专题17 热学-2021年新高考物理模拟题分项汇编

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A．气体的内能包括气体分子的重力势能
B．同种物质不可能以晶体和非品体两种不同的形态出现
C．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡。那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
D．知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离
E.土壤里有很多毛细管，若要防止把地下的水分沿着它们引到地表，可将地面的土壤锄松
【答案】CDE
【解析】A．气体的内能等于气体内所有气体分子的动能和分子势能之和，但不包括气体分子的重力势能，故A错误；B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，故B错误；C．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡。那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故C正确；D．由气体的摩尔质量和气体的密度，可估算出摩尔体积，再根据阿伏伽德罗常数，可以估算出单个理想气体分子所占的平均体积，进而估算出理想气体分子间的平均距离，故D正确；E．将地面的土壤锄松。破坏了毛细管，可以减小土地下的水分蒸发，故E正确。故选CDE。
2．（2021·广东高三模拟）以下说法正确的是（ ）
A．太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果
B．大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体
C．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性
D．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
E.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
【答案】ACE
【解析】AE．液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，AE正确；B．大颗粒的盐磨成了细盐，还是晶体，B错误；C．液晶是一种特殊的物态，它既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，C正确；D．晶体融化时吸收热量，但温度不变，所以分子平均动能不变，D错误。故选ACE。
3．（2021·湖南怀化市高三一模）某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体 。
A．在状态a和c时的内能可能相等
B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
C．b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能
D．d→a过程单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
E.在一次循环过程中吸收的热量等于放出的热量
【答案】BCD
【解析】A．从c到d为绝热膨胀，有 ， ，根据热力学第一定律，可知 ，温度降低；从d到a，体积不变，由查理定律，可知压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于状态a态温度，根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态a的内能小于状态c的内能，A错误；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功 ， ，根据热力学第一定律，可知
，即外界对其做的功全部用于增加内能，B正确；CE．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则，即，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，E错误C正确；D．d→a过程，气体体积不变，外界对气体不做功，而气体压强减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，D正确。故选BCD。
4．（2021·天津河东区高三一模）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．充气过程中，储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变
C．充气过程中，储气室内气体内能不变
D．喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功
【答案】BD
【解析】A．充气过程中，由于温度不变，所以储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度不变，A错误；
B．充气过程中，由于温度不变，所以储气室内气体分子平均动能不变，B正确；C．充气过程中，温度不变，但储气室内气体分子数增多，所以储气室内气体内能增大，C错误；D．喷液过程中，温度不变，内能不变，但由于气体膨胀，气体对外做功，所以要吸收热量，D正确。故选BD。
5．（2021·广东高三模拟）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．布朗运动说明分子做无规则运动
C．温度是分子热运动平均动能的标志
D．温度是分子热运动平均速率的标志
E.分子力表现为引力时，分子间距离减小，分子势能也一定减小
【答案】BCE
【解析】A．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，所以A错误；B．布朗运动的实质是分子的无规则碰撞引起的，则布朗运动能说明分子做无规则运动，所以B正确；CD．温度是分子热运动平均动能的标志，所以C正确；D错误；E．分子力表现为引力时，分子间距离减小，分子势能也一定减小，所以E正确；
故选BCE。
6．（2021·广东高三模拟）下列说法中正确的是______。
A．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大
B．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性，由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关
D．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，其吸收的热量大于增加的内能
E.当分子间的引力与斥力相等时分子势能最大
【答案】BCD
【解析】A．容器中气体的内能与温度和体积有关，与物体的宏观速度大小无关，故A错误；B．热力学第二定律表明，自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，可以判断物理过程能否自发进行，故B正确；C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度都有关，故C正确； D．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，对外做功，根据热力学第一定律可知则吸收的热量大于增加的内能，故D正确； E．当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大；当分子间表现为斥力时，减小距离需要克服斥力做功，分子势能增大，所以当分子间的引力与斥力大小相等时分子间势能最小，故E错误。故选BCD。
7．（2021·北京东城区高三一模）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大
B．气体温度升高，气体内能一定增大
C．若压缩气体做功，气体分子的无规则运动一定更剧烈
D．若气体膨胀对外做功100 J，则内能一定减少100J
【答案】B
【解析】A．气体温度升高，绝大多数气体分子的动能都增大，但个别分子的动能也可能减小，A错误；
B．理想气体不考虑分子势能，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，气体内能一定增大，B正确；
C．压缩气体做功，若存在对外放热，由热力学第一定律可知，气体的内能可能减小，温度可能降低，故无规则运动不一定更剧烈，C错误；D．若气体膨胀对外做功100J，内能不一定减少100J，还跟吸、放热多少有关，D错误。故选B。
8．（2021·山东高三模拟）如图所示为一定质量理想气体状态变化的p-t图像。图中BA的延长线过（–273，0）点，CB平行于t轴，则下列说法正确的是（ ）
A．气体由状态A变为状态B，外界对气体做功
B．气体由状态C变为状态A，气体吸收热量
C．气体在状态B时的分子数密度比在状态C时的大
D．气体在状态B时的分子数密度比在状态A时的大
【答案】B
【解析】A．根据题意可知从状态A到状态B气体做等容变化，气体吸热，外界不对气体做功，故A错误；
B．从状态C变为状态A时，气体温度不变，内能不变，压强减小，体积增大，气体对外界做功，气体从外界吸收热量，故B正确；CD．从状态B到状态C气体做等压变化，温度降低，体积减小，所以状态B的分子数密度比状态C时的分子数密度小，状态A、B气体的体积相等，分子数密度相同，故C、D错误。
故选B。
9．（2021·北京丰台区高三一模）两个分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（ ）
A．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大
B．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功
C．在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小再增大
D．在r=r0处分子势能为零
【答案】B
【解析】A．由图可知，在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变大后变小，再变大，A错误；
B．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先是引力，故做正功，后变为斥力，故做负功，B正确；
C．在r由无限远到趋近于0的过程中，由于分子力先做正功后做负功，故分子势能先减小后增大，C错误；
D．在r=r0处分子势能最小，由于规定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，故此处的分子势能不为零，D错误。故选B。
10．（2021·天津高三一模）为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作。给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷撒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体（ ）
A．内能不断减小B．压强不断减小C．外界对气体做功D．气体对外放热
【答案】B
【解析】A．由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A错误；B．随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B正确；CD．气体的体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，CD错误。故选B。
11．（2021·天津高三模拟）如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（ ）
A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系
B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系
C．步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律
D．步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性
【答案】D
【解析】步骤①和②都从相同的高度下落，不同的是豆粒的个数，故它模拟的气体压强与分子密集程度的关系，也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力；而步骤②和③的豆粒个数相同，让它们从不同的高度落下，豆粒撞击的速率不同，所以它们模拟的是分子的速率与气体压强的关系，或者说是气体的分子平均动能与气体压强的关系；故选D。
12．（2021·重庆高三二模）一定质量的理想气体，状态由a变到b，再由b变到c，其压强和体积的关系如题图甲所示，根据图象，下列说法正确的是______。
A．由a变到b，温度升高，放热B．由a变到b，温度降低，放热
C．由b变到c，温度不变，放热D．由b变到c，温度不变，吸热
【答案】C
【解析】AB．由a变到b，气体发生等容变化，压强p增大，根据查理定律可知，气体温度升高，则内能增大，再根据热力学第一定律可知，因气体不做功，内能增大，则气体吸热，故AB错误；CD．由b变到c，由题图可知，气体发生等温变化，温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C正确，D错误。故选C。
13．（2021·广东高三模拟）在新冠肺炎防疫期间，特别是进入冬季时，进口冷链物品和公共场所需要及时消毒。如图所示为某种型号的背负式手压消毒喷雾器，其贮液筒的总容积为，每次都装入的药液，然后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒通过单向阀门每次能压入400cm3、1atm的空气，外界大气压也为1atm。试求：
（ⅰ）若整个打气过程中气体的温度保持不变，筒内药液未喷出，要使贮液筒中空气的压强达到4atm，打气筒应打压几次；
（ⅱ）若外界大气的温度为，贮液筒是用绝热材料制成的，在某次装入药液后将贮液筒密封，打气筒连续打压次后，打开喷嘴喷雾，筒内药液恰好全部喷完（不考虑喷管内药液体积、高度及药液的导热性），则最后贮液筒内气体的温度是多少℃。（T=273+t，结果保留三位有效数字）
【答案】（ⅰ）15次；（ⅱ）35.8℃
【解析】（ⅰ）根据题意和玻意耳定律得
解得次
（ⅱ）由题意可知；
初、末两个状态的压强相同，根据题意和盖-吕萨克定律有
解得
14．（2021·重庆高三二模）如题图乙所示，竖直放置的U形玻璃管左端封闭，右端开口，两管水银面等高，左管封闭的理想气体气柱长8cm，大气压强p0＝75cmHg．现给左管封闭气体缓慢加热，使封闭气柱长度变为8.5cm，求：
（1）加热后封闭气体的压强p；
（2）保持加热后的温度不变，为使封闭气柱长度变回8cm，从右端再次注入的水银柱长度l。
【答案】（1）76cmHg；（2）5.75cm
【解析】(1)根据题意可知加热后，左右两管水银面高度差为1cm，封闭气体的压强
p=76cmHg
(2)封闭气体发生等温变化，初态
p=76cmHg
V1=Sh1
末态
V2=Sh2
p2=?
根据玻耳定律
解得=80.75cmHg
左右两管水银面高度差变为l=80.75-75=5.75cm
15．（2021·济南市历城第二中学高三模拟）一端封闭导热的U型管中用水银封闭一定质量的理想气体，U型管两端连线与直管垂直，当U型口向上、直管竖直放置时，管中两水银面等高，如图（a），此时封闭气体柱长度为，两侧管中轴距离为d；大气压强为，室内温度不变，压强以“cm Hg”为单位，长度单位为“cm”。回答下面问题：
（1）若将U型管在管平面内缓慢逆时针转过成图（b），或顺时针缓慢转过成图（c），求（b）（c）两图中封闭气体柱长度之比；
（2）若U型管从图（c）继续顺时针缓慢转动，当左侧管中水银恰好与管口相齐时两侧管中水银面连线恰好在竖直方向上如图（d），已知cm，cm。求大气压强。
【答案】（1）；（2）75cmHg
【解析】（1）封闭气体做等温变化，对（a）（b），有
①
对（a）（c），有
②
解得③
（2）从（a）（d），有④
其中、，解得cmHg
16．（2021·广东高三模拟）如图所示，导热的圆柱形汽缸固定在水平桌面上，横截面积为S、质量为m1的活塞封闭着一定质量的气体（可视为理想气体），活塞与汽缸间无摩擦且不漏气．总质量为m2的砝码盘（含砝码）通过左侧竖直的细绳与活塞相连．当环境温度为T时，活塞离缸底的高度为h.现使活塞离缸底的高度为，求：
（1）当活塞再次平衡时，环境温度是多少？
（2）保持（1）中的环境温度不变，在砝码盘中添加质量为Δm的砝码时，活塞返回到高度为h处，求大气压强。
【答案】（1）；（2）
【解析】(1)由题可知，初始时温度为T1＝T
体积为V1＝hS
变化后温度为T2，体积为
根据盖吕萨克定律，有
解得
(2)设大气压强为P0，初始时体积
活塞受力平衡，有
初始时压强为
变化后体积V3＝Hs
末状态活塞受力平衡，有
解得
根据玻意耳定律，有
解得
17．（2021·辽宁朝阳市高三一模）2019年12月以来，新型冠状病毒疫情给世界经济带来很大影响。勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图。消毒桶的总容积为10L，装入7L的药液后再用密封盖将消毒桶密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入的1atm的空气，设整个过程温度保持不变，求：
（1）要使消毒桶中空气的压强达到5atm，打气筒应打压几次？
（2）在贮气筒中空气的压强达到5atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内、外气体压强相等时不再向外喷消毒液，消毒筒内是否还剩消毒液？如果剩下的话，还剩下多少体积的消毒液？如果剩不下了，喷出去的气体质量占原来喷消毒液前消毒桶内气体质量的多少？
【答案】（1）48；（2）剩不下，喷出去的气体占喷出前气体质量的
【解析】（1）设需打n次，贮气筒内压强变为5atm，由玻意耳定律
其中，，，
将已知量代入上式得（次）
（2）停止喷雾时，桶内气体压强变为1atm，此时贮液筒内气体体积为
由玻意耳定律得
即
解得
大于了消毒桶的总容积10L，故消毒桶里不能剩下消毒液了。喷出去的气体体积
则
18．（2021·山东青岛市高三一模）如图，绝热气缸a与导热气缸b、c均固定于地面，由刚性杆连接着的两个绝热活塞均可在气缸内无摩擦滑动。开始时a、b两个气缸内装有体积相等、温度均为T0的理想气体，真空气缸c的容积与此时a、b两个气缸中的气体体积相等，通过阀门与气缸b相连。现将阀门打开，稳定后，a中气体压强为原来的0.6倍，环境温度保持不变。
（1）求稳定后气缸a中气体的温度；
（2）请用热力学第一定律解释上述过程气缸a中气体温度变化的原因。
【答案】（1）；（2）见解析
【解析】（1）阀门打开，稳定后，a中气体压强为原来的0.6倍，此时B中的压强变为原来的0.6倍，设图示状态中a、b、c的体积为V0，气缸b体积减少了V，以b、c为整体，由于温度不变
解得
在阀门打开至稳定过程，对气缸a有
可得
（2）a中气体膨胀对外做功，绝热过程Q=0，根据热力学第一定律，理想气体内能减少，温度降低。
19．（2021·辽宁抚顺市高三一模）在如图甲所示，粗细均匀的L形细玻璃管，、两部分长度均为20cm，部分水平、右端开口，管内充满水银，部分竖直、上端封闭一定质量的理想气体。现将玻璃管在竖直平面内绕O点逆时针方向缓慢旋转53°，如图乙所示，此时被封闭的气柱长度为x。缓慢加热管内封闭气体至温度T，使管内水银恰好不能溢出管口。已知大气压强为，室温为27℃。求：（，，，结果保留三位有效数字）
（1）气柱长度x；
（2）温度T。
【答案】（1）17.1cm；（2）364K
【解析】（1）转动过程，温度不变，设玻璃管的横截面积为S；
，
由玻意耳定律得
解得气体长度
（2）加热管内封闭气体至温度T时，
与初状态比较，为等容变化，有
解得
20．（2021·北京西城区高三一模）在研究物理学问题时，为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律，我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。
（1） 如图1所示，在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接（弹簧与A、B不分开）构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩，同时释放A、B，此后A的v-t图像如图2所示（规定向右为正方向）。已知mA=0.1kg，mB=0.2kg，弹簧质量不计。
a. 在图2中画出B物块的v-t图像；
b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。
（2）双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可近似看作谐振子，其运动规律与（1）的情境相似。已知，两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示，在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设原子A固定不动，原子B振动的范围为，其中a远小于r0，请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。
【答案】（1）a；b. ；（2）；
【解析】（1）a. 如答图2所示
b. 由图像可知，当时弹簧恢复到原长 ，根据动量守恒定律
可得，此时
根据机械能守恒定律
（2）原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图3所示
由题意可知，原子B处于r1=r0处时，系统的动能为最大值，设为Ek1，系统的势能为最小值，为
原子B处于r2=r0-a处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，为
根据能量守恒定律可得
解得
21．（2021·山东枣庄市高三二模）近年来，科学家发现，距离地球12.5光年的位置有一颗类地行星——带加登C星。它的地表有辽阔的湖面，不过湖里不是液态的水，而是液态二氧化碳。假设该液态二氧化碳的密度为，湖面下方的压强为、下方处的压强为。求：
（1）该行星表面的重力加速度的大小；
（2）假设在该行星表面有一个开口向下、竖直静止放置的导热良好的均匀气缸，气缸深为。其中活塞横截面积为，活塞质量可忽略不计.当活塞下面悬挂一个质量为的重物时，活塞恰好位于气缸口处；取下重物，将气缸缓慢旋转到竖直开口向上，然后把相同的重物放在活塞上，待稳定后，活塞到气缸口的距离是多少.假设行星表面处的气温不变。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）湖面下方的压强为
下方处的压强为
代入数据解得
（2）气缸开口向下时，有
气缸开口向下时，有
根据玻意耳定律可得
解得
则活塞到气缸口的距离。
22．（2021·福建高三二模）气压式升降椅内的气缸填充了氮气，气缸上下运动支配椅子升降。如图乙所示为其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为。横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量氮气（视为理想气体），稳定后测得封闭气体柱长度为。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为，环境温度不变，重力加速度为。求：
(1)初始状态封闭气体的压强；
(2)若把质量为的重物放在椅面上，稳定后椅面下降的高度。
【答案】(1)；(2)
【解析】(1)对气缸与椅面整体受力分析如图
由受力平衡有

得
(2)重物放上后，设气缸内气体压强为，对气缸、椅面与重物整体受力分析如图
由受力平衡有
得
对气缸内气体分析 ，导热性能良好，室温不变气缸内气体温度不变
初状态
末状态
对气缸内气体由玻意耳定律

得
可知气体体积变小，长度较小即为高度下降
23．（2021·湖南邵阳市高三一模）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，左侧管开口向上，右侧管口封闭，两管口上端齐平，管内用水银封闭了一段气体，右管中封闭气柱高h1=10cm，左右液面高度差△h=4 cm，右管中水银柱的长度大于6 cm，设大气压等于76cmHg，环境温度为27°C
（1）若对封闭气体缓慢降温，使左管中水银与右管中水银液面对齐，求气体最终的温度；
（2）若对封闭气体缓慢升温，使左管中水银刚好不溢出管口，求气体最终的温度。
【答案】（1）228K（或者-45℃）；（2）552K（或者279℃）
【解析】（1）开始时，封闭气体压强为p1=p0+4cmHg=80cmHg
设封闭气体降低至温度为T2时，左、右两管中水银液面上端对齐，这时右管中气柱高为h2=8cm，此时封闭气体的压强p2=p0=76cmHg
根据理想气体状态方程有
解得T2=228K
（2）设封闭气体升至温度为T3时，左管中水银刚好不溢出管口，封闭气体的压强为p3=p0+16cmHg=92cmHg，这时右管中气柱高为h3=16cm，根据理想气体状态方程有
解得T3=552K
24．（2021·河北高三一模）如图，某材料制备系统由供气瓶、反应室、 加热器和真空泵等设备组成。供气瓶的容积为，储存的气体压强为，反应室的容积为。制备材料前，反应室处于真空状态，关闭所有阀门。制备材料时，先打开阀门1，供气瓶向反应室缓慢供气，当反应室气压达到时，关闭阀门1；对反应室内气体缓慢加热，使其从室温升到，进行材料合成。实验结束后，待反应室温度降至室温，将其抽至真空状态。环境温度恒定，忽略材料体积，气体不参与反应。
（1）加热后，求反应室内气体的压强（结果保留3位有效数字）。
（2）当供气瓶剩余气体压强降到时，需更换新的供气瓶，供气瓶最多能给反应室充气多少次？
【答案】(1)；(2) 次
【解析】(1)根据查理定律得
解得
(2)设可以供n次，则根据玻意耳定律得、
解得次
25．（2021·广东高三模拟）如图所示，长为31cm内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长度为10cm，温度为27℃，外界大气压强p0=75cmHg。若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，求：
（1）这时留在管内的水银柱的长度l；
（2）缓慢转回到开口竖直向上，且外界温度降为-28℃时，需要加入多长水银柱，才使水银柱的上端恰好重新与管口齐平。
【答案】（1）l＝15cm；（2）l0=8cm
【解析】(1)初态时气体压强为
p1＝p0+21cmHg
V1＝10S
开口向下稳定时压强为p2＝p0-l
体积为
V2＝(31-l)S
T2＝300K
由玻意耳定律p1V1＝p2V2
解得l＝15cm
(2)设加入l0长水银柱，则
p3＝(75+15+ l0) cmHg
V3＝(31-15- l0)S＝16S
根据理想气体状态方程
解得l0=8cm
26．（2021·广东高三模拟）如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形细管，管道水平部分长为L、竖直部分长1.5L，管内有一段长度为L的水银柱封闭一段气柱。U形管静止不动时水银柱恰好在管道的水平部分，当U形管绕开口臂的轴线匀速转动时，处于U形管水平部分的水银柱的长度为 。设水银的密度为 （kg/），大气压强是 （Pa）。求：
（1）U形管转动的角速度为多大？（不考虑气体温度的变化）
（2）不断增大角速度，能否使水银柱全部进入封闭端竖直管内？（只要回答“能”或“否”即可）
【答案】（1）；（2）否
【解析】（2）设U形管横截面积为S，管道转动时被封气体的压强为p，由玻意耳定律可得
解得
取水平部分的水银分析，有
联立解得
（2）全部进入竖直管内，水银柱不能平衡，水银柱上面的压强比大气压大，再加上水银柱的重力，大气压不能把水银柱压上去，所以回答否。
27．（2021·湖南娄底市高三零模）如图所示，开向下的汽缸内封闭有一定质量的气体，缸体质量为m。活塞橫截面积为S。活塞与直立在地面上的粗弹簧接触，活塞和缸体悬在空中，活塞与汽缸无摩擦且不漏气，活塞离缸体底部的距离为h。活塞与缸体的导热性能良好，大气压强为p，环境温度为，重力加速度为g。现使环境温度缓慢升高。使缸体上升的高度、此过程气体吸收的热量为Q。求：
（1）环境温度升高了多少：
（2）此过程气体的内能增量为多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）温度升高过程气体发生的是等压变化，则
解得
升高的温度为
（2）设缸内气体压强为p，则
根据热力学第一定律
解得
28．（2021·江西高三二模）一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化，其中AB延长线过原点，BC平行于T轴，A、B、C状态下的温度已在图中标示（为已知），其中C状态下气体体积为20L，求：
(1)A、B状态下的体积；
(2)若整个过程做功为60J，求A状态下的气体压强。
【答案】(1)15L；(2)4×103Pa
【解析】(1)对BC过程，有TB=150K，TC=200K；VB=？，VC=20L
由等压变化（盖·吕萨克定律）有
所以
代入数据得VB=15L
由图AB延长线过原点，知A到B为等容变化，所以VA=VB=15L
(2)由于A到B等容变化，不做功，所以WBC=WABC=60J
又WBC=PB·（VC-VB）
联立得PB=1.2×104Pa
从A到B等容变化，由查理定律得
解得
将B状态压强PB=1.2×104Pa代入，得PA=4×103Pa
29．（2021·湖南怀化市高三一模）体育课上某同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.2 atm，已知篮球内部容积为7.5 L。现用简易打气筒给篮球打气，每次能将0.2 L、1.0 atm的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6 atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围，求需打气的次数范围。
【答案】12≤n≤15
【解析】对球内原有气体，当压强降为P1=1.0atm时，设其体积为V1，由玻意耳定律有P0V0=P1V1
解得V1=9L
设需打气n次球内气压回到正常范围，设球内正常气压为P2，每次打入的空气为ΔV。
由玻意耳定律有P2V0=P1（V1+n ΔV）
解得
当P2=1.5atm时，解得n=11.25
当P2=1.6atm时，解得n=15
故需打气的次数范围12≤n≤15
30．（2021·福建福州市高三二模）如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝（图中未画出）．面积为S的绝热活塞位于气缸内，下端封闭着理想气体，当热力学温度为时，活塞距气缸底部的高度为h；现用电热丝缓慢加热，当气体吸收的热量为Q时，活塞上升了。则气缸内气体内能的变化量______（填“大于”“等于”或“小于”）Q，此时气缸内气体的热力学温度为______。
【答案】小于
【解析】[1] 设封闭气体压强为p，气体发生等压变化，对活塞，由平衡条件得
气体发生等压变化，该过程气体对外做功
由热力学第一定律得
解得
即气缸内气体内能的变化量小于Q
[2] 封闭气体初状态参量 ，
末状态参量
由盖吕萨克定律得
解得