专题14 热学【真题汇编】1、(2022山东卷T5)如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体( )A. 内能增加，外界对气体做正功B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加【答案】C【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。AB气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；CD气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。故选C。 2、(2022全国乙卷T33(1)一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在()A. 状态a处压强大于状态c处的压强B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能【答案】ABD【解析】AC根据理想气体状态方程可知即图像的斜率为，故有故A正确，C错误；B理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；DE理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有而，则有可得，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；故选ABD。3、(2022全国甲卷T33(1)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中()A. 气体一直对外做功B. 气体的内能一直增加C. 气体一直从外界吸热D. 气体吸收的热量等于其对外做的功E. 气体吸收的热量等于其内能的增加量【答案】BCE【解析】A因从a到bpT图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；B因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；CDE因W=0，U0，根据热力学第一定律U=W+Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。故选BCE。 4、(2022湖南卷T15(1)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是()A. A端为冷端，B端为热端B. A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C. A端流出的气体内能一定大于B端流出的D. 该装置气体进出过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律【答案】ABE【解析】A. 依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部份热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；B依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；CA端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；DE该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。故选ABE。5、(2022湖北T3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如pV图中ac直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是( )A. ab是等温过程B. ab过程中气体吸热C. ac过程中状态b的温度最低D. ac过程中外界对气体做正功【答案】B【解析】AB根据理想气体的状态方程可知ab气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W 0，由热力学第一定律DU = W + Q可知ab过程中气体吸热，A错误、B正确；C根据理想气体的状态方程可知，pV图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，ac过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；Dac过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。故选B。6、【2022河北T15(1) 】如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将_(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将_(填“升高”“降低”或“不变”)。【答案】 . 增大 . 升高【解析】假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高；气体温度升高，根据理想气体实验定律可知气体压强增大。7、【2022河北T15(2) 】水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：(1)此时上、下部分气体的压强；(2)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。【答案】(1)，；(2)【解析】(1)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知解得旋转后上部分气体压强为旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则解得旋转后下部分气体压强为(2)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知解得活塞的质量为8、(2022湖南卷T15(2)如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求：(1)活塞处于A位置时，汽缸中气体压强；(2)活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。【答案】(1)；(2)【解析】(1)将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有代入数据解得(2)当活塞在B位置时，汽缸内压强为p2，则有代入数据解得将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有联立解得9、(2022广东卷T15(1)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程_(选填“是”或“不是”)自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量_(选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量。【答案】 . 不是 . 大于【解析】1空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程；2由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。10、(2022广东卷T15(2)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。【答案】；10m【解析】对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知即解得根据解得h=10m11、(2022全国甲卷T33(2)如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、四部分，其中第II、部分的体积分别为和、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；(2)将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第部分气体的压强。【答案】(1)；(2)【解析】(1)因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖吕萨克定律可得解得(2)设当A中的活塞到达汽缸底部时中气体的压强为p，则此时内的气体压强也等于p，设此时内的气体的体积为V，则、两部分气体被压缩的体积为V0-V，则对气体对、两部分气体联立解得12、(2022全国乙卷T33(2)如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞和活塞之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞不能通过连接处。活塞、的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞、到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。(1)求弹簧的劲度系数；(2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 【答案】(1)；(2)，【解析】(1)设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞由平衡条件有解得弹簧的劲度