2023年浙江省高考物理模擬試題分類(lèi)——專題12熱學(xué)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?2023年浙江省高考物理模擬試題分類(lèi)——專題12熱學(xué)
一．選擇題（共11小題）
1．（2023?杭州一模）下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
B．氣體與液體分子可以自由移動(dòng)而固體分子不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)
C．熱力學(xué)溫度升高1K和攝氏溫度升高1℃對(duì)應(yīng)的溫度變化量相同
D．水蒸氣凝結(jié)成小水珠過(guò)程中，水分子間的引力增大，斥力減小
2．（2023?西湖區(qū)校級(jí)模擬）2021年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)氣泡，如圖所示，氣泡靜止在水中，此時(shí)（　?。?br />
A．氣泡受到浮力
B．因處于完全失重狀態(tài)，所以不會(huì)有水分子進(jìn)入氣泡中
C．氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力
D．水與氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力
3．（2023?金華一模）不少車(chē)主常在私家車(chē)內(nèi)備有電動(dòng)充氣泵，如圖所示。某次充氣前測(cè)得某輪胎胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)只有p1=1.1×105Pa，為使汽車(chē)正常行駛，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)需達(dá)到p2=1.4×105Pa．若已知該輪胎的內(nèi)胎體積為V0，車(chē)主用電動(dòng)充氣泵給輪胎充氣，每秒鐘充入ΔV=1400V0，壓強(qiáng)為p1=1.1×105Pa的氣體，胎內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣過(guò)程中內(nèi)胎體積和胎內(nèi)氣體溫度保持不變。則下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體內(nèi)能保持不變
B．充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體一定向外吸熱
C．為使汽車(chē)正常行駛，需要電動(dòng)充氣泵給該輪胎充氣時(shí)間約100s
D．為使汽車(chē)正常行駛，需要電動(dòng)充氣泵給該輪胎充氣時(shí)間約110s
4．（2023?浙江模擬）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過(guò)程，其中a→b為等溫過(guò)程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（　?。?br />
A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b
B．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)c
C．a(chǎn)→c過(guò)程中氣體吸收熱量
D．若沿abca過(guò)程變化則外界對(duì)氣體做負(fù)功
5．（2023?浙江模擬）2022年10月12日15時(shí)45分，“天宮課堂”第三課開(kāi)講。某學(xué)生設(shè)想“天地同一實(shí)驗(yàn)”，即在空間站和地面做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下面有關(guān)其設(shè)想的實(shí)驗(yàn)和可能出現(xiàn)的現(xiàn)象說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．如圖1用一根繩子系著一個(gè)金屬球，拉開(kāi)一個(gè)角度，靜止釋放后“天上”和“地上”看到的現(xiàn)象相同
B．如圖2用同樣的材料和操作流程，做教材中的薄膜干涉實(shí)驗(yàn)，“天上”和“地上”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同
C．如圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同的溫度下，“天上”和“地上”容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)相同
D．如圖4用相同材料做成的兩根內(nèi)徑相同、兩端開(kāi)口的圓柱形毛細(xì)管豎直插入水中，“天上”和“地上”觀察到的現(xiàn)象相同
6．（2023?溫州模擬）如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積S＝100cm2的質(zhì)量不計(jì)且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V﹣T圖像，密閉氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)pA＝1.03×105Pa，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中吸收熱量Q＝500J。已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．重物質(zhì)量m＝1kg
B．氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為8.0×10﹣2m3
C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，氣體對(duì)外界做功202J
D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，氣體的內(nèi)能增加294J
7．（2023?浙江模擬）在“用DIS研究溫度不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，緩慢推動(dòng)活塞，注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小，多次測(cè)量得到注射器內(nèi)氣體壓強(qiáng)p、體積V變化的p﹣V圖線，如圖所示（其中實(shí)線是實(shí)驗(yàn)所得圖線，虛線為一條雙曲線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫度保持不變），發(fā)現(xiàn)該圖線與玻意耳定律明顯不合，造成這一現(xiàn)象的可能原因是（　?。?br />
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)用手握住注射器
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)迅速推動(dòng)活塞
C．注射器沒(méi)有保持水平
D．推動(dòng)活塞過(guò)程中有氣體泄漏
8．（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)模擬）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開(kāi)講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站再次為廣大青少年帶來(lái)一堂精彩的太空科普課，其中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)是王亞平在太空擰毛巾，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動(dòng)也不會(huì)掉。形成這種現(xiàn)象的原因，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．在空間站水滴不受重力
B．水和手發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象
C．水和手發(fā)生不浸潤(rùn)現(xiàn)象
D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上
9．（2023?浙江二模）下列關(guān)于固體、液體、氣體的說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．夏季天早時(shí)，給莊稼松土是為了破壞土壤中的毛細(xì)管，防止水分蒸發(fā)
B．晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，但沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)一定相同
C．由于液體表面層分子間距距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以存在浸潤(rùn)現(xiàn)象
D．炒菜時(shí)我們看到的煙氣，是因?yàn)橛蜔燁w粒的熱運(yùn)動(dòng)
10．（2023?浙江模擬）王亞平在“天宮課堂”中，將分別粘有水球的兩塊透明板慢慢靠近，直到兩個(gè)水球融合在一起，再把兩板慢慢拉開(kāi)，水在兩塊板間形成了一座“水橋”。如圖甲所示，為我們展示了微重力環(huán)境下液體表面張力的特性?！八畼颉北砻媾c空氣接觸的薄層叫表面層，已知分子間作用力F和分子間距r的關(guān)系如圖乙。下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．可以推斷水和透明板是不浸潤(rùn)的
B．王亞平把兩板慢慢拉開(kāi)形成“水橋”的過(guò)程，“水橋”表面層相鄰水分子間的分子勢(shì)能變小
C．王亞平把兩板慢慢拉開(kāi)形成“水橋”的過(guò)程，“水橋”表面層相鄰水分子間的分子力做負(fù)功
D．王亞平放開(kāi)雙手兩板吸引到一起，該過(guò)程表面層相鄰水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與乙圖的A到B過(guò)程相對(duì)應(yīng)
11．（2023?杭州一模）夏天，從湖底形成的一個(gè)氣泡，在緩慢上升到湖面的過(guò)程中沒(méi)有破裂。若越接近水面，湖水的溫度越高，大氣壓強(qiáng)沒(méi)有變化，將氣泡內(nèi)的氣體看作理想氣體。則上升過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能可能不變
B．氣泡上升過(guò)程中可能會(huì)放熱
C．氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大
D．氣泡內(nèi)分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氣泡壁單位面積的撞擊力變小
二．多選題（共1小題）
（多選）12．（2023?溫州模擬）小明同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)他測(cè)量出的分子直徑明顯偏大，出現(xiàn)這種情況的可能原因是（　?。?br /> A．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)
B．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算
C．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多計(jì)了5滴
D．油酸酒精溶液久置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化
三．計(jì)算題
13．（2023?浙江模擬）如圖為一水平放置的氣缸，裝一定量的體積為1×103cm3的某理想氣體，通過(guò)一橫截面積S＝10cm2的活塞與壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa的大氣相隔?；钊c氣缸壁之間有一定壓力，二者間最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為f＝50N，摩擦產(chǎn)生的熱量均耗散到外界，不被氣缸內(nèi)氣體吸收。初態(tài)氣體溫度頭T0＝300K，活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦力作用。現(xiàn)用一加熱器緩緩對(duì)氣缸加熱，假設(shè)氣體始終經(jīng)歷準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。求：
（1）活塞開(kāi)始移動(dòng)時(shí)氣體溫度T1；
（2）當(dāng)加熱至末態(tài)T2＝900K時(shí)，因摩擦而耗散的熱量；
（3）已知該氣體的內(nèi)能滿足U＝0.5T（J）（T單位取K），求從初態(tài)到末態(tài)氣體總吸熱Q。

14．（2023?浙江模擬）如圖所示是一種環(huán)保高溫蒸汽鍋爐，其質(zhì)量為500kg。為了更方便監(jiān)控高溫蒸汽鍋爐外壁的溫度變化，在鍋爐的外壁上鑲嵌一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的氣缸，氣缸內(nèi)氣體溫度可視為與鍋爐外壁溫度相等，氣缸開(kāi)口向上，用質(zhì)量為m＝2kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S＝1.5cm2。當(dāng)氣缸內(nèi)溫度為27℃時(shí)，活塞與氣缸底間距為L(zhǎng)＝1cm，活塞上部距活塞0.5cm處有一用輕質(zhì)繩懸掛的重物M。當(dāng)繩上拉力為零時(shí)，與繩相連的警報(bào)器會(huì)發(fā)生報(bào)警，從而可以有效地防止事故發(fā)生。已知室外空氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，活塞與器壁之間摩擦可忽略。求：

（1）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，鍋爐外壁溫度為多少？
（2）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，氣體吸收了20J的熱量，那么氣體的內(nèi)能變化了多少？
（3）若鍋爐外壁的安全溫度為887℃，那么重物M的質(zhì)量應(yīng)是多少？
15．（2023?浙江模擬）如圖所示，水平放置的固定汽缸A和B中分別用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，其活塞面積之比為SA：SB＝1：3。兩活塞之間用剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無(wú)摩擦滑動(dòng)。兩個(gè)汽缸始終不漏氣。初始時(shí)，A、B中氣體的體積分別為V0、3V0，溫度皆為T(mén)0＝300K，A中氣體壓強(qiáng)pA＝4p0，p0是汽缸外的恒定大氣壓強(qiáng)?，F(xiàn)對(duì)A緩慢加熱，在保持B中氣體溫度不變的情況下使B中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到pB2＝3p0。求：
（1）加熱前汽缸B中的氣體壓強(qiáng)；
（2）加熱后汽缸B中的氣體體積VB2；
（3）加熱后汽缸A中的氣體溫度TA2。

16．（2023?浙江二模）如圖，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積S＝1.0×10﹣3m2、質(zhì)量m＝2kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分理想氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離l＝36cm，在活塞的右側(cè)距離其d＝14cm處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán)，兩卡環(huán)的橫截面積和為S'＝2.0×10﹣4m2。氣體的溫度 t＝27℃，外界大氣壓強(qiáng) p0＝1.0×105Pa，現(xiàn)將汽缸開(kāi)口向下豎直放置（g取10m/s2）。
（1）求此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離h；
（2）如果將缸內(nèi)氣體加熱到500K，求兩卡環(huán)受到的壓力大小（假定活塞與卡環(huán)能緊密接觸）。

17．（2023?浙江模擬）氣壓式升降椅質(zhì)量安全問(wèn)題日漸引起媒體及公眾的關(guān)注。氣壓式升降椅通過(guò)氣缸上下運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)椅子升降，其結(jié)構(gòu)如圖乙所示。圓柱形氣缸與椅面固定在一起，其質(zhì)量m＝8kg。與底座固定的橫截面積為S＝40cm2的柱狀氣缸桿，在氣缸中封閉了長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝20cm的理想氣體。氣缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好，忽略摩擦力。已知室內(nèi)溫度T1＝308K，大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa，重力加速度為g＝10m/s2，求：
（1）質(zhì)量M＝72kg的人，腳懸空坐在椅面上，室溫不變，穩(wěn)定后椅面下降的距離；
（2）在（1）情況下，由于開(kāi)空調(diào)室內(nèi)氣溫緩慢降至T2＝300.3K，該過(guò)程外界對(duì)封閉氣體所做的功。

18．（2023?浙江二模）如圖所示，內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體?；钊|(zhì)量m＝4kg，活塞橫截面積S＝20cm2?；钊跏紶顟B(tài)位于離底部高度h1＝5cm處。假設(shè)外界空氣溫度恒為27℃，大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，g＝10m/s2。
（1）用外力F將活塞緩慢提升4cm，求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
（2）對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，當(dāng)溫度升到57℃時(shí)，氣體吸收了10J的熱量，求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量。

19．（2023?浙江模擬）暴雨季節(jié)，路面水井蓋因排氣孔（如圖甲）堵塞可能會(huì)造成井蓋移位而存在安全隱患。如圖乙所示，某次暴雨，水位以50mm/h的速度迅速上漲，質(zhì)量為m＝36kg的某井蓋排氣孔被堵塞且與地面不粘連，圓柱形豎直井內(nèi)水面面積為S＝0.4m2，水位與井蓋之間的距離為h＝2.018m時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)井內(nèi)密封空氣的壓強(qiáng)恰好等于大氣壓強(qiáng)P0＝1.00×105Pa，若空氣視為理想氣體，溫度始終不變，g＝10m/s2。
（1）在井蓋被頂起前外界對(duì)井內(nèi)密封空氣做了725J的功，則該氣體吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量為多少？
（2）求密閉空氣的壓強(qiáng)為多大時(shí)井蓋剛好被頂起；
（3）求從圖示位置起，歷經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間水井蓋會(huì)被頂起。

20．（2023?西湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，向一個(gè)空的鋁飲料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長(zhǎng)度可以忽略）。如果不計(jì)大氣壓的變化，這就是一個(gè)簡(jiǎn)易的氣溫計(jì)。已知鋁罐的容積是357cm3，吸管內(nèi)部粗細(xì)均勻，橫截面積為0.3cm2，吸管的有效長(zhǎng)度為20cm，當(dāng)溫度為27℃時(shí)，油柱離管口10cm。
（1）為了把溫度值標(biāo)化在吸管上，請(qǐng)利用理想氣體狀態(tài)方程的相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)攝氏溫度t關(guān)于油柱離罐口距離h的表達(dá)式。
（2）計(jì)算這個(gè)氣溫計(jì)攝氏溫度的測(cè)量范圍。
（3）某同學(xué)在使用標(biāo)化好溫度值的氣溫計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了吸管豎直朝上的錯(cuò)誤操作，若考慮到油柱長(zhǎng)度帶來(lái)的影響，試判斷：測(cè)量值較之實(shí)際值偏大、偏小還是準(zhǔn)確？不要求說(shuō)明原因。

21．（2023?浙江模擬）如圖所示，左端封閉右端開(kāi)口、內(nèi)徑相同的U形細(xì)玻璃管豎直放置，左管中封閉有長(zhǎng)L＝20cm的空氣柱，初始兩管水銀面相平，下方水銀柱足夠長(zhǎng)，已知大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，初始時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度T1＝300K?，F(xiàn)將下端閥門(mén)S打開(kāi)，緩慢流出部分水銀，然后關(guān)閉閥門(mén)S，發(fā)現(xiàn)左管水銀面下降的高度為Δh1＝5cm。
（1）求放出的水銀對(duì)應(yīng)的水銀柱長(zhǎng)度；
（2）關(guān)閉閥門(mén)S后，若緩慢升高左管內(nèi)封閉氣體的溫度，使左管的水銀面再下降5cm，求此時(shí)左管內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T2；
（3）在（2）問(wèn)的過(guò)程中，測(cè)得左管氣體的內(nèi)能增加為ΔU，左管氣體從外部吸收的熱量為Q，請(qǐng)比較ΔU與Q的大小關(guān)系。

22．（2023?紹興二模）長(zhǎng)途旅行出發(fā)之前，小王檢查輪胎的充氣情況，發(fā)現(xiàn)輪胎的胎壓為3.15×105Pa，溫度為15℃，在高速公路上行駛幾個(gè)小時(shí)后，胎內(nèi)氣體從外界吸收2600J的熱量，檢查輪胎的胎壓為3.50×105Pa。輪胎制造商建議胎壓保持在2.91×105Pa至3.21×105Pa之間，于是他將輪胎中的一些氣體放掉，使胎壓重新降為3.15×105Pa，若放氣過(guò)程中溫度保持不變。假設(shè)整個(gè)過(guò)程中輪胎的體積不變，求：
（1）胎壓為3.50×105Pa時(shí)，胎內(nèi)氣體的溫度；
（2）未放氣前，胎壓從3.15×105Pa變?yōu)?.50×105Pa過(guò)程中，氣體內(nèi)能的增加量；
（3）從輪胎中放掉氣體的分子數(shù)目占總數(shù)目的比例。
23．（2023?嘉興二模）如圖1所示，上端封閉、下端開(kāi)口且粗細(xì)均勻的玻璃管長(zhǎng)度L＝570mm，將其從水銀面上方豎直向下緩慢插入水銀中。發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水銀面與管壁接觸的位置向下彎曲，致玻璃管內(nèi)水銀面形成凸液面，如圖2所示。當(dāng)玻璃管恰好全部插入水銀時(shí)，管內(nèi)、外水銀面的高度差為h，此時(shí)作用于管的豎直向下壓力大小為F。已知大氣壓強(qiáng)p0=760mmHg≈1.0×105Pa，玻璃管橫截面積大小S＝1.0cm2，玻璃管質(zhì)量m＝0.4kg，環(huán)境溫度為常溫且恒定。
（1）圖2所示水銀面說(shuō)明水銀能否浸潤(rùn)玻璃？插入過(guò)程中，管內(nèi)氣體吸熱還是放熱？
（2）求高度差h：
（3）求撤去壓力F的瞬間，玻璃管的加速度大小。

24．（2023?溫州模擬）如圖甲為汽車(chē)中使用的氮?dú)鉁p振器，氣缸中充入氮?dú)夂螅苡行p少車(chē)輪遇到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的高頻振動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖乙所示，氣缸活塞截面積S＝40cm2，活塞及支架質(zhì)量m＝1kg，氣缸缸體導(dǎo)熱性良好?，F(xiàn)為了測(cè)量減震器的性能參數(shù)，將減震器豎直放置，充入氮?dú)夂竺荛]，活塞被卡環(huán)卡住，缸體內(nèi)氮?dú)馓幱跉庵L(zhǎng)度L＝20cm、壓強(qiáng)pA＝4.0×105Pa的狀態(tài)A，此時(shí)彈簧恰好處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)用外力F向下壓活塞，使其緩慢下降h＝4cm，氣體達(dá)到狀態(tài)B。從狀態(tài)A到B過(guò)程氣體放出熱量Q＝71.4J。氣缸內(nèi)的氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w，不計(jì)摩擦和外界溫度變化，大氣壓強(qiáng)取p0＝1.0×105Pa，彈簧勁度系數(shù)k＝1.0×104N/m。求：
（1）狀態(tài)B氣體的壓強(qiáng)pB；
（2）氣體處于狀態(tài)B時(shí)外力大小F；
（3）狀態(tài)A到B過(guò)程外界對(duì)氣體做的功W。

25．（2023?嘉興一模）如圖甲所示為小姚設(shè)計(jì)的液體拉力測(cè)量?jī)x，一容積V0＝9.8L的導(dǎo)熱汽缸下接一圓管，質(zhì)量m1＝40g、橫截面積S＝5cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞下端用輕繩懸掛一質(zhì)量m2＝10g的U形金屬細(xì)絲，剛好處于A位置，摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa，環(huán)境溫度保持不變，求：
（1）活塞處于A位置時(shí)，汽缸中的氣體壓強(qiáng)p1；
（2）如圖乙所示，將金屬絲部分浸入液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲在液體中上升但未脫離，活塞穩(wěn)定于B位置，已知A、B距離h＝40cm，求液體對(duì)金屬絲拉力F的大?。?br /> （3）金屬絲拉出液體后要維持活塞的最低位置B，氣缸向上運(yùn)動(dòng)的加速度大小。

26．（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)模擬）有同學(xué)設(shè)想如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量月球表面的晝夜溫差：在地面制作一個(gè)橫截面積為S、導(dǎo)熱良好的氣缸，用一個(gè)質(zhì)量為m的活塞（厚度不計(jì)）在缸內(nèi)密閉一部分理想氣體。在壓強(qiáng)為p0、溫度為T(mén)0的地面大氣中，氣缸開(kāi)口向上豎直放置時(shí)（如圖），活塞到缸底的距離為h0。已知月面重力加速度為16g（g為地面重力加速度），忽略活塞與氣缸間的摩擦和氣缸的熱脹冷縮。將此氣缸送到月球表面（無(wú)大氣）并同樣開(kāi)口向上豎直放置。求：
（i）月晝時(shí)，月表溫度最高為T(mén)1（T1＞T0），要想活塞不被缸內(nèi)氣體排出缸外，缸口到缸底距離（即缸的深度）至少多大？
（ii）若月夜時(shí)活塞穩(wěn)定的位置比月晝下降了△h，則月面的晝夜溫差是多少？

27．（2023?杭州二模）如圖甲、乙，是某一強(qiáng)力吸盤(pán)掛鉤，其結(jié)構(gòu)原理如圖丙、丁所示。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤(pán)緊壓在墻上（如圖甲和丙），空腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍與外界大氣壓強(qiáng)相等。然后再扳下鎖扣（如圖乙和丁），讓鎖扣通過(guò)細(xì)桿把吸盤(pán)向外拉起，空腔體積增大，從而使吸盤(pán)緊緊吸在墻上。已知吸盤(pán)掛鉤的質(zhì)量m＝0.02kg，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，丙圖空腔體積為V0＝1.5cm3，丁圖空腔體積為V1＝2.0cm3，如圖戊，空腔與墻面的正對(duì)面積為S1＝8cm2，吸盤(pán)與墻面接觸的圓環(huán)面積S2＝8cm2，吸盤(pán)與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力可視為等于滑動(dòng)摩擦力。吸盤(pán)空腔內(nèi)氣體可視為理想氣體，忽略操作時(shí)溫度的變化，全過(guò)程盤(pán)蓋和吸盤(pán)之間的空隙始終與外界連通。
（1）扳下鎖扣過(guò)程中空腔內(nèi)氣體吸熱還是放熱？
（2）求板下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1；
（3）若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，求所掛重物的質(zhì)量M。

2023年浙江省高考物理模擬試題分類(lèi)——專題12熱學(xué)
參考答案與試題解析
一．選擇題（共11小題）
1．（2023?杭州一模）下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
B．氣體與液體分子可以自由移動(dòng)而固體分子不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)
C．熱力學(xué)溫度升高1K和攝氏溫度升高1℃對(duì)應(yīng)的溫度變化量相同
D．水蒸氣凝結(jié)成小水珠過(guò)程中，水分子間的引力增大，斥力減小
【解答】解：A．布朗運(yùn)動(dòng)并不是液體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．一切物質(zhì)的分子，包括固體物質(zhì)的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)T＝273K+t可知ΔT＝Δt，即熱力學(xué)溫度升高1K和攝氏溫度升高1℃對(duì)應(yīng)的溫度變化量相同，故C正確；
D．水分子在氣態(tài)下引力、分子間距離較大，斥力忽略不計(jì)，凝結(jié)成液態(tài)，分子間距減小，引力和斥力同時(shí)增大，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
2．（2023?西湖區(qū)校級(jí)模擬）2021年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)氣泡，如圖所示，氣泡靜止在水中，此時(shí)（　　）

A．氣泡受到浮力
B．因處于完全失重狀態(tài)，所以不會(huì)有水分子進(jìn)入氣泡中
C．氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力
D．水與氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力
【解答】解：A.由于在失重狀態(tài)下，氣泡各面收到水的作用力為零，沒(méi)有差值，所以不會(huì)受到浮力，故A錯(cuò)誤；
B.氣泡內(nèi)氣體分子一直在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，根據(jù)擴(kuò)散現(xiàn)象，水分子會(huì)進(jìn)入氣泡中，故B錯(cuò)誤；
C.雖然在失重狀態(tài)下，但氣泡內(nèi)氣體在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的氣體分子會(huì)碰撞界面產(chǎn)生壓強(qiáng)，所以對(duì)水產(chǎn)生壓力，故C正確；
D.水與氣泡界面處，水分子較為稀疏，水分子間作用力表現(xiàn)為引力，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
3．（2023?金華一模）不少車(chē)主常在私家車(chē)內(nèi)備有電動(dòng)充氣泵，如圖所示。某次充氣前測(cè)得某輪胎胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)只有p1=1.1×105Pa，為使汽車(chē)正常行駛，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)需達(dá)到p2=1.4×105Pa．若已知該輪胎的內(nèi)胎體積為V0，車(chē)主用電動(dòng)充氣泵給輪胎充氣，每秒鐘充入ΔV=1400V0，壓強(qiáng)為p1=1.1×105Pa的氣體，胎內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣過(guò)程中內(nèi)胎體積和胎內(nèi)氣體溫度保持不變。則下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體內(nèi)能保持不變
B．充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體一定向外吸熱
C．為使汽車(chē)正常行駛，需要電動(dòng)充氣泵給該輪胎充氣時(shí)間約100s
D．為使汽車(chē)正常行駛，需要電動(dòng)充氣泵給該輪胎充氣時(shí)間約110s
【解答】解：A.充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體溫度保持不變，分子的平均動(dòng)能不變，理想氣體的內(nèi)能與分子數(shù)有關(guān)，因此充氣過(guò)程中胎內(nèi)氣體內(nèi)能增大，故A錯(cuò)誤；
B.充氣過(guò)程是將外界氣體壓縮到胎內(nèi)，若絕熱壓縮氣體，由于外界對(duì)氣體做功，氣體的溫度降升高，而題目中胎內(nèi)氣體溫度不變，說(shuō)明在壓縮氣體的同時(shí)，氣體向外界放熱，故B錯(cuò)誤；
CD.設(shè)充氣時(shí)間為t，該時(shí)間內(nèi)充入的氣體體積V1=tΔV=tV0400
根據(jù)玻意耳定律p1（V0+V1）＝p2V0
代入數(shù)據(jù)解得t≈110s
綜上分析，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
4．（2023?浙江模擬）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過(guò)程，其中a→b為等溫過(guò)程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（　?。?br />
A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b
B．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)c
C．a(chǎn)→c過(guò)程中氣體吸收熱量
D．若沿abca過(guò)程變化則外界對(duì)氣體做負(fù)功
【解答】解：A、a→b是等溫過(guò)程，氣體溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；
BC、由圖示圖象可知，狀態(tài)b、c的體積相同，根據(jù)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C，可知c的溫度高于b、a的溫度，且c的內(nèi)能大于b和a的內(nèi)能，從a到c氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，W＜0，該過(guò)程內(nèi)能增大，ΔU＞0，由熱力學(xué)第一定律可知：ΔU＝W+Q，可知Q＞0，所以，a→c過(guò)程中氣體吸收熱量，故B錯(cuò)誤，C正確；
D、根據(jù)p﹣V圖線與橫軸圍成圖形的面積等于氣體做的功，可知若沿abca過(guò)程變化，則外界對(duì)氣體做正功，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
5．（2023?浙江模擬）2022年10月12日15時(shí)45分，“天宮課堂”第三課開(kāi)講。某學(xué)生設(shè)想“天地同一實(shí)驗(yàn)”，即在空間站和地面做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下面有關(guān)其設(shè)想的實(shí)驗(yàn)和可能出現(xiàn)的現(xiàn)象說(shuō)法正確的是（　　）

A．如圖1用一根繩子系著一個(gè)金屬球，拉開(kāi)一個(gè)角度，靜止釋放后“天上”和“地上”看到的現(xiàn)象相同
B．如圖2用同樣的材料和操作流程，做教材中的薄膜干涉實(shí)驗(yàn)，“天上”和“地上”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同
C．如圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同的溫度下，“天上”和“地上”容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)相同
D．如圖4用相同材料做成的兩根內(nèi)徑相同、兩端開(kāi)口的圓柱形毛細(xì)管豎直插入水中，“天上”和“地上”觀察到的現(xiàn)象相同
【解答】解：A．如圖1用一根繩子系著一個(gè)金屬球，拉開(kāi)一個(gè)角度，靜止釋放后，“天上”由于完全失重，小球相對(duì)空間站靜止不動(dòng)；“地上”由于重力的影響，小球?qū)⒆鰣A周運(yùn)動(dòng)，所以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不相同，故A錯(cuò)誤；
B．如圖2用同樣的材料和操作流程，做教材中的薄膜干涉實(shí)驗(yàn)，“天上”由于完全失重狀態(tài)，薄膜厚度基本均勻分布，不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋；“地上”由于重力的影響，薄膜厚度并不是均勻分布，形成上薄下厚的形狀，會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，所以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不相同，故B錯(cuò)誤；
C．氣體壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的，如圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同的溫度下，分子平均動(dòng)能相同，“天上”和“地上”容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)相同，故C正確；
D．如圖4用相同材料做成的兩根內(nèi)徑相同、兩端開(kāi)口的圓柱形毛細(xì)管豎直插入水中，“天上”由于完全失重，觀察到水上升到毛細(xì)管頂部，“地上”由于重力的影響，觀察到水上升一小段距離后靜止不動(dòng)，所以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不相同，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
6．（2023?溫州模擬）如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積S＝100cm2的質(zhì)量不計(jì)且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V﹣T圖像，密閉氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)pA＝1.03×105Pa，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中吸收熱量Q＝500J。已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa，下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．重物質(zhì)量m＝1kg
B．氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為8.0×10﹣2m3
C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，氣體對(duì)外界做功202J
D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，氣體的內(nèi)能增加294J
【解答】解：A．在A狀態(tài)，根據(jù)平衡條件mg+p0S＝pAS
解得m＝2kg
故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖像VT=C
氣體做等壓變化VATA=VBTB
解得VB=8.0×10-3m3
故B錯(cuò)誤；
C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程，氣體對(duì)外界做功W＝pAΔV，解得W＝206J
故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q﹣W，解得ΔU＝294J
故D正確。
故選：D。
7．（2023?浙江模擬）在“用DIS研究溫度不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，緩慢推動(dòng)活塞，注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小，多次測(cè)量得到注射器內(nèi)氣體壓強(qiáng)p、體積V變化的p﹣V圖線，如圖所示（其中實(shí)線是實(shí)驗(yàn)所得圖線，虛線為一條雙曲線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫度保持不變），發(fā)現(xiàn)該圖線與玻意耳定律明顯不合，造成這一現(xiàn)象的可能原因是（　?。?br />
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)用手握住注射器
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)迅速推動(dòng)活塞
C．注射器沒(méi)有保持水平
D．推動(dòng)活塞過(guò)程中有氣體泄漏
【解答】解：由圖示圖象可知，該圖線與玻意耳定律不夠吻合，結(jié)合圖象的特點(diǎn)可知，壓縮氣體的過(guò)程中p與V的乘積減小，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程pVT=C分析可知，造成這一現(xiàn)象的可能原因是：實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的空氣向外泄漏，或?qū)嶒?yàn)時(shí)環(huán)境溫度降低了，故ABC錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
8．（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)模擬）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開(kāi)講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站再次為廣大青少年帶來(lái)一堂精彩的太空科普課，其中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)是王亞平在太空擰毛巾，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動(dòng)也不會(huì)掉。形成這種現(xiàn)象的原因，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．在空間站水滴不受重力
B．水和手發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象
C．水和手發(fā)生不浸潤(rùn)現(xiàn)象
D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上
【解答】解：A、在空間站水滴仍受重力作用，只是重力用來(lái)提供向心力，故A錯(cuò)誤；
BC、由題意可知，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，說(shuō)明液體水在手表面有擴(kuò)展趨勢(shì)，水和手發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象，故B正確，C錯(cuò)誤；
D、液體水在手表面有擴(kuò)展趨勢(shì)，而不是收縮趨勢(shì)，故不是因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ兇蟮木壒剩蔇錯(cuò)誤。
故選：B。
9．（2023?浙江二模）下列關(guān)于固體、液體、氣體的說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．夏季天早時(shí)，給莊稼松土是為了破壞土壤中的毛細(xì)管，防止水分蒸發(fā)
B．晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，但沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)一定相同
C．由于液體表面層分子間距距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以存在浸潤(rùn)現(xiàn)象
D．炒菜時(shí)我們看到的煙氣，是因?yàn)橛蜔燁w粒的熱運(yùn)動(dòng)
【解答】解：A、夏季天旱時(shí)，給莊稼松土是利用毛細(xì)現(xiàn)象，為了破壞土壤中的毛細(xì)管，可防止水分蒸發(fā)，故A正確；
B、有些單晶體沿不同的方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿幌嗤?，沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)也不相同，故B錯(cuò)誤；
C、液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，與固體間表現(xiàn)為不浸潤(rùn)，故C錯(cuò)誤；
D、炒菜時(shí)我們看到的煙氣，是因?yàn)闊釋?duì)流引起的，故D錯(cuò)誤；
故選：A。
10．（2023?浙江模擬）王亞平在“天宮課堂”中，將分別粘有水球的兩塊透明板慢慢靠近，直到兩個(gè)水球融合在一起，再把兩板慢慢拉開(kāi)，水在兩塊板間形成了一座“水橋”。如圖甲所示，為我們展示了微重力環(huán)境下液體表面張力的特性?！八畼颉北砻媾c空氣接觸的薄層叫表面層，已知分子間作用力F和分子間距r的關(guān)系如圖乙。下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．可以推斷水和透明板是不浸潤(rùn)的
B．王亞平把兩板慢慢拉開(kāi)形成“水橋”的過(guò)程，“水橋”表面層相鄰水分子間的分子勢(shì)能變小
C．王亞平把兩板慢慢拉開(kāi)形成“水橋”的過(guò)程，“水橋”表面層相鄰水分子間的分子力做負(fù)功
D．王亞平放開(kāi)雙手兩板吸引到一起，該過(guò)程表面層相鄰水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與乙圖的A到B過(guò)程相對(duì)應(yīng)
【解答】解：
A.水球粘在兩塊透明板，說(shuō)明水和透明板是浸潤(rùn)的，故A錯(cuò)誤；
BC.形成了一座“水橋”，“水橋”表面層相鄰水分子間的分子力為引力，把兩板慢慢拉開(kāi)形成“水橋”的過(guò)程，分子引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故B錯(cuò)誤，C正確；
D.王亞平放開(kāi)雙手兩板吸引到一起，”水橋”表面層相鄰水分子間的分子力為引力且變大，而A到B過(guò)程是分子斥力減小的過(guò)程，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
11．（2023?杭州一模）夏天，從湖底形成的一個(gè)氣泡，在緩慢上升到湖面的過(guò)程中沒(méi)有破裂。若越接近水面，湖水的溫度越高，大氣壓強(qiáng)沒(méi)有變化，將氣泡內(nèi)的氣體看作理想氣體。則上升過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是（　　）

A．氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能可能不變
B．氣泡上升過(guò)程中可能會(huì)放熱
C．氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大
D．氣泡內(nèi)分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氣泡壁單位面積的撞擊力變小
【解答】解：A．根據(jù)題意可知，越往上溫度越高，故氣泡溫度升高，內(nèi)能變大，故A錯(cuò)誤。
B．氣泡體積變大，外界對(duì)氣體做負(fù)功，根據(jù)
ΔU＝W+Q
可知
Q＞0
氣泡內(nèi)能增大，故氣泡吸熱，故B錯(cuò)誤；
C．氣泡上升
P＝P0+ρgh
深度h減小，汽包內(nèi)其他壓強(qiáng)減小，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)氣體壓強(qiáng)定義及其微觀意義，氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣泡內(nèi)分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氣泡壁單位面積的撞擊力減小，故D正確。
故選：D。
二．多選題（共1小題）
（多選）12．（2023?溫州模擬）小明同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)他測(cè)量出的分子直徑明顯偏大，出現(xiàn)這種情況的可能原因是（　?。?br /> A．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)
B．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算
C．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多計(jì)了5滴
D．油酸酒精溶液久置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化
【解答】解：A．水面上痱子粉撒得較多，會(huì)導(dǎo)致油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，則測(cè)量的油酸面積S偏小，則分子直徑為d=VS偏大，故A正確；
B．純油酸的體積等于滴入的油酸酒精溶液體積乘以濃度，計(jì)算時(shí)把油酸酒精溶液當(dāng)成了純油酸，則計(jì)算用的體積偏大，則測(cè)得的分子直徑偏大，故B正確；
C．設(shè)1mL的溶液有n滴，則純油酸體積為V=1mLn×ρ濃度，滴數(shù)多計(jì)了5滴，計(jì)算代入純油酸體積將偏小，測(cè)量直徑偏小，故C錯(cuò)誤；
D．如果所用的油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置在空氣中，酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸酒精溶液中的油酸溶度增大，1滴油酸酒精溶液形成的面積偏大，則分子直徑的測(cè)量結(jié)果偏小，故D錯(cuò)誤。
故選：AB。
三．計(jì)算題
13．（2023?浙江模擬）如圖為一水平放置的氣缸，裝一定量的體積為1×103cm3的某理想氣體，通過(guò)一橫截面積S＝10cm2的活塞與壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa的大氣相隔。活塞與氣缸壁之間有一定壓力，二者間最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為f＝50N，摩擦產(chǎn)生的熱量均耗散到外界，不被氣缸內(nèi)氣體吸收。初態(tài)氣體溫度頭T0＝300K，活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦力作用?，F(xiàn)用一加熱器緩緩對(duì)氣缸加熱，假設(shè)氣體始終經(jīng)歷準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。求：
（1）活塞開(kāi)始移動(dòng)時(shí)氣體溫度T1；
（2）當(dāng)加熱至末態(tài)T2＝900K時(shí)，因摩擦而耗散的熱量；
（3）已知該氣體的內(nèi)能滿足U＝0.5T（J）（T單位取K），求從初態(tài)到末態(tài)氣體總吸熱Q。

【解答】解：（1）初始狀態(tài)時(shí)，活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦力作用，則氣體的壓強(qiáng)為：
p0=p=1.0×105Pa
設(shè)活塞開(kāi)始移動(dòng)時(shí)氣體壓強(qiáng)為p1，根據(jù)受力平衡可得：
p1S＝pS+f
解得：p1=1.5×105Pa
此過(guò)程氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律可得：
p0T0=p1T1
解得：T1＝450K
（2）從T1＝450K加熱至末態(tài)T2＝900K，氣體發(fā)生等壓變化，設(shè)活塞移動(dòng)的距離為x，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得：
V1T1=V2T2
根據(jù)題意可得：
ΔV＝V2﹣V1＝Sx，V1=1×103cm3
聯(lián)立解得：x＝1m
故當(dāng)加熱至末態(tài)T2＝900K時(shí)，因摩擦而耗散的熱量為Qf＝fx
代入數(shù)據(jù)解得：Qf＝50J
（3）從初態(tài)到末態(tài)氣體內(nèi)能增加量為ΔU＝0.5T2﹣0.5T0
此過(guò)程外界對(duì)氣體做功為W＝﹣p1Sx
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W+Q
聯(lián)立解得：Q＝450J
答：（1）活塞開(kāi)始移動(dòng)時(shí)氣體溫度為450K；
（2）當(dāng)加熱至末態(tài)T2＝900K時(shí)，因摩擦而耗散的熱量為50J；
（3）已知該氣體的內(nèi)能滿足U＝0.5T（J）（T單位取K），從初態(tài)到末態(tài)氣體總吸熱為450J。
14．（2023?浙江模擬）如圖所示是一種環(huán)保高溫蒸汽鍋爐，其質(zhì)量為500kg。為了更方便監(jiān)控高溫蒸汽鍋爐外壁的溫度變化，在鍋爐的外壁上鑲嵌一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的氣缸，氣缸內(nèi)氣體溫度可視為與鍋爐外壁溫度相等，氣缸開(kāi)口向上，用質(zhì)量為m＝2kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S＝1.5cm2。當(dāng)氣缸內(nèi)溫度為27℃時(shí)，活塞與氣缸底間距為L(zhǎng)＝1cm，活塞上部距活塞0.5cm處有一用輕質(zhì)繩懸掛的重物M。當(dāng)繩上拉力為零時(shí)，與繩相連的警報(bào)器會(huì)發(fā)生報(bào)警，從而可以有效地防止事故發(fā)生。已知室外空氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，活塞與器壁之間摩擦可忽略。求：

（1）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，鍋爐外壁溫度為多少？
（2）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，氣體吸收了20J的熱量，那么氣體的內(nèi)能變化了多少？
（3）若鍋爐外壁的安全溫度為887℃，那么重物M的質(zhì)量應(yīng)是多少？
【解答】解：（1）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M的過(guò)程中，氣體做等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得：LST0=(L+h)ST1
其中：T0＝（273+27）K＝300K，h＝0.5cm
代入數(shù)據(jù)解得：T1＝450K
（2）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M的過(guò)程中，氣體對(duì)外做的功：W＝p1Sh
其中：p1＝p0+mgS，其中S＝1.5cm2＝1.5×10﹣4m2
代入數(shù)據(jù)解得：W＝0.175J
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：ΔU＝Q﹣W
代入數(shù)據(jù)解得：ΔU＝19.825J
（3）活塞接觸重物之后氣體做等容變化，根據(jù)查理定律可得：p1T1=p2T2
其中T2＝（273+887）K＝1160K，p2＝p0+(M+m)gS
聯(lián)立解得：M=49790kg
答：（1）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，鍋爐外壁溫度為450K；
（2）當(dāng)活塞剛剛碰到重物M時(shí)，氣體吸收了20J的熱量，那么氣體的內(nèi)能增加了19.825J；
（3）若鍋爐外壁的安全溫度為887℃，那么重物M的質(zhì)量應(yīng)是49790kg。
15．（2023?浙江模擬）如圖所示，水平放置的固定汽缸A和B中分別用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，其活塞面積之比為SA：SB＝1：3。兩活塞之間用剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無(wú)摩擦滑動(dòng)。兩個(gè)汽缸始終不漏氣。初始時(shí)，A、B中氣體的體積分別為V0、3V0，溫度皆為T(mén)0＝300K，A中氣體壓強(qiáng)pA＝4p0，p0是汽缸外的恒定大氣壓強(qiáng)?，F(xiàn)對(duì)A緩慢加熱，在保持B中氣體溫度不變的情況下使B中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到pB2＝3p0。求：
（1）加熱前汽缸B中的氣體壓強(qiáng)；
（2）加熱后汽缸B中的氣體體積VB2；
（3）加熱后汽缸A中的氣體溫度TA2。

【解答】解：（1）設(shè)加熱前汽缸B中的氣體壓強(qiáng)為pB，對(duì)兩活塞和細(xì)桿整體，水平方向上受力平衡，則有
pASA+p0SB＝p0SA+pBSB
SB＝3SA
聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)解得pB＝2p0
（2）B內(nèi)氣體做等溫變化，由玻意耳定律有
pB?3V0＝pB2?VB2
代入數(shù)據(jù)解得VB2＝2V0
（3）B的體積減小了V0，故加熱后A的體積為
VA2=3V0-2V0SB?SA+V0=4V03
再次對(duì)兩活塞和細(xì)桿整體，水平方向受力平衡可得
pA2?SA+p0?SB＝p0?SA+pB2?SB
代入數(shù)據(jù)解得pA2＝7p0
對(duì)A中氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得
pAV0T0=pA2VA2TA2
代入數(shù)據(jù)解得TA2＝700K
答：（1）加熱前汽缸B中的氣體壓強(qiáng)為2p0；
（2）加熱后汽缸B中的氣體體積VB2為2V0；
（3）加熱后汽缸A中的氣體溫度TA2為700K。
16．（2023?浙江二模）如圖，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積S＝1.0×10﹣3m2、質(zhì)量m＝2kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分理想氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離l＝36cm，在活塞的右側(cè)距離其d＝14cm處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán)，兩卡環(huán)的橫截面積和為S'＝2.0×10﹣4m2。氣體的溫度 t＝27℃，外界大氣壓強(qiáng) p0＝1.0×105Pa，現(xiàn)將汽缸開(kāi)口向下豎直放置（g取10m/s2）。
（1）求此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離h；
（2）如果將缸內(nèi)氣體加熱到500K，求兩卡環(huán)受到的壓力大?。俣ɑ钊c卡環(huán)能緊密接觸）。

【解答】解：（1）氣缸水平放置時(shí)：
封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＝1.0×105Pa，溫度T1＝273+27K＝300K，體積V1＝Sl
氣缸豎直放置時(shí)，假設(shè)活塞沒(méi)有與卡環(huán)接觸：
封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0-mgS=1.0×105Pa-2×101×10-3Pa=8×104Pa
溫度T2＝T1＝300K，體積V2＝Sl′
由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得l′＝45cm
因l′＜l+d，故假設(shè)成立，活塞與汽缸底部之間的距離為45cm。
（2）溫度升高，活塞恰好達(dá)到卡環(huán)的過(guò)程，氣體做等壓變化
此時(shí)：p3＝p2，V2＝l′S，V3＝（l+d）S，T2＝300K
根據(jù)蓋—呂薩克定律：V2T2=V3T3
代入數(shù)據(jù)解得：T3=10003K
因T3＜500K，故氣缸內(nèi)氣體溫度由T3繼續(xù)升高，氣體做等容變化：
p3＝p2＝8×104Pa，T4＝500K
由查理定律得：p3T3=p4T4
解得：p4＝1.2×105Pa
兩卡環(huán)對(duì)活塞的支持力大小為：F＝mg+p4S﹣p0（S﹣S'）
解得：F＝60N
根據(jù)牛頓第三定律可知兩卡環(huán)受到的壓力大小等于60N。
答：（1）此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離h為45cm；
（2）如果將缸內(nèi)氣體加熱到500K，兩卡環(huán)受到的壓力大小為60N
17．（2023?浙江模擬）氣壓式升降椅質(zhì)量安全問(wèn)題日漸引起媒體及公眾的關(guān)注。氣壓式升降椅通過(guò)氣缸上下運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)椅子升降，其結(jié)構(gòu)如圖乙所示。圓柱形氣缸與椅面固定在一起，其質(zhì)量m＝8kg。與底座固定的橫截面積為S＝40cm2的柱狀氣缸桿，在氣缸中封閉了長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝20cm的理想氣體。氣缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好，忽略摩擦力。已知室內(nèi)溫度T1＝308K，大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa，重力加速度為g＝10m/s2，求：
（1）質(zhì)量M＝72kg的人，腳懸空坐在椅面上，室溫不變，穩(wěn)定后椅面下降的距離；
（2）在（1）情況下，由于開(kāi)空調(diào)室內(nèi)氣溫緩慢降至T2＝300.3K，該過(guò)程外界對(duì)封閉氣體所做的功。

【解答】解：（1）初始狀態(tài)時(shí)，以圓柱形氣缸與椅面整體為研究對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得：mg+p0S＝p1S
解得p1=1.2×105Pa
質(zhì)量M＝72kg的人，腳懸空坐在椅面上，穩(wěn)定后，根據(jù)受力平衡可得：（M+m）g+p0S＝p2S
解得p2=3×105Pa
設(shè)穩(wěn)定后缸內(nèi)氣體柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)'，根據(jù)玻意耳定律可得：p1LS＝p2L'S
解得：L'＝8cm
則椅面下降了：Δh＝L﹣L'＝20cm﹣8cm＝12cm
（2）在（1）情況下，由于開(kāi)空調(diào)室內(nèi)氣溫緩慢降至T2＝300.3K，該過(guò)程氣體發(fā)生等壓變化，則有：L'ST1=L″ST2
解得室內(nèi)氣溫緩慢降至T2＝300.3K時(shí)，氣體柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)''＝7.8cm
外界對(duì)封閉氣體所做的功為：W＝（p0S+Mg+mg）（L'﹣L''）
解得：W＝2.4J
答：（1）質(zhì)量M＝72kg的人，腳懸空坐在椅面上，室溫不變，穩(wěn)定后椅面下降的距離為12cm；
（2）該過(guò)程外界對(duì)封閉氣體所做的功2.4J。
18．（2023?浙江二模）如圖所示，內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。活塞質(zhì)量m＝4kg，活塞橫截面積S＝20cm2?；钊跏紶顟B(tài)位于離底部高度h1＝5cm處。假設(shè)外界空氣溫度恒為27℃，大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，g＝10m/s2。
（1）用外力F將活塞緩慢提升4cm，求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
（2）對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，當(dāng)溫度升到57℃時(shí)，氣體吸收了10J的熱量，求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量。

【解答】解：（1）初狀態(tài)封閉氣體的壓強(qiáng)為：p1＝p0+mgS=1×105Pa+4×1020×10-4Pa＝1.2×105Pa
氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得：p1Sh1＝p2Sh2，其中h2＝5cm+4cm＝9cm
代入數(shù)據(jù)解得：p2=23×105Pa；
（2）對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，氣體做等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得：Sh1T1=S(h1+Δh)T2
其中T1＝（27+273）K＝300K，T2＝（57+273）K＝330K
代入數(shù)據(jù)解得：Δh＝0.5cm＝0.005m
外界對(duì)氣體做功：W＝﹣p1SΔh
代入數(shù)據(jù)解得：W＝﹣1.2J
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：ΔU＝W+Q，其中Q＝10J
代入數(shù)據(jù)解得：ΔU＝8.8J。
答：（1）用外力F將活塞緩慢提升4cm，此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為23×105Pa；
（2）對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，當(dāng)溫度升到57℃時(shí)，氣體吸收了10J的熱量，此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量為8.8J。
19．（2023?浙江模擬）暴雨季節(jié)，路面水井蓋因排氣孔（如圖甲）堵塞可能會(huì)造成井蓋移位而存在安全隱患。如圖乙所示，某次暴雨，水位以50mm/h的速度迅速上漲，質(zhì)量為m＝36kg的某井蓋排氣孔被堵塞且與地面不粘連，圓柱形豎直井內(nèi)水面面積為S＝0.4m2，水位與井蓋之間的距離為h＝2.018m時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)井內(nèi)密封空氣的壓強(qiáng)恰好等于大氣壓強(qiáng)P0＝1.00×105Pa，若空氣視為理想氣體，溫度始終不變，g＝10m/s2。
（1）在井蓋被頂起前外界對(duì)井內(nèi)密封空氣做了725J的功，則該氣體吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量為多少？
（2）求密閉空氣的壓強(qiáng)為多大時(shí)井蓋剛好被頂起；
（3）求從圖示位置起，歷經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間水井蓋會(huì)被頂起。

【解答】解：（1）溫度始終不變，則氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝Q+W
代入數(shù)據(jù)解得：Q＝﹣725J
即氣體放熱，放出的熱量為725J；
（2）井蓋剛好被頂起時(shí)，對(duì)井蓋受力分析，有：pS＝p0S+mg
代入數(shù)據(jù)解得：p＝1.009×105Pa
（3）設(shè)井蓋被頂起時(shí)，水面上漲x，井內(nèi)空氣發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有：p（h﹣x）S＝p0hS
代入數(shù)據(jù)解得：x＝0.018m
水井蓋會(huì)被頂起的時(shí)間t=xv=0.01850×10-3h＝0.36h
答：（1）該氣體放熱，放出的熱量為725J；
（2）密閉空氣的壓強(qiáng)1.009×105Pa時(shí)井蓋剛好被頂起；
（3）從圖示位置起，歷經(jīng)0.36h水井蓋會(huì)被頂起。
20．（2023?西湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，向一個(gè)空的鋁飲料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長(zhǎng)度可以忽略）。如果不計(jì)大氣壓的變化，這就是一個(gè)簡(jiǎn)易的氣溫計(jì)。已知鋁罐的容積是357cm3，吸管內(nèi)部粗細(xì)均勻，橫截面積為0.3cm2，吸管的有效長(zhǎng)度為20cm，當(dāng)溫度為27℃時(shí)，油柱離管口10cm。
（1）為了把溫度值標(biāo)化在吸管上，請(qǐng)利用理想氣體狀態(tài)方程的相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)攝氏溫度t關(guān)于油柱離罐口距離h的表達(dá)式。
（2）計(jì)算這個(gè)氣溫計(jì)攝氏溫度的測(cè)量范圍。
（3）某同學(xué)在使用標(biāo)化好溫度值的氣溫計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了吸管豎直朝上的錯(cuò)誤操作，若考慮到油柱長(zhǎng)度帶來(lái)的影響，試判斷：測(cè)量值較之實(shí)際值偏大、偏小還是準(zhǔn)確？不要求說(shuō)明原因。

【解答】解：（1）氣體的初狀態(tài)
V1=(357+0.3×10)cm3=360cm3
T1+（273+27）K＝300K
任意態(tài)
V2=(357+0.3h)cm3
T2＝（273+T）K
由一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程得：
V1T1=V2T2
解得：t＝（24.5+0.24h）℃
（2）因?yàn)?≤h≤20cm，代入上式可得：
24.5℃≤29.5℃
（3）根據(jù)V1T1=V2T2
可得：T2=V2V1T1
由于油滴產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因，V2偏小，測(cè)得的T2偏小。
答：（1）攝氏溫度t關(guān)于油柱離罐口距離h的表達(dá)式為t＝（24.5+0.24h）℃；
（2）氣溫計(jì)攝氏溫度的測(cè)量范圍為24.5℃≤29.5℃；
（3）測(cè)量值偏小。
21．（2023?浙江模擬）如圖所示，左端封閉右端開(kāi)口、內(nèi)徑相同的U形細(xì)玻璃管豎直放置，左管中封閉有長(zhǎng)L＝20cm的空氣柱，初始兩管水銀面相平，下方水銀柱足夠長(zhǎng)，已知大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，初始時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度T1＝300K?，F(xiàn)將下端閥門(mén)S打開(kāi)，緩慢流出部分水銀，然后關(guān)閉閥門(mén)S，發(fā)現(xiàn)左管水銀面下降的高度為Δh1＝5cm。
（1）求放出的水銀對(duì)應(yīng)的水銀柱長(zhǎng)度；
（2）關(guān)閉閥門(mén)S后，若緩慢升高左管內(nèi)封閉氣體的溫度，使左管的水銀面再下降5cm，求此時(shí)左管內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T2；
（3）在（2）問(wèn)的過(guò)程中，測(cè)得左管氣體的內(nèi)能增加為ΔU，左管氣體從外部吸收的熱量為Q，請(qǐng)比較ΔU與Q的大小關(guān)系。

【解答】解：（1）設(shè)放出水銀后封閉氣體壓強(qiáng)為p1，對(duì)封閉氣體由查理定律有
p0LS＝p1（L+Δh1）S
代入數(shù)據(jù)解得
p1＝60cmHg
p1＝p0﹣Δp
代入數(shù)據(jù)解得
Δp＝15cmHg
則放出水銀后，左管水銀面高出右管水銀面的高度為
h1＝15cm
則放出的水銀對(duì)應(yīng)的水銀柱長(zhǎng)度為
ΔL＝Δh1+Δh1+h1＝5cm+5cm+15cm＝25cm
（2）緩慢升高左管內(nèi)封閉氣體的溫度，左管的水銀面再下降高度為
Δh2＝5cm
則左管水銀面高出右管水銀面的高度為
h2＝h1﹣2Δh2＝15cm﹣2×5cm＝5cm
穩(wěn)定后，左管氣體壓強(qiáng)為p2
p2＝p0-ph2=75cmHg﹣5cmHg＝70cmHg
對(duì)應(yīng)空氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)'＝L+Δh1+Δh2＝20cm+5cm+5cm＝30cm
由理想氣體狀態(tài)方程有
p1(L+Δh1)ST1=p2L'ST2
代入數(shù)據(jù)解得
T2＝420K
（3）左管氣體溫度升高，ΔU＞0；左管氣體對(duì)外做功，W＜0；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知，ΔU＜Q。
答：（1）放出的水銀對(duì)應(yīng)的水銀柱長(zhǎng)度為25cm；
（2）關(guān)閉閥門(mén)S后，若緩慢升高左管內(nèi)封閉氣體的溫度，使左管的水銀面再下降5cm，此時(shí)左管內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T2為420K；
（3）在（2）問(wèn)的過(guò)程中，測(cè)得左管氣體的內(nèi)能增加為ΔU，左管氣體從外部吸收的熱量為Q，則ΔU＜Q。
22．（2023?紹興二模）長(zhǎng)途旅行出發(fā)之前，小王檢查輪胎的充氣情況，發(fā)現(xiàn)輪胎的胎壓為3.15×105Pa，溫度為15℃，在高速公路上行駛幾個(gè)小時(shí)后，胎內(nèi)氣體從外界吸收2600J的熱量，檢查輪胎的胎壓為3.50×105Pa。輪胎制造商建議胎壓保持在2.91×105Pa至3.21×105Pa之間，于是他將輪胎中的一些氣體放掉，使胎壓重新降為3.15×105Pa，若放氣過(guò)程中溫度保持不變。假設(shè)整個(gè)過(guò)程中輪胎的體積不變，求：
（1）胎壓為3.50×105Pa時(shí)，胎內(nèi)氣體的溫度；
（2）未放氣前，胎壓從3.15×105Pa變?yōu)?.50×105Pa過(guò)程中，氣體內(nèi)能的增加量；
（3）從輪胎中放掉氣體的分子數(shù)目占總數(shù)目的比例。
【解答】解：（1）整個(gè)過(guò)程中輪胎的體積不變，根據(jù)查理定律可得：
p1T1=p2T2
可得：T2＝320K＝47℃
（2）未放氣前，整個(gè)過(guò)程中輪胎的體積不變，所以氣體沒(méi)有做功，則氣體內(nèi)能的增加量為：
ΔU＝Q＝2600J
（3）放氣過(guò)程中溫度保持不變，根據(jù)玻意耳定律可得：
p2V1＝p1（V1+ΔV）
則ΔV=(p2-p1)V1p1=V19
從輪胎中放掉氣體的分子數(shù)目占總數(shù)目的比例為：
nN=ΔVΔV+V1=110
答：（1）胎壓為3.50×105Pa時(shí)，胎內(nèi)氣體的溫度為47℃；
（2）未放氣前，胎壓從3.15×105Pa變?yōu)?.50×105Pa過(guò)程中，氣體內(nèi)能的增加量為2600J；
（3）從輪胎中放掉氣體的分子數(shù)目占總數(shù)目的比例為110。
23．（2023?嘉興二模）如圖1所示，上端封閉、下端開(kāi)口且粗細(xì)均勻的玻璃管長(zhǎng)度L＝570mm，將其從水銀面上方豎直向下緩慢插入水銀中。發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水銀面與管壁接觸的位置向下彎曲，致玻璃管內(nèi)水銀面形成凸液面，如圖2所示。當(dāng)玻璃管恰好全部插入水銀時(shí)，管內(nèi)、外水銀面的高度差為h，此時(shí)作用于管的豎直向下壓力大小為F。已知大氣壓強(qiáng)p0=760mmHg≈1.0×105Pa，玻璃管橫截面積大小S＝1.0cm2，玻璃管質(zhì)量m＝0.4kg，環(huán)境溫度為常溫且恒定。
（1）圖2所示水銀面說(shuō)明水銀能否浸潤(rùn)玻璃？插入過(guò)程中，管內(nèi)氣體吸熱還是放熱？
（2）求高度差h：
（3）求撤去壓力F的瞬間，玻璃管的加速度大小。

【解答】解：（1）根據(jù)題意，由圖2可知，水銀不浸潤(rùn)玻璃，插入過(guò)程中，溫度不變，氣體內(nèi)能不變，把玻璃管壓入水面過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)變大，體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知，氣體放熱。
（2）根據(jù)題意可知，插入過(guò)程等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得：
p0LS＝p2hS
又有p2＝760+h
解得：h＝380mm
（3）根據(jù)題意，撤去F瞬間，由牛頓第二定律可得：
（p2﹣p0）S﹣mg＝ma
解得：a＝2.5m/s2
答：（1）圖2所示水銀面說(shuō)明水銀不浸潤(rùn)玻璃，插入過(guò)程中，管內(nèi)氣體放熱；
（2）高度差為380mm：
（3）撤去壓力F的瞬間，玻璃管的加速度大小為2.5m/s2。
24．（2023?溫州模擬）如圖甲為汽車(chē)中使用的氮?dú)鉁p振器，氣缸中充入氮?dú)夂?，能有效減少車(chē)輪遇到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的高頻振動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖乙所示，氣缸活塞截面積S＝40cm2，活塞及支架質(zhì)量m＝1kg，氣缸缸體導(dǎo)熱性良好。現(xiàn)為了測(cè)量減震器的性能參數(shù)，將減震器豎直放置，充入氮?dú)夂竺荛]，活塞被卡環(huán)卡住，缸體內(nèi)氮?dú)馓幱跉庵L(zhǎng)度L＝20cm、壓強(qiáng)pA＝4.0×105Pa的狀態(tài)A，此時(shí)彈簧恰好處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)用外力F向下壓活塞，使其緩慢下降h＝4cm，氣體達(dá)到狀態(tài)B。從狀態(tài)A到B過(guò)程氣體放出熱量Q＝71.4J。氣缸內(nèi)的氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w，不計(jì)摩擦和外界溫度變化，大氣壓強(qiáng)取p0＝1.0×105Pa，彈簧勁度系數(shù)k＝1.0×104N/m。求：
（1）狀態(tài)B氣體的壓強(qiáng)pB；
（2）氣體處于狀態(tài)B時(shí)外力大小F；
（3）狀態(tài)A到B過(guò)程外界對(duì)氣體做的功W。

【解答】解：（1）氣缸缸體導(dǎo)熱性良好，可知從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體發(fā)生等溫變化，則有：
pASL＝pBS（L﹣h）
解得：pB＝5×105Pa
（2）活塞和支架處于平衡狀態(tài)，根據(jù)受力分析可得：
F+p0S+mg＝pBS+kh
其中，S＝40cm2＝4×10﹣3m2；h＝4cm＝0.04m
解得：F＝1990N
（3）氣缸缸體導(dǎo)熱性良好，可知從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體發(fā)生等溫變化，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：
ΔU＝W﹣Q＝0
解得：W＝Q＝71.4J
答：（1）狀態(tài)B氣體的壓強(qiáng)為5×105Pa；
（2）氣體處于狀態(tài)B時(shí)外力大小為1990N；
（3）狀態(tài)A到B過(guò)程外界對(duì)氣體做的功為71.4J。
25．（2023?嘉興一模）如圖甲所示為小姚設(shè)計(jì)的液體拉力測(cè)量?jī)x，一容積V0＝9.8L的導(dǎo)熱汽缸下接一圓管，質(zhì)量m1＝40g、橫截面積S＝5cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞下端用輕繩懸掛一質(zhì)量m2＝10g的U形金屬細(xì)絲，剛好處于A位置，摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa，環(huán)境溫度保持不變，求：
（1）活塞處于A位置時(shí)，汽缸中的氣體壓強(qiáng)p1；
（2）如圖乙所示，將金屬絲部分浸入液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲在液體中上升但未脫離，活塞穩(wěn)定于B位置，已知A、B距離h＝40cm，求液體對(duì)金屬絲拉力F的大??；
（3）金屬絲拉出液體后要維持活塞的最低位置B，氣缸向上運(yùn)動(dòng)的加速度大小。

【解答】解：已知m1＝40g＝0.04kg，S＝5cm2＝5×10﹣4m2，m2＝10g＝0.1kg
（1）由活塞受力平衡得：p0S＝p1S+（m1+m2）g
代入數(shù)據(jù)解得：p1＝1×105Pa
（2）當(dāng)活塞在B位置時(shí)，汽缸內(nèi)壓強(qiáng)為p2，氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律得
p1V0＝p2（V0+Sh）
代入數(shù)據(jù)解得：p2=9.8×104Pa
對(duì)活塞和金屬絲整體，由平衡方程得：p0S＝p2S+（m1+m2）g+F
解得F＝1N
（3）對(duì)活塞和金屬絲整體，由牛頓第二定律可得：
F＝（m1+m2）a
解得：a＝20m/s2
答：（1）活塞處于A位置時(shí)，汽缸中的氣體壓強(qiáng)p1為1×105Pa；
（2）液體對(duì)金屬絲拉力F的大小為1N；
（3）金屬絲拉出液體后要維持活塞的最低位置B，氣缸向上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為20m/s2。
26．（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)模擬）有同學(xué)設(shè)想如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量月球表面的晝夜溫差：在地面制作一個(gè)橫截面積為S、導(dǎo)熱良好的氣缸，用一個(gè)質(zhì)量為m的活塞（厚度不計(jì)）在缸內(nèi)密閉一部分理想氣體。在壓強(qiáng)為p0、溫度為T(mén)0的地面大氣中，氣缸開(kāi)口向上豎直放置時(shí)（如圖），活塞到缸底的距離為h0。已知月面重力加速度為16g（g為地面重力加速度），忽略活塞與氣缸間的摩擦和氣缸的熱脹冷縮。將此氣缸送到月球表面（無(wú)大氣）并同樣開(kāi)口向上豎直放置。求：
（i）月晝時(shí)，月表溫度最高為T(mén)1（T1＞T0），要想活塞不被缸內(nèi)氣體排出缸外，缸口到缸底距離（即缸的深度）至少多大？
（ii）若月夜時(shí)活塞穩(wěn)定的位置比月晝下降了△h，則月面的晝夜溫差是多少？

【解答】解：（i）封閉氣體在地面時(shí)
p1=p0+mgs，V1＝h0s
封閉氣體在月面并處于月晝最高溫T1時(shí)
p2=mg6s，V2＝h2s
由氣體狀態(tài)方程得
p1V1T0=p2V2T1
聯(lián)立解得缸口到缸底的最小距離為
h2=6(p0s+mg)h0T1mgT0
（ii）從月晝到月夜，封閉氣體做等壓變化，有
h2sT1=(h2-△h)sT2
月晝與月夜的溫差
T1-T2=mg?△hT06(p0s+mg)h0
答：（i）要想活塞不被缸內(nèi)氣體排出缸外，缸口到缸底距離（即缸的深度）至少為6(p0s+mg)h0T1mgT0
（ii）若月夜時(shí)活塞穩(wěn)定的位置比月晝下降了△h，則月面的晝夜溫差是mg?△hT06(p0s+mg)h0
27．（2023?杭州二模）如圖甲、乙，是某一強(qiáng)力吸盤(pán)掛鉤，其結(jié)構(gòu)原理如圖丙、丁所示。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤(pán)緊壓在墻上（如圖甲和丙），空腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍與外界大氣壓強(qiáng)相等。然后再扳下鎖扣（如圖乙和丁），讓鎖扣通過(guò)細(xì)桿把吸盤(pán)向外拉起，空腔體積增大，從而使吸盤(pán)緊緊吸在墻上。已知吸盤(pán)掛鉤的質(zhì)量m＝0.02kg，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，丙圖空腔體積為V0＝1.5cm3，丁圖空腔體積為V1＝2.0cm3，如圖戊，空腔與墻面的正對(duì)面積為S1＝8cm2，吸盤(pán)與墻面接觸的圓環(huán)面積S2＝8cm2，吸盤(pán)與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力可視為等于滑動(dòng)摩擦力。吸盤(pán)空腔內(nèi)氣體可視為理想氣體，忽略操作時(shí)溫度的變化，全過(guò)程盤(pán)蓋和吸盤(pán)之間的空隙始終與外界連通。
（1）扳下鎖扣過(guò)程中空腔內(nèi)氣體吸熱還是放熱？
（2）求板下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1；
（3）若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，求所掛重物的質(zhì)量M。

【解答】解：（1）整個(gè)過(guò)程中，溫度不變，空腔內(nèi)氣體內(nèi)能不變，扳下鎖扣過(guò)程中外力對(duì)空腔內(nèi)氣體做負(fù)功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，空腔內(nèi)氣體吸熱。
（2）根據(jù)玻意耳定律可得：
p0V0＝p1V1
代入數(shù)據(jù)解得：p1＝7.5×104Pa
（3）若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，對(duì)掛鉤受力分析
（m+M）g＝μFN
掛鉤對(duì)墻面的壓力
FN＝p0S2+（p0﹣p1）S1
聯(lián)立解得；M＝4.98kg
答：（1）扳下鎖扣過(guò)程中空腔內(nèi)氣體吸熱；
（2）板下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為7.5×104Pa；
（3）若掛鉤掛上重物時(shí)恰好不脫落，所掛重物的質(zhì)量M為4.98kg。

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