2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 熱學(xué) 鞏固訓(xùn)練

2021屆高三物理二輪專題強(qiáng)化訓(xùn)練熱學(xué)

1.研究表明,新冠病毒耐寒不耐熱，溫度在超過(guò)56c時(shí),30分鐘就可以滅活.如圖所示，含有新冠病毒的

氣體被輕質(zhì)絕熱活塞封閉在絕熱汽缸的下部分。內(nèi)，汽缸頂端有一絕熱閥門K,汽缸底部接有電熱絲

E,汽缸的總高度〃=90cm部分內(nèi)被封閉的氣體初始溫度％=27℃,活塞與底部的距離九=60cm,

活塞和汽缸間的摩擦不計(jì).若閥門K始終打開(kāi),電熱絲通電一段時(shí)間，穩(wěn)定后活塞與底部的距離

為=66cm.關(guān)于上述變化過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()

b

=T

ah

A.b部分中逸出的氣體占該部分原氣體的7

O

B.a部分中的氣體吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能

C.穩(wěn)定后部分內(nèi)的氣體溫度為50℃

D.穩(wěn)定后，保持該溫度不變?cè)俪掷m(xù)30分鐘,a部分內(nèi)新冠病毒能夠被滅活

2.[物理一選修3-3]

(1)下列說(shuō)法正確的是.

A.氣體壓強(qiáng)的大小和單位體積內(nèi)的分子數(shù)及氣體分子的平均動(dòng)能都有關(guān)

B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)

C.熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響

D.水晶可以停在水面上是因?yàn)橐后w具有表面張力

E.溫度升高，物體所有分子的動(dòng)能都增大

(2)如圖所示，一直立的氣缸用一質(zhì)量為，"的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S,氣體

最初的體積為V。，氣體最初的壓強(qiáng)為馬；汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的.開(kāi)始活塞被固定，打開(kāi)固定螺

2

栓K,活塞下落，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，活塞停在8點(diǎn)，設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不變，已知大氣壓強(qiáng)為

%,重力加速度為g?求：

口活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的體積V：

□整個(gè)過(guò)程中通過(guò)缸壁傳遞的熱量Q(一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定)。

3.[物理選修3-3]

(1)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5x104，氣體對(duì)外界做功1.0x10",則關(guān)

于理想氣體的敘述正確的是。

A.氣體的溫度一定升高

B.氣體的內(nèi)能一定減少

C.氣休的壓強(qiáng)一定不變

D.分子的平均動(dòng)能一定增大

E.分子間平均距離一定增大

(2)如圖所示，一籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為《，溫度為北，體積為匕。用打氣筒對(duì)籃球充入壓強(qiáng)為兄，

溫度為”的氣體，已知打氣筒每次壓縮氣體的體積為5%,一共打氣20次，假設(shè)籃球體積不變，

最終使籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為44。充氣過(guò)程中氣體向外放出的熱量為。，已知?dú)怏w的內(nèi)能與溫度的

關(guān)系為U=ZT(k為常數(shù))。求：

①第一次打入氣體后，籃球的壓強(qiáng)變?yōu)槎嗌?(可認(rèn)為籃球內(nèi)氣體溫度不變)

②打氣筒在籃球充氣過(guò)程中對(duì)氣體做的功是多少？

4.[物理——選修3-3]

(1)一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)P與攝氏溫度t的關(guān)系如圖所示，氣體從狀態(tài)A變到狀態(tài)B,則氣體在狀

態(tài)A的體積(填“>”、"=”或)在狀態(tài)B的體積;此過(guò)程中,氣體做功的絕對(duì)值為W,

內(nèi)能變化量的絕對(duì)值為XU，則氣體與外界之間傳遞的熱量為o

(2)如圖所示是某排水管道的側(cè)面剖視圖。井蓋上的瀉水孔因故堵塞，井蓋與管口間密封良好但不粘

連。暴雨期間,水位迅速上漲，該井蓋可能會(huì)不斷跳躍。設(shè)井蓋質(zhì)量為20.0kg,圓柱形豎直井內(nèi)水

面面積為S=0.300m?,圖示時(shí)刻水面與井蓋之間的距離為h=2.00m，井內(nèi)密封有壓強(qiáng)剛好等于大氣

壓強(qiáng)Po=1.01XIO,Pa、溫度為4=300K的空氣(可視為理想氣體)，重力加速度取g=10m/s2。密閉

空氣的溫度始終不變。

井龍地面

三三三三三三豺非水管道

7777777777777777777777777777777777777777777777T

⑴從圖示位置起，水面上漲多少后井蓋第一次被頂起?

(ii)井蓋第一次被頂起后迅速落回再次封閉井內(nèi)空氣，此時(shí)空氣壓強(qiáng)重新回到外,溫度仍為則此次

向外界排出的空氣當(dāng)壓強(qiáng)為外、溫度為工=290K時(shí)體積是多少？

(iii)若水面勻速上漲,則井蓋跳躍的時(shí)間間隔如何變化？

5,選修3-3：熱學(xué)］

(1)下列關(guān)于熱力學(xué)定律的說(shuō)法正確的是()

A.一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強(qiáng)和體積不變，而只改變其溫度是不可能的

B.熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律

C.一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，則其分子平均動(dòng)能一定減少

D.對(duì)于密閉容器內(nèi)的理想氣體而言，分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積容器壁碰撞的平均次數(shù)會(huì)隨溫

度的升高而增多

E.熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程是嫡減少的過(guò)程

(2)如圖，一個(gè)質(zhì)量為用的T型活塞在氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，活塞體積可忽略不計(jì)，距

氣缸底部4處連接一。形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)).初始時(shí)，封閉氣體溫度為7；,活塞

距離氣缸底部為1.54，兩邊水銀柱存在高度差.已知水銀密度為°,大氣壓強(qiáng)為P。，氣缸橫截面

積為S,活塞豎直部分高為1.2%,重力加速度為g,求：

(i)通過(guò)制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時(shí)兩邊水銀面恰好相平；

(ii)從開(kāi)始至兩水銀面恰好相平的過(guò)程中，若氣體放出的熱量為。，求氣體內(nèi)能的變化

6.［選修3-3］

1.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化為狀態(tài)6的V-T圖象如圖所示,在這個(gè)變化過(guò)程中氣體的壓

強(qiáng)(選填“不變”“增大”或“減小”)；已知狀態(tài)/時(shí)氣體壓強(qiáng)PA=1.0x1()5pa,內(nèi)能

UA=72J,氣體內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比,氣體在由狀態(tài)A變化為狀態(tài)6的過(guò)程中從外界吸收了

J的熱量.

03.04.5T/ICK

2.如圖所示,密閉性能良好的杯蓋扣在盛有少量熱水的杯身上,杯蓋的質(zhì)量為m,杯身與熱水的總質(zhì)

量為M,杯蓋的面積為S初始時(shí),杯內(nèi)氣體的溫度為7；,壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)P。相等.因杯子不保溫,杯

內(nèi)氣體溫度逐漸降低,不計(jì)摩擦,不考慮杯內(nèi)水的汽化和液化,重力加速度為g.

(i)求溫度降為7；時(shí)杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)化；

(ii)杯身保持靜止，溫度為7；時(shí)緩慢提起杯蓋所需的力為多大？

(iii)溫度為多少時(shí)，用上述方法提杯蓋恰能將整個(gè)杯子提起？

7.【物理一選修3-3】

(1)關(guān)于固體、液體，下列說(shuō)法正確的是()

A.同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)

B.使未飽和汽變成飽和汽，可采用升高溫度的方法

C.液晶既不是液體也不是晶體，但它具有晶體的某些物理性質(zhì)

D.一些昆蟲(chóng)之所以能停在水面上，是因?yàn)樗鼈兪艿剿母×Φ扔诶ハx(chóng)的重力

E.相對(duì)濕度反映了空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度

(2)如圖所示，汽缸開(kāi)口向上，缸內(nèi)壁有固定小砧，質(zhì)量為〃？的活塞將缸內(nèi)一段氣體封閉，缸

內(nèi)氣體壓強(qiáng)為2%+螫,g為重力加速度，活塞到缸底的距離為,活塞橫截面積為，S大氣壓

S

強(qiáng)為外,環(huán)境溫度為勾?；钊c汽缸內(nèi)壁氣密性好且無(wú)摩擦，汽缸與活塞的導(dǎo)熱性能良好。

小砧

①若環(huán)境溫度不變，通過(guò)不斷在活塞上方加重物，使活塞緩慢下降，當(dāng)活塞。小砧下降到距汽缸

底部,〃時(shí)，活塞上方所加重物的質(zhì)量為多少？

2

②若僅緩慢降低環(huán)境溫度，當(dāng)活塞下降到距汽缸底部時(shí)，環(huán)境溫度應(yīng)活塞降低為多少；此過(guò)程

2

外界對(duì)氣體做的功為多少？

8」物理——選修3-3]

(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過(guò)程的p—丫

圖象如圖所示。則根據(jù)圖象上所提供的數(shù)據(jù)可以得到該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中內(nèi)能的變

化量是;該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中(填“吸收”或“放出”)的熱量是

(2)絕熱性能良好的氣缸固定放置，其內(nèi)壁光滑?，開(kāi)口向右，氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，

活塞通過(guò)水平輕繩跨過(guò)滑輪與重物相連，已知活塞的橫截面積為S=10cm：重物的質(zhì)量

m=2kg,重力加速度g=10m/s?,大氣壓強(qiáng)Po=l.OxUpa,滑輪摩擦不計(jì)。穩(wěn)定時(shí)，活塞與氣

缸底部間的距離為L(zhǎng),=12cm,氣缸內(nèi)溫度工=300K。

(L)通過(guò)電熱絲對(duì)氣缸內(nèi)氣體加熱，氣體溫度緩慢上升到7；=400K時(shí)停止加熱，求加熱過(guò)程中活

塞移動(dòng)的距離d；

。)停止加熱后，在重物的下方加掛一個(gè)2kg的重物，活塞向右移動(dòng)4cm后重新達(dá)到平衡，求

此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度

9.[物理——選修3—3]

(1)如圖所示，水平地面上放置一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的氣缸，氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想

氣體，一條輕細(xì)繩一端連接在活塞上，另一端繞過(guò)兩個(gè)光滑的定滑輪后連接在一個(gè)可施加拉力的

傳感器上，傳感器由計(jì)算機(jī)控制，開(kāi)始時(shí)活塞和氣缸均靜止?，F(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)活塞施加拉力，讓

活塞緩慢向上移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)活塞始終沒(méi)有被從氣缸中拉出，周圍環(huán)境溫度不變，不計(jì)一切摩擦。則

在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是。

A.氣缸內(nèi)氣體對(duì)活塞單位時(shí)間內(nèi)碰撞的次數(shù)先減少后不變

B.氣缸對(duì)地面的壓力先不變后逐漸減小到零

C.缸內(nèi)氣體對(duì)外做功，氣體從外界吸收熱量

D.缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量，分子勢(shì)能增加

E.傳感器施加的拉力最大值與氣缸、活塞和缸內(nèi)氣體的總重力大小相等

(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1開(kāi)始，經(jīng)歷a、b、c、“四個(gè)變化過(guò)程又回到狀態(tài)1,已知?dú)怏w

在狀態(tài)1時(shí)的壓強(qiáng)r=2x10$Pa,在狀態(tài)4時(shí)溫度為刀=600K,41和32的延長(zhǎng)線均經(jīng)過(guò)原點(diǎn)

O,其它參數(shù)如圖所示。

(i)求氣體在狀態(tài)2時(shí)的壓強(qiáng)P?；

(ii)若氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3,求氣體對(duì)外界做的功。

參考答案

1.答案：D

解析：由題意可知,原汽缸力部分的高度=才-九=30cm,當(dāng)q部分穩(wěn)定后活塞

與底部的距離也=66cm，此時(shí)b部分氣體的高度抬=也-也=24cm,設(shè)S為活塞的

面積，那么〃部分中逸出的氣體占原〃部分中氣體的比例為1-黑=1A錯(cuò)

/?iOD

誤;a部分中的氣體吸收熱量為。，對(duì)外做功為卬,由熱力學(xué)第一定律

△U=w+Q可知,a部分中的氣體吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能,B錯(cuò)誤;由于

閥門K始終打開(kāi),a部分中的氣體的壓強(qiáng)不變,可得』=［然，解得

L=573已達(dá)到新冠病毒的滅活溫度，故穩(wěn)定后保持該溫度不變?cè)俪掷m(xù)30分

鐘,a部分內(nèi)新冠病毒能夠被滅活,C錯(cuò)誤,D正確.

2.答案：(1)ACD

(2)①―,怨$②Q=j與+啕吃

2(puS+mg)(2S)

3.答案：(l)ADE

(2)①第一次打入氣體后，籃球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?,根據(jù)玻馬定律有：

解得：耳冷

②設(shè)籃球內(nèi)氣體最終溫度為T,根據(jù)氣體狀態(tài)變化定律知：

4(%+2°X￡%)_4EM

TQ~~r

解得：T若”

籃球內(nèi)氣體內(nèi)能的增量為：AU=kAT=*kT.

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得打氣過(guò)程中，對(duì)氣體所做的功為：

W=Q+\U=Q+^kT0

4.答案：(1)<;W-AU

(2)(i)1.31cm

3

(ii)3.82x10-3m

(iii)井蓋跳躍的時(shí)間間隔減小

解析：(1)在PT圖像中作出過(guò)A、B兩點(diǎn)的等容線，并延長(zhǎng)交于同一點(diǎn)，該點(diǎn)

的橫坐標(biāo)值為L(zhǎng)-273.bC,如圖所示，根據(jù)牛=。知”器7,則等容線斜率越大,

體積越小，所以氣體在狀態(tài)A的體積小于在狀態(tài)B的體積。氣體從狀態(tài)A

到狀態(tài)民溫度降低，內(nèi)能減小，則AU<0,從A到8氣體體積增大，氣體對(duì)外做

功，則卬<0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q,得-AU=-W+。,因此。=W-AU。

⑵⑴設(shè)井蓋被頂起時(shí)，水面上漲％，井內(nèi)氣體的壓強(qiáng)滿足pS=P°S+mg①

則p=p+—=1.01667xl05Pa

0s

根據(jù)玻意耳定律P(h-x)S=pahS②

代入數(shù)據(jù)解得Qi.31cm

(ii)設(shè)井蓋第一次被頂起后，排出壓強(qiáng)為P，溫度為4=300K的氣體的體積為

乂=需,則排出的空氣當(dāng)壓強(qiáng)為外、溫度為刀=290K時(shí)體積為匕,由理想氣體狀

態(tài)方程哈=竽③

代入數(shù)據(jù)解得匕"3.82x10-n?

(iii)若水面勻速上漲,則井內(nèi)氣體的體積均勻減少，壓強(qiáng)變化逐漸加快，則井

蓋跳躍的時(shí)間間隔減小

5.答案：(1).ABD

（2）.（i）初態(tài)時(shí)，對(duì)活塞受力分析，可求氣體壓強(qiáng)《=《+詈□

體積吊=1.5娟，溫度7；=7；

要使兩邊水銀面相平，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與=6，

此時(shí)活塞下端一定與氣缸底接觸，V2=1.2M

設(shè)此時(shí)溫度為T2,由理想氣體狀態(tài)方程有生=生U

工刀

得：4心—

5Pos+5mg

（ii）從開(kāi)始至活塞豎直部分恰與氣缸底接觸，氣體壓強(qiáng)不變，外界對(duì)氣

體做功

W=3=（4+巡）xO.6%S□

S

由熱力學(xué)第一定律得：AU=0.&B+拳）靖-Q

解析：（1）.A、由理想氣體狀態(tài)方程莊=?？芍?，保持壓強(qiáng)和體積不變,

T

則溫度一定不變，故A正確；

B、熱力學(xué)第二定律反映了宏觀自然過(guò)程的方向性，故B正確；

C、體積壓縮放出熱量，溫度可能升高，故分子的平均動(dòng)能可能增加，故

C錯(cuò)誤；

D、由理想氣體狀態(tài)方程叱=c可知，對(duì)于密閉容器內(nèi)的理想氣體而言，

T

如果溫度升高，分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積容器壁碰撞的平均次數(shù)增

多，故D正確；

E、根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，實(shí)際的宏觀過(guò)程都會(huì)自發(fā)地往燧增加的方

向進(jìn)行，故E錯(cuò)誤；

故選ABD.

6.答案：（1）.不變56

（2）.（i）對(duì)杯內(nèi)氣體的降溫過(guò)程，由查理定律有

包=包

TQT、

溫度降為7；,時(shí)，杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)PI=員4.

(ii)緩慢提起杯蓋，則杯蓋一直處于受力平衡狀態(tài),如圖(a)所示

由平衡條件PiS+尸=PoS+mg

拉力F=p0S+mg-§PoS

圖(。)

(iii)設(shè)恰好能提起整個(gè)杯子時(shí)杯內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P2,溫度為n，杯身與熱水

受力如圖，(b)所示

由平衡條件PlS+/=p0S+mg

圖⑻

解析：()1.V-T圖象中過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線表示等壓線，即從A到B為等

壓變化.因?yàn)闅怏w內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比,設(shè)則

UA=300KXA=72J,UB=450KXJI=L5UA=108J,故△U=36J,根據(jù)熱力學(xué)第一定

律AU=Q+W,體積增大,氣體對(duì)外做功，故

5-4

W=-p/tAV=-1.0xl0x2xl0J=-20J,Q=56J.

7.答案：（1）ACE

(2)解：①設(shè)所放重物的質(zhì)量為外，當(dāng)氣體體積減半時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為

0=%+瞥慳，氣體發(fā)生等溫變化，則有,+篝bs=P2fs,得到

%=根+弛工.

g

②設(shè)環(huán)境溫度應(yīng)降低為小當(dāng)缸內(nèi)氣體的體積減半時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為

口為+臂)處pjLhs

…+*根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有^一得到

7]=1。"㈤小此過(guò)程外界對(duì)氣體做的功

2{2p0S+mg)

卬=PAV=(%+啕*=；(p0S+rn^h.

解析：(1)同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，如水晶

和玻璃，故A正確；溫度升高，實(shí)際氣壓不變，飽和汽壓增大，故B項(xiàng)

錯(cuò)誤；液晶既不是液體也