2024屆新高考物理沖刺專項訓練：熱學 （解析版）

1.（23-24高三上?江蘇揚州?期末）如圖所示，水滴在潔凈的玻璃面上擴展形成薄層，附著在玻璃上；在蠟

面上可來回滾動而不會擴展成薄層。下列說法正確的是（）

甲玻璃面乙蠟面

A.水浸潤石蠟

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

【答案】D

【詳解】水滴在潔凈的玻璃面上擴展形成薄層，是浸潤現(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，玻璃面上的水存在表面張力，在蠟面上可來回滾動而不會擴展成薄層，是不浸潤現(xiàn)象，水在蠟

面上不浸潤，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。甲、乙兩氣體的體積相等，它們的壓強分別用p.、pz表示，溫度分別用T甲、Tz表示。下列關(guān)系正確

的是（）

A.p單>p,，Tf>TzB.p甲>pz,Tf<Tz,

C.p甲<p乙，Tip>TzD.p甲<p乙,T甲<T乙

【答案】A

【詳解】對甲圖活塞受力分析有

mg

—+Po=P甲

對乙圖活塞受力分析有

p乙=po

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)

P甲=P乙

可知

P甲＞P乙，T單＞T乙

故選A。

3.（2024?遼寧葫蘆島?一模）某科研小組設計一款超重報警裝置，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示，主體是導熱性能

良好的薄壁密閉容器，厚度和質(zhì)量不計的活塞通過輕桿連接輕質(zhì)平臺。平臺上未放重物時，內(nèi)部封閉理想

氣體氣柱長度L=o.2m；當活塞進入預警區(qū)域時，系統(tǒng)會發(fā)出超重預警。橫截面積S=0.01m2,底部的預警

區(qū)域深度”=平臺上輕放質(zhì)量為機的重物穩(wěn)定時，活塞剛好觸動報警裝置。已知環(huán)境溫度不變，大

氣壓強4=L0xl05pa,g=10m/s2,不計摩擦阻力，下列說法正確的是（)

「量物

平臺

A.重物的質(zhì)量m=200kg

B.重物的質(zhì)量相=1000kg

C.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100J

D.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

【詳解】AB.最終穩(wěn)定時，封閉氣體溫度不變，則

PQLS=pxhS

又因為

求得

m=100kg

AB錯誤；

CD.設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)熱力學第一定律可得=印+0，氣體對外界放出的熱量為

Q=-200J

C錯誤，D正確。

故選D。

4.(2024?云南?一模)如圖所示，一導熱氣缸由粗細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，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---------------------B

A.壓強變小B.體積變小C.向外放熱D.外界對氣體做正功

【答案】A

【詳解】設大氣壓強為4,初始時，根據(jù)受力平衡可知，氣體壓強為

Pi=A)

氣缸由如圖所示的狀態(tài)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動90。至活塞A在下方，根據(jù)受力平衡可得

5

A(A-SB)+(mA+)g=A)(SA-%)

可得

可知氣體壓強減小，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，外界對氣

體做負功，根據(jù)熱力學第一定律可知，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，瓶蓋被頂飛的同時瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，則（）

A.擠壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體分子的平均動能減小

B.擠壓水瓶過程中，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能不變

C.瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功

D.瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(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，外界對氣體做正功，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導，根據(jù)

熱力學第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變大，瓶內(nèi)氣體溫度升高，則瓶內(nèi)氣體分子的平均動能增大，故AB錯

誤；

CD.然后迅速擰松瓶蓋，瓶蓋被頂飛過程中，瓶內(nèi)氣體對外做功，，瓶內(nèi)氣體來不及發(fā)生熱傳導，根據(jù)熱力

學第一定律可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變小，瓶內(nèi)氣體溫度降低，故C正確，D錯誤。

故選C。

6.（2024?河北?模擬預測）某同學制作了一個簡易的大氣壓強測量計。如圖所示，用膠塞封閉體積為外的廣

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。測量時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)水面位置鼠現(xiàn)用容積為AV的注射器

注入與大氣壓強相等的氣體，上下調(diào)整直玻璃管，使U形管左側(cè)水面仍在左位置，測出直玻璃管液面p到/

位置的高度差為A/z,已知水的密度為夕，重力加速度為g,不計U形管的體積，則大氣壓強為（）

C夕gA/7口夕8公可匕+公丫）

VoAVAVAV

【答案】B

【詳解】根據(jù)玻意耳定律可得

Po(Vo+AM)=(P°+Pg^h)V0

解得

PgAhV。

Po

AV

故選Bo

7.（2024?江西九江?二模）用圖示的實驗裝置來"探究壓強不變時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溫度計的示數(shù)；用加表示

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)測量數(shù)據(jù)作出的圖線是（）

【答案】A

【詳解】壓強不變時，有

可得

AT7CATCz、C人

AV==—（,2-（2）=—Nt

PPP

可見當氣體壓強不變時，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?模擬預測）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

為相，橫截面積為S,瓶內(nèi)密閉氣體的壓強等于此時外界大氣壓強po、溫度為攝氏溫度力；當瓶子被置于熱

水中一段時間后，氣體的溫度為攝氏溫度⑶瓶塞恰好能移動。0回時的熱力學溫度為To,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.^^p0S+mgB.-mg

C.午三PoS+mgD.^^P0S-mg

【答案】D

【詳解】氣體的溫度為攝氏溫度5瓶塞恰好能移動，設此時瓶內(nèi)氣體的壓強為Pi，則

mg+PQS+f=PtS

瓶內(nèi)溫度變化時，瓶內(nèi)氣體的體積不變，根據(jù)查理定律

PoPi

"+4”+G

解得

于=M^PoS-mg

A+h

故選D。

9.（2024?山東泰安?一模）我國已經(jīng)在空間站上開展過四次精彩的太空授課，在億萬中小學生心里播撒下科

學的種子。"天宮課堂”的教師們曾經(jīng)做過兩個有趣實驗：一個是微重力環(huán)境下液橋演示實驗，在兩個固體表

面之間可形成大尺寸液橋，如圖a所示；另一個是微重力環(huán)境下液體顯著的"毛細現(xiàn)象"演示，把三根粗細不

同的塑料管，同時放入裝滿水的培養(yǎng)皿，水在管內(nèi)不斷上升，直到管頂，如圖b所示。對于這兩個實驗的

原理及其就用的理解，下列說法正確的是（）

圖a圖b圖c

A.液體表而張力使得液橋表面形狀得以維持，而不會"垮塌"

B.分子勢能心和分子間距離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能給的是圖

中"A"位置

C.農(nóng)民使用"松土保摘”進行耕作，通過松土形成了土壤毛細管，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)境中會因為無法吸墨、運墨而寫不成毛筆字

【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“垮塌”，故A正確；

B.分子勢能弓和分子間距離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)部水分子的距離外,

能總體上反映水表面層中水分子勢能心的是圖中"C"位置，故B錯誤；

C.農(nóng)民使用“松土保嫡〃進行耕作，通過松土阻斷了土壤毛細管，使得土壤下面的水分不容易被輸送到地表，

故c錯誤；

D.毛筆書寫過程中，在毛細現(xiàn)象作用下，墨汁與可以被浸潤的毛筆材料發(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。而當毛筆尖與紙張接觸時，留在毛筆表面的墨汁，同樣在毛

細作用下，被吸附到紙上，其間根本無須重力作用。故D錯誤。

故選Ao

二、多選題

10.（2024?河南周口?二模）如圖，容積為匕的汽缸豎直放置，導熱良好，右上端有一閥門連接抽氣孔。汽

缸內(nèi)有一活塞，初始時位于汽缸底部J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。已知大氣壓強為P。，活塞產(chǎn)生的壓強為:P。，

活塞體積不計，忽略活塞與汽缸之間摩擦。則在加熱過程中（）

A.開始時，活塞下方體積為gv0

B.溫度從"升至15”,氣體對外做功為:為％

6

3

C.溫度升至2窈時，氣體壓強為：P。

D.溫度升至34時，氣體壓強為:4

【答案】AD

【詳解】A.由于初始時位于汽缸底部，高度處，則初始時，活塞下方體積為1%,由于大氣壓強為P。，活

66

塞產(chǎn)生的壓強為gp。，則初始時，氣體的壓強

13

Pi=P0+-P0=-P0

將活塞上方緩慢抽至真空并關(guān)閉閥門過程，末狀態(tài)氣體的壓強為3死,根據(jù)玻意耳定律有

”!匕=40。匕

O2

解得

匕=;%

即加熱開始時，活塞下方體積為gv。，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，活塞恰好到達氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈

力，氣體壓強始終為;P。，此時，根據(jù)蓋呂薩克定律有

解得

4=27；

可知，溫度從4升至16n過程，活塞沒有到達頂部，氣體做等壓變化，則有

To1.57；

解得

3

匕二”

則溫度從4升至1.54，氣體對外做功為

卬=*0化一用）=1。0%

Zo

故B錯誤；

C.結(jié)合上述可知，溫度升至2勾時，活塞恰好到達氣缸頂部，與頂部沒有相互作用的彈力，氣體壓強為;P。，

故C錯誤；

D.結(jié)合上述可知，溫度升至時，活塞已經(jīng)到達氣缸頂部，與頂部有相互作用的彈力，溫度由2”升高至

過程為等容過程，根據(jù)查理定律有

2Po_Pi

2"一3"

解得

3

Pl=~Po

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4，。-丫圖

像如圖，過程①外界對理想氣體做功為W,過程②外界對理想氣體做功為嗎，則（）

A.過程②內(nèi)能的增量等于明

B.過程①和過程②相比，叱＞取

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項錯誤；

A.①為絕熱過程，氣體內(nèi)能的變化量等于外界對氣體做的功，即

△U、=W,

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

AU2=AUt=W；

故A項正確；

B.由氣體的V圖像可知，其圖像與坐標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，叱＜暝，故B項錯誤；

C.由熱力學第一定律有

=%+Q

又因為叱，且叫＜嗎，結(jié)合上述分析可知

。2＜。

所以該過程氣體向外界放出熱量，故c項正確。

故選AC。

12.（2023?山東煙臺?一模）如圖所示，一開口豎直向下導熱良好的玻璃管用水銀柱封閉一定質(zhì)量的空氣。

水銀柱長度為15cm,下端剛好與玻璃管溢出口平齊；被封閉的空氣柱長度為30cm。此時周圍環(huán)境溫度為

27℃,大氣壓強為75cmHg?，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

231℃o下列說法正確的是（）

A.玻璃管剛好旋轉(zhuǎn)至開口向上時管內(nèi)空氣柱長度為20cm

B.玻璃管剛好旋轉(zhuǎn)至開口向上時管內(nèi)空氣柱長度為25cm

C.將玻璃管加熱至23FC時空氣柱長度為33.6cm

D.將玻璃管加熱至231。（2時空氣柱長度為36cm

【答案】AD

【詳解】AB.設玻璃管橫截面積為S,則倒置時管內(nèi)氣體壓強為Pi，由平衡條件可知

p}S+pShg=p0S

解得

口=60cmHg

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)氣體壓強為P2，由平衡條件得

p2S=p0S+pShg

解得

p2=90cmHg

設此時管內(nèi)氣體氣柱長度為為,則

匕

根據(jù)玻意耳定律可得

PM=PNI

解得

hy=20cm

故A正確，B錯誤；

CD.假設加熱過程中，水銀未溢出。將玻璃管加熱至231。（2的過程中管內(nèi)氣體為等壓變換，玻璃管氣柱高

度為％,則

匕3s

由蓋―呂薩克定律得

五=匕

T,T2

由單位換算

7；=300K,%=504K

解得

%=33.6cm>30cm

故有部分水銀溢出，此種結(jié)果不符合題意，需要舍棄。

設水銀溢出后，水銀柱高度為“，則

Pgh'S+p0S=p3S

設溫度加熱到心時，水銀柱上端正好與溢出口平齊且不溢出，則由蓋一呂薩克定律得

水銀柱上端正好與溢出口平齊后再繼續(xù)加熱到q=504K,則

p2ship3s(L—h‘)

〒二-T2~

聯(lián)立以上方程，解得

則空氣柱長度為

%=L-h'=36cm

故C錯誤，D正確。

故選AD。

13.（2024,廣東?一模）如圖所示為以二氧化碳氣體作為驅(qū)動力的氣槍，工作原理如下，扣動扳機，高壓氣

罐中沖出一定量的氣體會充滿槍管后方容積為5毫升的氣室，當氣室內(nèi)氣體的壓強達到2.0xl05pa時，就可

推動子彈從槍管中飛出。己知槍管后方氣室和槍管的容積相同，子彈飛出槍管時間極短，且子彈飛出槍管

前的整個過程中不漏氣。

（1）氣體推動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氣

體的壓強。

【答案】（1）內(nèi)能減少；（2）lxlO5Pa

【詳解】（1）由熱力學第一定律，該過程非常迅速，來不及和外界熱交換，是一個絕熱過程，氣體膨脹對

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

PM=A%

Pi=2.0x105Pa

由槍管后方氣室和槍管的容積相同可知

V2=2Vt=10mL

5

p2=IxlOPa

14.（2024,廣東佛山?一模）如圖所示，常用碗的底部都有一個凹陷空間，當碗底沾有少量水放到平整桌面

時，會把少量空氣密封在碗底部凹陷處。此時往碗中倒入熱水時，碗會被密封的氣體頂離桌面發(fā)生側(cè)向漂

移。設室溫%=27℃,碗底氣體初始壓強p°=10x105Pa與環(huán)境壓強相同。試解答下列問題：

（1）請判斷往碗中倒入熱水后，碗底的氣體內(nèi)能和壓強如何變化；

（2）若碗底凹陷處空氣與桌面接觸的面積為S=20cm：碗和熱水總質(zhì)量為機=Q4kg。則倒入熱水后被密

封的氣體溫度升到多高時，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g取

10m/s2o

凹陷

*X空間

【答案】⑴見解析；（2）33℃

【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，分子平均動能增大，體積不變，則壓

強變大。

（2）碗恰好被頂離桌面

mg+p0S=pS

解得

p=1.02x105pa

根據(jù)等容變化

Po.=￡

TJT

其中4=300K,解得

r=306K=33℃

15.(2024?山西朔州?二模)如圖(a)所示，一粗細均勻的U形細管右側(cè)豎直部分長為L左側(cè)豎直管長度

未知，在細管中倒入長度為七的水銀后封閉左側(cè)管口，右側(cè)管口蓋一輕質(zhì)薄活塞，此時水平部分水銀柱長

2

度為3一/，兩側(cè)豎直管內(nèi)水銀面距底部的高度均I為現(xiàn)緩慢向右側(cè)活塞上加水銀，直到左側(cè)水銀面上升到

816

距底部高度為。處，如