2025届高考物理二轮专题复习与测试模块六机械振动和机械波光学热学和近代物理专题十七热学

这是一份2025届高考物理二轮专题复习与测试模块六机械振动和机械波光学热学和近代物理专题十七热学，共26页。
1．能用分子动理论解释固体、液体和气体的微观结构及特点。
2．能用气体实验定律、热力学定律解释生产生活中的一些现象，解决某些实际问题。
命题点1 气体实验定律和图像的结合
1．(2023·辽宁卷，T5)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示。该过程对应的p－V图像可能是( B )
解析：根据 eq \f(pV,T) ＝C可得p＝ eq \f(C,V) T，从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，所以c状态的体积大于b状态体积。
2.(2024·江西卷，T13)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105 Pa。求：
(1)气体在状态D的压强pD；
(2)气体在状态B的体积V2。
解析：(1)从D到A状态，根据查理定律
eq \f(pD,T2) ＝ eq \f(pA,T1)
解得pD＝2×105 Pa。
(2)从C到D状态，根据玻意耳定律
pCV2＝pDV1
解得V2＝2.0 m3。
答案：(1)2×105 Pa (2)2.0 m3
命题点2 热力学定律和气体实验定律
3.(多选)(2024·新课标卷，T21)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是( AD )
A．1→2过程中，气体内能增加
B．2→3过程中，气体向外放热
C．3→4过程中，气体内能不变
D．4→1过程中，气体向外放热
解析：1→2为绝热过程，根据ΔU＝Q＋W可知此时气体体积减小，外界对气体做功，气体内能增加，故A正确；2→3为等压过程，根据盖-吕萨克定律可知气体体积增大时温度升高，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功WTa分析可知Tb>Tc，所以b到c过程气体的内能减少，故B错误。c→a过程为等温过程，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确。a→b→c→a一整个热力学循环过程ΔU＝0，整个过程气体对外做功，因此a→b过程气体从外界吸收的热量不等于c→a过程放出的热量，D错误。
7.(2023·广东卷，T13)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p－V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求：
(1)pB的表达式；
(2)TC的表达式；
(3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？
解析：(1)根据玻意耳定律可得
pAVA＝pBVB
解得pB＝ eq \f(1,5) p0。
(2)根据理想气体状态方程可得
eq \f(pBVB,TB) ＝ eq \f(pCVC,TC)
解得TC＝1.9T0。
(3)根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q
其中Q＝0，故气体内能增加ΔU＝W。
答案：(1)pB＝ eq \f(1,5) p0 (2)TC＝1.9T0 (3)W
命题点4 气体实验定律的综合应用
8.(2024·广东卷，T13)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1＝300 K时，A内气体体积 VA1＝4.0×102 m3，B内气体压强pB1等于大气压强p0，已知活塞的横截面积S＝0.10 m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105 Pa，重力加速度大小g取10 m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦，差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2＝270 K时：
(1)求B内气体压强pB2；
(2)求A内气体体积VA2；
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。
解析：(1)(2)假设温度降低到T2时，差压阀没有打开，A、B两个汽缸导热良好，B内气体做等容变化
初态pB1＝p0，T1＝300 K
末态T2＝270 K
根据 eq \f(pB1,T1) ＝ eq \f(pB2,T2) ，可得pB2＝9×104 Pa
A内气体做等压变化，压强保持不变
初态VA1＝4.0×102 m3，T1＝300 K
末态T2＝270 K
根据 eq \f(VA1,T1) ＝ eq \f(VA2,T2) ，可得VA2＝3.6×102 m3
由于p0－pB20，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W0，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Qr1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