熱學(xué) -2024屆新高考物理沖刺專項訓(xùn)練（解析版）

專題熱學(xué)1．（23-24高三上·江蘇揚州·期末）如圖所示，水滴在潔凈的玻璃面上擴展形成薄層，附著在玻璃上；在蠟面上可來回滾動而不會擴展成薄層。下列說法正確的是（）A．水浸潤石蠟B．玻璃面上的水沒有表面張力C．蠟面上水滴呈扁平形主要是由于表面張力D．水與玻璃的相互作用比水分子間的相互作用強【答案】D【詳解】水滴在潔凈的玻璃面上擴展形成薄層，是浸潤現(xiàn)象，說明水和玻璃的相互作用比水分子之間的相互作用強，玻璃面上的水存在表面張力，在蠟面上可來回滾動而不會擴展成薄層，是不浸潤現(xiàn)象，水在蠟面上不浸潤，則水分子間表現(xiàn)為引力。故選D。2．（2024·云南昆明·一模）如圖所示，質(zhì)量相等的同種理想氣體甲和乙分別用絕熱活塞封閉在兩個絕熱氣缸中，兩氣缸固定在同一水平面上，開口分別豎直向上和水平向右，活塞質(zhì)量不能忽略且可沿氣缸無摩擦滑動。甲、乙兩氣體的體積相等，它們的壓強分別用p甲、p乙表示，溫度分別用T甲、T乙表示。下列關(guān)系正確的是（

）A．p甲>p乙，T甲>T乙 B．p甲>p乙，T甲<T乙C．p甲<p乙，T甲>T乙 D．p甲<p乙，T甲<T乙【答案】A【詳解】對甲圖活塞受力分析有對乙圖活塞受力分析有p乙=p0由題知質(zhì)量相等的同種理想氣體甲、乙兩氣體的體積相等，則根據(jù)可知p甲>p乙，T甲>T乙故選A。3．（2024·遼寧葫蘆島·一模）某科研小組設(shè)計一款超重報警裝置，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示，主體是導(dǎo)熱性能良好的薄壁密閉容器，厚度和質(zhì)量不計的活塞通過輕桿連接輕質(zhì)平臺。平臺上未放重物時，內(nèi)部封閉理想氣體氣柱長度；當(dāng)活塞進入預(yù)警區(qū)域時，系統(tǒng)會發(fā)出超重預(yù)警。橫截面積，底部的預(yù)警區(qū)域深度，平臺上輕放質(zhì)量為的重物穩(wěn)定時，活塞剛好觸動報警裝置。已知環(huán)境溫度不變，大氣壓強，，不計摩擦阻力，下列說法正確的是（

）A．重物的質(zhì)量B．重物的質(zhì)量C．放上重物至活塞最終穩(wěn)定的過程中，密閉氣體對外界放出的熱量為D．放上重物至活塞最終穩(wěn)定的過程中，密閉氣體對外界放出的熱量為【答案】D【詳解】AB．最終穩(wěn)定時，封閉氣體溫度不變，則又因為求得AB錯誤；CD．設(shè)外界大氣壓力和重物對封閉氣體做功為，則代入數(shù)據(jù)求得封閉氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，氣體對外界放出的熱量為C錯誤，D正確。故選D。4．（2024·云南·一模）如圖所示，一導(dǎo)熱氣缸由粗細不同的兩段圓柱形氣缸連接而成，通過剛性桿連接的活塞A、B封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可無摩擦滑動，活塞及連接桿的重量不可忽略。則氣缸由如圖所示的狀態(tài)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動90°至活塞A在下方，氣缸始終處于密封狀態(tài)且環(huán)境溫度和大氣壓強均保持不變，此過程中關(guān)于缸內(nèi)氣體，下列說法正確的是（）A．壓強變小 B．體積變小 C．向外放熱 D．外界對氣體做正功【答案】A【詳解】設(shè)大氣壓強為，初始時，根據(jù)受力平衡可知，氣體壓強為氣缸由如圖所示的狀態(tài)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動90°至活塞A在下方，根據(jù)受力平衡可得可得可知氣體壓強減小，由于溫度保持不變，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)玻意耳定律可知，氣體體積變大，外界對氣體做負功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體從外界吸熱。故選A。5．（2024·吉林·一模）某同學(xué)取一裝有少量水的塑料礦泉水瓶，旋緊瓶蓋，雙手快速擰搓擠壓水瓶。然后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛的同時瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，則（）A．?dāng)D壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體分子的平均動能減小B．?dāng)D壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能不變C．瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功D．瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體溫度升高【答案】C【詳解】AB．旋緊瓶蓋，雙手快速擰搓擠壓水瓶，外界對氣體做正功，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導(dǎo)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變大，瓶內(nèi)氣體溫度升高，則瓶內(nèi)氣體分子的平均動能增大，故AB錯誤；CD．然后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功，，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導(dǎo)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變小，瓶內(nèi)氣體溫度降低，故C正確，D錯誤。故選C。6．（2024·河北·模擬預(yù)測）某同學(xué)制作了一個簡易的大氣壓強測量計。如圖所示，用膠塞封閉體積為的廣口瓶。U形玻璃管倒插入廣口瓶，用膠管與直玻璃管連接，內(nèi)部充有一定水。測量時首先打開膠塞再重新封閉，調(diào)整膠管使U形管水面與直玻璃管水面相平，并記錄U形管左側(cè)水面位置k?，F(xiàn)用容積為的注射器注入與大氣壓強相等的氣體，上下調(diào)整直玻璃管，使U形管左側(cè)水面仍在k位置，測出直玻璃管液面p到k位置的高度差為，已知水的密度為，重力加速度為g，不計U形管的體積，則大氣壓強為（

）A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)玻意耳定律可得解得=故選B。7．（2024·江西九江·二模）用圖示的實驗裝置來“探究壓強不變時氣體體積與溫度的關(guān)系”。往杯中加入適量的熱水，使注射器內(nèi)的空氣柱位于水面之下，每隔幾分鐘，記錄氣體體積和此時溫度計的示數(shù)；用表示水降低的攝氏溫度，用表示注射器內(nèi)氣體體積的改變量。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的圖線是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】壓強不變時，有可得可見當(dāng)氣體壓強不變時，體積變化與溫度的變化的關(guān)系是成正比的。故選A。8．（2024·重慶·模擬預(yù)測）小明將海邊拾到的漂流瓶豎直放入熱水中（題圖），以便打開瓶塞。瓶塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，瓶內(nèi)密閉氣體的壓強等于此時外界大氣壓強p0、溫度為攝氏溫度t1；當(dāng)瓶子被置于熱水中一段時間后，氣體的溫度為攝氏溫度t2，瓶塞恰好能移動。0℃時的熱力學(xué)溫度為T0，重力加速度為g，不考慮瓶子的容積變化。瓶塞所受最大靜摩擦力大小為（

）A． B．C． D．【答案】D【詳解】氣體的溫度為攝氏溫度t2，瓶塞恰好能移動，設(shè)此時瓶內(nèi)氣體的壓強為，則瓶內(nèi)溫度變化時，瓶內(nèi)氣體的體積不變，根據(jù)查理定律解得故選D。9．（2024·山東泰安·一模）我國已經(jīng)在空間站上開展過四次精彩的太空授課，在億萬中小學(xué)生心里播撒下科學(xué)的種子?！疤鞂m課堂”的教師們曾經(jīng)做過兩個有趣實驗：一個是微重力環(huán)境下液橋演示實驗，在兩個固體表面之間可形成大尺寸液橋，如圖a所示；另一個是微重力環(huán)境下液體顯著的“毛細現(xiàn)象”演示，把三根粗細不同的塑料管，同時放入裝滿水的培養(yǎng)皿，水在管內(nèi)不斷上升，直到管頂，如圖b所示。對于這兩個實驗的原理及其就用的理解，下列說法正確的是（）A．液體表而張力使得液橋表面形狀得以維持，而不會“垮塌”B．分子勢能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖c所示，能總體上反映水表面層中水分子勢能Ep的是圖中“A”位置C．農(nóng)民使用“松土保墑”進行耕作，通過松土形成了土壤毛細管，使得土壤下面的水分更容易被輸送到地表D．航天員在太空微重力環(huán)境中會因為無法吸墨、運墨而寫不成毛筆字【答案】A【詳解】A．液體表而張力使得液橋表面形狀得以維持，而不會“垮塌”，故A正確；B．分子勢能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖c所示，水表面層中水分子間距離大于內(nèi)部水分子的距離，能總體上反映水表面層中水分子勢能Ep的是圖中“C”位置，故B錯誤；C．農(nóng)民使用“松土保熵”進行耕作，通過松土阻斷了土壤毛細管，使得土壤下面的水分不容易被輸送到地表，故C錯誤；D．毛筆書寫過程中，在毛細現(xiàn)象作用下，墨汁與可以被浸潤的毛筆材料發(fā)生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛筆材料中，并牢牢“困”在毛筆內(nèi)部。而當(dāng)毛筆尖與紙張接觸時，留在毛筆表面的墨汁，同樣在毛細作用下，被吸附到紙上，其間根本無須重力作用。故D錯誤。故選A。二、多選題10．（2024·河南周口·二模）如圖，容積為的汽缸豎直放置，導(dǎo)熱良好，右上端有一閥門連接抽氣孔。汽缸內(nèi)有一活塞，初始時位于汽缸底部高度處，下方密封有一定質(zhì)量、溫度為的理想氣體?，F(xiàn)將活塞上方緩慢抽至真空并關(guān)閉閥門，然后緩慢加熱活塞下方氣體。已知大氣壓強為，活塞產(chǎn)生的壓強為，活塞體積不計，忽略活塞與汽缸之間摩擦。則在加熱過程中（）A．開始時，活塞下方體積為B．溫度從升至，氣體對外做功為C．溫度升至?xí)r，氣體壓強為D．溫度升至?xí)r，氣體壓強為【答案】AD【詳解】A．由于初始時位于汽缸底部高度處，則初始時，活塞下方體積為，由于大氣壓強為，活塞產(chǎn)生的壓強為，則初始時，氣體的壓強將活塞上方緩慢抽至真空并關(guān)閉閥門過程，末狀態(tài)氣體的壓強為，根據(jù)玻意耳定律有解得即加熱開始時，活塞下方體積為，故A正確；B．若活塞上方緩慢抽至真空并關(guān)閉閥門之后緩慢加熱，活塞恰好到達氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈力，氣體壓強始終為，此時，根據(jù)蓋呂薩克定律有解得可知，溫度從升至過程，活塞沒有到達頂部，氣體做等壓變化，則有解得則溫度從升至，氣體對外做功為故B錯誤；C．結(jié)合上述可知，溫度升至?xí)r，活塞恰好到達氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈力，氣體壓強為，故C錯誤；D．結(jié)合上述可知，溫度升至?xí)r，活塞已經(jīng)到達氣缸頂部，與頂部有相互作用的彈力，溫度由升高至過程為等容過程，根據(jù)查理定律有解得故D正確。故選AD。11．（2024·廣西·一模）等量同種理想氣體分別經(jīng)絕熱過程①和一般過程②，溫度均從升至，圖像如圖，過程①外界對理想氣體做功為，過程②外界對理想氣體做功為，則（）A．過程②內(nèi)能的增量等于B．過程①和過程②相比，C．過程②理想氣體向外界放出熱量D．過程①理想氣體從外界吸收的熱量等于【答案】AC【詳解】D．由題意可知，①為絕熱過程，所以該過程氣體既不從外界吸收熱量，也不向外界釋放熱量，故D項錯誤；A．①為絕熱過程，氣體內(nèi)能的變化量等于外界對氣體做的功，即由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而兩過程的初末狀態(tài)的溫度相同，所以其初末狀態(tài)的內(nèi)能相同，即內(nèi)能變化相同，即故A項正確；B．由氣體的圖像可知，其圖像與坐標軸圍成的面積為氣體做的功，由圖像可知，②過程做的功大于①過程。過程①和過程②相比，，故B項錯誤；C．由熱力學(xué)第一定律有又因為，且，結(jié)合上述分析可知所以該過程氣體向外界放出熱量，故C項正確。故選AC。12．（2023·山東煙臺·一模）如圖所示，一開口豎直向下導(dǎo)熱良好的玻璃管用水銀柱封閉一定質(zhì)量的空氣。水銀柱長度為15cm，下端剛好與玻璃管溢出口平齊；被封閉的空氣柱長度為30cm。此時周圍環(huán)境溫度為，大氣壓強為?，F(xiàn)將玻璃管緩慢旋轉(zhuǎn)至開口豎直向上（水銀沒溢出玻璃管），然后再加熱至。下列說法正確的是（）A．玻璃管剛好旋轉(zhuǎn)至開口向上時管內(nèi)空氣柱長度為20cmB．玻璃管剛好旋轉(zhuǎn)至開口向上時管內(nèi)空氣柱長度為25cmC．將玻璃管加熱至?xí)r空氣柱長度為33.6cmD．將玻璃管加熱至?xí)r空氣柱長度為36cm【答案】AD【詳解】AB．設(shè)玻璃管橫截面積為，則倒置時管內(nèi)氣體壓強為，由平衡條件可知解得管內(nèi)氣柱體積為將玻璃管緩慢倒置過來，穩(wěn)定后管內(nèi)氣體壓強為，由平衡條件得解得設(shè)此時管內(nèi)氣體氣柱長度為，則根據(jù)玻意耳定律可得解得故A正確，B錯誤；CD．假設(shè)加熱過程中，水銀未溢出。將玻璃管加熱至的過程中管內(nèi)氣體為等壓變換，玻璃管氣柱高度為，則由蓋—呂薩克定律得由單位換算，解得故有部分水銀溢出，此種結(jié)果不符合題意，需要舍棄。設(shè)水銀溢出后，水銀柱高度為，則設(shè)溫度加熱到時，水銀柱上端正好與溢出口平齊且不溢出，則由蓋—呂薩克定律得解得水銀柱上端正好與溢出口平齊后再繼續(xù)加熱到，則聯(lián)立以上方程，解得則空氣柱長度為故C錯誤，D正確。故選AD。三、解答題13．（2024·廣東·一模）如圖所示為以二氧化碳氣體作為驅(qū)動力的氣槍，工作原理如下，扣動扳機，高壓氣罐中沖出一定量的氣體會充滿槍管后方容積為5毫升的氣室，當(dāng)氣室內(nèi)氣體的壓強達到2.0×105Pa時，就可推動子彈從槍管中飛出。已知槍管后方氣室和槍管的容積相同，子彈飛出槍管時間極短，且子彈飛出槍管前的整個過程中不漏氣。（1）氣體推動子彈飛出槍管的過程中，氣體的內(nèi)能如何變化?（2）若子彈不匹配，導(dǎo)致和槍管之間的摩擦力過大，使得子彈被緩慢的推向槍口，求子彈剛推到槍口時氣體的壓強?！敬鸢浮浚?）內(nèi)能減少；（2）【詳解】（1）由熱力學(xué)第一定律，該過程非常迅速，來不及和外界熱交換，是一個絕熱過程，氣體膨脹對外做功，所以氣體的內(nèi)能減少；（2）該過程為等溫變化，由玻意耳定律可知其中由槍管后方氣室和槍管的容積相同可知則14．（2024·廣東佛山·一模）如圖所示，常用碗的底部都有一個凹陷空間，當(dāng)碗底沾有少量水放到平整桌面時，會把少量空氣密封在碗底部凹陷處。此時往碗中倒入熱水時，碗會被密封的氣體頂離桌面發(fā)生側(cè)向漂移。設(shè)室溫，碗底氣體初始壓強與環(huán)境壓強相同。試解答下列問題：（1）請判斷往碗中倒入熱水后，碗底的氣體內(nèi)能和壓強如何變化；（2）若碗底凹陷處空氣與桌面接觸的面積為，碗和熱水總質(zhì)量為。則倒入熱水后被密封的氣體溫度升到多高時，才能使碗恰好被頂離桌面？忽略碗底與桌面間水的粘滯力，重力加速度取?！敬鸢浮浚?）見解析；（2）33°C【詳解】（1）往碗中倒入熱水后，碗底的氣體溫度升高，內(nèi)能增大，分子平均動能增大，體積不變，則壓強變大。（2）碗恰好被頂離桌面解得根據(jù)等容變化其中，解得15．（2024·山西朔州·二模）如圖（a）