第十三章　熱學(xué)-2025版高考物理真題選練

第十三章熱學(xué)做真題明方向1．[2023·新課標(biāo)卷](多選)如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦．初始時(shí)彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等．現(xiàn)通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后()A．h中的氣體內(nèi)能增加B．f與g中的氣體溫度相等C．f與h中的氣體溫度相等D．f與h中的氣體壓強(qiáng)相等答案：AD解析：當(dāng)電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時(shí)，f中的氣體內(nèi)能增大，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知f中的氣體壓強(qiáng)增大，會(huì)緩慢推動(dòng)左邊活塞，則彈簧被壓縮．與此同時(shí)彈簧對右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動(dòng)右邊活塞，故活塞對h中的氣體做正功，且是絕熱過程，由熱力學(xué)第一定律可知，h中的氣體內(nèi)能增加，A正確；未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，活塞受力平衡，可知彈簧處于壓縮狀態(tài)，對左邊活塞分析pfS＝F彈＋pgS則pf>pg分別對f、g內(nèi)的氣體分析，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(pfVf,Tf)eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(pgVg,Tg)由題意可知，因彈簧被壓縮，則Vf>Vg，聯(lián)立可得Tf>Tg，B錯(cuò)誤；對彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統(tǒng)分析，根據(jù)平衡條件可知，f與h中的氣體壓強(qiáng)相等，D正確．在達(dá)到穩(wěn)定過程中h中的氣體體積變小，f中的氣體體積變大，即Vf＞Vh.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程對h氣體分析可知eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(phVh,Th)聯(lián)立可得Tf>Th，C錯(cuò)誤；故選AD.2．[2023·全國甲卷，節(jié)選](多選)在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是()A．氣體的體積不變，溫度升高B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度升高D．氣體的體積增大，溫度不變E．氣體的體積增大，溫度降低答案：ABD解析：氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積不變氣體做功為零，因此氣體吸收熱量，A正確；氣體的體積減小溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，體積減?。饨鐚怏w做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w對外界放熱，B正確；氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積減小外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯(cuò)誤；氣體的體積增大，溫度不變則氣體的內(nèi)能不變，體積增大氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q>0即氣體吸收熱量，D正確；氣體的體積增大，溫度降低則氣體的內(nèi)能降低，體積增大氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，E錯(cuò)誤．故選ABD.3．[2023·湖南卷]汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力．如圖，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成，連桿AB與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時(shí)，在連桿AB上施加水平力推動(dòng)液壓泵實(shí)現(xiàn)剎車．助力氣室與抽氣氣室用細(xì)管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強(qiáng)，利用大氣壓與助力氣室的壓強(qiáng)差實(shí)現(xiàn)剎車助力．每次抽氣時(shí)，K1打開，K2閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運(yùn)動(dòng)，助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達(dá)到兩氣室壓強(qiáng)相等；然后，K1閉合，K2打開，抽氣活塞向下運(yùn)動(dòng)，抽氣氣室中的全部氣體從K2排出，完成一次抽氣過程．已知助力氣室容積為V0，初始壓強(qiáng)等于外部大氣壓強(qiáng)p0，助力活塞橫截面積為S，抽氣氣室的容積為V1.假設(shè)抽氣過程中，助力活塞保持不動(dòng)，氣體可視為理想氣體，溫度保持不變．(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強(qiáng)p1；(2)第n次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF.答案：(1)eq\f(p0V0,V0＋V1)(2)[1－(eq\f(V0,V0＋V1))n]p0S解析：(1)以助力氣室內(nèi)的氣體為研究對象，則初態(tài)壓強(qiáng)p0，體積V0，第一次抽氣后，氣體體積V＝V0＋V1根據(jù)玻意耳定律p0V0＝p1V解得p1＝eq\f(p0V0,V0＋V1)(2)同理第二次抽氣p1V0＝p2V解得p2＝eq\f(p1V0,V0＋V1)＝(eq\f(V0,V0＋V1))2p0以此類推……則當(dāng)n次抽氣后助力氣室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)pn＝(eq\f(V0,V0＋V1))np0則剎車助力系統(tǒng)為駕駛員省力大小為ΔF＝(p0－pn)S＝[1－(eq\f(V0,V0＋V1))n]p0S4．[2024·全國甲卷，節(jié)選]如圖，一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體，一不計(jì)厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)，移動(dòng)范圍被限制在卡銷a、b之間，b與汽缸底部的距離bc＝10ab，活塞的面積為1.0×10－2m2.初始時(shí)，活塞在卡銷a處，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、溫度與活塞外大氣的壓強(qiáng)、溫度相同，分別為1.0×105Pa和300K．在活塞上施加豎直向下的外力，逐漸增大外力使活塞緩慢到達(dá)卡銷b處(過程中氣體溫度視為不變)，外力增加到200N并保持不變．(ⅰ)求外力增加到200N時(shí)，卡銷b對活塞支持力的大?。?ⅱ)再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時(shí)氣體的溫度．答案：(ⅰ)100N(ⅱ)327K解析：(ⅰ)活塞從位置a到b過程中，氣體做等溫變化，初態(tài)p1＝1.0×105Pa、V1＝S·11ab末態(tài)p2＝？、V2＝S·10ab根據(jù)p1V1＝p2V2解得p2＝1.1×105Pa此時(shí)對活塞根據(jù)平衡條件F＋p1S＝p2S＋N解得卡銷b對活塞支持力的大小N＝100N；(ⅱ)將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，當(dāng)活塞剛好能離開