高考物理必备专题18之16 热学的联系实际的新情景问题（原卷版）

专题16热学物理的最新“联系实际的新情景问题”从近几年的高考看，热学的高考命题往往是一个选项题和一道计算。选项题往往一道题考查多个知识点，难度不大。而计算题多从实际背景出发着重考查不同情况各气体实验定律和理想气体状态方程的应用，有时还与力学的平衡、牛顿第二定律知识和气体图象综合起来。预计2023年高考中对气体的考查仍以计算题为主，重点考查气体实验定律的应用和图象。1.(2022天津南开二模)自热米饭因其便于加热和携带越来越受到“驴友”的欢迎。自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，盖上盒盖便能在10~15分钟内迅速加热食品。自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。下列说法正确的是（）A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了2.（2022·.江苏省南通市模拟）北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花的下列说法正确的是（）A.一片雪花大约由1000个水分子组成B.雪花融化成的水是液态的晶体C.雪花是水蒸气凝华时形成晶体D.没有两片雪花是相同的，因此雪花不属于晶体3.（2022·.江苏省南京市考前模拟)物理“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（）A.能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置B.“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小C.“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D.王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功4.（2022·山东省淄博市二模）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A.对外做正功，分子的平均动能减小B.对外做正功，内能增大C.对外做负功，分子的平均动能增大D.对外做负功，内能减小5．许多庆典活动都会放飞美丽的气球，在空中缓慢上升过程中气球体积变大。已知环境温度随高度增加而降低，球内气体可视为理想气体，气球不漏气。在上升过程，球内气体（）A．内能增大 B．体积增大说明气体温度升高C．所有分子的动能都减小 D．减小的内能大于放出的热量6．如图所示，水银血压计由气囊、袖带橡皮囊和检压计（由示值管、水银、水银壶组成）三部分组成，袖带橡皮囊分别与气囊和检压计的水银壶相连。示值管是很细的玻璃管，与大气相连。初始时，示值管刻线与水银壶内水银液面相平，反复挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充气。每次挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充入压强为的气体，袖带橡皮囊最大容积为，其内部气体体积小于最大容积时，其内气体压强等于大气压强，水银壶容积不变，水银上方气体体积为，连接管内气体体积不计。开始充气前，袖带橡皮囊是瘪的，内部残留气体为。大气压强恒为，充气过程温度保持不变，忽略水银表面张力的影响。经过几次充气，示值管内水银液面开始上升（）A．三次 B．四次 C．五次 D．六次7.（2022·山西省太原市二模）(多选)潜水员在水中呼出的CO2气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的CO2气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法正确的是（）A.CO2分子的平均动能保持不变B.单位时间内与气泡壁碰撞的CO2分子数减少C.气泡内CO2分子的密度减少D.CO2气体对外做功，压强减少E.CO2气体减少的内能小于它对外做的功8．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（）A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体分子的密度增大C．吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功 D．吸盘内气体压强增大9.（2022·山东省模拟.)2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为，工作人员装入稀释过的药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为，体积为的气体，此时大气压强为，当壶内压强增大到时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（）A.工作人员共打气9次B.打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为C.打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为D.消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量10．1783年11月21日，蒙特哥菲尔兄弟完成了人类第一次热气球旅行，如今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。要让热气球升空，必须加热气球里的空气，使气球体积变大，以增加空气浮力。现有一总质量为6×102kg热气球（不含球内空气），当加热其内空气，使其体积膨胀至3×103m3后，恰好升空，此时空气浮力等于热气球的总重量（含球内的空气）。已知外界气温为22℃，空气密度为1.2kg/m3，气球内、外的空气都视为理想气体，且加热时球外空气的温度、压强不变。则热气球内的空气温度为（

）A．81℃ B．72℃ C．57℃ D．42℃【答案】B【解析】设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有解得,故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有解得V气=1.6L，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律,可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D11.（2022广东省汕头市普通高中高三（下）二模如图1，活塞式抽水机的原理是利用大气压把水抽上来，其理论抽水高度约10m。若活塞与水面之间存在气体，其抽水高度将受到影响（气蚀现象）。为研究这种影响，小陈设计了图2所示装置。导热气缸顶部离水面高度h=10m，初始状态活塞与水面间存在空气（可视为理想气体），其压强与外界大气压p0相等，高度h1=2.5m，现利用电机将活塞缓慢拉升至气缸顶部。求气缸内液面上升的高度h2。连接电机（已知p0=105Pa，水的密度ρ=103kg/m3，g=10m/s2，固定滑轮忽略气缸外部液面高度的变化。）【答案】B【解析】设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有解得,故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有解得V气=1.6L，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律,可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D12.（2022·广东深圳市第一次调研考试中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2.（水箱内气体温度恒定）①鱼在深海处的压强为多少？②为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？.·13。（广东新高考普通高中高三冲刺模拟）我如图所示，医用氧气瓶内装有一定质量的氧气，可视为理想气体。已知开始时，氧气压强为，温度为57℃，经过一段时间，使用掉0.34kg氧气后，氧气瓶内氧气压强降为，温度降为27℃，已知热力学温度与摄氏温度的关系为：T=t+273K，求氧气瓶中最初装有多少千克氧气？14.（2022·河南洛阳二模）如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。已知篮球内部容积为7.5L，环境温度为27℃，大气压强为1.0atm，打气前球内气压等于外界大气压强，手持式打气筒每打一次气能将0.5L、1.0atm的空气打入球内，当球内气压达到1.6atm时停止打气（1atm=1.0×105Pa）。(1)已知温度为0℃、压强为1atm标准状态下气体的摩尔体积为V0=22.4L/mol，求打气前该篮球内空气的分子数n（取阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1，计算结果保留两位有效数字）；(2)要使篮球内气压达到1.6atm，求需打气的次数N（设打气过程中气体温度不变）。15．“拔火罐”是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，如图，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，冷却后火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。现将罐加热后压在皮肤上，此时罐内气体的温度为87℃、压强与外部大气压相同，经一段时间后，罐内气体温度与环境温度相等且保持不变。已知大气压强为，环境温度为27℃，忽略皮肤凸起对火罐内气体体积的影响，罐内气体可视为理想气体。（1）若罐内密封的气体质量不变，求罐内温度降至环境温度时封闭气体的压强；（2）若罐内气体温度降为环境温度后，开始往罐内“跑慢气”，一段时间后，封闭气体的压强为0.9，求跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比。【16.（2022·安徽三模）新冠肺炎疫情防控期，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱，它不工作时为密闭状态，工作时通过负压排风净化装置使舱内气压低于外界大气压，空气在流动时只能由高压侧流向舱内低压侧，舱内的污染空气经过滤化和清洁后排到舱外避免传染性生物因子扩散，既为病人提供新鲜空气，同时又保护周围人员及周围环境不受病源体污染。隔离舱内负压（舱内外压强差）为20Pa~50Pa时效果比较理想。已知某负压舱容积为0.6m3，环境温度为t0=7°C，大气压强为，负压隔离舱停止工作且舱内温度为t=25°C时，隔离舱内负压为30Pa，气体均可视为理想气体，求∶（计算结果均保留两位有效数字）（1）负压隔离舱停止工作且内部温度与外界相同时的内部气体的压强；（2）已知温度为0°C、大气压强为时，空气的密度为1.29kg/m3，计算负压隔离舱停止工作且温度t=25°C时内部空气的质量。17.（2022·湖北省八市联考）气压式升降椅内的气缸填充了气体，气缸上下运动来支配椅子升降。如图乙所示为其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为kg。横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为cm。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为Pa，室内温度K，重力加速度为。求：（1）若质量kg的人盘坐在椅面上，室内温度保持不变，稳定后缸内气体柱长度为多少；（2）人盘坐稳定后再打开空调，在室内气温缓慢降至K的过程中，外界对缸内气体所做的功。18（2022·广东汕头市第三次模拟）.下图是一款新型酒瓶开启器。手握开瓶器，将气针插入软木塞，通过气针对酒瓶进行打气，随着瓶内气体压强不断增大，软木塞将会被顶起。已知：打气前，瓶内气体压强为、体积为，每次将压强为p0、体积为的空气打入瓶内。软木塞的横截面积为、质量为，开瓶器质量为，软木塞与瓶子间的最大静摩擦力为，大气压强为，重力加速度为，假设打气过程温度不变，手对开瓶器的合力为零。求：（1）软木塞被顶起时，瓶内气体压强p为多少？（2）至少要打气几次可使软木塞被顶起？19.（2022·湖南省常德市