2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強(qiáng)化練十七熱學(xué)

專題強(qiáng)化練（十七）熱學(xué)1．下列說法正確的是(C)A．圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)抽掉隔板，氣體的溫度將降低B．圖乙為布朗運(yùn)動示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯C．圖丙中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力D．圖丁為同一氣體在0℃和100℃兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍面積不相等解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，右側(cè)為真空，氣體自由膨脹時沒有做功對象，即做功W＝0，因?yàn)槭墙^熱容器，所以沒有熱交換，即Q＝0，因此內(nèi)能不變，容器內(nèi)的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，所以溫度不變，故A錯誤；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)得越不明顯，故B錯誤；液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的距離r略大于r0，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故C正確；由題圖丁可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于100%，即相等，故D錯誤。2．(2024·湛江市二模)“溫泉水滑洗凝脂，冬浴溫泉正當(dāng)時”，在冬天里泡一泡溫泉，不僅可以消除疲勞，還可擴(kuò)張血管，促進(jìn)血液循環(huán)，加速人體新陳代謝。設(shè)水溫恒定，溫泉中有一水泡從池底緩慢上升，水泡內(nèi)的氣體可視為理想氣體，則在水泡上升的過程中(C)A．水泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大B．水泡內(nèi)氣體的內(nèi)能減小C．水泡內(nèi)氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積水泡壁的碰撞次數(shù)減少D．水泡內(nèi)氣體對外界放熱解析：水泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)p0恒定，且水泡緩慢上升過程中h減小，所以p減小，因?yàn)樗睾銣?，所以水泡溫度不變，水泡?nèi)氣體內(nèi)能不變，體積增大，對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，水泡內(nèi)氣體吸熱，故A、B、D錯誤；氣體壓強(qiáng)減小，因溫度不變，分子平均動能不變，所以水泡內(nèi)氣體分子在單位時間內(nèi)對水泡壁單位面積的撞擊次數(shù)減少，故C正確。3.跳跳球深受小朋友的喜愛，該游戲既能鍛煉身體、又能訓(xùn)練身體的平衡能力。跳跳球向下運(yùn)動與地面接觸的過程，封閉氣體的體積減?。惶蛳蛏线\(yùn)動離開地面的過程，封閉氣體的體積增大。跳跳球中的氣體可視為理想氣體，假設(shè)娛樂時封閉氣體的溫度保持不變，則下列說法錯誤的是(D)A．跳跳球向下運(yùn)動與地面接觸的過程，氣體向外界放出熱量B．跳跳球向下運(yùn)動與地面接觸的過程，單位時間單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)變多C．跳跳球向上運(yùn)動離開地面的過程，氣體對外做功D．跳跳球向上運(yùn)動離開地面的過程，單位面積上分子碰撞器壁的作用力不變解析：跳跳球向下運(yùn)動與地面接觸的過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變，則氣體向外界放出熱量，A正確；跳跳球向下運(yùn)動與地面接觸的過程，氣體體積減小，密度增大，單位時間單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)變多，B正確；跳跳球向上運(yùn)動離開地面的過程，氣體體積增大，氣體對外做功，C正確；跳跳球向上運(yùn)動離開地面的過程，氣體溫度不變，體積增大，則氣體壓強(qiáng)減小，單位面積上分子碰撞器壁的作用力減小，D錯誤。4.(2024·佛山市二模)如圖所示是一種兒童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍組成，在竹筒的前后兩端分別裝上“叭子”(樹果子或打濕的小紙團(tuán))。叭子密封竹筒里面的空氣，迅速推動木棍，前端的叭子便會從筒口射出。則迅速推動木棍過程中(叭子尚未射出)，竹筒中被密封的氣體(A)A．壓強(qiáng)增大B．溫度不變C．內(nèi)能不變D．每個分子的動能都變大解析：迅速推動木棍過程中，竹筒中被密封的氣體體積減小，則壓強(qiáng)變大，外界對氣體做正功，W>0，由于“迅速”過程氣體與外界無熱交換，則Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加，ΔU>0，溫度升高，分子平均動能增加，但不是每個分子的動能都增加。5．一同學(xué)在室內(nèi)空調(diào)顯示屏上看到室內(nèi)的空氣溫度，為了測出室外的空氣溫度，他將一近似球形的氣球在室內(nèi)吹大并放置較長一段時間后，測量其直徑為L1之后拿到室外并放置較長一段時間后，測量其直徑為L2，L2＞L1。若不考慮氣球表皮的彈力變化，且氣球吹大后視為球體，大氣壓不變，室內(nèi)、外的溫度均保持不變，則(C)A．氣球內(nèi)氣體對外界做負(fù)功B．氣球內(nèi)氣體對外界不做功C．室外溫度比室內(nèi)溫度高D．氣球在室外放出了熱量解析：氣球直徑變大，說明氣體體積變大，說明氣體對外界做正功，A、B錯誤。根據(jù)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可知，體積變大，溫度升高，所以室外溫度比室內(nèi)溫度高，C正確。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，溫度升高，氣體內(nèi)能增大；體積變大，氣體對外界做功；所以氣體從外界吸收熱量，D錯誤。6.如圖所示，某同學(xué)將空的玻璃瓶開口向下緩緩壓入水中，設(shè)水溫均勻且恒定，瓶內(nèi)空氣無遺漏，不計氣體分子間的相互作用，則被淹沒的玻璃瓶在下降過程中，瓶內(nèi)氣體(B)A．內(nèi)能增加 B．向外界放熱C．對外界做正功 D．分子平均動能減小解析：被淹沒的玻璃瓶在下降過程中，瓶內(nèi)氣體溫度不變，壓強(qiáng)變大，可知?dú)怏w體積減小，外界對氣體做正功；由于氣體溫度不變，氣體分子平均動能不變，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界放熱。7．(多選)(2024·湛江市一模)航天服是保障航天員的生命活動和正常工作的個人密閉裝備，可防止空間的真空、高低溫、太陽輻射和微流星等環(huán)境因素對人體的危害。航天員穿著航天服，從地面到達(dá)太空時內(nèi)部氣體將急劇膨脹，若航天服內(nèi)氣體的溫度不變，視為理想氣體并將航天服視為封閉系統(tǒng)。則關(guān)于航天服內(nèi)的氣體，下列說法正確的是(BC)A．體積增大，內(nèi)能減小B．壓強(qiáng)減小，內(nèi)能不變C．對外界做功，吸收熱量D．壓強(qiáng)減小，分子平均動能增大解析：由于航天服內(nèi)氣體視為理想氣體，溫度決定內(nèi)能，溫度不變，內(nèi)能不變，溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志，故分子平均動能也不變。由于航天服內(nèi)氣體體積增大，氣體對外界做功，溫度不變，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知由于W<0，ΔU＝0，則Q>0，所以航天服內(nèi)氣體將吸收熱量，又由等溫變化有p1V1＝p2V2，可知體積變大，則壓強(qiáng)減小，故B、C正確，A、D錯誤。8．(多選)(2024·韶關(guān)市綜合測試)圖示為某一種減震墊，上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡，每個氣泡內(nèi)均充滿一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)平板狀物品平放在氣泡上時，氣泡被壓縮。假設(shè)在壓縮過程中，氣泡內(nèi)氣體溫度保持不變。下列說法正確的是(AD)A．壓縮后氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變大B．壓縮過程氣泡內(nèi)氣體對外做正功C．壓縮過程氣泡內(nèi)氣體吸收熱量D．壓縮過程氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能不變解析：由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知壓縮過程中氣泡內(nèi)氣體溫度保持不變，體積變小，則氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變大，故A正確；壓縮過程氣泡內(nèi)氣體對外做負(fù)功，故B錯誤；壓縮過程中氣泡內(nèi)氣體溫度保持不變，則ΔU＝0，體積變小，則W>0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q<0，壓縮過程氣泡內(nèi)氣體放出熱量，故C錯誤，D正確。9.(2024·廣州市一模)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，用活塞封閉在開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)。若環(huán)境溫度不變，活塞與汽缸壁間無摩擦，現(xiàn)對活塞施加向下壓力使其緩慢下降，此過程中(C)A．氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加B．氣體壓強(qiáng)增大，吸收熱量C．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變D．氣體對外界做功，氣體吸收熱量解析：緩慢下降過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，由于環(huán)境溫度不變，可知?dú)怏w溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w放出熱量，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，由于氣體溫度不變，體積減小，可知?dú)怏w壓強(qiáng)增大。10．(多選)下列有關(guān)熱學(xué)問題，說法正確的是(CD)A．圖甲是理想氣體分子速率的分布規(guī)律，氣體在①狀態(tài)下的分子平均動能小于②狀態(tài)下的分子平均動能B．圖乙是分子勢能Ep與分子間距r的關(guān)系示意圖，在r>r1時分子力表現(xiàn)為引力C．圖丙為壓力鍋示意圖，在關(guān)火后打開壓力閥開始放氣的瞬間，鍋內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減少D．圖丁為一定質(zhì)量的理想氣體分別在T1、T2溫度下發(fā)生的等溫變化，由圖可知T1<T2解析：根據(jù)題圖甲可知，氣體在①狀態(tài)下的分子平均動能要大于②狀態(tài)下的分子平均動能，故A錯誤；根據(jù)題圖乙可知，當(dāng)分子間距離為r2時分子勢能最小，此位置即為分子間距離的平衡位置，即此位置表示分子間作用力為零，分子間距從r1到r2的過程中，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間距離大于r2之后分子間作用力表現(xiàn)為引力，故B錯誤；題圖丙中，在關(guān)火后打開壓力閥開始放氣的瞬間，鍋不再吸熱，而放氣的過程鍋內(nèi)氣體對外界做功，同時向外放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，W<0，氣體內(nèi)能減小，故C正確；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可得，p＝CT·eq\f(1,V)，即一定量的理想氣體在溫度不變的情況下，其壓強(qiáng)與體積成反比，而題圖丁表示的正是壓強(qiáng)與體積的反比例圖像，則可知曲線為等溫線，而在同一壓強(qiáng)下，兩曲線坐標(biāo)乘積p1V1＜p1V2而pV＝CT，由此可知T1<T2，故D正確。11.潮州素有瓷都之美譽(yù)，而現(xiàn)代瓷器燒制通常采用電加熱式氣窯。燒制過程中為避免窯內(nèi)氣壓過高，窯上安有一個單向排氣閥，當(dāng)窯內(nèi)氣壓達(dá)到2.5×105Pa時，單向排氣閥變?yōu)殚_通狀態(tài)。某次燒制前，封閉在窯內(nèi)的氣體溫度為27℃，壓強(qiáng)為1.0×105Pa。已知燒制過程中窯內(nèi)氣體溫度均勻且緩慢升高。不考慮瓷坯體積的變化，求排氣閥開始排氣時，窯內(nèi)氣體溫度。解析：對封閉在氣窯內(nèi)的氣體，排氣前容積V0不變，燒制前溫度T0＝(273＋27)K＝300K設(shè)開始排氣時窯內(nèi)氣體溫度是T，由查理定律有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T)解得T＝750K。答案：750K12.如圖所示的是氣壓升降椅，可升降部分由坐凳和當(dāng)活塞用的不銹鋼圓柱組成，圓柱光滑、橫截面積S＝10cm2，圓柱封閉著體積V＝120cm3的理想氣體。當(dāng)小明坐上升降椅后，氣體被壓縮，椅子緩慢下降10cm后靜止。小明離開椅子后，椅子又緩緩上升到原來的位置。已知大氣壓p0＝1.0×105Pa，椅子可移動部分質(zhì)量m＝2kg，設(shè)環(huán)境溫度不變，重力加速度g取10m/s2。求：(1)小明坐上椅子前封閉氣體的壓強(qiáng)及小明的質(zhì)量；(2)在小明坐上椅子到椅子恢復(fù)最初狀態(tài)過程中，封閉氣體放出的熱量。解析：(1)初始狀態(tài)時，以圓柱形氣缸與椅面整體為研究對象，根據(jù)平衡條件得mg＋p0S＝p1S解得p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa當(dāng)小明坐上升降椅后，氣體被壓縮，椅子緩慢下降10cm后靜止，則有(m＋M)g＋p0S＝p2S根據(jù)玻意耳定律得p1LS＝p2(L－h(huán))S，L＝eq\f(V,S)解得M＝60kg。(2)環(huán)境溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知W1－W2＝Q其中W1＝p2Sh，W2＝p1Sh解得Q＝60J。答案：(1)1.2×105Pa60kg(2)60J13．某瀕危魚類長期生活在壓強(qiáng)為40p0的深海中，科研團(tuán)隊為便于研究，把該魚類從海里移到如圖所示的兩層水箱中，同時給它們創(chuàng)造一個類似深海的壓強(qiáng)條件。假設(shè)該魚位于一層水箱底部，距離二層水箱水面的高度h＝50m，二層水箱上部密封一定質(zhì)量的空氣，空氣體積V＝7L，空氣壓強(qiáng)與外界大氣壓相同。已知外界大氣壓為p0，10m高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為p0(水箱內(nèi)氣體溫度恒定、不考慮空氣溶入水的影響)。(1)為使魚在一層水箱正常存活，需要給二層水箱再打進(jìn)壓強(qiáng)為p0的空氣多少升？(2)為了讓二層水箱上方氣體壓強(qiáng)和第(1)問充氣后氣體壓強(qiáng)相同，還可以采用從進(jìn)水口注水的方法，那么需要注入多少升水？解析：(1)由題意得，eq\f(h,10m)·p0＋p1＝40p0打進(jìn)氣體后的氣體壓強(qiáng)p1＝35p0根據(jù)氣體等溫變化，得p0V＋p0·ΔV＝p1V則需要給二層水箱再打進(jìn)壓強(qiáng)為p0的空氣的體積為ΔV＝238L。(2)設(shè)需要注入水的體積為ΔV′p0V＝p1(V－ΔV′)，解得ΔV′＝6.8L。答案：(1)238L(2)6.8L14.氣壓式升降椅通過汽缸上下運(yùn)動來支配椅子升降，其簡易結(jié)構(gòu)如圖所示，圓柱形汽缸與椅面固定連接，總質(zhì)量m＝5kg，橫截面積S＝20cm2的柱狀氣動桿與底座固定連接，可自由移動的汽缸與氣動桿之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，穩(wěn)定后測得封閉氣體柱長度L＝20cm。設(shè)汽缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好，忽略摩擦力，已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，室內(nèi)溫度T0＝300K，重力加速度g取10m/s2。若質(zhì)量為M的人盤坐在椅面上，穩(wěn)定后椅面下降的高度h＝15cm，室內(nèi)溫度保持不變。(1)求人的質(zhì)量M；(2)穩(wěn)定后，室內(nèi)氣溫緩慢升高至T1＝303K，此過程中封閉氣體內(nèi)能增加2.0J，求封閉氣體與外界交換的熱量。解析：(1)初始狀態(tài)時，以圓柱形汽缸與椅面整體為研究對象，根據(jù)平衡條件有mg＋p0S＝p1S當(dāng)人坐上后，穩(wěn)定時有(M＋m)g＋p0S＝p2S根據(jù)玻意耳定律有p1SL＝p2SL′下降高度h＝L－L′，聯(lián)立得M＝75kg。(2)根據(jù)eq\f(L′S,T0)＝eq\f(L″S,T1)解得L″＝5.05cm外界對汽缸內(nèi)氣體做功W＝(p0S＋Mg＋mg)(L′－L″)＝－0.5J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W解得Q＝2.5J即氣體從外界吸收了2.5J的熱量。答案：(1)75kg(2)從外界吸收了2.5J的熱量15．工人澆筑混凝土墻壁時，內(nèi)部形成了一塊氣密性良好充滿空氣的空腔，墻壁導(dǎo)熱性能良好。(1)空腔內(nèi)氣體的溫度變化范圍為－33℃～47℃，求空腔內(nèi)氣體的最小壓強(qiáng)與最大壓強(qiáng)之比；(2)填充空腔前，需要測出空腔的容積。在墻上鉆一個小孔，用細(xì)管將空腔和一個帶有氣壓傳感器的汽缸連通，形成密閉空間。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體體積為1L時，傳感器的示數(shù)為1.0atm。將活塞緩慢下壓，汽缸內(nèi)氣體體積為0.7L時，傳感器的示數(shù)為1.2atm。求該空腔的容積。解析：(1)以空腔內(nèi)的氣體為研究對象，最低溫度時，壓強(qiáng)為p1，T1＝240K最高溫度時，壓強(qiáng)為p2，T2＝320K根據(jù)查理定律可得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得eq\f(p1,p2)＝eq\f(3,4)。(2)設(shè)空腔的體積為V0，汽缸的容積為V，以整個系統(tǒng)內(nèi)的氣體為研究對象，則未下壓時氣體的壓強(qiáng)p3＝1.0atm，體積V1＝V0＋V，V＝1L下壓后氣體的壓強(qiáng)p4＝1.2atm，體積V2＝V0＋V′，V′＝0.7L根據(jù)玻意耳定律可得p3V1＝p4V2解得V0＝0.8L。答案：(1)eq\f(3,4)(2)0.8L16