专题31 热力学定律（二）-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

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2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编专题31 热力学定律（二）1、（2021·安徽省芜湖市高三下学期5月质检）根据《乘用车轮胎气压检测系统的性能要求和试验方法》规定要求，我国生产的所有车辆都必须安装直接式或间接式胎压监测系统（TPMS）系统。已知某汽车轮胎气压的正常范围值为，最大限压为。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为。（i）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎压只有，如图所示。现用车载充气泵充气，每分钟充入压强为的气体，若将其胎压恢复至，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）（ii）若室外温度为，此时车胎胎压为，现将车停至地下停车场（温度为），经较长时间停放后，该车胎气压变为多少？是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）【答案】（i）；（ii），没有【解析】（i）以充气后胎内气体为研究对象，设充气分钟，由玻意耳定律得：其中，，，解得（ii）以充气后车胎内所有气体为研究对象，则，设充分热交换后轮胎内气体压强为，温度初态和末态体积相同，由查理定律得解得该胎压没超过限压，所以没有爆胎危险。2、（2021·安徽省马鞍山市高三下学期5月三模）如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平玻璃细管A与U型细管底部相连通，各部分细管内径相同．此时U型管B、C两侧水银面高度差为25cm，C管水银面距U型管底部距离为5cm，A管左端封有长度为45cm的理想气体，B管上端用活塞封有长30cm的理想气体，C管上端开口与大气相通，现将活塞缓慢向下压，使A管内气体长度缩短了5cm。已知外界大气压强为75cmHg，玻璃管导热良好，忽略环境温度的变化。求：（i）此时A管内气体的压强；（ⅱ）活塞向下移动的距离。【答案】（i） ；（ⅱ）25cm【解析】（i） 对A管气体分析有根据玻意耳定律可得                        解得（ⅱ）活塞向下移动后，由几何关系可知，C中水银面上升，B中水银面下降，由题意可知，此时B、C管内水银面等高，距底部均为15cm，则有根据玻意耳定律可得                   解得活塞移动的距离x=3、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）儿童乐园的充气碰碰球是由完全封闭的PVC薄膜充气而成，球内气体体积V1=0.8m3，中午最高气温为27℃时，球内气体压强p1=1.4×105Pa两同学碰撞游戏时挤压碰碰球，球内气体体积最大还可压缩0.1m3。求：（1）碰撞游戏时，球内气体压强的最大值；（2）为保障安全，球内气体压强不能超过p2=2×105Pa，则早晨17℃环境下，工作人员给碰碰球充气的压强不能超过多少？【答案】（1）1.6×105Pa；（2）1.69×105Pa【解析】（1）在碰撞游戏时，若不挤压碰碰球，挤压最大时压强为p3，由等温变化p1V1=p3（V1-0.1）解得p3=1.6×105Pa（2）由理想气体状态方程T1=27+273k=300KT2=17+273K=290K解得p0=1.69×105Pa4、（2021·广东省普宁二中高三下学期5月适应性考试）如图甲所示，一个厚度不计的圆筒形导热气缸开口向上竖直放置，气缸底面积，高度，已知大气压强，室温为7℃，取。缸内气体可视为理想气体。（1）若室温升到27℃，求此时气缸内空气质量与室温为7℃时气缸内空气质量之比；（2）若室温仍为7℃，如图乙所示，在气缸开口处加质量为的活塞，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，如果在活塞上缓慢放置一定质量的细砂，气柱高度变为气缸高度的，求砂子的质量并判断此过程缸内气体吸热还是放热。【答案】（1）；（2）0.3kg，放热【解析】（1）室温为7℃时，气缸内空气的体积为，温度室温升到27℃时，此时包括逸出气体在内的气体的总体积为，温度为，由盖-吕萨克定律有设室温为27℃时气缸内空气的密度为，则27℃时气缸内空气质量为，7℃时气缸内空气质量为，则室温为27℃时气缸内空气质量与室温为7℃时气缸内空气质量之比为（2）因为砂子是缓慢放置的，所以气缸内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有其中，，代入数据解得因为气体体积减小，外界对气体做功，此过程气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，此过程气体向外放热。5、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）如图是由气缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车减震装置，该装置的质量、活塞柱与气缸摩擦均可忽略不计，气缸导热性和气密性良好。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，气缸内的气体可视为理想气体，压强为，封闭气体和活塞柱长度均为。活塞柱横截面积为；该装置竖直安装到汽车上后，其承载的力为时，弹簧的压缩量为。大气压强恒为，环境温度不变。求该装置中弹簧的劲度系数。【答案】2×104N/m【解析】设大气压为p0，活套柱横截面积为S；设装置未安装汽车上之前，气缸内气体压强为p1，气体长度为l，气缸内气体体积为V1；装置竖直安装在汽车上后，平衡时弹簧压缩量为x，气缸内气体压强为p2，气缸内气体体积为V2。则依题意有 ，， 对封闭气体，安装前、后，等温变化，有 设弹簧劲度系数为k，对上支座进行受力分析，设汽车对气缸上支座的压力为F，由平衡条件 联立并代入相应的数据，解得k=2×104N/m6、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模）如图所示，由内径相同两U形玻璃管弯接而成的连通器竖直放置，左侧管顶端封闭，右侧管顶开口，中间不漏气。现用水银封闭有A、B两部分气体，已知环境温度恒为17℃，大气压强为76cmHg，稳定时，A部分气体长度为20cm，管内各液面高度差分别为、。（1）求A部分气体的压强；（2）保持B部分气体温度不变，给A部分气体缓慢加热，使其温度升高到147℃时，A部分气柱长度变为24cm，求此时右侧U形管液面高度差。【答案】（1）；（2）【解析】（1）中间B气体压强A部分气体压强（2）A部分气体加热后，有得由于左边水银高度相等，则中间B气体的压强解得7、（2021·河南省洛阳市高三下学5月三模）某同学给自行车内胎充气，发现该内胎的容积为2400cm3，最大承受压强为2.6atm（标准大气压）。现在用打气筒给该内胎充气，每次能将体积为120cm3、温度为17℃、压强为1atm的气体充入内胎当中。充气前内胎中有体积为2400cm3、温度为17℃、压强为1atm的气体。若气体均可看成理想气体，不考虑充气过程中气体温度的变化，不考虑内胎容积的变化。（1）若使内胎中的气体压强升高到2.5atm，求需要对内胎充气的次数；（2）当气体压强升高到2.5atm，计算当气温升高到37℃时内胎中气体的压强并判断是否安全。【答案】（1）30次；（2）不安全【解析】(1)对原内胎中的气体等温过程分析，有①对打进内胎的气体等温过程分析，有②联立①②，代人数据得n= 30次(2)对内胎中的气体等容过程分析，有代入数据，得∶p' = 2.67atm大于最大承压2.6atm，故不安全