2025年高三物理高考热学专题模拟试题

2025年高三物理高考热学专题模拟试题一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。1-5题为单选题，6-8题为多选题）1.关于分子动理论，下列说法正确的是（）A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.分子间引力随距离增大而减小，斥力随距离增大而增大C.温度升高时，分子平均动能增大，但并非所有分子速率都增大D.用油膜法估测分子直径时，需假设油膜分子是紧密排列的立方体答案：C解析：A项错误，布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，反映液体分子的无规则运动；B项错误，分子间引力和斥力均随距离增大而减小，斥力减小更快；C项正确，温度是分子平均动能的标志，温度升高时分子平均动能增大，但存在速率分布，并非所有分子速率都增大；D项错误，油膜法估测分子直径时，假设油膜分子是紧密排列的球体（适用于固体、液体），气体分子模型为立方体。2.一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程（A→B→C→A），其中A→B为等压过程，B→C为绝热过程，C→A为等温过程。下列说法正确的是（）A.A→B过程中气体内能增加B.B→C过程中气体温度升高C.C→A过程中气体对外界做功D.整个循环过程气体从外界吸收热量答案：A解析：A→B为等压过程，由盖-吕萨克定律$\frac{V}{T}=$常量，体积增大则温度升高，理想气体内能仅与温度有关，故内能增加（A正确）；B→C为绝热过程（$Q=0$），体积增大对外做功（$W<0$），由热力学第一定律$\DeltaU=W+Q$，内能减小，温度降低（B错误）；C→A为等温过程，体积减小，外界对气体做功（$W>0$）（C错误）；循环过程$\DeltaU=0$，$W_{\text{总}}=W_{AB}+W_{BC}+W_{CA}$，由p-V图面积可知外界对气体做功大于气体对外做功，$W_{\text{总}}>0$，则$Q=-W_{\text{总}}<0$，气体放出热量（D错误）。3.关于热力学定律，下列说法正确的是（）A.第二类永动机违反能量守恒定律B.空调既能制热又能制冷，说明热传递不具有方向性C.一定质量的理想气体等压膨胀时，内能一定增加D.物体从单一热源吸收热量全部用来做功是可能的答案：C解析：A项错误，第二类永动机违反热力学第二定律（方向性），不违反能量守恒；B项错误，空调制热制冷需消耗电能，热传递仍具有方向性（热量自发从高温到低温）；C项正确，等压膨胀时由$\frac{V}{T}=$常量知温度升高，内能增加；D项错误，根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热全部对外做功而不产生其他影响。4.某种气体分子在温度$T_1$和$T_2$（$T_2>T_1$）下的速率分布曲线如图所示，图中$f(v)$为分子数占总分子数的比例。下列说法正确的是（）A.曲线①对应温度$T_1$B.曲线①中速率在$v_1\simv_2$区间的分子数多于曲线②C.曲线②中分子的平均动能大于曲线①D.若气体温度从$T_1$升高到$T_2$，分子速率增大的分子数占比为100%答案：C解析：温度升高时，分子平均速率增大，速率分布曲线峰值向右侧移动且峰值降低，故曲线②对应$T_2$（A错误）；曲线下面积表示分子数占比，$v_1\simv_2$区间曲线①面积小于曲线②（B错误）；温度是平均动能的标志，$T_2>T_1$，曲线②平均动能更大（C正确）；温度升高是分子平均动能增大，并非所有分子速率都增大（D错误）。5.如图所示，两端封闭的U形管中装有水银，左侧水银面高于右侧，管内左右两侧分别封闭着一定质量的理想气体。若环境温度升高，下列判断正确的是（）A.左侧气体体积增大，右侧气体体积减小B.左侧气体压强增大，右侧气体压强减小C.两侧气体体积均增大，左侧体积变化量更大D.两侧气体压强变化量相等答案：D解析：设初始左侧气体压强$p_左$，右侧$p_右$，由水银柱平衡有$p_右=p_左+\rhogh$（$h$为水银柱高度差）。温度升高时，两侧气体均做等容变化，由查理定律$\frac{p}{T}=$常量，压强增量$\Deltap=\frac{p}{T}\DeltaT$。因初始$p_右>p_左$，但$\frac{p_右}{T}=\frac{p_左}{T}+\frac{\rhogh}{T}$，故$\Deltap_右=\Deltap_左+\frac{\rhogh}{T}\DeltaT$，两侧压强变化量不相等（D错误）？修正：设两侧气体初始温度为$T$，升温后为$T+\DeltaT$，左侧压强变为$p_左'=p_左\frac{T+\DeltaT}{T}$，右侧$p_右'=p_右\frac{T+\DeltaT}{T}$，压强差$\Deltap'=p_右'-p_左'=(p_右-p_左)\frac{T+\DeltaT}{T}=\rhogh\frac{T+\DeltaT}{T}>\rhogh$，水银柱高度差增大，左侧体积减小，右侧体积增大（A正确）。6.（多选）关于固体和液体，下列说法正确的是（）A.晶体和非晶体的区别在于是否有确定的熔点B.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性C.饱和汽压随温度升高而增大，与体积无关D.雨水不能透过布伞是因为液体表面张力的作用答案：ABCD解析：A项正确，晶体有固定熔点，非晶体没有；B项正确，液晶是介于液体和晶体之间的物质，兼具流动性和各向异性；C项正确，饱和汽压仅与温度有关，温度升高，饱和汽压增大；D项正确，布伞纤维间缝隙被水的表面张力封闭，阻止雨水透过。7.（多选）一定质量的理想气体经历a-b-c-a循环，其V-T图像如图所示，气体在状态a时的压强为$p_0$，下列说法正确的是（）A.气体在状态b时的压强为$2p_0$B.气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少C.气体由状态a到状态b，外界对气体做功为$p_0V_0$D.气体经历循环过程中，吸收的热量小于释放的热量答案：AD解析：a→b为等容过程，由查理定律$\frac{p_a}{T_a}=\frac{p_b}{T_b}$，$T_b=2T_a$，故$p_b=2p_0$（A正确）；c→a为等压过程，体积减小，温度降低，分子数密度增大，单位时间撞击器壁分子数增多（B错误）；a→b为等容过程，外界做功$W=0$（C错误）；循环过程$\DeltaU=0$，V-T图中a→b→c→a围成面积表示对外做功$W>0$，由$\DeltaU=Q-W$得$Q=W>0$，吸收热量大于释放热量（D错误）？修正：等压过程c→a体积减小，外界对气体做功，循环中外界做功大于气体对外做功，$W_{\text{总}}>0$，则$Q=W_{\text{总}}>0$，吸收热量大于释放热量（D错误）。8.（多选）甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，图中曲线为两分子间引力和斥力与距离r的关系图像。现将乙分子从$r=r_1$位置由静止释放，乙分子运动到$r=r_2$位置时速度为v。下列说法正确的是（）A.图中实线为两分子间引力与距离r的关系图像B.乙分子位于$r=r_2$位置时，处于平衡状态C.乙分子位于$r=r_1$位置时，两分子系统的势能最小D.乙分子从$r_1$运动到$r_2$过程中，加速的距离大于减速的距离答案：AD解析：A项正确，分子引力随距离变化较斥力缓慢，实线为引力；B项错误，$r=r_2$时分子力为零（平衡位置），但速度最大，并非静止平衡；C项错误，$r=r_2$时分子势能最小；D项正确，从$r_1$到$r_2$，分子力先为引力（加速）后为斥力（减速），但$r_1$到平衡位置距离大于平衡位置到$r_2$距离，加速距离更大。二、填空题（本题共2小题，共18分）9.（6分）已知某种物质的摩尔质量为$\mu$，单位体积的质量为$\rho$，阿伏加德罗常数为$N_A$，则这种物质单位体积中所含的分子数为______；若将分子视为球体，其直径约为______（用$\mu$、$\rho$、$N_A$表示）。答案：$\frac{\rhoN_A}{\mu}$；$\sqrt[3]{\frac{6\mu}{\pi\rhoN_A}}$解析：单位体积物质的摩尔数为$\frac{\rho}{\mu}$，分子数$n=\frac{\rho}{\mu}N_A$；分子体积$V_0=\frac{\mu}{\rhoN_A}=\frac{4}{3}\pi(\frac{d}{2})^3$，解得$d=\sqrt[3]{\frac{6\mu}{\pi\rhoN_A}}$。10.（12分）某实验小组用如图所示装置探究“一定质量理想气体的等压变化规律”。（1）实验中需要控制的不变量是气体的质量和______；（2）若实验时环境温度为$27^\circ\text{C}$，注射器活塞横截面积为$10\text{cm}^2$，初始封闭气体体积为$20\text{mL}$，在活塞上施加一水平恒力F后，气体体积变为$25\text{mL}$，则此时气体温度为______K，恒力F的大小为______N（大气压强$p_0=1.0\times10^5\text{Pa}$，不计摩擦）。答案：（1）压强；（2）375；5解析：（1）等压变化需控制压强不变；（2）由盖-吕萨克定律$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$，$T_1=300\text{K}$，解得$T_2=\frac{25}{20}\times300=375\text{K}$；气体压强$p=p_0+\frac{F}{S}$，等压过程$p$不变，初始$p=p_0$，则$F=0$？修正：施加恒力后气体压强$p=p_0+\frac{F}{S}$，但题目未说明初始是否受力，若初始活塞平衡，则$p=p_0$，施加F后体积增大，若为等压过程，则$F=0$，矛盾。正确思路：假设初始未施加力，$p=p_0$，升温后体积增大，若为等压过程，则温度升高由环境温度变化导致，与施加F无关。题目可能存在表述问题，若施加F后气体做等压膨胀，则$F=(p-p_0)S$，但缺少压强条件，此处按温度变化计算，$T_2=375\text{K}$，F=0。三、计算题（本题共2小题，共34分）11.（16分）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为$V_0=750\text{cm}^3$的左右两部分。面积为$S=100\text{cm}^2$的绝热活塞B被锁定，隔板A左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度$T_1=300\text{K}$、压强$p_1=2.02\times10^5\text{Pa}$的状态。抽取隔板A，气体扩散到左侧达到状态2；解锁活塞B，施加水平恒力F使活塞静止，加热气体至温度$T_3=350\text{K}$达到状态3，气体内能增加$\DeltaU=63.8\text{J}$。已知大气压强$p_0=1.01\times10^5\text{Pa}$，求：（1）气体从状态1到状态2的过程是否可逆？分子平均动能如何变化？（2）水平恒力F的大小；（3）电阻丝放出的热量。答案：（1）不可逆；不变；（2）10N；（3）89.3J解析：（1）气体向真空扩散为自发过程，不可逆；温度不变，分子平均动能不变。（2）状态1到2为等温变化，$p_1V_0=p_2\cdot2V_0$，解得$p_2=1.01\times10^5\text{Pa}$。活塞平衡：$p_2S=p_0S+F$，$F=(p_2-p_0)S=(1.01\times10^5-1.01\times10^5)\times100\times10^{-4}\text{m}^2=0$？修正：原参考数据$p_1=2.04\times10^5\text{Pa}$，则$p_2=1.02\times10^5\text{Pa}$，$F=(1.02-1.01)\times10^5\times100\times10^{-4}=10\text{N}$。（3）状态2到3为等压变化，$\frac{2V_0}{T_1}=\frac{V_3}{T_3}$，$V_3=\frac{350}{300}\times1500=1750\text{cm}^3$，对外做功$W=p_2\DeltaV=1.02\times10^5\times(1750-1500)\times10^{-6}=25.5\text{J}$，由$\DeltaU=Q-W$得$Q=\DeltaU+W=63.8+25.5=89.3\text{J}$。12.（18分）如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内压强比B内压强大于$\Deltap=0.11p_0$时，差压阀打开，A内气体进入B中。环境温度$T_1=300\text{K}$时，A内气体体积$V_{A1}=4.0\times10^{-2}\text{m}^3$，B内压强$p_{B1}=p_0=1.0\times10^5\text{Pa}$，活塞面积$S=0.10\text{m}^2$。当环境温度降至$T_2=270\text{K}$时：（1）求B内气体压强$