高考物理热学真题及答案解析

8. 一定质量的理想气体由状态a经状态b、变化到状态d，p-V图像如图所示，则（）

14.(12分)

某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为 $p _ { 0 }$ 的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别 $S _ { 1 } , S _ { 2 } ( S _ { 1 } < S _ { 2 } )$ 。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好，不计活塞的质量和厚度，重力加速度为 ${ \pmb g }$

(1)打开气阀K,在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小；

(2)在(1)问操作后关闭气阀K,封闭体积为 $ { \boldsymbol { V } } _ { 0 }$ 气体(视为理想气体),然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a,直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为 $Q ,$ 求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功；

(3)在(2)问操作后继续缓慢拉动活塞a,使重物上升高度H,此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。

9. 图甲为 1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡 a 内封有一定质量的气体（视为理想气体），与 a 相连的 b 管插在水槽中固定，b 管中液面高度会随环境温度变化而变化。

设 b 管的体积与 a 泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压 $p _ { 0 }$ 下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在 $p _ { 0 }$ 下（ ）

甲

乙

A. 环境温度升高时，b管中液面升高 B. 环境温度降低时，b 管中液面升高C. 水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D. 水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大

3. 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气
压不变。在上浮过程中气泡内气体

12. 某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为 300K，压强为 $1 0 ^ { 5 } \mathfrak { p a }$ 的气体，容器内有一个面积 0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成 240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：

（1）气体现在的压强；

（2）观测台对气体的压力。

14. 如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间， $b .$ 与汽缸底部的距离 $\overline { { b c } } = 1 0 \overline { { a b } }$ ，活塞的面积为 $1 . 0 \times 1 0 ^ { - 2 } \mathrm { m } ^ { 2 }$ 。初始时，活塞在卡销 $a$ 处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1 $. 0 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 和300K 。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处（过程中气体温度视为不变），外力增加到200N并保持不变。

（1）求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力 大小；的

（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。

13．如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯 $a , b , c , d$ 中，平衡后烧杯 $a , b , c$ 中的试管内外水面的高度差相同，烧杯 $d$ 中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为 $t_{a} , t_{b} , t_{c}$ 、$t_{d}$ ，且 $t_{a}<t_{b}<t_{c}=t_{d}$ 。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是

a

b

c

d

14．如图，一坚直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销 $a , b$ 之间，$b$ 与汽缸底部的距离 $\overline{b c}=10 \overline{a b}$ ，活塞的面积为 $1.0 \times 10^{-2} \mathrm{~m}^{2}$ 。初始时，活塞在卡销 $a$ 处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为 $1.0 \times 10^{5} \mathrm{~Pa}$ 和300 K 。在活塞上施加坚直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销 $b$ 处（过程中气体温度视为不变），外力增加到200N并保持不变。
（1）求外力增加到200N时，卡销 $b$ 对活塞支持力的大小；
（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销 $b$ 时气体的温度。

8. 如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　）

13. 某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已 知 该 轮 胎 内 气 体 的 体 积 $V _ { 0 } = 3 0 \mathrm { L }$ ， 从 北 京 出 发 时 ， 该 轮 胎 气 体 的 温 度 $t _ { \mathrm { 1 } } = - 3 \mathrm { ^ \circ C }$ ， 压 强$p _ { \mathrm { 1 } } = 2 . 7 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 。哈尔滨的环境温度 $t _ { 2 } = - 2 3 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ，大气压强 $p _ { \theta }$ 取 $1 . 0 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 。求：

（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。

（2）充进该轮胎的空气体积。

13. 差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A 内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A 内气体压强减去B内气体压强大于$\Delta p$ 时差压阀打开，A 内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于 $\Delta p$ 时差压阀关闭。当环境温度$\begin{array} { r } { T _ { 1 } { = } 3 0 0 \mathrm { K } } \end{array}$ 时，A 内气体体积 $V _ { { \mathrm { A } } 1 } = 4 . 0 { \times } 1 0 ^ { 2 } \mathrm { m } ^ { 3 }$ ，B内气体压强 $p _ { \mathrm { { B l } } }$ 等于大气压强 $p _ { 0 }$ ，已知活塞的横截面积 $S = 0 . 1 0 \mathrm { m } ^ { 2 }$ $\Delta p = 0 . 1 1 p _ { 0 }$ $p _ { 0 } { = } 1 . 0 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ ，重力加速度大小取 $g = 1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ ，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到 $T _ { \mathrm { 2 } } = 2 7 0 \mathrm { K }$ 时：

①求B内气体压强 $p _ { { \mathtt { B } } 2 }$ ；

②求A 内气体体积 $V _ { \mathrm { A } 2 }$ ；

③在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到 $p _ { \theta }$ 并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。

14. 如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积 $S = 5 0 0 \mathrm { m m } ^ { 2 }$ 的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度 $l _ { 0 } = 2 0 0 \mathrm { m m }$ 。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5mm的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程$F - { \frac { 1 } { 5 + x } }$ 曲线如图乙。大气压强 $p _ { 0 } = 1 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$

（1）求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小；

（2）推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化；

（3）画出封闭气体等温变化的 $p - V$ 图像，并通过计算标出a、b处坐标值。

7. 用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为 $3 3 0 \mathrm { c m } ^ { 3 }$ ，薄吸管底面积 $0 . 5 \mathrm { c m } ^ { 2 }$ ，罐外吸管总长度为20cm，当温度为 $2 7 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　）

13. 可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB 和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知 $T _ { 1 } = 1 2 0 0 \mathrm { K } , T _ { 2 } = 3 0 0 \mathrm { K }$ ，气体在状态A的压强

$p _ { _ A } = 8 . 0 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ ，体积 $V _ { _ { 1 } } { = } 1 . 0 \mathrm { m } ^ { 3 }$ ，气体在状态C的压强 $p _ { C } = 1 . 0 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 。求：

（1）气体在状态D 的压强 $p _ { D }$ ；

（2）气体在状态B的体积 $V _ { 2 }$ 。

6. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程， $a { } b$ 过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　）

8．如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2 为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量）， $2 \rightarrow 3$ 为等压过程， $3 \rightarrow 4$ 为绝热过程， $4 \rightarrow 1$ 为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是

19. 如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A 分成体积均为 $V _ { \mathrm { 1 } } = 7 5 0 \mathrm { c m } ^ { 3 }$ 的左右两部分。面积为 $S = 1 0 0 \mathrm { c m } ^ { 2 }$ 的绝热活塞B被锁定，隔板A 的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度$T _ { 1 } = 3 0 0 \mathrm { K }$ 、压强 $p _ { 1 } = 2 . 0 4 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度 $T _ { 2 } = 3 5 0 \mathrm { K }$ 的状态3，气体内能增加 $\Delta U = 6 3 . 8 \mathrm { J }$ 。已知大气压强$p _ { 0 } = 1 . 0 1 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ ，隔板厚度不计。

（1）气体从状态1到状态2是\_\_\_（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能\_\_\_\_（选填“增大”、“减小”或“不变”）；

（2）求水平恒力F的大小；

（3）求电阻丝C放出的热量 $\mathcal { Q } _ { \mathfrak { c } }$

1. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ）

5. 下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）

13.

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 $A B$ 与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆 $A B$ 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，$K_{1}$ 打开，$K_{2}$ 闭合，抽气活塞在外力作用下从抽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，$K_{1}$ 闭合，$K_{2}$ 打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从 $K_{2}$ 排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为 $V_{0}$ ，初始压强等于外部大气压强$p_{0}$ ，助力活塞横截面积为 S ，抽气气室的容积为 $V_{1}$ ．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 $p_{1}$ ；
（2） 第 $n$ 次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 $\Delta F$ ．

3． 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态 $A$ 变化到状态 $B$ 。该过程中

14. 一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为 $1 7 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ，密度为 $1 . 4 6 \mathrm { k g } / \mathrm { m } ^ { 3 }$

（i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至 $2 7 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时内气体的密度；

（ii）保持温度 $2 7 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。

13. 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（ ）

13．（3 分）一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。容器以一定速度平移，突然施力使其停止，其中的气体温度 ，碰撞容器壁的剧烈程度 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

13． （3分）一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。容器以一定速度平移，突然施力使
其停止，其中的气体温度 　 　，碰撞容器壁的剧烈程度 　 　。 （选填“变
大”、“变小”或“不变”）

17． （40分）导热性能良好，内壁光滑的气缸开口朝上水平放在桌面上，开口面积为S，轻
质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气
缸底高度为h，以m为纵轴，
1
ℎ为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，重
力加速度为g，大气压为 　 　，当m＝0kg时，h
＝　 　。
三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理及回答问题过程中，要
求给出必要的图示，文字说明、公式、演算等。

11. 一定质量的理想气体经历了 $A { } B { } C { } D { } A$ 的循环过程后回到状态A，其 $p - V$ 图如图所示。完成一次循环，气体内能 （填“增加”“减少”或“不变”），气体对外界 （填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体\_\_\_ \_（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。

13. 在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的 $p - V$ 图像，气泡内气体先从压强为 $p _ { \theta }$ 、体积为 $V _ { 0 }$ 、温度为 $T _ { 0 }$ 的状态A等温膨胀到体积为 $5 V _ { 0 }$ 、压强为 $p _ { B }$ 的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为 $V _ { 0 }$ 、压强为 $1 . 9 p _ { 0 }$ 、温度为 $T _ { c }$ 的状态C B, 到C过程中外界对气体做功为 $W$ ．已知 $p _ { 0 } \mathrm { . }$ 、 $V _ { 0 }$ 、 $T _ { 0 }$ 和 $W$ ．求：

（1） $p _ { B }$ 的表达式；

（2） $T _ { c }$ 的表达式；

（3）B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？

5. 下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）

7. 如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为 $0 . 1 \mathrm { c m } ^ { 2 }$ 的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l 为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为$1 . 0 { \times } 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ ，水柱长度不计。

（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；

（2）求葫芦的容积；

（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留 2位有效数字）。已知1mol氮气在 $1 . 0 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a } . 2 7 3 \mathrm { K }$ 状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数 $N _ { \mathrm { A } }$ 取 $6 . 0 { \times } 1 0 ^ { 2 3 } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ o

13. 如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为 $H ,$ ，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降 $\frac { 1 } { 3 } H$ ，左侧活塞上升 $\frac { 1 } { 2 } H$ 。已知大气压强为 $p _ { 0 }$ ，重力加速度大小为 $g$ ，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求

（1）最终汽缸内气体的压强。

（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。

9. 一定质量的理想气体，初始温度为300K，压强为 $1 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 。经等容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J 的热量才能使气体温度上升100K。下列说法正确的是（ ）

2. 如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）

8．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

14. 下列说法正确的是（ ）

20. 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积 $S = 1 0 0 \mathrm { c m } ^ { 2 }$ ，质量 $m = 1 \mathrm { k g }$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度 300K 的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态 A，其体积$V _ { _ A } = 6 0 0 \mathrm { c m } ^ { 3 }$ 。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积 $V _ { _ B } = 5 0 0 \mathrm { c m } ^ { 3 }$ 。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强 $p _ { C } = 1 . 4 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量 $Q = 1 4 { \mathrm { J } }$ ；从状态B到状态C，气体内能增加 $\Delta U = 2 5 { \mathrm { J } }$ ；大气压 $p _ { \mathrm { 0 } } = 1 . 0 1 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 0

（1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；

（2）求气体在状态C的温度 $T _ { c } { \mathrm { ; } }$

（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功 $W _ { \mathrm { { s } } }$

14. 下列说法正确的是（ ）

15. 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。

6. 自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是（　　）

7. 如图所示，一定质量的理想气体分别经历a b® 和a c® 两个过程，其中a b® 为等温过程，状态b、c的体积相同，则（　　）