新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习第十二章热学

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1.
[2023·新课标卷](多选)如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦．初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等．现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )
A．h中的气体内能增加
B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等
D．f与h中的气体压强相等
2．[2023·全国甲卷，节选](多选)[物理—选修3－3]
在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是( )
A．气体的体积不变，温度升高
B．气体的体积减小，温度降低
C．气体的体积减小，温度升高
D．气体的体积增大，温度不变
E．气体的体积增大，温度降低
3．[2023·湖南卷]汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1.假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；
(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF.
4．[2023·全国乙卷][物理—选修3－3]
(1)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是( )
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
(2)
如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20 cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方．管内空气被一段水银柱隔开，水银柱在两管中的长度均为10 cm.现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1 cm.求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强．(气体温度保持不变，以cmHg为压强单位)
第十二章 热学
做真题 明方向
1．AD 当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩．与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确；未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析pfS＝F弹＋pgS
则pf>pg
分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有 eq \f(p0V0,T0) ＝ eq \f(pfVf,Tf)
eq \f(p0V0,T0) ＝ eq \f(pgVg,Tg)
由题意可知，因弹簧被压缩，则Vf>Vg，联立可得Tf>Tg，B错误；
对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确．
在达到稳定过程中h中的气体体积变小，f中的气体体积变大，即Vf＞Vh.根据理想气体状态方程对h气体分析可知 eq \f(p0V0,T0) ＝ eq \f(phVh,Th)
联立可得Tf>Th，C错误；
故选AD.
2．ABD 气体的体积不变，温度升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，A正确；
气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小．外界对气体做功，由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知气体对外界放热，B正确；
气体的体积减小，温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误；
气体的体积增大，温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知
Q>0
即气体吸收热量，D正确；
气体的体积增大，温度降低则气体的内能降低，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，E错误．
故选ABD.
3．(1) eq \f(p0V0,V0＋V1) (2)[1－( eq \f(V0,V0＋V1) )n]p0S
解析：(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积V＝V0＋V1
根据玻意耳定律p0V0＝p1V
解得p1＝ eq \f(p0V0,V0＋V1)
(2)同理第二次抽气p1V0＝p2V
解得p2＝ eq \f(p1V0,V0＋V1) ＝( eq \f(V0,V0＋V1) )2p0
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn＝( eq \f(V0,V0＋V1) )np0
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为ΔF＝(p0－pn)S＝[1－( eq \f(V0,V0＋V1) )n]p0S
4．(1)ACD (2)54.36 cmHg 74.36 cmHg
解析：(1)对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，故A正确；
根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C
可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误；
根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确；
根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确；
根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误．故选ACD.
(2)B管在上方，设B管中气体的压强为pB，长度lB＝10 cm
则A管中气体的压强为pA＝pB＋20 cmHg，长度lA＝10 cm
倒置后，A管在上方，设A管中气体的压强为p′A，A管内空气柱长度l′A＝11 cm
已知A管的内径是B管的2倍，则水银柱长度为h＝9 cm＋14 cm＝23 cm
则B管中气体压强为p′B＝p′A＋23 cmHg
B管内空气柱长度l′B＝40 cm－11 cm－23 cm＝6 cm
对A管中气体，由玻意耳定律有
pAlA＝p′Al′A
对B管中气体，由玻意耳定律有
pBlB＝p′Bl′B
联立解得pB＝54.36 cmHg
pA＝pB＋20 cmHg＝74.36 cmHg