热学 -2024届新高考物理冲刺专项训练（解析版）

专题热学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（）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甲、p乙表示，温度分别用T甲、T乙表示。下列关系正确的是（

）A．p甲>p乙，T甲>T乙 B．p甲>p乙，T甲<T乙C．p甲<p乙，T甲>T乙 D．p甲<p乙，T甲<T乙【答案】A【详解】对甲图活塞受力分析有对乙图活塞受力分析有p乙=p0由题知质量相等的同种理想气体甲、乙两气体的体积相等，则根据可知p甲>p乙，T甲>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；当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。横截面积，底部的预警区域深度，平台上轻放质量为的重物稳定时，活塞刚好触动报警装置。已知环境温度不变，大气压强，，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（

）A．重物的质量B．重物的质量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【答案】D【详解】AB．最终稳定时，封闭气体温度不变，则又因为求得AB错误；CD．设外界大气压力和重物对封闭气体做功为，则代入数据求得封闭气体内能不变，根据热力学第一定律可得，气体对外界放出的热量为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．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，初始时，根据受力平衡可知，气体压强为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k。现用容积为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k位置，测出直玻璃管液面p到k位置的高度差为，已知水的密度为，重力加速度为g，不计U形管的体积，则大气压强为（

）A． B． C． D．【答案】B【详解】根据玻意耳定律可得解得=故选B。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（）A． B．C． D．【答案】A【详解】压强不变时，有可得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m，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p0、温度为摄氏温度t1；当瓶子被置于热水中一段时间后，气体的温度为摄氏温度t2，瓶塞恰好能移动。0℃时的热力学温度为T0，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． B．C． D．【答案】D【详解】气体的温度为摄氏温度t2，瓶塞恰好能移动，设此时瓶内气体的压强为，则瓶内温度变化时，瓶内气体的体积不变，根据查理定律解得故选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（）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Ep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Ep的是图中“A”位置C．农民使用“松土保墒”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Ep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，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B错误；C．农民使用“松土保熵”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A。二、多选题10．（2024·河南周口·二模）如图，容积为的汽缸竖直放置，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，活塞产生的压强为，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B．温度从升至，气体对外做功为C．温度升至时，气体压强为D．温度升至时，气体压强为【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，由于大气压强为，活塞产生的压强为，则初始时，气体的压强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，根据玻意耳定律有解得即加热开始时，活塞下方体积为，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，此时，根据盖吕萨克定律有解得可知，温度从升至过程，活塞没有到达顶部，气体做等压变化，则有解得则温度从升至，气体对外做功为故B错误；C．结合上述可知，温度升至时，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，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，温度由升高至过程为等容过程，根据查理定律有解得故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，图像如图，过程①外界对理想气体做功为，过程②外界对理想气体做功为，则（）A．过程②内能的增量等于B．过程①和过程②相比，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，即故A项正确；B．由气体的图像可知，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，，故B项错误；C．由热力学第一定律有又因为，且，结合上述分析可知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，大气压强为。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。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20cmB．玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱长度为25cmC．将玻璃管加热至时空气柱长度为33.6cmD．将玻璃管加热至时空气柱长度为36cm【答案】AD【详解】AB．设玻璃管横截面积为，则倒置时管内气体压强为，由平衡条件可知解得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，由平衡条件得解得设此时管内气体气柱长度为，则根据玻意耳定律可得解得故A正确，B错误；CD．假设加热过程中，水银未溢出。将玻璃管加热至的过程中管内气体为等压变换，玻璃管气柱高度为，则由盖—吕萨克定律得由单位换算，解得故有部分水银溢出，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，则设温度加热到时，水银柱上端正好与溢出口平齐且不溢出，则由盖—吕萨克定律得解得水银柱上端正好与溢出口平齐后再继续加热到，则联立以上方程，解得则空气柱长度为故C错误，D正确。故选AD。三、解答题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2.0×105Pa时，就可推动子弹从枪管中飞出。已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）【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，由玻意耳定律可知其中由枪管后方气室和枪管的容积相同可知则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，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15．（2024·山西朔州·二模）如图（a）