2024届新高考物理冲刺专项训练：热学 （解析版）

1.（23-24高三上・江苏扬州•期末）如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡

面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（）

甲玻璃面乙蜡面

A.水浸润石蜡

B.玻璃面上的水没有表面张力

C.蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力

D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强

【答案】D

【详解】水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相

互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡

面上不浸润，则水分子间表现为引力。

故选D。

2.（2024•云南昆明•一模）如图所示，质量相等的同种理想气体甲和乙分别用绝热活塞封闭在两个绝热气缸

中，两气缸固定在同一水平面上，开口分别竖直向上和水平向右，活塞质量不能忽略且可沿气缸无摩擦滑

动。甲、乙两气体的体积相等，它们的压强分别用p.、pz表示，温度分别用T甲、Tz表示。下列关系正确

的是（）

A.p单>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

【详解】对甲图活塞受力分析有

mg

—+Po=P甲

对乙图活塞受力分析有

p乙=po

由题知质量相等的同种理想气体甲、乙两气体的体积相等，则根据

P甲=P乙

可知

P甲＞P乙，T单＞T乙

故选A。

3.（2024•辽宁葫芦岛•一模）某科研小组设计一款超重报警装置，其结构原理图如图所示，主体是导热性能

良好的薄壁密闭容器，厚度和质量不计的活塞通过轻杆连接轻质平台。平台上未放重物时，内部封闭理想

气体气柱长度L=o.2m；当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。横截面积S=0.01m2,底部的预警

区域深度”=平台上轻放质量为机的重物稳定时，活塞刚好触动报警装置。已知环境温度不变，大

气压强4=L0xl05pa,g=10m/s2,不计摩擦阻力，下列说法正确的是（)

「量物

平台

A.重物的质量m=200kg

B.重物的质量相=1000kg

C.放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为100J

D.放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为200J

【答案】D

【详解】AB.最终稳定时，封闭气体温度不变，则

PQLS=pxhS

又因为

求得

m=100kg

AB错误；

CD.设外界大气压力和重物对封闭气体做功为W,则

W=(mg+p0S)(L-h)

代入数据求得

W=200J

封闭气体内能不变，根据热力学第一定律可得=印+0，气体对外界放出的热量为

Q=-200J

C错误，D正确。

故选D。

4.(2024•云南•一模)如图所示，一导热气缸由粗细不同的两段圆柱形气缸连接而成，通过刚性杆连接的活

塞A、B封闭了一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞及连接杆的重量不可忽略。则气缸由如图所

示的状态在竖直面内缓慢转动90。至活塞A在下方，气缸始终处于密封状态且环境温度和大气压强均保持不

变，此过程中关于缸内气体，下列说法正确的是()

A---------------------B

A.压强变小B.体积变小C.向外放热D.外界对气体做正功

【答案】A

【详解】设大气压强为4,初始时，根据受力平衡可知，气体压强为

Pi=A)

气缸由如图所示的状态在竖直面内缓慢转动90。至活塞A在下方，根据受力平衡可得

5

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

可得

可知气体压强减小，由于温度保持不变，气体内能不变，根据玻意耳定律可知，气体体积变大，外界对气

体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热。

故选A。

5.（2024•吉林,一模）某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶。然后迅

速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞的同时瓶内出现白雾，则（）

A.挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小

B.挤压水瓶过程中，瓶内气体内能不变

C.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功

D.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高

【答案】C

【详解】AB.旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶，外界对气体做正功，瓶内气体来不及发生热传导，根据

热力学第一定律可知，瓶内气体内能变大，瓶内气体温度升高，则瓶内气体分子的平均动能增大，故AB错

误；

CD.然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功，，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力

学第一定律可知，瓶内气体内能变小，瓶内气体温度降低，故C正确，D错误。

故选C。

6.（2024•河北•模拟预测）某同学制作了一个简易的大气压强测量计。如图所示，用胶塞封闭体积为外的广

口瓶。U形玻璃管倒插入广口瓶，用胶管与直玻璃管连接，内部充有一定水。测量时首先打开胶塞再重新封

闭，调整胶管使U形管水面与直玻璃管水面相平，并记录U形管左侧水面位置鼠现用容积为AV的注射器

注入与大气压强相等的气体，上下调整直玻璃管，使U形管左侧水面仍在左位置，测出直玻璃管液面p到/

位置的高度差为A/z,已知水的密度为夕，重力加速度为g,不计U形管的体积，则大气压强为（）

C夕gA/7口夕8公可匕+公丫）

VoAVAVAV

【答案】B

【详解】根据玻意耳定律可得

Po(Vo+AM)=(P°+Pg^h)V0

解得

PgAhV。

Po

AV

故选Bo

7.（2024•江西九江•二模）用图示的实验装置来"探究压强不变时气体体积与温度的关系"。往杯中加入适量

的热水，使注射器内的空气柱位于水面之下，每隔几分钟，记录气体体积和此时温度计的示数；用加表示

水降低的摄氏温度，用表示注射器内气体体积的改变量。根据测量数据作出的图线是（）

【答案】A

【详解】压强不变时，有

可得

AT7CATCz、C人

AV==—（,2-（2）=—Nt

PPP

可见当气体压强不变时，体积变化与温度的变化的关系是成正比的。

故选A。

8.（2024・重庆•模拟预测）小明将海边拾到的漂流瓶竖直放入热水中（题图），以便打开瓶塞。瓶塞的质量

为相，横截面积为S,瓶内密闭气体的压强等于此时外界大气压强po、温度为摄氏温度力；当瓶子被置于热

水中一段时间后，气体的温度为摄氏温度⑶瓶塞恰好能移动。0回时的热力学温度为To,重力加速度为g,

不考虑瓶子的容积变化。瓶塞所受最大静摩擦力大小为（）

A.^^p0S+mgB.-mg

C.午三PoS+mgD.^^P0S-mg

【答案】D

【详解】气体的温度为摄氏温度5瓶塞恰好能移动，设此时瓶内气体的压强为Pi，则

mg+PQS+f=PtS

瓶内温度变化时，瓶内气体的体积不变，根据查理定律

PoPi

"+4”+G

解得

于=M^PoS-mg

A+h

故选D。

9.（2024•山东泰安•一模）我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科

学的种子。"天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验，在两个固体表

面之间可形成大尺寸液桥，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的"毛细现象"演示，把三根粗细不

同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的

原理及其就用的理解，下列说法正确的是（）

图a图b图c

A.液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会"垮塌"

B.分子势能心和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能给的是图

中"A"位置

C.农民使用"松土保摘”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地

表

D.航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字

【答案】A

【详解】A.液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A正确；

B.分子势能弓和分子间距离r的关系图像如图C所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离外,

能总体上反映水表面层中水分子势能心的是图中"C"位置，故B错误；

C.农民使用“松土保嫡〃进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，

故c错误；

D.毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁

便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛

细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故D错误。

故选Ao

二、多选题

10.（2024•河南周口・二模）如图，容积为匕的汽缸竖直放置，导热良好，右上端有一阀门连接抽气孔。汽

缸内有一活塞，初始时位于汽缸底部J高度处，下方密封有一定质量、温度为"的理想气体。现将活塞上

方缓慢抽至真空并关闭阀门，然后缓慢加热活塞下方气体。已知大气压强为P。，活塞产生的压强为:P。，

活塞体积不计，忽略活塞与汽缸之间摩擦。则在加热过程中（）

A.开始时，活塞下方体积为gv0

B.温度从"升至15”,气体对外做功为:为％

6

3

C.温度升至2窈时，气体压强为：P。

D.温度升至34时，气体压强为:4

【答案】AD

【详解】A.由于初始时位于汽缸底部，高度处，则初始时，活塞下方体积为1%,由于大气压强为P。，活

66

塞产生的压强为gp。，则初始时，气体的压强

13

Pi=P0+-P0=-P0

将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门过程，末状态气体的压强为3死,根据玻意耳定律有

”!匕=40。匕

O2

解得

匕=;%

即加热开始时，活塞下方体积为gv。，故A正确；

B.若活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门之后缓慢加热，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹

力，气体压强始终为;P。，此时，根据盖吕萨克定律有

解得

4=27；

可知，温度从4升至16n过程，活塞没有到达顶部，气体做等压变化，则有

To1.57；

解得

3

匕二”

则温度从4升至1.54，气体对外做功为

卬=*0化一用）=1。0%

Zo

故B错误；

C.结合上述可知，温度升至2勾时，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹力，气体压强为;P。，

故C错误；

D.结合上述可知，温度升至时，活塞已经到达气缸顶部，与顶部有相互作用的弹力，温度由2”升高至

过程为等容过程，根据查理定律有

2Po_Pi

2"一3"

解得

3

Pl=~Po

故D正确。

故选AD。

11.（2024,广西•一模）等量同种理想气体分别经绝热过程①和一般过程②，温度均从，升至4，。-丫图

像如图，过程①外界对理想气体做功为W,过程②外界对理想气体做功为吗，则（）

A.过程②内能的增量等于明

B.过程①和过程②相比，叱＞取

C.过程②理想气体向外界放出热量

D.过程①理想气体从外界吸收的热量等于％

【答案】AC

【详解】D.由题意可知，①为绝热过程，所以该过程气体既不从外界吸收热量，也不向外界释放热量，

故D项错误；

A.①为绝热过程，气体内能的变化量等于外界对气体做的功，即

△U、=W,

由于理想气体的内能只与温度有关，而两过程的初末状态的温度相同，所以其初末状态的内能相同，即内

能变化相同，即

AU2=AUt=W；

故A项正确；

B.由气体的V图像可知，其图像与坐标轴围成的面积为气体做的功，由图像可知，②过程做的功大于

①过程。过程①和过程②相比，叱＜暝，故B项错误；

C.由热力学第一定律有

=%+Q

又因为叱，且叫＜吗，结合上述分析可知

。2＜。

所以该过程气体向外界放出热量，故c项正确。

故选AC。

12.（2023•山东烟台•一模）如图所示，一开口竖直向下导热良好的玻璃管用水银柱封闭一定质量的空气。

水银柱长度为15cm,下端刚好与玻璃管溢出口平齐；被封闭的空气柱长度为30cm。此时周围环境温度为

27℃,大气压强为75cmHg。现将玻璃管缓慢旋转至开口竖直向上（水银没溢出玻璃管），然后再加热至

231℃o下列说法正确的是（）

A.玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱长度为20cm

B.玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱长度为25cm

C.将玻璃管加热至23FC时空气柱长度为33.6cm

D.将玻璃管加热至231。（2时空气柱长度为36cm

【答案】AD

【详解】AB.设玻璃管横截面积为S,则倒置时管内气体压强为Pi，由平衡条件可知

p}S+pShg=p0S

解得

口=60cmHg

管内气柱体积为

将玻璃管缓慢倒置过来，稳定后管内气体压强为P2，由平衡条件得

p2S=p0S+pShg

解得

p2=90cmHg

设此时管内气体气柱长度为为,则

匕

根据玻意耳定律可得

PM=PNI

解得

hy=20cm

故A正确，B错误；

CD.假设加热过程中，水银未溢出。将玻璃管加热至231。（2的过程中管内气体为等压变换，玻璃管气柱高

度为％,则

匕3s

由盖―吕萨克定律得

五=匕

T,T2

由单位换算

7；=300K,%=504K

解得

%=33.6cm>30cm

故有部分水银溢出，此种结果不符合题意，需要舍弃。

设水银溢出后，水银柱高度为“，则

Pgh'S+p0S=p3S

设温度加热到心时，水银柱上端正好与溢出口平齐且不溢出，则由盖一吕萨克定律得

水银柱上端正好与溢出口平齐后再继续加热到q=504K,则

p2ship3s(L—h‘)

〒二-T2~

联立以上方程，解得

则空气柱长度为

%=L-h'=36cm

故C错误，D正确。

故选AD。

13.（2024,广东•一模）如图所示为以二氧化碳气体作为驱动力的气枪，工作原理如下，扣动扳机，高压气

罐中冲出一定量的气体会充满枪管后方容积为5毫升的气室，当气室内气体的压强达到2.0xl05pa时，就可

推动子弹从枪管中飞出。己知枪管后方气室和枪管的容积相同，子弹飞出枪管时间极短，且子弹飞出枪管

前的整个过程中不漏气。

（1）气体推动子弹飞出枪管的过程中，气体的内能如何变化？

（2）若子弹不匹配，导致和枪管之间的摩擦力过大，使得子弹被缓慢的推向枪口，求子弹刚推到枪口时气

体的压强。

【答案】（1）内能减少；（2）lxlO5Pa

【详解】（1）由热力学第一定律，该过程非常迅速，来不及和外界热交换，是一个绝热过程，气体膨胀对

外做功，所以气体的内能减少；

（2）该过程为等温变化，由玻意耳定律可知

PM=A%

Pi=2.0x105Pa

由枪管后方气室和枪管的容积相同可知

V2=2Vt=10mL

5

p2=IxlOPa

14.（2024,广东佛山•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%=27℃,碗底气体初始压强p°=10x105Pa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S=20cm：碗和热水总质量为机=Q4kg。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g取

10m/s2o

凹陷

*X空间

【答案】⑴见解析；（2）33℃

【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

mg+p0S=pS

解得

p=1.02x105pa

根据等容变化

Po.=£

TJT

其中4=300K,解得

r=306K=33℃

15.(2024•山西朔州•二模)如图(a)所示，一粗细均匀的U形细管右侧竖直部分长为L左侧竖直管长度

未知，在细管中倒入长度为七的水银后封闭左侧管口，右侧管口盖一轻质薄活塞，此时水平部分水银柱长

2

度为3一/，两侧竖直管内水银面距底部的高度均I为现缓慢向右侧活塞上加水银，直到左侧水银面上升到

816

距底部高度为。处，如