得： T1T01 mg p0S 。 (2)左管内气体， V2 3L 2 Sp2p0 mg S gL 由理想气体状态方程： p0LS T0 p 2V2 T2 得 T2 3T0 2p0p2 3T0 2p0 p0mg S gL。 答案： (1)T01 mg p0S (2) 3T0 2p0 p0mg S gL