2022 届高考物理二轮复习计算题-热力学综合 1．（2022·广东·模拟预测）如图所示，有一两端封闭、两臂长度相等、横截面均匀的 U 形玻璃管，两臂管内分别 贮有适量的理想气体 1 与 2，一段水银柱把两种气体隔开。将此 U 形管两端朝上竖直立起时，两臂中气柱的长度分 别为 L1=12cm，L2=18cm，两端朝下竖直立起时，气柱的长度分别为 L1'=6cm，L2'=24cm，当 U 形玻璃管平放在水 L10 平桌面上时，两臂中气柱的长度分别为 L10、L20.整个过程中环境温度保持不变，求 L20 的值。 2．（2022·全国·高三阶段练习）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的质量为 m，面积为 S，与汽缸底部相距 L，汽缸和活塞间光滑且绝热性能良好。封闭气体的温度为 T0 ，大气压强为 p0 ，重力加速度为 g。现接通热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动距离 L 后静止，整个过程中封闭气体吸收的热量为 Q，求该过程中： （1）内能的增加量 U ； （2）封闭气体最终的温度 T。 3．（2022·河北秦皇岛·二模）如图甲所示，一个内壁光滑的汽缸内有一横截面积为 S 的活塞，活塞与汽缸的质量均 为 m ．汽缸内密封了一定质量（远小于 m ）的理想气体，汽缸放在光滑的水平面上，用水平向右的拉力 F1 作用在 汽缸底部的中点；使整体水平向右做匀加速直线运动；对同一汽缸，把它旋转到竖直方向（开口向上并悬空）， 用竖直向下的推力 大气压强恒为 p0 F2 作用在活塞中点．如图乙所示，使整体在空中竖直向下做匀加速直线运动。 g ，重力加速度大小为 。 F1  F2  2mg ， （1）求甲、乙两图中汽缸内气体的压强之比； （2）若甲、乙两图中汽缸内气体的体积相同，且甲图中汽缸内气体的热力学温度为 T1 ，求乙图中汽缸内气体的热 力学温度。 4．（2022·河南·灵宝市第一高级中学高二阶段练习）如图所示，一横截面积为 S 的汽缸水平放置，固定不动，汽 缸壁是导热的，两个活塞 A 和 B 将汽缸分隔为 1、2 两气室，达到平衡时 1、2 两气室体积之比为 5∶4，在室温不变 的条件下，缓慢推动活塞 A，使之向右移动一段距离 d，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，求活塞 B 向右移动的距离。 5．（2022·山东淄博·一模）如图所示，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短、导热性能良好的大烧瓶，它底部 开有一个截面积为 S = 2cm2 的圆孔，可用轻质橡皮塞塞住。已知橡皮塞与玻璃瓶间的最大静摩擦力 f m  60N 。在 一次实验中，体积为 V=1L 的瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质 量的气体，不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度。用打气筒向气球中缓慢打气，每打一次都把体积为 V0  0.4L 、压强与大气压相同的气体打进气球内，气球缓慢膨胀过程中球内外气体压强近似相等，气体保持温度 不变。已知：实验室环境温度恒定，压强为标准大气压 （1）橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强 p； （2）第几次向气球内打气时，橡皮塞被弹出。 p0  1.0 �105 Pa ，求： 6．（2022·江苏南通·高三阶段练习）超市中有一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧 压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为 V0，压强为 0.5P0，然后再把锁扣 扳下（如图乙），使腔内气体体积变为 2V0，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为 S，吸盘的 总质量为 m，与墙面间的动摩擦因数为 μ，外界大气压强为 p0，重力加速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 忽略操作时的温度变化。 （1）锁扣扳下后空腔中气体的压强； （2）理论上挂钩能挂重物的最大质量。 7．（2022·云南·昆明一中高三阶段练习）如图所示，总容积为 3V0、内壁光滑的汽缸竖直放置，一面积为 S 的活塞 将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，汽缸上端封闭且留有抽气孔。活塞上方气体的压强为 p0，活塞下方气体的 体积为 V0，温度为 T0。将活塞上方抽成真空并密封，整个抽气过程中缸内气体温度始终保持不变，当活塞上方抽 成真空后，活塞下方气体的体积为 2V0。然后将活塞下方的气体缓慢加热，活塞体积忽略不计，重力加速度为 g， 求： （1）活塞的质量 m； （2）气体缓慢加热到温度 4T0 时气体的压强。 8．（2022·河北·邢台市第二中学高二阶段练习）如图所示，左端封闭右端开口、内径相同的 U 形细玻璃管竖直放 置，左管中封闭有长 L=20cm 的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强 p0=75cmHg，初始时封闭 气体的热力学温度 T1=300K。现将下端阀门 S 打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门 S，左管水银面下降的高度 h  5cm 。 （1）求右管水银面下降的高度 H ； （2）关闭阀门 S 后，若缓慢改变左管内封闭气体的温度，使左管的水银面回到最初高度，求此时左管内气体的热 力学温度 T2； （3）关闭阀门 S 后，若将右端封闭，保持右管内封闭气体的温度不变的同时，对左管缓慢加热，使左管和右管的 水银面再次相平，求此时左管内气体的热力学温度 T3。 C 的水哪个内能多？ C 的水跟 1 kg 的 80 � 9．（2022·全国·高三专题练习）（1）1 kg 的 40� C 的水跟 2 kg 的 40 � C 的水哪个内能多？ （2）1 kg 的 40 � C 的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？ （3）一杯 100 � 10．（2022·河南开封·高二期中）2021 年 11 月 7 日“神十三”字航员王亚平身穿厚厚的航天服出舱活动，成为我国首 位太空行走的的女宇航员，航天服由 6 层组成，其中一层是“气密限制层”，在层内封闭一定质量的气体，可以使宇 航员的身体周围保持一定压力，气密限制层外面是“隔热层”，可以防止温度过冷或者过热。假如在地面时航天服内 气压为一个标准大气压 p0  1.0 �105 Pa ，气体体积为 2L ，温度为 27℃ ，进入太空后，宇航员穿着航天服出舱后， 由于外部气压低，航天服急剧膨胀，气体体积变为 4L ，温度降为 7℃，航天服可视为封闭系统，内部气体可视为 理想气体。 （1）求宇航员在太空中出舱较长时间后，航天服内的气体压强；（结果保留两位有效数字） （2）若在地面上开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内气压达到标准大气压的 90%，体积变为 4L ， 则需补充温度为 27℃、一个标准大气压的气体多少升；（结果保留两位有效数字） （3）已知气体在 N A  6 �10 23 mol 1 0℃ 1.0 �105 Pa 22.4L/mol 、 时的摩尔体积为 ，阿伏伽德罗常数 ，求该状况下体 积为 2L 的气体的分子数。（结果保留一位有效数字） 11．（2022·广东·高三学业考试）如图所示，两正对且固定不动的导热汽缸，与水平面成 30°角，底部由体积忽略 不计的细管连通，活塞 a、b 用不可发生形变的轻直杆相连，不计活塞的厚度以及活塞与汽缸的摩擦，a、b 两活塞 的横截面积分别为 S1=10 cm2、S2=20 cm2，两活塞的总质量为 m=12 kg，两汽缸高度均为 H=10 cm。汽缸内封闭一 定质量的理想气体，系统平衡时活塞 a、b 到汽缸底部的距离均为 L=5 cm（图中未标出）。已知大气压强为 p0=1.0×105 Pa，环境温度为 T0=300 K，重力加速度 g 取 10 m/s2。若保持环境温度不变，用沿轻杆向上的力缓慢推 活塞 a，在活塞 a 由开始运动到到达汽缸底部的过程中，求推力的最大值。 12．（2022·山东日照·高二期中）在中国共产党成立 100 周年庆祝大会上，释放了十万只充有氦气的可百分百降解 7 的气球。假设释放前工作人员用容积 50L 、压强为 2.0 �10 Pa 的氦气罐给气球充气，要求充气后气球内气体的体积 5 为 8L 、压强为 1.0 �10 Pa ；气球释放后飞向高空，当气球体积膨胀到12L 时就会爆裂落回地面。已知高度每升高 1000m ，大气温度下降 1.0 �105 Pa 10m 100Pa 27℃ 6℃ ；高度每升高 ，大气压减小 。庆祝现场地面空气温度为 ，大气压为 ，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，可认为气球内气体压强始终与外界大气压强相等。求： （1）用一个氦气罐可以充出符合要求的气球个数； （2）当气球发生爆裂时，气球离地面的高度。 13．（2022·广东·盐田高中高二阶段练习）有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡 A 内封有一定质量 的气体，与 A 相连的 B 管插在水银槽中，管内外水银面的高度差 x 即可反映环境温度，并可由 B 管上的刻度直接 读出。设 B 管的体积与 A 泡的体积相比可略去不计。 （1）在大气压为 76cmHg 时，对 B 管进行了温度标刻。温度 t1  27� C 时，B 管水银面的高度为 x1  16cm ，此高度 C 的刻线在何处？ 即为 27°C 的刻线，问 t  47� （2）若大气压为 74cmHg 时，利用该测温装置测量温度时所得读数仍为 27°C，问：此时的实际温度为多少？ 14．（2021·重庆市育才中学模拟预测）如图所示是一定质量的理想气体由状态 M→N→I→G 变化的 pV 图象。已知 o 该气体在状态 M 时的温度为 27 C 。 （1）求该气体在状态 I 时的温度； （2）已知该气体内能的变化满足 ΔU=σΔT（常量 σ=103J/K），则气体从状态 M→N→I→G 变化的整个过程中是吸 热还是放热？传递的热量是多少？ 参考答案： 1 1． 2 【解析】设气体 1 在三种状态的压强分别为 为 p2 、 p2' 、 p20 p1 、 p1' 、 p10 ，气体 2 在三种状态的压强分别 S ，管的横截面积为 ，根据题意可知 ' ' ' ' p1   L2  L1   p2 P1  P2   L2  L1  , 对于气体 1，根据玻意耳定律可知 p1 L1S  p1' L1' S  p10 L10 S 对于气体 2，同理可得 p2 L2 S  p2' L'2 S  p20 L20 S 联立解得 p1  18cmHg ， p2  24cmHg 当 U 形玻璃管平放在水平桌面上时 p10  p20 则 L10 p10 L10 S p LS 1  