第一部分專題五第2講1.(2022·北京東城三模)如圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸之間無摩擦．將汽缸放在冰水混合物中，氣體達到平衡狀態(tài)(圖中a狀態(tài))后，在活塞上加一質(zhì)量為m的砝碼，經(jīng)過過程Ⅰ氣體達到新的平衡狀態(tài)(圖中b狀態(tài))，再將汽缸從容器中移出放到室溫(27℃)中，經(jīng)過過程Ⅱ在達到c平衡狀態(tài)．已知大氣壓強保持不變．下列說法中正確的是(B)A．過程Ⅰ中理想氣體從外界吸收熱量B．過程Ⅱ中理想氣體從外界吸收熱量C．c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)的氣體分子對活塞的作用力較小D．理想氣體在b狀態(tài)的內(nèi)能大于在a狀態(tài)的內(nèi)能【解析】過程Ⅰ中理想氣體體積減小，外界對氣體做功，溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體向外界放熱，選項A錯誤；過程Ⅱ中理想氣體體積變大，氣體對外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，則氣體從外界吸收熱量，選項B正確；c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)氣體的壓強大，則氣體分子對活塞的作用力較大，選項C錯誤；理想氣體在b狀態(tài)的溫度等于在a狀態(tài)的溫度，則兩態(tài)的內(nèi)能相等，選項D錯誤．2.(2022·江蘇昆山中學(xué)預(yù)測)下列說法中錯誤的是(B)A．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程一定具有方向性B．當分子間距離增大時，分子間的引力增大，斥力減小C．熔化的玻璃表面分子間的作用力表現(xiàn)為引力，此引力使玻璃表面繃緊D．粘在一起的糖塊是多晶體，單個的蔗糖晶體顆粒是單晶體【解析】根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故A正確，與題意不符；當分子間距離增大時，分子間的引力、斥力都減小，故B錯誤，與題意相符；熔化的玻璃表面分子間的距離變大，作用力表現(xiàn)為引力，此引力使玻璃表面繃緊，故C正確，與題意不符；粘在一起的糖塊沒有確定的幾何形狀是多晶體，單個的蔗糖晶體顆粒有確定的幾何形狀是單晶體，故D正確，與題意不符．3.(2022·遼寧丹東二模)下列說法中正確的是(B)A．單晶體有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點B．1kg氧氣在0℃時分子熱運動的平均動能比0.1kg氧氣在27℃時分子熱運動的平均動能小C．在陽光照射下的教室里，眼睛直接看到的空氣中塵粒的運動屬于布朗運動D．地面上自由滾動的足球逐漸停下來，違反了能量守恒定律【解析】晶體都有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，故A錯誤；溫度是分子平均動能大小的標志，溫度越高分子平均動能越大，所以1kg氧氣在0℃時分子熱運動的平均動能比0.1kg氧氣在27℃時分子熱運動的平均動能小，故B正確；布朗運動的顆粒很小，眼睛不能直接看見，空氣中塵粒的運動是因為空氣的對流形成的，不屬于布朗運動，故C錯誤；地面上自由滾動的足球逐漸停下來，在摩擦力的作用下將動能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，符合能量守恒定律，故D錯誤．4.(2022·江蘇南通預(yù)測)如圖所示，野外生存需要取火時，可以用隨身攜帶的取火裝置，在銅制活塞上放置少量易燃物，將金屬筒套在活塞上迅速下壓，即可點燃易燃物．則迅速下壓過程中，金屬筒內(nèi)的封閉氣體(D)A．分子平均動能變小B．每個氣體分子速率都增大C．從外界吸熱，氣體內(nèi)能增加D．分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)增加【解析】迅速下壓過程中，外界對氣體做功，由于氣體變化經(jīng)歷時間極短，來不及與外界發(fā)生熱交換，可近似認為是絕熱過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能增大，溫度升高，分子平均動能變大，故A、C錯誤；由于溫度是大量分子整體表現(xiàn)出來的性質(zhì)，并不能說明單個分子的狀態(tài)，所以并不是每個氣體分子速率都增大，故B錯誤；氣體體積減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，且分子平均動能增大，所以分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)增加，故D正確．5.(多選)(2022·天津咸水沽一中三模)2021年8月5日，在東京奧運會跳水女子10m臺決賽中，14歲的全紅嬋以總分466.2拿到金牌，并打破了世界紀錄．她的五次跳水中有三次滿分，嫻熟的動作和標準的姿勢不禁讓李小鵬感嘆：我扔個硬幣濺起的水花都比她跳水的水花大．下列說法正確的是(AB)A．運動員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因為制造泳衣的材料對水不浸潤B．運動員入水激起的水花中，很多呈現(xiàn)球形，這是水的表面張力的作用C．水池中的水溫保持在26℃左右，用以保證運動員入水后的舒適度，此時運動員和水池中的水處于熱平衡狀態(tài)D．運動員入水后，身體周圍會出現(xiàn)一些小氣泡，在水中產(chǎn)生的氣泡內(nèi)的氣體壓強大于大氣壓，這些小氣泡在做無規(guī)則的布朗運動【解析】運動員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因為泳衣由對水不浸潤的材料制成，故A正確；運動員入水激起的水花接近球形，這是表面張力的作用，故B正確；水池中的水溫約26℃，用以保證運動員入水后的舒適度，此時運動員的體溫和水池的水溫并不相同，故C錯誤；運動員入水后，身體周圍會有一些小氣泡做無規(guī)則的運動，這些小氣泡的運動不是布朗運動，故D錯誤．故選AB.6.(多選)圖甲為測量分子速率分布的裝置示意圖，圓筒繞其中心勻速轉(zhuǎn)動，側(cè)面開有狹縫N，內(nèi)側(cè)貼有記錄薄膜，M為正對狹縫的位置．從原子爐R中射出的銀原子蒸氣穿過屏上S縫后進入狹縫N，在圓筒轉(zhuǎn)動半個周期的時間內(nèi)相繼到達并沉積在薄膜上．展開的薄膜如圖乙所示，NP、PQ間距相等，銀原子的重力不計，運動過程中的碰撞不計，則(ACD)A．到達M附近的銀原子速率較大B．到達Q附近的銀原子速率較大C．到達Q附近的銀原子速率為“中等”速率D．到達PQ區(qū)間的分子百分率大于位于NP區(qū)間的分子百分率【解析】從原子爐R中射出的銀原子穿過S縫后向右做勻速直線運動，同時圓筒勻速轉(zhuǎn)動，銀原子進入狹縫N后，在圓筒轉(zhuǎn)動半個周期的過程中，銀原子相繼到達圓筒最右端并打到記錄薄膜上，打在薄膜上M點附近的銀原子先到達最右端，所用時間最短，所以速率較大，同理到達Q附近的銀原子速率為“中等”速率，故A、C正確，B錯誤；由圖乙可知，位于PQ區(qū)間的分子百分率大于位于NP區(qū)間的分子百分率，故D正確．7.(2022·江蘇南京預(yù)測)如圖所示，在用DIS驗證“玻意耳定律”的實驗中，用一個帶刻度的注射器及計算機輔助系統(tǒng)來探究氣體的壓強和體積關(guān)系．關(guān)于此實驗，下列說法正確的是(B)A．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出B．推拉活塞時，手不可以握住整個注射器C．必須測量所封閉氣體的質(zhì)量D．在活塞上涂上潤滑油，主要目的是為了減小摩擦【解析】推拉活塞時，動作要慢，使其溫度與環(huán)境保持一致，故A錯誤；推拉活塞時，手不能握住注射器，防止手對其起加熱作用，從而保證氣體的溫度不變，故B正確；研究對象是一部分封閉氣體在溫度不變的情況下，壓強和體積的關(guān)系，故本實驗只要保證封閉氣體的質(zhì)量不變即可，無需測量封閉氣體的質(zhì)量，故C錯誤；活塞與針筒之間要保持潤滑，可以減小摩擦，主要目的是不漏氣可以保證氣體質(zhì)量一定，故D錯誤．8.(2022·天津預(yù)測)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程到達狀態(tài)c，直線ac過原點．則氣體(A)A．在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強B．在狀態(tài)b的壓強小于在狀態(tài)c的壓強C．在b→c的過程中內(nèi)能減小D．在a→b的過程對外做功【解析】根據(jù)V＝eq\f(C,p)T可知，因直線ac過原點，可知在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強，b點與原點連線的斜率小于c點與原點連線的斜率，可知在狀態(tài)b的壓強大于在狀態(tài)c的壓強，選項A正確，B錯誤；在b→c的過程中溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，選項C錯誤；在a→b的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對外做功，選項D錯誤．9.(2022·北京大興三模)一定質(zhì)量的理想氣體，不同溫度下的等溫線是不同的，如圖是一定質(zhì)量的氣體在T1和T2溫度下的等溫線．下列說法正確的是(B)A．氣體在A狀態(tài)的溫度小于C狀態(tài)的溫度B．氣體如果從狀態(tài)A到狀態(tài)C，一定放出熱量C．氣體由狀態(tài)A沿線T2變化到狀態(tài)B的過程中，內(nèi)能減小D．氣體由狀態(tài)A沿線T2變化到狀態(tài)B的過程中，分子平均距離減小【解析】在p-V圖中A狀態(tài)所在的圖線在C狀態(tài)所在圖線的外側(cè)，所以A狀態(tài)所在的圖線對應(yīng)的溫度高，故A錯誤；氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C，體積不變，溫度降低，內(nèi)能減小，所以一定放出熱量，故B正確；氣體由狀態(tài)A沿線T2變化到狀態(tài)B的過程為等溫膨脹，內(nèi)能不變，故C錯誤；氣體由狀態(tài)A沿線T2變化到狀態(tài)B的過程為等溫膨脹，體積增大，氣體分子間的平均距離增大，故D錯誤．10.(多選)(2022·山東煙臺三模)如圖，內(nèi)壁光滑豎直放置的絕熱汽缸內(nèi)有一橫截面積為S、可自由移動的絕熱活塞把氣體分成a、b兩部分．開始時活塞上下兩部分氣體a、b的體積相等，溫度均為T0，氣體a的壓強為p0.現(xiàn)把汽缸緩慢倒置，再緩慢加熱氣體a，當氣體a的溫度升高到T時，活塞恰好回到原來的位置，氣體b的溫度為T0.重力加速度為g，則(BC)A．整個過程中氣體b的內(nèi)能始終保持不變B．活塞的質(zhì)量為eq\f(p0ST－T0,2gT0)C．最終氣體a的壓強為eq\f(T,T0)p0D．開始時氣體b的壓強為eq\f(T－T0,T0)p0【解析】對氣體b，汽缸倒置后，活塞回到原來位置的過程中，體積不斷減小，外界對氣體做功，而汽缸、活塞均絕熱，根據(jù)ΔU＝W＋Q，W>0，Q＝0則ΔU>0，即內(nèi)能增大，故A錯誤；設(shè)活塞質(zhì)量m，對氣體b，初末狀態(tài)相同，則氣體b初末狀態(tài)壓強相同pb＝p0＋eq\f(mg,S)，最終氣體a壓強pa＝pb＋eq\f(mg,S)，對氣體a，eq\f(p0,T0)＝eq\f(pa,T)，聯(lián)立解得pb＝eq\f(T＋T0,2T0)p0，m＝eq\f(p0ST－T0,2gT0)，pa＝eq\f(T,T0)p0，故B、C正確，D錯誤．故選BC.11.(多選)(2022·山東臨沂模擬)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化時氣體的壓強隨著溫度變化的p-t關(guān)系圖像，氣體從a狀態(tài)開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca最后回到a狀態(tài)，圖中ba的延長線過原點O，bc平行于t軸，ca的延長線過點(－273.15,0)．下列說法中正確的是(AD)A．三個狀態(tài)的體積關(guān)系為Va＝Vc＞VbB．過程bc中外界對氣體做功，氣體從外界吸熱C．過程ab中氣體對外界不做功，氣體從外界吸熱D．b狀態(tài)與c狀態(tài)相比，b狀態(tài)時容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)較多【解析】根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，Vc＞Vb，ca的延長線過點(－273.15,0)，則Va＝Vc，所以Va＝Vc＞Vb，故A正確；過程bc中氣體體積增大，氣體對外界做功，即W<0，溫度升高，內(nèi)能增大，即ΔU>0，根據(jù)ΔU＝W＋Q，則Q>0，即氣體從外界吸熱，故B錯誤；過程ab中氣體體積減小，氣體對外界做負功，故C錯誤；b和c兩個狀態(tài)，壓強相同，但c狀態(tài)時氣體溫度較高，即c狀態(tài)分子運動的平均速率較大，分子對容器壁的平均撞擊力較大，可判斷b狀態(tài)時單位面積單位時間內(nèi)容器壁受到分子撞擊的次數(shù)較多，故D正確．故選AD.12.(多選)(2022·云南師大附中模擬)如圖，水平面上放置一絕熱汽缸，質(zhì)量為m的絕熱活塞在缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞通過勁度系數(shù)為k的輕彈簧與天花板相連，開始時活塞靜止，彈簧處于原長，現(xiàn)通過電熱絲對缸內(nèi)氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動距離d后靜止，重力加速度為g，大氣壓強為p0，活塞面積為S；不考慮活塞與汽缸壁之間的摩擦，關(guān)于上述過程，下列說法正確的是(BD)A．缸內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小B．缸內(nèi)氣體吸熱，內(nèi)能增加C．缸內(nèi)氣體吸熱量小于p0Sd＋mgd＋eq\f(1,2)kd2D．缸內(nèi)氣體吸熱量大于p0Sd＋mgd＋eq\f(1,2)kd2【解析】根據(jù)題意，設(shè)封閉氣體初狀態(tài)的壓強為p1，由平衡條件有p0S＋mg＝p1S，通過電熱絲對缸內(nèi)氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動距離d后靜止，此時氣體壓強為p2，由平衡條件有p0S＋mg＋kd＝p2S可知，氣體的壓強變大了，根據(jù)氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，由于氣體體積也變大，則氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，故A錯誤；氣體體積變大，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，由于氣體內(nèi)能增加，則ΔU>0，氣體對外界做功，則W<0，可得Q>0，即氣體吸熱，內(nèi)能增加，故B正確；根據(jù)題意可知，活塞移動過程中，彈簧做功為W1＝－eq\f(1,2)kd2，重力做功為WG＝－mgd，外界對氣體做功為W2＝－p0Sd，由B分析可知，Q>|W1＋W2＋WG|，即缸內(nèi)氣體吸熱量Q>p0Sd＋mgd＋eq\f(1,2)kd2，故C錯誤，D正確．故選BD.應(yīng)用題——強化學(xué)以致用13.(2022·山東淄博三模)如圖甲所示的一款茶寵玩具特別有意思，當將熱茶淋在茶寵上時，茶寵會向外噴水，寓意吐故納新．為了研究其中的原理，某同學(xué)將茶寵理想化為如圖乙所示圓柱形容器，在容器底端側(cè)面有一尺寸可忽略的細孔，細孔下方是實心配重塊，圓柱橫截面積為S、細孔上方空間高為H.初始時容器內(nèi)部空氣的質(zhì)量為m0，內(nèi)部壓強與外界大氣壓均為p0，溫度為T0.容器內(nèi)氣體可視為理想氣體．現(xiàn)用熱水淋在容器上，使容器內(nèi)氣體溫度達到T1，此過程中容器內(nèi)部有空氣逸出；然后迅速將容器放入一足夠大的盛有水的水盆中，保證容器上的小孔恰好在水面以下、隨著容器內(nèi)氣體溫度降低，水盆中的水會被吸入容器，當氣體溫度恢復(fù)為T0時，容器內(nèi)外水面的高度差為h，然后取出容器，當將熱茶淋在容器上時就會出現(xiàn)神奇的噴水現(xiàn)象了．(1)求將熱水淋在容器上，容器升溫過程中逸出空氣的質(zhì)量Δm；(2)若H＝6cm，h＝1cm，T0＝300K，大氣壓強p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求容器內(nèi)的溫度T1(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．【答案】(1)eq\f(T1－T0,T1)m0(2)360K【解析】(1)小孔將容器內(nèi)外空氣連通，故容器內(nèi)氣體壓強不變，氣體溫度升高到T1時，根據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(V,T0)＝eq\f(V＋ΔV,T1)，eq\f(Δm,m0)＝eq\f(ΔV,V＋ΔV)聯(lián)立解得Δm＝eq\f(T1－T0,T1)m0.(2)由題意得eq\f(p0SH,T1)＝eq\f(p1SH－h(huán),T0)p1＋ρgh＝p0聯(lián)立解得T1≈360K.14.(2022·河北石家莊預(yù)測)如圖所示，U形玻璃細管豎直放置，水平細管(內(nèi)、外徑都很小)與U形細管底部相連通，各部分細管內(nèi)徑相同．C管長度為lC＝30cm，初始時U形玻璃管左、右兩側(cè)水銀面高度差為Δh＝15cm，C管水銀面距U形玻璃管底部距離為hC＝5cm.水平細管內(nèi)用小活塞封有長度為lA＝12.5cm的理想氣體A，U形管左管上端封有氣柱長度為lB＝25cm的理想氣體B，右管上端開口與大氣相通，現(xiàn)將活塞緩慢向右壓，使U形玻璃管左、右兩側(cè)水銀面恰好相平，該過程A、B氣柱的溫度保持不變．已知外界大氣壓強為p0＝75cmHg，水平細管中的水銀柱足夠長．(1)求左右兩側(cè)液面相平時，氣體B的長度L；(2)求該過程活塞移動的距離d.【答案】(1)20cm(2)27.5cm【解析】(1)設(shè)玻璃管橫截面積為S，活塞緩慢向右壓的過程中，氣體B做等溫變化，根據(jù)玻意爾定律有pB1VB1＝pB2VB2其中pB1＝75cmHg－15cmHg＝60cmHg，VB1＝25S，pB2＝75cmHg，VB2＝LS解得氣體B的長度L＝20cm.(2)活塞緩慢向右壓的過程中，各部分液柱移動情況示意如圖U形管左管中水銀柱長度變化等于氣柱B長度的變化ΔL左＝25cm－20cm＝5cmU形管右管中水銀柱長度變化ΔL右＝15cm＋5cm＝20cm氣體A做等溫變化pA1＝75cmHg＋5cmHg＝80cmHgpA2＝75cmHg＋25cmHg＝100cmHgVA1＝12.5SVA2＝LA2S根據(jù)玻意爾定律有pA1VA1＝pA2VA2解得氣體的長度LA2＝10cm活塞