2021届高考物理二轮复习 热学 巩固训练

2021届高三物理二轮专题强化训练热学

1.研究表明,新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56c时,30分钟就可以灭活.如图所示，含有新冠病毒的

气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸的下部分。内，汽缸顶端有一绝热阀门K,汽缸底部接有电热丝

E,汽缸的总高度〃=90cm部分内被封闭的气体初始温度％=27℃,活塞与底部的距离九=60cm,

活塞和汽缸间的摩擦不计.若阀门K始终打开,电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离

为=66cm.关于上述变化过程，下列说法正确的是()

b

=T

ah

A.b部分中逸出的气体占该部分原气体的7

O

B.a部分中的气体吸收的热量等于其增加的内能

C.稳定后部分内的气体温度为50℃

D.稳定后，保持该温度不变再持续30分钟,a部分内新冠病毒能够被灭活

2.[物理一选修3-3]

(1)下列说法正确的是.

A.气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关

B.布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动

C.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响

D.水晶可以停在水面上是因为液体具有表面张力

E.温度升高，物体所有分子的动能都增大

(2)如图所示，一直立的气缸用一质量为，"的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S,气体

最初的体积为V。，气体最初的压强为马；汽缸内壁光滑且缸壁是导热的.开始活塞被固定，打开固定螺

2

栓K,活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在8点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为

%,重力加速度为g«求：

口活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V：

□整个过程中通过缸壁传递的热量Q(一定质量理想气体的内能仅由温度决定)。

3.[物理选修3-3]

(1)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5x104，气体对外界做功1.0x10",则关

于理想气体的叙述正确的是。

A.气体的温度一定升高

B.气体的内能一定减少

C.气休的压强一定不变

D.分子的平均动能一定增大

E.分子间平均距离一定增大

(2)如图所示，一篮球内气体的压强为《，温度为北，体积为匕。用打气筒对篮球充入压强为兄，

温度为”的气体，已知打气筒每次压缩气体的体积为5%,一共打气20次，假设篮球体积不变，

最终使篮球内气体的压强为44。充气过程中气体向外放出的热量为。，已知气体的内能与温度的

关系为U=ZT(k为常数)。求：

①第一次打入气体后，篮球的压强变为多少?(可认为篮球内气体温度不变)

②打气筒在篮球充气过程中对气体做的功是多少？

4.[物理——选修3-3]

(1)一定质量的理想气体压强P与摄氏温度t的关系如图所示，气体从状态A变到状态B,则气体在状

态A的体积(填“>”、"=”或)在状态B的体积;此过程中,气体做功的绝对值为W,

内能变化量的绝对值为XU，则气体与外界之间传递的热量为o

(2)如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘

连。暴雨期间,水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为20.0kg,圆柱形竖直井内水

面面积为S=0.300m?,图示时刻水面与井盖之间的距离为h=2.00m，井内密封有压强刚好等于大气

压强Po=1.01XIO,Pa、温度为4=300K的空气(可视为理想气体)，重力加速度取g=10m/s2。密闭

空气的温度始终不变。

井龙地面

三三三三三三豺非水管道

7777777777777777777777777777777777777777777777T

⑴从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起?

(ii)井盖第一次被顶起后迅速落回再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到外,温度仍为则此次

向外界排出的空气当压强为外、温度为工=290K时体积是多少？

(iii)若水面匀速上涨,则井盖跳跃的时间间隔如何变化？

5,选修3-3：热学］

(1)下列关于热力学定律的说法正确的是()

A.一定质量的理想气体保持压强和体积不变，而只改变其温度是不可能的

B.热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律

C.一定质量的理想气体放出热量，则其分子平均动能一定减少

D.对于密闭容器内的理想气体而言，分子在单位时间内对单位面积容器壁碰撞的平均次数会随温

度的升高而增多

E.热运动的宏观过程是嫡减少的过程

(2)如图，一个质量为用的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距

气缸底部4处连接一。形细管(管内气体的体积忽略不计).初始时，封闭气体温度为7；,活塞

距离气缸底部为1.54，两边水银柱存在高度差.已知水银密度为°,大气压强为P。，气缸横截面

积为S,活塞竖直部分高为1.2%,重力加速度为g,求：

(i)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；

(ii)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为。，求气体内能的变化

6.［选修3-3］

1.一定质量的理想气体由状态A变化为状态6的V-T图象如图所示,在这个变化过程中气体的压

强(选填“不变”“增大”或“减小”)；已知状态/时气体压强PA=1.0x1()5pa,内能

UA=72J,气体内能与热力学温度成正比,气体在由状态A变化为状态6的过程中从外界吸收了

J的热量.

03.04.5T/ICK

2.如图所示,密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上,杯盖的质量为m,杯身与热水的总质

量为M,杯盖的面积为S初始时,杯内气体的温度为7；,压强与大气压强P。相等.因杯子不保温,杯

内气体温度逐渐降低,不计摩擦,不考虑杯内水的汽化和液化,重力加速度为g.

(i)求温度降为7；时杯内气体的压强化；

(ii)杯身保持静止，温度为7；时缓慢提起杯盖所需的力为多大？

(iii)温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？

7.【物理一选修3-3】

(1)关于固体、液体，下列说法正确的是()

A.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

B.使未饱和汽变成饱和汽，可采用升高温度的方法

C.液晶既不是液体也不是晶体，但它具有晶体的某些物理性质

D.一些昆虫之所以能停在水面上，是因为它们受到水的浮力等于昆虫的重力

E.相对湿度反映了空气中水蒸气含量接近饱和的程度

(2)如图所示，汽缸开口向上，缸内壁有固定小砧，质量为〃？的活塞将缸内一段气体封闭，缸

内气体压强为2%+螫,g为重力加速度，活塞到缸底的距离为,活塞横截面积为，S大气压

S

强为外,环境温度为勾。活塞与汽缸内壁气密性好且无摩擦，汽缸与活塞的导热性能良好。

小砧

①若环境温度不变，通过不断在活塞上方加重物，使活塞缓慢下降，当活塞。小砧下降到距汽缸

底部,〃时，活塞上方所加重物的质量为多少？

2

②若仅缓慢降低环境温度，当活塞下降到距汽缸底部时，环境温度应活塞降低为多少；此过程

2

外界对气体做的功为多少？

8」物理——选修3-3]

(1)一定质量的理想气体从状态A变化到状态8,再变化到状态C,其状态变化过程的p—丫

图象如图所示。则根据图象上所提供的数据可以得到该气体从状态A到状态C的过程中内能的变

化量是;该气体从状态A到状态C的过程中(填“吸收”或“放出”)的热量是

(2)绝热性能良好的气缸固定放置，其内壁光滑•，开口向右，气缸中封闭一定质量的理想气体，

活塞通过水平轻绳跨过滑轮与重物相连，已知活塞的横截面积为S=10cm：重物的质量

m=2kg,重力加速度g=10m/s?,大气压强Po=l.OxUpa,滑轮摩擦不计。稳定时，活塞与气

缸底部间的距离为L,=12cm,气缸内温度工=300K。

(L)通过电热丝对气缸内气体加热，气体温度缓慢上升到7；=400K时停止加热，求加热过程中活

塞移动的距离d；

。)停止加热后，在重物的下方加挂一个2kg的重物，活塞向右移动4cm后重新达到平衡，求

此时气缸内气体的温度

9.[物理——选修3—3]

(1)如图所示，水平地面上放置一个导热性能良好的气缸，气缸内用活塞封闭着一定质量的理想

气体，一条轻细绳一端连接在活塞上，另一端绕过两个光滑的定滑轮后连接在一个可施加拉力的

传感器上，传感器由计算机控制，开始时活塞和气缸均静止。现通过计算机对活塞施加拉力，让

活塞缓慢向上移动，发现活塞始终没有被从气缸中拉出，周围环境温度不变，不计一切摩擦。则

在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是。

A.气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变

B.气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零

C.缸内气体对外做功，气体从外界吸收热量

D.缸内气体从外界吸收热量，分子势能增加

E.传感器施加的拉力最大值与气缸、活塞和缸内气体的总重力大小相等

(2)一定质量的理想气体从状态1开始，经历a、b、c、“四个变化过程又回到状态1,已知气体

在状态1时的压强r=2x10$Pa,在状态4时温度为刀=600K,41和32的延长线均经过原点

O,其它参数如图所示。

(i)求气体在状态2时的压强P?；

(ii)若气体沿直线从状态1直接变化到状态3,求气体对外界做的功。

参考答案

1.答案：D

解析：由题意可知,原汽缸力部分的高度=才-九=30cm,当q部分稳定后活塞

与底部的距离也=66cm，此时b部分气体的高度抬=也-也=24cm,设S为活塞的

面积，那么〃部分中逸出的气体占原〃部分中气体的比例为1-黑=1A错

/»iOD

误;a部分中的气体吸收热量为。，对外做功为卬,由热力学第一定律

△U=w+Q可知,a部分中的气体吸收的热量大于其增加的内能,B错误;由于

阀门K始终打开,a部分中的气体的压强不变,可得』=［然，解得

L=573已达到新冠病毒的灭活温度，故稳定后保持该温度不变再持续30分

钟,a部分内新冠病毒能够被灭活,C错误,D正确.

2.答案：(1)ACD

(2)①―,怨$②Q=j与+啕吃

2(puS+mg)(2S)

3.答案：(l)ADE

(2)①第一次打入气体后，篮球内气体压强变为4,根据玻马定律有：

解得：耳冷

②设篮球内气体最终温度为T,根据气体状态变化定律知：

4(%+2°X£%)_4EM

TQ~~r

解得：T若”

篮球内气体内能的增量为：AU=kAT=*kT.

根据热力学第一定律可得打气过程中，对气体所做的功为：

W=Q+\U=Q+^kT0

4.答案：(1)<;W-AU

(2)(i)1.31cm

3

(ii)3.82x10-3m

(iii)井盖跳跃的时间间隔减小

解析：(1)在PT图像中作出过A、B两点的等容线，并延长交于同一点，该点

的横坐标值为L-273.bC,如图所示，根据牛=。知”器7,则等容线斜率越大,

体积越小，所以气体在状态A的体积小于在状态B的体积。气体从状态A

到状态民温度降低，内能减小，则AU<0,从A到8气体体积增大，气体对外做

功，则卬<0,根据热力学第一定律△U=W+Q,得-AU=-W+。,因此。=W-AU。

⑵⑴设井盖被顶起时，水面上涨％，井内气体的压强满足pS=P°S+mg①

则p=p+—=1.01667xl05Pa

0s

根据玻意耳定律P(h-x)S=pahS②

代入数据解得Qi.31cm

(ii)设井盖第一次被顶起后，排出压强为P，温度为4=300K的气体的体积为

乂=需,则排出的空气当压强为外、温度为刀=290K时体积为匕,由理想气体状

态方程哈=竽③

代入数据解得匕"3.82x10-n?

(iii)若水面匀速上涨,则井内气体的体积均匀减少，压强变化逐渐加快，则井

盖跳跃的时间间隔减小

5.答案：(1).ABD

（2）.（i）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强《=《+詈□

体积吊=1.5娟，温度7；=7；

要使两边水银面相平，气缸内气体的压强与=6，

此时活塞下端一定与气缸底接触，V2=1.2M

设此时温度为T2,由理想气体状态方程有生=生U

工刀

得：4心—

5Pos+5mg

（ii）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气

体做功

W=3=（4+巡）xO.6%S□

S

由热力学第一定律得：AU=0.&B+拳）靖-Q

解析：（1）.A、由理想气体状态方程庄=。可知，保持压强和体积不变,

T

则温度一定不变，故A正确；

B、热力学第二定律反映了宏观自然过程的方向性，故B正确；

C、体积压缩放出热量，温度可能升高，故分子的平均动能可能增加，故

C错误；

D、由理想气体状态方程叱=c可知，对于密闭容器内的理想气体而言，

T

如果温度升高，分子在单位时间内对单位面积容器壁碰撞的平均次数增

多，故D正确；

E、根据热力学第二定律可知，实际的宏观过程都会自发地往燧增加的方

向进行，故E错误；

故选ABD.

6.答案：（1）.不变56

（2）.（i）对杯内气体的降温过程，由查理定律有

包=包

TQT、

温度降为7；,时，杯内气体的压强PI=员4.

(ii)缓慢提起杯盖，则杯盖一直处于受力平衡状态,如图(a)所示

由平衡条件PiS+尸=PoS+mg

拉力F=p0S+mg-§PoS

图(。)

(iii)设恰好能提起整个杯子时杯内气体压强为P2,温度为n，杯身与热水

受力如图，(b)所示

由平衡条件PlS+/=p0S+mg

图⑻

解析：()1.V-T图象中过原点的倾斜直线表示等压线，即从A到B为等

压变化.因为气体内能与热力学温度成正比,设则

UA=300KXA=72J,UB=450KXJI=L5UA=108J,故△U=36J,根据热力学第一定

律AU=Q+W,体积增大,气体对外做功，故

5-4

W=-p/tAV=-1.0xl0x2xl0J=-20J,Q=56J.

7.答案：（1）ACE

(2)解：①设所放重物的质量为外，当气体体积减半时，气体的压强为

0=%+瞥悭，气体发生等温变化，则有,+篝bs=P2fs,得到

%=根+弛工.

g

②设环境温度应降低为小当缸内气体的体积减半时，缸内气体的压强为

口为+臂)处pjLhs

…+*根据理想气体状态方程有^一得到

7]=1。"㈤小此过程外界对气体做的功

2{2p0S+mg)

卬=PAV=(%+啕*=；(p0S+rn^h.

解析：(1)同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如水晶

和玻璃，故A正确；温度升高，实际气压不变，饱和汽压增大，故B项

错误；液晶既不是液体也