高中物理二轮复习-32-气体实验定律和热力学定律的应用.doc

32.气体实验定律和热力学定律的应用
1.(2021·江苏连云港市适应性演练) 一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图1所示。下列说法正确的有(　　)

图1
A.A→B的过程中，气体对外界做功
B.A→B的过程中，气体吸收热量
C.B→C的过程中，气体压强不变
D.A→B→C的过程中，气体内能增加
答案　C
解析　由图知A→B的过程中，温度不变，则内能不变，而体积减小，所以外界对气体做功，为保持内能不变， 根据热力学第一定律知，在A→B的过程中，气体放出热量，故A、B错误；B→C的过程为等压变化，气体压强不变，故C正确；A→B→C的过程中，温度降低，气体内能减小，故D错误。
2.(2021·山东潍坊市二模)如图2所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为η＝1－。下列说法正确的是(　　)

图2
A.a→b过程气体对外界做功且吸收热量
B.b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量
C.c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D.由卡诺循环可知热机效率可能达到100 %
答案　A
解析　a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%，故D错误。
3.(2021·山东泰安市二轮检测)一定质量的理想气体从状态M经历过程1或者过程2到达状态N，其p－V图象如图3所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态M、N的温度分别为TM、TN，在过程1、2中气体对外做功分别为W1、W2，则(　　)

图3
A.TM＝TN B.TM<TN
C.W1>W2 D.W1<W2
答案　C
解析　在1的过程中，从M到N，体积变大，对外做功，由于与外界无热交换，可知内能减小，温度降低，即TM>TN，A、B错误；根据W＝pΔV可知气体对外做功等于p－V图象与横轴围成的面积，由图象可知W1>W2，C正确，D错误。
4.(2021·广西柳州市第三次模拟)如图4所示，一圆柱形气缸固定在水平地面上，用质量m＝20 kg、面积S＝ 100 cm2的活塞密封了一定质量的理想气体，活塞通过正上方的定滑轮连接一质量 M＝50 kg的重物，活塞与气缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等为300 N。开始时气体的温度t＝27 ℃ 。压强p＝0.9×105 Pa，活塞与气缸底部的距离H＝50 cm，重物与水平地面的距离h＝ 10 cm。已知外界大气压p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。现对气缸内的气体缓慢加热，求：

图4
(1)重物恰好开始下降时气体的温度；
(2)重物刚与地面接触时气体的温度。
答案　(1)333.3 K　(2)400 K
解析　 (1)重物恰好开始下降时，对活塞受力分析p1S＋Mg＝p0S＋mg＋Ff，T＝300 K，气体做等容变化＝，解得T1＝333.3 K。
(2)活塞从开始运动至重物刚与地面接触过程中，气体做等压变化V1＝HS，V2＝(H＋h)S，＝，解得T2＝400 K。
5.(2021·河南六市第二次联合调研检)为确保广大师生健康安全，学校消毒工作是防疫的重点。图5为某校使用的气压式喷雾器，该喷雾器的容器容积为3 L，容器内气体压强至少达到1.2×105 Pa才能将容器内消毒液呈雾状喷出。现向容器内注入2 L消毒液并封闭容器，然后向容器内打气，每次打气能将压强p0＝1.0×105 Pa、体积ΔV＝100 mL的空气打入容器内，打气过程中容器内气体温度一直与外界温度相同，不计细管的体积。

图5
(1)要使容器中的消毒液呈雾状喷出，至少需要打气多少次；
(2)若经过多次打气，容器内空气压强达到3.0×105 Pa，要将药液呈雾状喷出，最多能喷出多少升消毒液？
答案　(1)2次　(2)1.5 L
解析　(1)设至少需要打n次气，喷液前容器内空气体积为V0，根据玻意耳定律可得：p0(V0＋nΔV)＝1.2p0V0
解得：n＝2次。
(2)设容器内空气压强为1.2×105 Pa时，气体体积为V1，则3p0V0＝1.2p0V1
最多喷出消毒液体积为V2＝V1－V0
联立解得V2＝1.5 L。