第15练　热学（含解析）--2024年高考物理大二轮复习

这是一份第15练　热学（含解析）--2024年高考物理大二轮复习，共15页。
[保分基础练]
1．(2023·江苏南京市第二十九中学学情检测)如图所示为斯特林发动机玩具，汽缸在酒精灯加热情况下，汽缸内的活塞往复运动，通过传动轴带动飞轮持续转动，则( )
A．活塞压缩气体时，气体的压强与体积成反比
B．气体膨胀时，气体的体积与热力学温度成正比
C．发动机工作时，气体吸收的热量大于对外做功
D．气体能从单一热源吸热并全部用来对外做功而不引起其他变化
2.分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一个分子固定于原点O，另一个分子从距O点很远处向O点运动，以下说法正确的是( )
A．在两分子间距减小到r1的过程中，分子间作用力先减小后增大
B．在两分子间距减小到r1的过程中，分子势能先减小后增大
C．在两分子间距减小到r1时，分子势能等于零
D．在两分子间距由r2减小到r1过程中，分子力与分子势能都在减小
3．(2023·辽宁卷·5)“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( )
4.(2023·江苏淮安市二模)如图所示，绝热容器被绝热隔板K1和卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄理想气体，且压强pbTc
B．气体在b→c过程中吸收热量
C．该循环过程中气体对外做负功
D．该循环过程中气体放出热量
9.(2023·江苏淮安市模拟)如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管口封闭，管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为10 cm的a、b两段气体，水银柱A长为5 cm，水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高5 cm，大气压强为75 cmHg，环境温度为320 K，现将环境温度降低，使气柱b长度变为9 cm，求：
(1)降低后的环境温度；
(2)水银柱A下降的高度。
10．图(a)为某种机械的新型减振器—氮气减振器，其结构如图(b)，减振器中的活塞质量为2 kg，汽缸内活塞的横截面积为S＝50 cm2。为了测量减震器的性能参数，将减震器竖直放置，给汽缸内充入氮气，当气压达到p＝6×105 Pa时，活塞下端被两边的卡环卡住，氮气气柱长度为L＝20 cm，且轻质弹簧恰好处于原长。不计活塞厚度和一切摩擦，汽缸导热性良好，汽缸内密闭的氮气视为理想气体，大气压强p0＝1×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，环境温度不变。
(1)现用外力竖直向下压活塞，使活塞缓慢向下运动，当汽缸内氮气的压强大小为p′＝1×106 Pa时，活塞停止运动，求此过程中活塞下降的距离h；
(2)若在(1)的过程中，外力对活塞做的功为W＝87.2 J，过程结束时弹簧的弹性势能为Ep＝6.4 J，求此过程中氮气向外界放出的总热量Q。
11．2021年11月7日，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平先后从天和核心舱节点舱成功出舱执行任务，出舱时他们身着我国新一代“飞天”舱外航天服。舱外航天服内密封了一定质量的理想气体，用来提供适合人体生存的气压。航天服密闭气体的体积约为V1＝4 L，压强p1＝1.0×105 Pa，温度t1＝27 ℃，航天员身着航天服，出舱前先从核心舱进入节点舱，然后封闭所有内部舱门，对节点舱泄压，直到节点舱压强和外面压强相等时才能打开舱门。
(1)节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2＝6 L，温度变为t2＝－3 ℃，求此时航天服内气体压强p2；
(2)为便于舱外活动，当密闭航天服内气体温度变为t2＝－3 ℃时，航天员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3＝5.0×104 Pa。假设释放气体过程中温度不变，体积变为V3＝4 L，求航天服需要放出的气体与原来气体的质量之比。
[尖子生选练]
12．(2023·湖南卷·13)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；
(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
第15练 热学
1．C [可把汽缸内的气体看成理想气体，当活塞压缩气体时，气体温度要发生变化，根据eq \f(pV,T)＝C可知，只有当气体的温度不变时，气体的压强才与体积成反比，故A错误；气体膨胀时，气体压强要发生变化，根据eq \f(pV,T)＝C可知，只有当气体的压强不变时，气体的体积才与热力学温度成正比，故B错误；发动机工作时，气体从外界吸收热量，温度升高，内能增加，且气体同时对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知吸收的热量大于对外做的功，故C正确；根据热力学第二定律可知，气体不可能从单一热源吸热并全部用来对外做功而不引起其他变化，故D错误。]
2．D [在两分子间距减小到r1的过程中，分子力表现为引力，分子力先增大后减小，故A错误；在两分子间距减小到r1的过程中，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，无穷远处分子势能为零，间距减小到r1时，分子势能小于零，故B、C错误；在间距由r2减小到r1的过程中，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，间距减小到r1时分子力减小为零，故D正确。]
3．B [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，c状态的体积大于b状态的体积，故选B。]
4．B [只打开隔板K1时，b中气体向a中真空扩散，气体不做功，即W＝0，绝热容器导致Q＝0。由热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，内能不变，温度不变；体积增大，压强减小，故A错误，B正确；只打开活塞K2的卡销时，由于pb0，但Q′＝0，则ΔU′＝W′＋Q′>0，内能增加，故C错误；打开隔板K1和活塞K2的卡销，外界对气体做功，整个过程绝热，所以待活塞K2稳定后，b部分气体的内能增加，故D错误。]
5．D [从状态A到状态B发生等压变化，根据eq \f(VA,TA)＝eq \f(VB,TB)，可知从状态A到状态B，温度升高，体积膨胀，因此单位体积内的分子数减少，A错误；从状态A到状态B温度升高，内能增加，体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体需要吸收热量，B错误；由于状态B的温度比状态C的温度高，因此分子运动速率大的分子数，状态B大于状态C，C错误；状态A与状态C温度相同，分子的平均速率相同，而状态A的压强大于状态C的压强，则状态A的体积小于状态B的体积，因此单位时间内撞击单位面积器壁的分子数，状态A大于状态C，D正确。]
6．D [对f中的气体加热，则f中气体温度升高，体积增加，此时f挤压g、h，而g、h中均为绝热部分，故g、h体积均减小，压强增大，弹簧弹力增加。当f右侧活塞向右移动时，对g、h均做正功，由热力学第一定律可知，内能增加，g、h中的气体温度升高，故A错误；当系统稳定时，满足pfS＝pgS＋F＝phS，则此时f与h中的气体压强相等，故D正确；由于h体积变小，温度升高，且pfS＝pgS＋F＝phS，故Vh