2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十七热学

专题强化练（十七）热学1．下列说法正确的是(C)A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的温度将降低B．图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越明显C．图丙中，液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的作用力表现为引力D．图丁为同一气体在0℃和100℃两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线，两图线与横轴所围面积不相等解析：根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，右侧为真空，气体自由膨胀时没有做功对象，即做功W＝0，因为是绝热容器，所以没有热交换，即Q＝0，因此内能不变，容器内的理想气体的内能由温度决定，所以温度不变，故A错误；悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的平衡性表现得越不明显，故B错误；液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的距离r略大于r0，液体表面层中分子间的作用力表现为引力，故C正确；由题图丁可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于100%，即相等，故D错误。2．(2024·湛江市二模)“温泉水滑洗凝脂，冬浴温泉正当时”，在冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢。设水温恒定，温泉中有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中(C)A．水泡内气体的压强增大B．水泡内气体的内能减小C．水泡内气体分子在单位时间内对单位面积水泡壁的碰撞次数减少D．水泡内气体对外界放热解析：水泡内气体的压强p＝p0＋ρgh，因为大气压强p0恒定，且水泡缓慢上升过程中h减小，所以p减小，因为水池恒温，所以水泡温度不变，水泡内气体内能不变，体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，水泡内气体吸热，故A、B、D错误；气体压强减小，因温度不变，分子平均动能不变，所以水泡内气体分子在单位时间内对水泡壁单位面积的撞击次数减少，故C正确。3.跳跳球深受小朋友的喜爱，该游戏既能锻炼身体、又能训练身体的平衡能力。跳跳球向下运动与地面接触的过程，封闭气体的体积减小；跳跳球向上运动离开地面的过程，封闭气体的体积增大。跳跳球中的气体可视为理想气体，假设娱乐时封闭气体的温度保持不变，则下列说法错误的是(D)A．跳跳球向下运动与地面接触的过程，气体向外界放出热量B．跳跳球向下运动与地面接触的过程，单位时间单位面积上碰撞器壁的分子数变多C．跳跳球向上运动离开地面的过程，气体对外做功D．跳跳球向上运动离开地面的过程，单位面积上分子碰撞器壁的作用力不变解析：跳跳球向下运动与地面接触的过程，气体体积减小，外界对气体做功，气体内能不变，则气体向外界放出热量，A正确；跳跳球向下运动与地面接触的过程，气体体积减小，密度增大，单位时间单位面积上碰撞器壁的分子数变多，B正确；跳跳球向上运动离开地面的过程，气体体积增大，气体对外做功，C正确；跳跳球向上运动离开地面的过程，气体温度不变，体积增大，则气体压强减小，单位面积上分子碰撞器壁的作用力减小，D错误。4.(2024·佛山市二模)如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团)。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出)，竹筒中被密封的气体(A)A．压强增大B．温度不变C．内能不变D．每个分子的动能都变大解析：迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，W>0，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则Q＝0，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，ΔU>0，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。5．一同学在室内空调显示屏上看到室内的空气温度，为了测出室外的空气温度，他将一近似球形的气球在室内吹大并放置较长一段时间后，测量其直径为L1之后拿到室外并放置较长一段时间后，测量其直径为L2，L2＞L1。若不考虑气球表皮的弹力变化，且气球吹大后视为球体，大气压不变，室内、外的温度均保持不变，则(C)A．气球内气体对外界做负功B．气球内气体对外界不做功C．室外温度比室内温度高D．气球在室外放出了热量解析：气球直径变大，说明气体体积变大，说明气体对外界做正功，A、B错误。根据eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可知，体积变大，温度升高，所以室外温度比室内温度高，C正确。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，温度升高，气体内能增大；体积变大，气体对外界做功；所以气体从外界吸收热量，D错误。6.如图所示，某同学将空的玻璃瓶开口向下缓缓压入水中，设水温均匀且恒定，瓶内空气无遗漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体(B)A．内能增加 B．向外界放热C．对外界做正功 D．分子平均动能减小解析：被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，压强变大，可知气体体积减小，外界对气体做正功；由于气体温度不变，气体分子平均动能不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热。7．(多选)(2024·湛江市一模)航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，可防止空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。航天员穿着航天服，从地面到达太空时内部气体将急剧膨胀，若航天服内气体的温度不变，视为理想气体并将航天服视为封闭系统。则关于航天服内的气体，下列说法正确的是(BC)A．体积增大，内能减小B．压强减小，内能不变C．对外界做功，吸收热量D．压强减小，分子平均动能增大解析：由于航天服内气体视为理想气体，温度决定内能，温度不变，内能不变，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子平均动能也不变。由于航天服内气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知由于W<0，ΔU＝0，则Q>0，所以航天服内气体将吸收热量，又由等温变化有p1V1＝p2V2，可知体积变大，则压强减小，故B、C正确，A、D错误。8．(多选)(2024·韶关市综合测试)图示为某一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内均充满一定质量的理想气体。当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩。假设在压缩过程中，气泡内气体温度保持不变。下列说法正确的是(AD)A．压缩后气泡内气体的压强变大B．压缩过程气泡内气体对外做正功C．压缩过程气泡内气体吸收热量D．压缩过程气泡内气体的内能不变解析：由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知压缩过程中气泡内气体温度保持不变，体积变小，则气泡内气体的压强变大，故A正确；压缩过程气泡内气体对外做负功，故B错误；压缩过程中气泡内气体温度保持不变，则ΔU＝0，体积变小，则W>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q<0，压缩过程气泡内气体放出热量，故C错误，D正确。9.(2024·广州市一模)如图，一定质量的理想气体，用活塞封闭在开口向上的导热汽缸内。若环境温度不变，活塞与汽缸壁间无摩擦，现对活塞施加向下压力使其缓慢下降，此过程中(C)A．气体压强增大，内能增加B．气体压强增大，吸收热量C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体对外界做功，气体吸收热量解析：缓慢下降过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于环境温度不变，可知气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体放出热量，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，由于气体温度不变，体积减小，可知气体压强增大。10．(多选)下列有关热学问题，说法正确的是(CD)A．图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能B．图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图，在r>r1时分子力表现为引力C．图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少D．图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化，由图可知T1<T2解析：根据题图甲可知，气体在①状态下的分子平均动能要大于②状态下的分子平均动能，故A错误；根据题图乙可知，当分子间距离为r2时分子势能最小，此位置即为分子间距离的平衡位置，即此位置表示分子间作用力为零，分子间距从r1到r2的过程中，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离大于r2之后分子间作用力表现为引力，故B错误；题图丙中，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅不再吸热，而放气的过程锅内气体对外界做功，同时向外放热，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，W<0，气体内能减小，故C正确；根据eq\f(pV,T)＝C可得，p＝CT·eq\f(1,V)，即一定量的理想气体在温度不变的情况下，其压强与体积成反比，而题图丁表示的正是压强与体积的反比例图像，则可知曲线为等温线，而在同一压强下，两曲线坐标乘积p1V1＜p1V2而pV＝CT，由此可知T1<T2，故D正确。11.潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑。烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压达到2.5×105Pa时，单向排气阀变为开通状态。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27℃，压强为1.0×105Pa。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷坯体积的变化，求排气阀开始排气时，窑内气体温度。解析：对封闭在气窑内的气体，排气前容积V0不变，烧制前温度T0＝(273＋27)K＝300K设开始排气时窑内气体温度是T，由查理定律有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T)解得T＝750K。答案：750K12.如图所示的是气压升降椅，可升降部分由坐凳和当活塞用的不锈钢圆柱组成，圆柱光滑、横截面积S＝10cm2，圆柱封闭着体积V＝120cm3的理想气体。当小明坐上升降椅后，气体被压缩，椅子缓慢下降10cm后静止。小明离开椅子后，椅子又缓缓上升到原来的位置。已知大气压p0＝1.0×105Pa，椅子可移动部分质量m＝2kg，设环境温度不变，重力加速度g取10m/s2。求：(1)小明坐上椅子前封闭气体的压强及小明的质量；(2)在小明坐上椅子到椅子恢复最初状态过程中，封闭气体放出的热量。解析：(1)初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得mg＋p0S＝p1S解得p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa当小明坐上升降椅后，气体被压缩，椅子缓慢下降10cm后静止，则有(m＋M)g＋p0S＝p2S根据玻意耳定律得p1LS＝p2(L－h)S，L＝eq\f(V,S)解得M＝60kg。(2)环境温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律可知W1－W2＝Q其中W1＝p2Sh，W2＝p1Sh解得Q＝60J。答案：(1)1.2×105Pa60kg(2)60J13．某濒危鱼类长期生活在压强为40p0的深海中，科研团队为便于研究，把该鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中，同时给它们创造一个类似深海的压强条件。假设该鱼位于一层水箱底部，距离二层水箱水面的高度h＝50m，二层水箱上部密封一定质量的空气，空气体积V＝7L，空气压强与外界大气压相同。已知外界大气压为p0，10m高水柱产生的压强约为p0(水箱内气体温度恒定、不考虑空气溶入水的影响)。(1)为使鱼在一层水箱正常存活，需要给二层水箱再打进压强为p0的空气多少升？(2)为了让二层水箱上方气体压强和第(1)问充气后气体压强相同，还可以采用从进水口注水的方法，那么需要注入多少升水？解析：(1)由题意得，eq\f(h,10m)·p0＋p1＝40p0打进气体后的气体压强p1＝35p0根据气体等温变化，得p0V＋p0·ΔV＝p1V则需要给二层水箱再打进压强为p0的空气的体积为ΔV＝238L。(2)设需要注入水的体积为ΔV′p0V＝p1(V－ΔV′)，解得ΔV′＝6.8L。答案：(1)238L(2)6.8L14.气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，总质量m＝5kg，横截面积S＝20cm2的柱状气动杆与底座固定连接，可自由移动的汽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L＝20cm。设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，已知大气压强p0＝1.0×105Pa，室内温度T0＝300K，重力加速度g取10m/s2。若质量为M的人盘坐在椅面上，稳定后椅面下降的高度h＝15cm，室内温度保持不变。(1)求人的质量M；(2)稳定后，室内气温缓慢升高至T1＝303K，此过程中封闭气体内能增加2.0J，求封闭气体与外界交换的热量。解析：(1)初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件有mg＋p0S＝p1S当人坐上后，稳定时有(M＋m)g＋p0S＝p2S根据玻意耳定律有p1SL＝p2SL′下降高度h＝L－L′，联立得M＝75kg。(2)根据eq\f(L′S,T0)＝eq\f(L″S,T1)解得L″＝5.05cm外界对汽缸内气体做功W＝(p0S＋Mg＋mg)(L′－L″)＝－0.5J根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W解得Q＝2.5J即气体从外界吸收了2.5J的热量。答案：(1)75kg(2)从外界吸收了2.5J的热量15．工人浇筑混凝土墙壁时，内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔，墙壁导热性能良好。(1)空腔内气体的温度变化范围为－33℃～47℃，求空腔内气体的最小压强与最大压强之比；(2)填充空腔前，需要测出空腔的容积。在墙上钻一个小孔，用细管将空腔和一个带有气压传感器的汽缸连通，形成密闭空间。当汽缸内气体体积为1L时，传感器的示数为1.0atm。将活塞缓慢下压，汽缸内气体体积为0.7L时，传感器的示数为1.2atm。求该空腔的容积。解析：(1)以空腔内的气体为研究对象，最低温度时，压强为p1，T1＝240K最高温度时，压强为p2，T2＝320K根据查理定律可得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得eq\f(p1,p2)＝eq\f(3,4)。(2)设空腔的体积为V0，汽缸的容积为V，以整个系统内的气体为研究对象，则未下压时气体的压强p3＝1.0atm，体积V1＝V0＋V，V＝1L下压后气体的压强p4＝1.2atm，体积V2＝V0＋V′，V′＝0.7L根据玻意耳定律可得p3V1＝p4V2解得V0＝0.8L。答案：(1)eq\f(3,4)(2)0.8L16