三年模拟精选2022届高考物理专题十三热学全国通用

【大高考】（三年模拟精选）2022届高考物理专题十三热学（全国通用）A组　基础训练1.（2022·湖北六校调考）（1）下列说法正确的是（　　）A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素E.当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大（2）如图所示，两个截面积均为S的圆柱形容器，左、右两边容器高均为H，右边容器上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的轻活塞（重力不计）,两容器由装有阀门的极细管道（体积忽略不计）相连通.开始时阀门关闭,左边容器中装有热力学温度为T0的理想气体,平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空.现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡，此时被封闭气体的热力学温度为T，且T＞T0.求此过程中外界对气体所做的功.（已知大气压强为P0）解析　（1）布朗运动是固体颗粒在液体中的运动，反应液体分子的运动，A正确；r<r0时，随r增大分子力减小，分子势能减小，r＝r0时,分子力等于零，分子势能最小，r>r0时，随r增大分子力先增大再减小，分子势能增大，故B错误，C正确；分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素，故D正确；温度升高，分子平均动能增大，但单个分子热运动的速率不确定，故E错误.（2）打开阀门后，气体通过细管进入右边容器,活塞缓慢向下移动，气体作用于活塞的压强仍为p0，活塞对气体的压强也是p0设达到平衡时活塞的高度为x，气体的温度为T，12\n根据理想气体状态方程得＝解得x＝（－1）H此过程中外界对气体所做的功W＝p0S（H－x）＝p0SH（2－）答案　（1）ACD　（2）p0SH（2－）2.（2022·河北“五个一名校联盟”监测）（1）下列说法正确的是（　　）A.布朗运动就是液体分子的运动B.两分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力比引力减小得更快C.热力学温标的最低温度为0K,它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一D.气体的温度越高，每个气体分子的动能越大（2）如图所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，气缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定在A点，打开固定螺栓K,活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g.①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）.解析　（1）布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误；两分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力比引力减小得更快，故B正确；热力学温标的最低温度为0K，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一，故C正确；气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，平均速率越高，满足气体分子的速率分布率，但并非每个气体分子的动能都增大，故D错误.（2）①设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡，则p0S＋mg＝pS12\n解得p＝p0＋②由于气体的温度不变，则内能的变化ΔU＝0外界对气体做的功W＝（p0S＋mg）h由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＝－W＝－（p0S＋mg）h即气体通过缸壁放热（p0S＋mg）h答案　（1）BC　（2）①p0＋　②（P0S＋mg）h3.（2022·云南三校联考）（1）关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（　　）A.扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C.两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大D.如果两个系统分别于第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做内能E.两个分子间的距离为r0时，分子势能最小（2）如图所示,竖直放置的圆柱形气缸内有一不计质量的活塞，可在气缸内作无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的气体.已知活塞截面积为100cm2，大气压强为1.0×105Pa，气缸内气体温度为27℃，试求：①若保持温度不变，在活塞上放一重物，使气缸内气体的体积减小一半，这时气体的压强和所加重物的重力；②在加压重物的情况下，要使气缸内的气体恢复原来体积，应对气体加热，使温度升高到多少摄氏度.解析　（1）扩散现象是分子无规则运动的宏观表现,故A正确；压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故B错误；两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都增大，故C正确；处于热平衡表明没有热量交换，而没有热量交换意味着两者的温度是一样的，但总的内能不一定一样，故D错误；当分子间r＞r0时，12\n分子势能随分子间的距离增大而增大，当分子间r＜r0时，随距离减小而增大，当r＝r0时，分子势能最小，故E正确.（2）①若保持温度不变，在活塞上放一重物,使气缸内气体的体积减小一半，根据理想气体的等温变化有p1V1＝p2V2其中p1＝1×105PaV1＝VV2＝解得p2＝2×105Pa由p2＝p0＋其中S＝100×10－4m2＝10－2m2解得所加重物的重力G＝1000N②在加压重物的情况下，保持气缸内压强不变，要使气缸内的气体恢复原来体积，应对气体加热，已知p3＝2×105Pa，V3＝VT3＝T1＝（273＋27）K＝300K根据理想气体状态方程得＝解得T3＝600K所以t＝T3－273℃＝327℃答案　（1）ACE　（2）①2×105Pa　1000N　②327℃4.（2022·湖北八市联考）（1）（多选）关于一定量的理想气体，下列说法正确的是　　　.A.气体分子的体积是指每个气体分子平均所占有的空间体积B.只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高C.在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D.气体从外界吸收热量，其内能不一定增加E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高（2）“拔火罐”是一种中医疗法,为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图实验.圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与重物m相连,将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时（设此时缸内温度为t℃）密闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L.由于汽缸传热良好，重物被吸起,最后重物稳定在距地面L/10处.已知环境温度为12\n27℃不变，mg/S与1/6大气压强相当，汽缸内的气体可看做理想气体，求t值.解析　（2）对汽缸内封闭气体，Ⅰ状态：p1＝p0V1＝LS，T1＝（273＋t）KⅡ状态：p2＝p0－＝p0V2＝LS，T2＝300K由理想气体状态方程得＝解得t＝127℃答案　（1）BDE　（2）127℃5.[2022·陕西西工大附中测试,33（2）]如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm.（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？（2）如果大气压降低，试分析说明该报警器的报警温度会受到怎样的影响？解析　（1）温度升高时，下端气体做等压变化：＝＝，解得：T2＝375K，即t2＝102℃.（2）由玻意耳定律，同样温度下，大气压降低则下端气柱变长，即V1变大.12\n而刚好报警时V2不变，由＝可知，T2变小，即报警温度降低.答案　（1）102℃　（2）降低B组　能力提升1.（2022·河北名校联盟监测）（1）下列说法中正确的是（　　）A.气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B.布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E.某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏伽德罗常数可表示为NA＝V/V0（2）一高压气体钢瓶,容积为V0，用绝热材料制成，开始时封闭的气体压强为p0，温度为T0＝300K，内部气体经加热后温度升至T1＝350K，求：①温度升至T1时气体的压强；②若气体温度保持T1＝350K不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强再回到p0，此时钢瓶内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值为多少？解析　（1）若外界对气体做的功大于气体放出的热量,则气体分子的平均动能增大，A项正确；布朗运动是悬浮固体小颗粒的运动，它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，B项正确；当分子力表现为斥力时，随着分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，C项正确；第二类永动机违反了热力学第二定律，D项错误；对于气体分子间的距离较大，气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故E项错误.（2）①设升温后气体的压强为p，由于气体做等容变化，根据查理定律得＝，又T0＝300K，T1＝350K解得p＝p0②钢瓶集热器内气体的体积不变，则剩余气体的质量与原来总质量的比值为＝答案　（1）ABC　（2）①p0　②2.（1）下列说法正确的是（　　）A.温度越高，扩散现象越不明显12\nB.橡胶无固定熔点，是晶体C.做功和热传递是改变物体内能的两种方式D.布朗运动是液体中分子无规则运动的反映E.第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律（2）一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气,被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；已知活塞的质量为m,活塞面积为S，达到平衡时，这两部分气体的体积相等，如图（a）所示；为了求出此时上部气体的压强p10，将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3∶1，如图（b）所示.设外界温度不变，重力加速度大小为g，求：图（a）中上部气体的压强p10.解析　（1）温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越显著,A项错误；无固定熔点的固体，为非晶体，B项正确；改变物体的内能有两种方式，即做功和热传递，C项正确；布朗运动是液体中分子无规则运动的反映，D项正确；第二类永动机是效率为100%的热机,虽不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，E项正确.（2）设汽缸倒置前下部气体的压强为p20，倒置后上下气体的压强分别为p2、p1，由力的平衡条件有p20＝p10＋p1＝p2＋倒置过程中、两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得：p10·＝p1·p20·＝p2·解得p10＝答案　（1）CDE　（2）3.（2022·中原名校豫南九校一模）（1）关于物体内能和热力学定律的说法正确的是（　　）12\nA.物体内所有分子动能和分子势能的总和就是分子的内能B.第二类永动机的构想违背了热力学第二定律C.做功和热传递具有相同的物理本质D.物体没有做功时，物体吸热，物体的内能一定增加E.若一定质量的某理想气体的内能增加，则其温度一定升高（2）如图所示,一根长l＝75cm、一端封闭的粗细均匀的玻璃管，管内有一段长h＝25cm的水银柱,当玻璃管开口向上竖直放置时，管内水银柱封闭气柱的长度l1＝36cm.已知外界大气压强p＝75cmHg，管内、外气体的温度不变.如果将玻璃管倒置，使开口竖直向下，问水银柱长度将是多少厘米？解析　（1）物体内所有分子的动能和分子势能的总和就是物体的内能,A项错误；第二类永动机的构想违背了热力学第二定律，B项正确；做功和热传递具有不同的物理本质，C项错误；物体没有做功，即W＝0，物体吸热，Q＞0，由热力学第一定律得知，物体的内能一定增加,D项正确；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，E项正确.（2）若水银没有流出管外，管倒置后管内空气柱的长度为x0,管的横截面积为S，则倒置前、后有：p0＝100cmHg，V0＝L1S,p0′＝50cmHg，V0′＝x0S0由玻意耳定律得p0V0＝p0′V0′，即100×36S＝50x0S解得x0＝72cm因为x0＋h＞l＝75cm，可知有水银从管口流出设管倒置后空气柱长为x′，则剩下的水银柱的长度必为（75－x′）cm，有：初态：p1＝100cmHg，V1＝36S末态：p1′＝[75－（75－x′）]cmHg＝x′cmHg，V1′＝x′S由玻意耳定律得：p1V1＝p1′V1′，即100×36S＝x′·x′S解得：x1′＝60cm，x2′＝－60cm（舍去）即水银柱长度是：（75－60）cm＝15cm.12\n答案　（1）BDE　（2）15cm4.（2022·山西太原一模）如图所示，导热的圆柱形汽缸放置在水平桌面上，横截面积为S、质量为m1的活塞封闭着一定质量的气体（可视为理想气体）,活塞与汽缸间无摩擦且不漏气.总质量为m2的砝码盘（含砝码）通过左侧竖直的细绳与活塞相连.当环境温度为T时，活塞离缸底的高度为h，现使环境温度缓慢降为.（1）当活塞再次平衡时，活塞离缸底的高度是多少？（2）保持环境温度为不变，在砝码盘中添加质量为Δm的砝码时，活塞返回到高度为h处，求大气压强p0.解析　（1）环境温度缓慢降低过程中,汽缸中气体压强不变，初始时温度为T1＝T，体积为V1＝hS，变化后温度为T2＝，体积为V2＝h1S，由盖—吕萨克定律有＝解得h1＝（2）设大气压强为p0，初始时体积V2＝h1Sp2＝p0＋变化后体积V3＝hSp3＝p0＋由玻意耳定律有p2V2＝p3V3解得p0＝答案　（1）　（2）5.（2022·云南第一次检测）如图所示，一端开口、内壁光滑的玻璃管竖直放置，管中用一段长H0＝38cm的水银柱封闭一段长L1＝20cm的空气，此时水银柱上端到管口的距离为L2＝4cm，大气压强恒为p0＝76cmHg，开始时封闭气体温度为t1＝27℃，取12\n0℃为273K.求：（1）缓慢升高封闭气体温度至水银开始从管口溢出，此时封闭气体的温度；（2）保持封闭气体温度不变,在竖直平面内缓慢转动玻璃管至水银开始从管口溢出，玻璃管转过的角度.解析　（1）设玻璃管横截面积为S，初状态：V1＝L1S，T1＝t1＋273K末状态：V2＝（L1＋L2）S，T2＝t2＋273K据盖—吕萨克定律有：＝代入数据解得：t2＝87℃.（2）初状态：V1＝L1S，p1＝p0＋38cmHg设玻璃管转过角度θ后水银开始溢出末状态：V2＝（L1＋L2）S，p2＝p0＋38cosθcmHg据玻意尔定律有：p1V1＝p2V2解得：θ＝60°答案　（1）87℃　（2）60°6.[2022·湖北七市联考,33（2）]如图，竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB＝BC＝l0，且此时A、C端等高.平衡时，管内水银总长度为l0,玻璃管AB内封闭有长为的空气柱.已知大气压强为l0汞柱高.如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动到BC管水平，求此时AB管内气体的压强为多少汞柱高？管内封入的气体可视为理想气体且温度不变.12\n解析　因为BC长度为l0，故顺时针旋转到BC水平时水银未流出.设BC管水平时，管内空气柱长为x，管的横截面积为S，对管内气体，玻璃管转动前：p1＝l0cmHg，V1＝·S玻璃管转动后：由p2＋（pl0－px）＝pl0，得p2＝xcmHg，V2＝x·S对A中密闭气体，由玻意耳定律得l0··S＝x·x·S联立解得x＝l0即：p2＝l0cmHg答案　l0cmHg7.（2022·吉林省吉林市二模）（1）如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑.现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是（　　）（填入正确选项前的字母）A.气体分子平均动能不变B.气体内能减少C.气体吸收热量D.气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现E.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律（2）如图所示,两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍.管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12cm，大气压强为p0＝75cmHg.12\n现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并使活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达6cm为止.求：①左端液面下降多少？②活塞下移的距离.（环境温度不变）解析　（1）汽缸是导热的,封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，故A正确；一定质量的理想气体的内能仅仅与温度有关，内能不变，B错误；气体内能不变，对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体吸收热量，C正确；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，E正确、D错误.（2）①设细管的液面下降了x，则粗管液面上升了，根据题意：x＋＝6`cm，得x＝4`cm②对粗管内的气体应用玻意耳定律：p1V1＝p1′V1′75×12S＝p1′×（12－2）S解得末状态粗管中气体的压强p1′＝90`cmHg则细管中气体末状态的压强为（90＋6）`cmHg设活塞下移y，对细管中的气体用玻意耳定律：p2V2＝p2′V2′75×12S′＝（90＋6）×（12＋4－y）S′解得：y＝6.625`cm答案（1）ACE（2）①4`cm②6.625`cm12