2023年高考物理预测题之热学含答案

 高考物理预测题之热学

一、单选题

1．如图所示是一种演示气体定律的仪器－哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔， 瓶颈很短的平底大烧瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，用打气筒向气球内缓慢打入气体，在此过程中（　　） 

A．瓶内气体内能减小 B．瓶内气体压强不变

C．瓶内气体向外放热 D．瓶内气体对外做功

2．如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，再变化到状态c，然后再由状态c回到状态a，p-V图像中的bc段与横轴平行，ca段与纵轴平行。下列说法正确的是（　　） 

A．由气体温度逐渐升高

B．由气体从外界吸收热量

C．由气体内能增大

D．由外界对气体做正功

3．一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲，抽气时如图乙），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为（　　） 

A．np0， B．，

C．， D．，

4．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管固定在竖直平面内，两段水银柱 A 和 C 将空气柱 B 封闭在左侧竖直段玻璃管，平衡时 A 段水银有一部分在水平管中，竖直部分高度为 h2，C 段水银两侧液面高度差为 h1。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则再次平衡后（　　）

A．空气柱 B 的长度减小 B．左侧水银面高度差 h2 减小

C．空气柱 B 的压强增大 D．右侧水银面高度差 h1 增大

二、多选题

5．下列说法正确的有（　　） 

A．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现

B．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点

C．在体积不变的容器中的气体温度降低，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

D．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可估算出理想气体分子间平均距离

6．图1为氧气分子在不同温度下的速率分布，图2分别为分子间作用力、分子势能与分子间距的关系，针对这两个图像的说法中正确的是（　　） 

A．图1中两种状态氧气分子的平均速率相等

B．图1中在②状态下，氧气分子速率大小的分布范围相对较大

C．图1中两条图线与横轴包围的面积相同

D．图2中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关

E．图2中分子势能与分子间距的关系图中斜率绝对值表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小

三、综合题

7．如图所示，有两个不计质量和厚度的活塞M、N，将两部分理想气体A、B封闭在绝热汽缸内，温度均是27 ℃．M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为h1＝27 cm，N活塞相对于底部的高度为h2＝18 cm．现将一质量为m＝1 kg的小物体放在M活塞的上表面，活塞下降．已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa．(g＝10 m/s2)

（1）求下部分气体的压强大小；

（2）现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为127 ℃，求稳定后活塞M、N距离底部的高度．

8．为了保护文物，需抽出存放文物的容器中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境，某密闭容器容积为V0，内部有一体积为V0的文物，开始时密闭容器内空气压强为p0，现用抽气筒抽气，抽气筒每次抽出空气的体积为ΔV，若经过N次抽气后，密闭容器内压强变为pN，假设抽气的过程中气体的温度不变。 

（1）求经过N次抽气后密闭容器内气体的压强pN；

（2）若ΔV=V0，求经过两次抽气后，密闭容器内剩余空气压强及剩余空气和开始时空气的质量之比。 

9．为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置——压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为和。现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为，水的密度为，下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为，重力加速度为g。 

（1）简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热；

（2）求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。

10．某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。

（1）在状态B的温度；

（2）在状态C的压强；

（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。

11．某品牌酒精消毒液按压泵头结构图如图所示，它主要由进液阀门、弹簧、排气阀门、活塞组成，按下活塞，由于进液阀门小球的阻挡，两阀门间的空气只能从排气阀门排出；松开活塞，活塞将在弹簧的作用下抬起，同时排气阀门关闭，消毒液将进液阀门顶开，消毒液进入两阀门间的空间。每次按压活塞最多只能将两阀门间的体积减为原来的一半。（已知外界大气压强为p0，进液阀门小孔的有效横截面积为S，重力加速度大小为g，环境温度保持不变）。

（1）请用文字说明为什么松开活塞后，消毒液可以进入两阀门间的空间。

（2）为使该按压头正常工作，进液阀门处小球的质量不能超过多少？

12．如图所示，某同学用打气筒给篮球打气。已知圆柱形打气筒内部空间的高度为，内部横截面积为，当外管往上提时，空气从气筒外管下端的中套上的小孔进入气筒内，手柄往下压时气筒不漏气，当筒内气体压强大于篮球内气体压强时，单向阀门K便打开，即可将打气筒内气体推入篮球中，若篮球的容积，每次打气前打气筒中气体的初始压强为，篮球内初始气体的压强为，打气过程中气体温度不变，忽略活塞与筒壁间的摩擦力，每次活塞均提到最高处，求： 

（1）第一次打气时活塞下移多大距离时，阀门K打开？

（2）至少打几次可以使篮球内气体的压强增加到？ 

13．如图所示为某兴趣小组设计的研究气体性质的实验。实验时，先将高的一端封闭的圆柱形玻璃管缓慢均匀加热到某一温度，然后立即开口朝下竖直插入一个足够大的水银槽中，稳定后测量发现玻璃管内外水银面的高度差为，此时空气柱的长度为。已知大气压强恒为，环境温度保持为27℃不变，热力学温度与摄氏温度间的关系为K，求： 

（1）玻璃管加热后的温度；

（2）加热过程中排出玻璃管的空气占玻璃管中原有空气的比例。

14．如图所示，倾角为的斜面上固定着两端开口的汽缸，内部横截面的面积为，用两个质量分别为1kg和2kg的活塞A和B封住一定质量的理想气体，A、B均可无摩擦地滑动，且不漏气，B与一劲度系数为的轻弹簧相连，平衡时，两活塞间的距离为10cm，现用沿斜面向上的力拉活塞A，使之缓慢地沿斜面向上移动一定距离后，再次保持平衡，此时用力大小为5N的力拉活塞A。求活塞A沿斜面向上移动的距离。（已知大气压强为，重力加速度大小为，气体温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内） 

15．足够长的A、B两薄壁汽缸的质量分别为，，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在汽缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，汽缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，汽缸A的底部距离地面的高度h＝22cm，C，D两活塞距离地面的高度分别为2h与3h．外界大气压恒为，气体M的热力学温度，C，D两活塞的横截面积均为，取重力加速度大小，不计一切摩擦．对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在300K，求：

（1）汽缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度；

（2）气体M的温度上升到时活塞D距离地面的高度。

1．C

2．C

3．D

4．B

5．A,B,D

6．B,C,E

7．（1）以两个活塞和小物体作为整体受力分析得：得：

（2）对下部分气体进行分析，初状态压强为，体积为，温度为，末状态压强为，体积设为，温度为

由理想气体状态方程可得：，得：；

活塞N距离底部的高度为16cm

对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得：

得：，故此时活塞M距离底部的高度为

8．（1）解：每次抽出气体的体积为 ，由玻意耳定律可知第一次抽气，有

由玻意耳定律可知第二次抽气，有

联立解得

依此类推可得经过N次抽气后密闭容器内气体的压强为

（2）解：若 ，由玻意耳定律可知第一次抽气，有

由玻意耳定律可知第二次抽气，有

联立解得经过两次抽气后的压强为

设剩余气体在压强为 时的体积为V，则由玻意耳定律，有

剩余气体与原来气体的质量比

解得

9．（1）解：下压手柄带动皮碗向上运动，气体体积变大对外做功。缓慢移动过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律，则气体应吸热。

（2）解：设下阀门恰好要被顶开时，腔内气体压强为 ，体积为 ，则

根据玻意耳定律有

联立得

10．（1）根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变为 ，则有

解得

（2）根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有

解得

（3）根据题意可知，从状态A到状态B的过程中气体对外做功为
从状态B到C的过程中，气体不做功，由状态A到状态C的过程中，
根据由热力学第一定律有
代入数据解得ΔU=188J

11．（1）解：在活塞弹开过程中，内部气体压强小于大气压强，在大气压力作用下，消毒液进入进液阀门。

（2）解：假设活塞松开前到松开后并完全抬起过程中，两阀门处于封闭状态，对封闭气体有，松开活塞前p1= p0，

活塞完全抬起时V2= V

由玻意耳定律p1V1= p2V2

解得

此时内部气体压强小于大气压强，排气阀门在大气压力作用下关闭，假设成立。则对进液阀门小球，由受力平衡有p2S＋mg = p0S

解得

12．（1）解：根据题意，设打气筒内的气体压强增加到 时活塞下压的距离为 ，根据玻意耳定律得

解得

（2）解：根据题意，设至少打气 次后轮胎内气体的压强为 ，根据玻意耳定律得

解得

13．（1）解：设玻璃管的横截面积为 ，以插入水银槽后玻璃管中的空气为研究对象，初始状态参量为

最终稳定后气体的状态参量为

根据理想气体状态方程可得

解得

（2）解：设玻璃管中空气的体积为 ，经过加热，等压膨胀后体积变为 ，初始温度

加热后温度

根据

加热后排除玻璃管的空气占比为

联立解得

14．解：开始，对活塞A、B和理想气体整体分析

对活塞B

再次平衡后，对活塞A

施加力后，对活塞A、B和理想气体整体分析

对理想气体根据理想气体状态方程

解得

15．（1）解：对气体M缓慢加热过程中，气体体积变大，活塞C相对地面的位置不变，汽缸A的底部下降，最后接触地面，整个过程气体进行等压变化，则

初态：V1=Sh ，

末态：V2=2Sh

根据盖吕萨克定律

解得T2=600K

（2）解：气体M的温度上升到时，此时汽缸A的底部接触地面，活塞C上升，活塞D下降，设活塞C上升∆h，则活塞D下降∆h；开始时M的压强

气体M的温度上升到T3时气体M的压强为p2，则对气体M，由理想气体状态方程

因两活塞质量不计，截面积相同，则两边气体的压强相等，则开始时气体N的压强，气体M的温度上升到T3时气体N的压强为p2，则对气体N可得

解得∆h=42cm

活塞D距离地面的高度