熱點(diǎn)17　熱學(xué)-2025高考物理

熱點(diǎn)17熱學(xué)［分值：50分］1~4題每題5分，5~9題每題6分，共50分1.(2024·廣東汕頭市一模)半導(dǎo)體摻雜對于半導(dǎo)體工業(yè)有著舉足輕重的作用，其中一種技術(shù)是將摻雜源物質(zhì)與硅晶體在高溫(800到1250攝氏度)狀態(tài)下接觸，摻雜源物質(zhì)的分子由于熱運(yùn)動(dòng)滲透進(jìn)硅晶體的表面，溫度越高摻雜效果越顯著，下列說法正確的是()A.這種滲透過程是自發(fā)可逆的B.硅晶體具有光學(xué)上的各向同性C.這種滲透過程是分子的擴(kuò)散現(xiàn)象D.溫度越高摻雜效果越好是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，所有分子的熱運(yùn)動(dòng)速率都增加答案C解析摻雜源物質(zhì)的分子由于熱運(yùn)動(dòng)滲透進(jìn)硅晶體的表面，所以這種滲透過程是分子的擴(kuò)散現(xiàn)象，該過程為自發(fā)過程，其逆過程不能自發(fā)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤，C正確；由于硅晶體的晶格結(jié)構(gòu)，硅晶體具有光學(xué)上的各向異性，故B錯(cuò)誤；溫度越高摻雜效果越好是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大，并不是所有分子的熱運(yùn)動(dòng)速率都增加，故D錯(cuò)誤。2.(2024·北京卷·3)一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，且氣體分子個(gè)數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體()A.內(nèi)能變大 B.壓強(qiáng)變大C.體積不變 D.從水中吸熱答案D解析上浮過程氣泡內(nèi)氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)p=p0+ρ水gh，故上浮過程氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，故B錯(cuò)誤；由玻意耳定律pV=C知，氣體的體積變大，故C錯(cuò)誤；上浮過程氣體體積變大，氣體對外做功，理想氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知，氣體從水中吸熱，故D正確。3.(多選)(2024·天津市重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)下列有關(guān)熱學(xué)問題中說法正確的是()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(dòng)能小于②狀態(tài)下的分子平均動(dòng)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(shí)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答案CD解析圖甲是理想氣體分子速率的分布規(guī)律，氣體在①狀態(tài)下分子速率占總分子數(shù)的百分比的極大值的速率較大，即①狀態(tài)溫度較高，則氣體在①狀態(tài)下分子平均動(dòng)能大于②狀態(tài)下的分子平均動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；圖乙是分子勢能Ep與分子間距r的關(guān)系示意圖，在r=r2時(shí)分子力表現(xiàn)為零，可知在r2>r>r1時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力，故B錯(cuò)誤；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)氣體體積變大，對外界做功，因來不及與外界進(jìn)行熱交換，則氣體的內(nèi)能減少，故C正確；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，由圖可知距離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的曲線上pV乘積越大，可知溫度越高，即T1<T2，故D正確。4.(2024·安徽合肥市二模)我國在春節(jié)和元宵節(jié)都有掛燈籠的習(xí)俗。如圖所示，現(xiàn)代制作的燈籠大多用鐵絲做骨架，外層蒙以紙或紗類等透明物，內(nèi)部裝有白熾燈。夜晚點(diǎn)亮的白熾燈，既起到照明作用，又能營造出喜慶的節(jié)日氛圍。若燈未點(diǎn)亮前，燈籠內(nèi)的溫度為T1，空氣密度為ρ1，燈點(diǎn)亮一段時(shí)間后，燈籠內(nèi)的溫度升至T2，空氣密度為ρ2。不計(jì)燈籠體積的變化，T1與T2的單位均為開爾文。若大氣壓強(qiáng)不變，則ρ1與ρ2之比為()A.T2-T1T1答案D解析設(shè)燈籠體積為V1，燈未點(diǎn)亮前燈籠內(nèi)空氣質(zhì)量為m，大氣壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得V1T1=V2T2，又m=ρ1V1=ρ2V2，可得ρ15.(2023·重慶卷·4)密封于汽缸中的理想氣體，從狀態(tài)a依次經(jīng)過ab、bc和cd三個(gè)熱力學(xué)過程達(dá)到狀態(tài)d。若該氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的V-T圖像如圖所示，則對應(yīng)的氣體壓強(qiáng)p隨T變化的p-T圖像正確的是()答案C解析由V-T圖像可知，理想氣體ab過程做等壓變化，bc過程做等溫變化，cd過程做等容變化。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有pVT=C，可知bc過程理想氣體的體積增大，則壓強(qiáng)減小，故選C6.(2024·河北滄州市模擬)肺活量是衡量人體呼吸功能的一個(gè)重要指標(biāo)，是指人能夠呼出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0下的最大體積。一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置測量自己的肺活量，豎直放置的汽缸中有一與汽缸壁接觸良好的活塞，活塞上方放有重物，活塞由于卡槽作用在汽缸中靜止不動(dòng)，插銷K處于打開狀態(tài)，汽缸中活塞下方空間的體積為V0，該同學(xué)用盡全力向細(xì)吹嘴吹氣后，關(guān)閉插銷K，最終活塞下方空間的體積變?yōu)?2V0，已知外界大氣壓強(qiáng)為p0，活塞的面積為S，活塞及上方重物的總重力G=12p0S，汽缸的導(dǎo)熱性能良好，則該同學(xué)的肺活量為(A.34V0 B.V0 C.54V0 D.3答案C解析設(shè)該同學(xué)呼出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0下的體積為V，把該同學(xué)呼出的氣體和活塞下方汽缸中原有的氣體作為研究對象，有p0V0+p0V=p·32V0，其中p=p0+GS=32p0，解得V=54V7.(2024·遼寧葫蘆島市一模)某科研小組設(shè)計(jì)一款超重報(bào)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(jì)的活塞通過豎直輕桿連接輕質(zhì)平臺。平臺上未放重物時(shí)，內(nèi)部封閉理想氣體氣柱長度L=0.2m；當(dāng)活塞進(jìn)入預(yù)警區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出超重預(yù)警。橫截面積S=0.01m2，底部的預(yù)警區(qū)域深度h=0.1m，平臺上輕放質(zhì)量為m的重物穩(wěn)定時(shí)，活塞剛好觸動(dòng)報(bào)警裝置。已知環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，g=10m/s2，不計(jì)摩擦阻力，下列說法正確的是()A.重物的質(zhì)量m=200kgB.重物的質(zhì)量m=1000kgC.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100JD.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200J答案D解析最終穩(wěn)定時(shí)，封閉氣體溫度不變，則p0LS=p1hS，又因?yàn)閜1=p0+mgS，求得m=100kg，故A、B錯(cuò)誤；設(shè)外界大氣壓力和重物對封閉氣體做功為W，則W=(mg+p0S)(L-h)，代入數(shù)據(jù)求得W=200J，封閉氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU=W+Q，解得Q=-200J，則氣體對外界放出的熱量為200J，故C錯(cuò)誤，D8.(2024·山西晉中市二模)氣壓傳動(dòng)是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)行傳遞能量和信號，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。如圖所示為某氣壓傳動(dòng)裝置的原理示意圖，面積為2S的輕質(zhì)活塞A，通過壓縮氣體頂起面積為S的輕質(zhì)活塞B和上方管道內(nèi)高h(yuǎn)的液柱(液體的密度為ρ，重力加速度為g)，開始活塞A靜止，無推力，現(xiàn)用力緩慢向右推動(dòng)活塞A，最終活塞B和液體上升的高度為L。已知大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)摩擦和忽略細(xì)彎管中的氣體體積，汽缸中理想氣體的溫度始終不變，下列說法正確的是()A.推動(dòng)活塞A的過程中，對封閉氣體做功，故氣體內(nèi)能增加B.整個(gè)過程中，活塞A對汽缸內(nèi)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量C.最終汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大小為p2=p0-ρghD.橫截面積為2S的汽缸內(nèi)氣體的長度L'=p0L答案D解析整個(gè)過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，故活塞A對封閉氣體做的功等于氣體對外放出的熱量與活塞B對封閉氣體做的負(fù)功之和，故A、B錯(cuò)誤；最終汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)大小為p2=p0+ρgh，故C錯(cuò)誤；對汽缸內(nèi)封閉氣體，由等溫變化，可得p0L·2S=(p0+ρgh)(L'·2S+LS)可得橫截面積為2S汽缸內(nèi)氣體長度L'=p0Lp0+9.(2024·江西鷹潭市二模)制作“吸管潛水艇”是深受小朋友喜愛的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，將吸管對折后用回形針固定，然后管口豎直向下插入裝有水的礦泉水瓶中，使吸管頂部露出水面，最后用蓋子封緊礦泉水瓶(如圖乙)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用力按壓瓶身，“潛水艇”就會(huì)沉入水底，松開手后，“潛水艇”又浮出水面。設(shè)水面上方的封閉氣體體積為V0，壓強(qiáng)為p0，吸管內(nèi)封閉氣體的體積為V，“吸管潛水艇”的總質(zhì)量為m，水的密度恒為ρ，氣體溫度始終保持不變，所有氣體視為理想氣體。緩慢擠壓瓶身時(shí)，瓶內(nèi)封閉氣體吸熱還是放熱？擠壓瓶身使“潛水艇”恰好懸浮在水中時(shí)(如圖丙)，水面上方的氣體體積減小了多少？(不考慮吸管厚度和回形針的體積，吸管內(nèi)外液面高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于大氣壓，即管內(nèi)外氣壓始終相等)下列選項(xiàng)正確的是()A.吸熱，2V0(1-mρV) B.放熱，V0(1-mC.吸熱，V0(1-mρV) D.放熱，2V0(1-m答案B解析氣體溫度保持不變，則瓶內(nèi)封閉氣體發(fā)生等溫變化，故內(nèi)能保持不變，即ΔU=0，擠壓瓶身時(shí)，水面上方氣體體積減小，外界對