熱學(xué) -2024屆新高考物理沖刺專項(xiàng)訓(xùn)練（解析版）

專題熱學(xué)1．（23-24高三上·江蘇揚(yáng)州·期末）如圖所示，水滴在潔凈的玻璃面上擴(kuò)展形成薄層，附著在玻璃上；在蠟面上可來回滾動(dòng)而不會(huì)擴(kuò)展成薄層。下列說法正確的是（）A．水浸潤(rùn)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(qiáng)【答案】D【詳解】水滴在潔凈的玻璃面上擴(kuò)展形成薄層，是浸潤(rùn)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(qiáng)，玻璃面上的水存在表面張力，在蠟面上可來回滾動(dòng)而不會(huì)擴(kuò)展成薄層，是不浸潤(rùn)現(xiàn)象，水在蠟面上不浸潤(rùn)，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(gè)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(dòng)。甲、乙兩氣體的體積相等，它們的壓強(qiáng)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(duì)甲圖活塞受力分析有對(duì)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(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)的活塞通過輕桿連接輕質(zhì)平臺(tái)。平臺(tái)上未放重物時(shí)，內(nèi)部封閉理想氣體氣柱長(zhǎng)度；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，底部的預(yù)警區(qū)域深度，平臺(tái)上輕放質(zhì)量為的重物穩(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)，，不計(jì)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(duì)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(duì)外界放出的熱量為【答案】D【詳解】AB．最終穩(wěn)定時(shí)，封閉氣體溫度不變，則又因?yàn)榍蟮肁B錯(cuò)誤；CD．設(shè)外界大氣壓力和重物對(duì)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(duì)外界放出的熱量為C錯(cuò)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(xì)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(dòng)，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(dòng)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(qiáng)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(qiáng)變小 B．體積變小 C．向外放熱 D．外界對(duì)氣體做正功【答案】A【詳解】設(shè)大氣壓強(qiáng)為，初始時(shí)，根據(jù)受力平衡可知，氣體壓強(qiáng)為氣缸由如圖所示的狀態(tài)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°至活塞A在下方，根據(jù)受力平衡可得可得可知?dú)怏w壓強(qiáng)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(duì)氣體做負(fù)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(shí)瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧，則（）A．?dāng)D壓水瓶過程中，瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小B．?dāng)D壓水瓶過程中，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能不變C．瓶蓋被頂飛過程中，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功D．瓶蓋被頂飛過程中，瓶?jī)?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(duì)氣體做正功，瓶?jī)?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?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變大，瓶?jī)?nèi)氣體溫度升高，則瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，故AB錯(cuò)誤；CD．然后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛過程中，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功，，瓶?jī)?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?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變小，瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6．（2024·河北·模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的大氣壓強(qiáng)測(cè)量計(jì)。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(cè)量時(shí)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(qiáng)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(cè)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(jì)U形管的體積，則大氣壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)裝置來“探究壓強(qiáng)不變時(shí)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(shí)溫度計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)作出的圖線是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】壓強(qiáng)不變時(shí)，有可得可見當(dāng)氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，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(cè)）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?jī)?nèi)密閉氣體的壓強(qiáng)等于此時(shí)外界大氣壓強(qiáng)p0、溫度為攝氏溫度t1；當(dāng)瓶子被置于熱水中一段時(shí)間后，氣體的溫度為攝氏溫度t2，瓶塞恰好能移動(dòng)。0℃時(shí)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(dòng)，設(shè)此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)為，則瓶?jī)?nèi)溫度變化時(shí)，瓶?jī)?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(guó)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?cè)?jīng)做過兩個(gè)有趣實(shí)驗(yàn)：一個(gè)是微重力環(huán)境下液橋演示實(shí)驗(yàn)，在兩個(gè)固體表面之間可形成大尺寸液橋，如圖a所示；另一個(gè)是微重力環(huán)境下液體顯著的“毛細(xì)現(xiàn)象”演示，把三根粗細(xì)不同的塑料管，同時(shí)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(duì)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(huì)“垮塌”B．分子勢(shì)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(shì)能Ep的是圖中“A”位置C．農(nóng)民使用“松土保墑”進(jìn)行耕作，通過松土形成了土壤毛細(xì)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(huì)因?yàn)闊o法吸墨、運(yùn)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(huì)“垮塌”，故A正確；B．分子勢(shì)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(shì)能Ep的是圖中“C”位置，故B錯(cuò)誤；C．農(nóng)民使用“松土保熵”進(jìn)行耕作，通過松土阻斷了土壤毛細(xì)管，使得土壤下面的水分不容易被輸送到地表，故C錯(cuò)誤；D．毛筆書寫過程中，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，墨汁與可以被浸潤(rùn)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(shí)，留在毛筆表面的墨汁，同樣在毛細(xì)作用下，被吸附到紙上，其間根本無須重力作用。故D錯(cuò)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(shí)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(qiáng)為，活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，活塞體積不計(jì)，忽略活塞與汽缸之間摩擦。則在加熱過程中（）A．開始時(shí)，活塞下方體積為B．溫度從升至，氣體對(duì)外做功為C．溫度升至?xí)r，氣體壓強(qiáng)為D．溫度升至?xí)r，氣體壓強(qiáng)為【答案】AD【詳解】A．由于初始時(shí)位于汽缸底部高度處，則初始時(shí)，活塞下方體積為，由于大氣壓強(qiáng)為，活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，則初始時(shí)，氣體的壓強(qiáng)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(qiáng)為，根據(jù)玻意耳定律有解得即加熱開始時(shí)，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(dá)氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈力，氣體壓強(qiáng)始終為，此時(shí)，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(dá)頂部，氣體做等壓變化，則有解得則溫度從升至，氣體對(duì)外做功為故B錯(cuò)誤；C．結(jié)合上述可知，溫度升至?xí)r，活塞恰好到達(dá)氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈力，氣體壓強(qiáng)為，故C錯(cuò)誤；D．結(jié)合上述可知，溫度升至?xí)r，活塞已經(jīng)到達(dá)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(duì)理想氣體做功為，過程②外界對(duì)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(xiàng)錯(cuò)誤；A．①為絕熱過程，氣體內(nèi)能的變化量等于外界對(duì)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(xiàng)正確；B．由氣體的圖像可知，其圖像與坐標(biāo)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(xiàng)錯(cuò)誤；C．由熱力學(xué)第一定律有又因?yàn)?，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(xiàng)正確。故選AC。12．（2023·山東煙臺(tái)·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(zhǎng)度為15cm，下端剛好與玻璃管溢出口平齊；被封閉的空氣柱長(zhǎng)度為30cm。此時(shí)周圍環(huán)境溫度為，大氣壓強(qiáng)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(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為20cmB．玻璃管剛好旋轉(zhuǎn)至開口向上時(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為25cmC．將玻璃管加熱至?xí)r空氣柱長(zhǎng)度為33.6cmD．將玻璃管加熱至?xí)r空氣柱長(zhǎng)度為36cm【答案】AD【詳解】AB．設(shè)玻璃管橫截面積為，則倒置時(shí)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(qiáng)為，由平衡條件得解得設(shè)此時(shí)管內(nèi)氣體氣柱長(zhǎng)度為，則根據(jù)玻意耳定律可得解得故A正確，B錯(cuò)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(shí)，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(zhǎng)度為故C錯(cuò)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?xì)怏w作為驅(qū)動(dòng)力的氣槍，工作原理如下，扣動(dòng)扳機(jī)，高壓氣罐中沖出一定量的氣體會(huì)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(qiáng)達(dá)到2.0×105Pa時(shí)，就可推動(dòng)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(shí)間極短，且子彈飛出槍管前的整個(gè)過程中不漏氣。（1）氣體推動(dòng)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(shí)氣體的壓強(qiáng)?！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(gè)絕熱過程，氣體膨脹對(duì)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?jiǎng)t14．（2024·廣東佛山·一模）如圖所示，常用碗的底部都有一個(gè)凹陷空間，當(dāng)碗底沾有少量水放到平整桌面時(shí)，會(huì)把少量空氣密封在碗底部凹陷處。此時(shí)往碗中倒入熱水時(shí)，碗會(huì)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?jí)簭?qiáng)與環(huán)境壓強(qiáng)相同。試解答下列問題：（1）請(qǐng)判斷往碗中倒入熱水后，碗底的氣體內(nèi)能和壓強(qiáng)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(shí)，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(dòng)能增大，體積不變，則壓強(qiáng)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）