专题17 热学（测试）（解析版）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

专题17热学（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1．（2024·全国·模拟预测）孔明灯俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通讯，而现代人多用于祈福。在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底部的煤油烧完后又会自动下降。关于孔明灯，下列说法正确的是（）

A．点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空B．点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大C．点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大D．点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变【答案】C【详解】A．孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点燃后，灯内空气受热体积膨胀，因而空气的密度变小，比同体积的冷空气轻，而浮力不变，从而升空，A错误；B．点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因此内能的变化不能确定，B错误；C．点燃后升空过程中，由于灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子间的平均撞击力增大，C正确；D．点燃后升空过程中，在灯底部冷空气向上的压力大于灯内热空气向下的压力，因此灯内气体的压强减小，D错误。故选C。2．（2024·辽宁沈阳·统考一模）2021年2月21日~4月2日，“深海一号”钻井平台搭载“蛟龙”号潜艇赴西北太平洋深渊区开展7000米级作业。若开始下潜时，“蛟龙”号潜艇内气体温度为、压强为，当下潜到某一深度时，艇内温度降到。潜艇内气体视为理想气体，体积和质量不变，下列关于艇内气体的说法，正确的是（

）A．时，压强约为 B．时，压强约为C．下潜过程中，内能增加 D．下潜过程中，吸收热量【答案】B【详解】AB．依题意，潜艇内气体体积保持不变，由查理定律可得，其中，解得，故A错误；B正确；CD．由热力学第一定律，可得，依题意，下潜过程中，气体温度降低，内能减小，即，又因为气体体积不变，即，解得，即下潜过程中，放出热量。故CD错误。故选B。3．（2024·云南昆明·统考一模）升降椅简化结构如图所示，座椅和圆柱形导热汽缸固定在一起，汽缸内封闭了一定质量的理想气体。若封闭气体不泄漏且环境温度恒定，人坐上座椅到最终气体状态稳定的过程中，下列说法正确的是（）A．封闭气体的内能增加 B．封闭气体对外界做正功C．封闭气体向外界放出了热量 D．封闭气体的分子平均动能增大【答案】C【详解】A．环境温度恒定，因此整个过程中汽缸内的气体发生的是等温变化，温度不变。理想气体的内能与温度有关，因此封闭气体的内能不变，故A错误；B．人坐上座椅到最终气体状态稳定的过程中，汽缸内气体被压缩，体积变小，因此外界对封闭气体做功，故B错误；C．根据热力学第一定律，气体内能不变，外界对封闭气体做功，因此，即封闭气体向外界放出热量，故C正确；D．汽缸内气体发生的是等温变化，温度不变，温度是衡量分子平均动能的标准，因此封闭气体的分子平均动能不变，故D错误；故选C。4．（2023·山东青岛·统考三模）啤酒是青岛这座城市的“专属味道”，如图是青岛市民喜欢的袋装原浆，某次售卖时，售货员将7°C冰镇原浆倒入密封袋中快速封口，密封袋内有啤酒和少部分空气且不断有气体从啤酒中析出，静置一段时间后，发现密封袋鼓胀起来。已知大气压强，室温为27°C，封闭气体（视为理想气体）体积从0.2L增大为0.25L。下列说法正确的是（）

A．外界对内部封闭气体做正功B．静置后内部封闭气体的内能增加C．静置后内部封闭气体的分子速率都增加D．根据气体实验定律，可求出静置后内部封闭气体的压强【答案】B【详解】A．封闭气体体积增大，气体对外界做正功，则外界对内部封闭气体做负功，故A错误；B．静置一段时间后，封闭气体温度升高，则气体的内能增加，故B正确；C．温度升高，气体分子运动的平均速率增加，但具体到某一个气体分子，其速率有可能减小，故C错误；D．根据题意，不断有气体从啤酒中析出，即气体的物质的量在不断增多，则根据气体实验定律，不能求出静置后内部封闭气体的压强，故D错误。故选B。5．（2023·江苏·模拟预测）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱长度可以忽略，如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。当温度由变为时，油柱从离接口处缓慢移到离接口的位置。下列说法正确的是（

）

A．单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加B．饮料罐内气体的压强变小C．罐内气体对外做的功大于气体从外界吸收的热量D．若给吸管标上温度刻度值，刻度是均匀的【答案】D【详解】B．油柱总是处于平衡状态，即饮料罐内气体的压强总是等于外界大气压强，故B错误；A．温度升高，压强不变，气体体积膨胀，单位体积内的分子数减少了，所以单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数也减少了，故A错误；C．罐内气体膨胀对外做功，即；罐内气体吸收热量内能增大，即；由热力学第一定律，可知，即罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，故C错误；D．设吸管横截面积为，饮料罐体积为，油柱离接口距离为，由理想气体状态方程可得，整理可得，即与是一次函数关系，所以给吸管标上温度刻度值时，刻度是均匀的，故D正确。故选D。6．（2024·浙江·校联考模拟预测）如图所示，在2021年的“天宫课堂”中，王亚平往水球中注入一个气泡，气泡静止在水球中，此时（）A．气泡受到浮力B．气泡内气体在界面处对水产生压力C．水与气泡界面处水分子间作用力表现为斥力D．完全失重状态的水球内的水分子不会进入气泡中【答案】B【详解】A．由于在失重状态下，气泡不会受到浮力，故A错误；B．由于在失重状态下，气泡内气体在界面处存在压力差，所以对水产生压力，故B正确；C．水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，故C错误；D．完全失重状态的水球内的水分子也会因热运动进入气泡中，故D错误。故选B。7．（2024·山东·模拟预测）中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史，早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有类似于后世的火罐疗法。其方法是以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。在将火罐压在皮肤上的很短时间内，以下说法正确的是（）A．火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体体积不变，温度降低，压强减小B．火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体体积不变，温度升高，压强增大C．火罐内的气体吸收热量，内能增大D．火罐内气体分子单位时间内撞击火罐底部的次数增加【答案】A【详解】AB．在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据可知，气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，故A正确，B错误；C．因气体的体积不变，则，而温度迅速降低，则气体内能减小，根据热力学第一定律，可得，即气体向外放热，故C错误；D．因气体的体积不变，则单位体积内的分子数不变，而气体的温度降低，则分子的平均动能减小，每个分子的平均速率变小，则火罐内气体分子单位时间内撞击火罐底部的次数变少，故D错误。故选A。8．（2024·全国·校联考一模）如图所示，上端均封闭的连通管道A、B中封闭着液面相平的水银柱，连通管道下部有阀门K。A、B内的气柱长度不相同，且，初始状态两气柱温度相同。下列说法正确的是（）A．A、B气体温度同时缓慢升高，则A的液面将高于BB．A、B气体温度同时缓慢降低，则A的液面将高于BC．打开阀门缓慢放出少量水银柱后，A的液面将高于BD．打开阀门缓慢放出少量水银柱后，A的液面将低于B【答案】C【详解】AB．A、B气体温度同时缓慢升高或降低，假设液面不移动，两部分气体为等容变化，根据，可得，两部分气体、、相同，故压强的变化量相同，所以A、B液面仍相平，故AB错误；CD．打开阀门K缓慢放出少量水银柱后，假设两边液面下降后仍相平，根据等温变化的规律可得，可得压强为，故初态气柱长的更大，因，则，所以A的液面高于B，故C正确，D错误。故选C。9．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）现利用固定在潜水器体外的一个密闭气缸做验证性实验：如图，气缸内封闭一定质量的理想气体，轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低，则此过程中理论上被封闭的气体（）

A．单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多B．压强与潜水器下潜的深度成正比C．体积与潜水器下潜的深度成反比D．分子的平均动能变大【答案】A【详解】A．在潜水器缓慢下潜的过程中，温度降低，分子运动的平均速率减小，由于压强增大，则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多，故A正确；B．气体压强为，压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系，不成正比关系，故B错误；C．根据理想气体状态方程有，结合上述解得，可知体积与潜水器下潜的深度不成反比，故C错误；D．温度降低，气体分子的平均动能减小，故D错误。故选A。10．（2023·吉林长春·统考一模）排球比赛中球内标准气压为。某次比赛时环境大气压强为，一排球内气体压强为，球内气体体积为5L。为使该排球内的气压达到比赛用的标准气压，需用充气筒给排球充气，已知充气筒每次能将环境中0.23L的空气充入排球，充气过程中排球体积和气体温度的变化均可忽略不计，气体视为理想气体，则需要充气的次数至少为（）A．9次 B．7次 C．5次 D．4次【答案】C【详解】设至少充n次才能使球内气体的压强达到p=，赛前球内气体压强为=，体积为V0=5L，每次冲入气体的压强为p2=，体积为V=0.23L；根据一定质量理想气体状态方程“分态式”可得，代入数据解得n≈4.35次，所以赛前至少充气的次数为5次。故选C。11．（2023·云南保山·统考三模）一绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布如图所示，横坐标表示速率v，纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N，经过一段时间分子的速率分布图由状态①变为②，图线1下方的面积为S1，图线2下方的面积为S2。则由图可知（）

A． B．气体的压强变大C．气体的内能不变 D．气体对外界做功【答案】B【详解】A．由于横坐标表示速率v，纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N，则图线，下方的面积均为1，即有，故A错误；C．由图像可知，由状态①变为②，分子速率大的分子数占总分子数的百分比在增加，说明气体温度升高，对于一定质量的理想气体，不计分子势能，则温度升高，气体的内能一定增大，故C错误；D．由于气体在绝热容器内，与外界没有热交换，即，根据上述可知气体的内能增大，根据，可知外界对气体做功，故D错误；B．外界对气体做功，气体体积减小，而气体温度升高，根据理想气体状态方程，可知气体压强增大，故B正确。故选B。12．（2024·山东潍坊·校考模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历AB、BC、CD、DA四个过程回到原状态A，其中AB、CD为等压过程，BC、DA为等温过程，状态C、D的压强和体积未知，下列说法正确的是（）A．在过程BC中气体和外界没有发生热传递B．气体在状态A的内能大于在状态D的内能C．气体从状态A变化到状态B对外做功40JD．在过程CD中外界对气体做的功等于在过程AB中气体对外界做的功【答案】D【详解】A．在过程BC中，体积增大，气体对外做功，但由于温度不变，内能保持不变，所以气体从外界吸热，故A错误；B．DA为等温过程，温度不变，所以气体在状态A的内能等于在状态D的内能，故B错误；C．体从状态A变化到状态B为等压过程，体积增大，气体对外做功，即，故C错误；D．由于AB、CD为等压过程，BC、DA为等温过程，所以过程CD中外界对气体做的功等于在过程AB中气体对外界做的功，故D正确。故选D。二、多项选择题（本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分）13．（2024·陕西安康·校联考模拟预测）（多选）关于以下几幅图，下列说法正确的是（）A．图1实验表明，大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞对秤盘产生了一个持续的均匀的压力，气体压强就是这样产生的B．图2中，对应曲线为同一气体在温度较高时的速率分布图C．图3是布朗运动产生原因的示意图，可以看出，微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显D．图4中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体的温度不变E．图5中，液体表面层分子间相互作用表现为引力，正是因为引力才使得水黾可以停在水面上【答案】ADE【详解】A．大量气体分子的撞击表现为连续的和均匀的，则器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强，A正确；B．温度越高，分子平均动能越大，故对应曲线为同一气体在温度较高时的速率分布图，B错误；C．微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，微粒不平衡性越不明显，布朗运动越不明显，C错误；D．若抽掉绝热容器中间的隔板，由于右侧是真空，左侧气体自由膨胀，不做功，容器绝热，没有热量传递，根据热力学第一定律，可知气体温度不变，D正确；E．液体表面层分子间相互作用表现为引力，即水黾可以停在水面是因为水表面张力和重力平衡，E正确。故选ADE。14．（2024·山东潍坊·寿光市第一中学校考模拟预测）（多选）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（）A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量C．充气过程中，储气室内气体内能不变D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小【答案】BD【详解】A．气体分子运动剧烈程度仅由温度决定，充气过程中，储气室内气体质量增大，气体分子数增多，但温度不变，所以气体分子运动剧烈程度不变，故A项错误；B．喷液过程中，气体膨胀，气体对外做功，即，但气体内能不变，即，根据热力学第一定律，可知，则气体一定从外界吸收热量，故B项正确；C．气体内能由分子动能和分子势能组成，气体温度不变，所以气体的平均分子动能不变，充气过程中，储气室内气体质量增大，气体分子数增多，气体分子势能增加，所以气体内能增加，故C项错误；D．喷液过程中，气体体积膨胀，由于温度不变，根据玻意耳定律，可知气体压强减小，由，可知，即储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小，故D项正确。故选BD。三、计算题（本题包括3小题，10分+10分+10分共30分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）27．（2024·广东佛山·统考一模）如图所示，常用碗的底部都有一个凹陷空间，当碗底沾有少量水放到平整桌面时，会把少量空气密封在碗底部凹陷处。此时往碗中倒入热水时，碗会被密封的气体顶离桌面发生侧向漂移。设室温，碗底气体初始压强与环境压强相同。试解答下列问题：（1）请判断往碗中倒入热水后，碗底的气体内能和压强如何变化；（2）若碗底凹陷处空气与桌面接触的面积为，碗和热水总质量为。则倒入热水后被密封的气体温度升到多高时，才能使碗恰好被顶离桌面？忽略碗底与桌面间水的粘滞力，重力加速度取。【答案】（1）见解析；（2）33°C【详解】（1）往碗中倒入热水后，碗底的气体温度升高，内能增大，分子平均动能增大，体积不变，则压强变大。（2）碗恰好被顶离桌面解得根据等容变化其中，解得31．（2024·四川成都·统考模拟预测）如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞