2024年高考物理二轮复习- 分子动理论气体及热力学定律（解析版）

2024年高考物理二轮复习- 分子动理论气体及热力学定律 一．气体的等温变化及玻意耳定律 1．（2024 沈阳二模）如图（a），某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（　　） A．体积变小，压强变大 B．体积变大，压强变小 C．体积变小，压强变小 D．体积变大，压强变大 【解答】解：假设此过程中杯中液面静止不动，则封闭气体体积将变大，根据玻意耳定律，气体的压强会变小，则外部的水会进入杯子，杯中液面会上升。故假设不成立，杯中液面实际会上升，内外水面的高度差h变小，根据p气＝p0+ρgh，可知气体的压强变小，再根据玻意耳定律，可知气体体积变大，故B正确，ACD错误。 故选：B。 （多选）2．（2024 天心区校级二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5atm，在药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V值为（　　） A．n＝40次 B．n＝60次 C．V＝10L D．V＝4L 【解答】解：AB．根据题意，设应打n次气，此时满足 p1＝1atm，V1＝（0.2n+2）L，p2＝5atm，V2＝2L 根据玻意耳定律有 p1V1＝p2V2 代入数据解得 n＝40 故A正确，B错误； CD．根据题意，设当气体体积为V4时，不能再向外喷药，此时满足 p3＝5atm，V3＝2L，p4＝1atm 根据玻意耳定律有 p3V3＝p4V4 代入数据解得： V4＝10L 则剩下的药液 V＝14L﹣10L＝4L 故CD错误。 故选：BD。 3．（2024 碑林区校级模拟）图1是很多机械结构中都会用到的气弹簧装置。其简化模型如图2所示，装有氮气的封闭气缸竖直固定在水平地面上，一光滑活塞将气缸分成A、B两部分，活塞上有一个透气的小孔将气缸中两部分气体连通在一起，活塞上固定一个圆柱形的连杆。已知活塞与连杆的总质量为m，活塞横截面积为S，连杆横截面积为。初始时刻活塞停在气缸内某处，此时A部分气体高，B部分气体高。已知大气压强为p0，重力加速度为g，气体可看作理想气体，汽缸与连杆之间无摩擦且密封良好，气体温度始终保持不变。 （1）求初始时刻缸内气体压强p1； （2）若对连杆施加向下的压力，使得活塞缓慢向下移动距离，求此时缸内气体压强p2。 【解答】解：（1）活塞与连杆整体受到重力以及三处气体的压力，由受力平衡可得 解得 （2）气体开始时的压强 体积 气体末态的体积 根据玻意耳定律p1V1＝p2V2 联立解得缸内气体压强 答：（1）初始时刻缸内气体压强为； （2）分析活塞缓慢向下移动距离时，缸内气体压强为。 4．（2024 开福区校级模拟）如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B中装有同种气体，通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为m的活塞，汽缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度为L，汽缸A中的活塞处于静止状态，气柱长度为3L。将一个质量为2m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，稳定后A中气柱长度变为2L。打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，关闭阀门D。已知弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气。求： （1）大气压强p0； （2）放上C打开阀门，系统稳定后弹簧的形变量； （3）最后关闭阀门时汽缸A中活塞与底端距离。 【解答】解：（1）初始时，根据平衡条件可知汽缸A中气体的压强为 放上C至稳定后，汽缸 ... ...