新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练13热学（附解析）

这是一份新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练13热学（附解析），共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．[2023·江苏卷]
在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示．利用注射器选取一段空气柱为研究对象．下列改变空气柱体积的操作正确的是( )
A．把柱塞快速地向下压
B．把柱塞缓慢地向上拉
C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
2.[2023·江苏卷]
如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中( )
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
3.[2023·辽宁卷]
“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p­T图像如图所示．该过程对应的p­V图像可能是( )
4.
[2024·江苏南通一模]两只相同的篮球甲、乙内空气压强相等，温度相同．用气筒给甲球快速充气、给乙球缓慢充气，两球充入空气的质量相同．设充气过程篮球体积不变，则( )
A．刚充完气，两球中气体分子的平均动能相等
B．刚充完气，甲中分子的数密度较大
C．刚充完气，两球内气体压强相等
D．对甲充气过程做的功比对乙的多
5．[2023·辽宁丹东二模]
如图所示，一定质量的理想气体用质量可忽略的活塞封闭在导热性能良好的质量m＝1kg的气缸中，活塞的密封性良好，用劲度系数为k＝200N/m的轻弹簧将活塞与天花板连接．气缸置于水平桌面上，开始时弹簧刚好处于原长．已知活塞与气缸底部的间距为L＝0.1m，活塞的横截面积为S＝0.01m2，外界环境的压强为p0＝1.0×105Pa，温度为T0＝300K，忽略一切摩擦，重力加速度g＝10m/s2.缓慢降低环境温度，则当气缸刚好要离开水平桌面时环境温度为( )
A．125.0K B．148.5K
C．297.0K D．248.5K
二、多项选择题
6．[2023·北京市育才学校高三三模]下列说法正确的是( )
A．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
B．在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少
D．打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，说明空气分子之间存在着斥力
7．[2024·湘豫名校检测](多选)关于热现象，下列说法正确的是( )
A．国产航母“山东舰”舰载机尾焰的温度超过1000℃，尾焰喷射到钢板上时钢板上所有分子的动能都增大
B．1000℃的气体和1000℃的钢板，它们的分子平均动能相同
C．科学家发现铋晶体具有某种特殊的导电性质，被称为“拓扑绝缘体”，铋晶体各项物理性质均表现为各向异性
D．一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，分子平均动能不变，其分子势能增大
8．[2024·河北省适应性考试]
冬天烧碳取暖容易引发一氧化碳中毒事故，吸入的一氧化碳与红细胞、红血球结合，影响了红血球运送氧气的能力，造成人体缺氧，高压氧舱是治疗一氧化碳中毒的有效措施．某物理兴趣小组通过放在水平地面上的气缸来研究高压氧舱内的环境，如图所示，导热气缸内的活塞离气缸底部的高度为h，活塞的横截面积为S，环境温度保持不变．气缸内气体的压强为1.2p0，该小组分别通过向气缸内充气和向下压活塞的方式使气缸内气体的压强增大到2p0.已知大气压强为p0，气缸内气体可视为理想气体，活塞与气缸密封良好，不计活塞与气缸间的摩擦，重力加速度为g.下列说法中正确的是( )
A．活塞的质量为eq \f(6p0S,5g)
B．仅将体积为0.5Sh、压强为1.6p0的气体充入气缸，可使气缸内气体的压强增至2p0
C．仅将活塞缓慢下移eq \f(3,5)h，可以将气缸内气体的压强增至3p0
D．在C选项的操作中，气体向外界放出的热量为eq \f(12,25)p0Sh
三、非选择题
9.[2023·全国甲卷(节选)]一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3.
(1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度；
(2)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度．
10．[2024·广东广州天河一模]负压救护车在转运传染病人过程中发挥了巨大作用，所谓负压，就是利用技术手段，使负压舱内气压低于外界大气压，所以空气只能由舱外流向舱内，而且负压还能将舱内的空气进行无害化处理后排出．某负压救护车负压舱没有启动时，设舱内的大气压强为p0、温度为T0、体积为V0，启动负压舱后，要求负压舱外和舱内的压强差为eq \f(p0,1000).
(1)若不启动负压舱，舱内气体与外界没有循环交换，负压舱内温度升高到eq \f(5,4)T0时，求舱内气体压强是多少．
(2)若启动负压舱，舱内温度保持T0不变，为达到要求的负压值，求需要抽出压强为p0状态下多少体积的气体．
11．[2023·江苏省丹阳三模]
某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图．一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的轻活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，横截面积S＝100cm2，开始时活塞距汽缸底部的高度为h＝0.3m，周围环境温度为t0＝27℃，当环境温度上升，活塞上移Δh＝0.01m时，活塞上表面与a、b两触点接触，报警器报警．不计一切摩擦，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，求：
(1)该报警装置的报警温度为多少摄氏度；
(2)若上述过程气体吸收的热量为30J，则此过程气体内能的增加量为多少．
12.[2024·辽宁丹东一模]水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压，但太空无液气压计却能显示超失重情况下的准确气压．若某次火箭发射中携带了一只太空无液气压计和一只水银气压计．发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度T0＝300K，水银气压计显示舱内气体压强p0为1个大气压．太空气压计读数也是p0，当火箭以加速度g竖直向上运动时，舱内水银气压计示数为p1＝0.6p0，则太空无液气压计读数是多少？舱内气体的温度是多少开尔文？(运动过程中重力加速度g不变)
13.
随着人们生活水平的提高，汽车已进入千家万户，行车安全也备受大家关注，汽车轮胎正常的胎压为2.2p0～2.5p0，p0为标准大气压，胎压过高或过低都会影响行车安全，现代车辆大都带有胎压监测功能，在仪表盘上就可以显示胎压．如图所示，某人发现汽车一前轮胎胎压显示为1.8p0，他用车载打气筒给轮胎充气，已知轮胎容积为20L，打气筒每充一次气充入0.4L的气体，外界的大气压为p0，轮胎内的气体和打气筒内的气体均可看作理想气体，忽略充气过程中轮胎体积变化及充气过程中气体温度变化，胎压即轮胎内气体的压强．
(1)求充气多少次才能使该轮胎的胎压达到2.4p0；
(2)此过程中轮胎内充入气体的质量与充气前轮胎内气体的质量之比k为多少？
14.[2023·河北唐山三模]竖直放置的导热薄壁气缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，气缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻杆连接，活塞Ⅰ、Ⅱ的质量均为m，面积分别为S、2S.初始时活塞Ⅰ上面放置质量为2m的物块M，系统处于平衡状态，活塞Ⅰ到气缸连接处的距离为h、活塞Ⅱ到气缸连接处的距离为2h，如图所示．已知活塞外大气压强为p0，活塞外温度恒定，忽略活塞与缸壁间的摩擦，气缸无漏气，不计轻杆的体积．若p0S＝10mg，求：
(1)气缸内理想气体的压强与大气压强的比值；
(2)轻轻拿走活塞Ⅰ上面放置的物块，待系统稳定时活塞Ⅰ到气缸连接处的距离．
课时提升训练13
1．解析：因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了保证封闭气体的质量不变，不需要在橡胶套处接另一注射器．故选B.
答案：B
2．解析：根据eq \f(pV,T)＝C，可得p＝eq \f(C,V)T
则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的作用力变大，选项C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，选项D错误．故选B.
答案：B
3．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，c点的体积大于b点体积．故选B.
答案：B
4．解析：气筒给甲球快速充气，外界对气体做功，内能增加，温度升高；气筒给乙球缓慢充气，则乙气体温度不变，内能不变；所以刚充完气，甲球中气体分子的平均动能比乙球大，故A错误；由题知充完气后，两球中气体质量相等，两球体积相同，则两球中分子的数密度相等，故B错误；由以上分析可知，刚充完气，两球中分子的数密度相等，而甲球中气体温度比乙球高，则甲球的气体压强比乙球大，故C错误；两球充入空气的质量相同，由于充气过程，甲球的气体压强大于乙球的气体压强，则对甲充气过程人需要克服气体做的功更多，即对甲充气过程做的功比对乙的多，故D正确．
答案：D
5．解析：当气缸刚好要离开水平桌面时，弹簧的弹力为mg，则mg＝kx
解得弹簧伸长量为x＝eq \f(mg,k)＝eq \f(1×10,200)m＝0.05m
则当气缸刚好要离开水平桌面时，活塞与气缸底部的间距为L1＝L－x＝0.05m
当气缸刚好要离开水平桌面时，气缸内气体压强为
p1＝p0－eq \f(mg,S)＝1.0×105Pa－eq \f(1×10,0.01)Pa＝0.99×105Pa
对气缸内气体由理想气体状态方程得eq \f(p0LS,T0)＝eq \f(p1L1S,T1)
解得当气缸刚好要离开水平桌面时环境温度为T1＝148.5K
故选B.
答案：B
6．解析：同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如金刚石与石墨，故A正确；布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故B错误；由热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故C正确；打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，是要克服大气压力做功，故D错误．
答案：AC
7．解析：钢板温度升高分子平均动能增大，并不是所有分子的动能都增大，故A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，1000℃的气体和1000℃的钢板，它们的分子平均动能相同，故B正确；单晶体的某些物理性质是各向异性的，但并不是铋晶体所有物理性质均表现为各向异性，故C错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，因温度不变，平均动能不变，而内能增加，所以其分子之间的势能增加，故D正确．
答案：BD
8．解析：对活塞受力分析，由平衡条件mg＋p0S＝p1S
代入数据可得，活塞的质量为m＝eq \f(p0S,5g)，A错误；
对体积为0.5Sh、压强为1.6p0的气体，由玻意耳定律1.6p0×0.5Sh＝1.2p0·ΔV
对封闭气体，由玻意耳定律1.2p0·Sh＋1.2p0·ΔV＝p·Sh
联立解得，缸内气体的压强变为p＝2p0，B正确；
对封闭气体由玻意耳定律1.2p0·Sh＝p′·S（h－eq \f(3,5)h）
解得，缸内气体压强变为p′＝3p0，C正确；
由于环境温度不变且气缸是导热的，所以在活塞下移的过程中气体做等温变化，气体的内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W
如果气体压强不变，则气体对外做功为W＝1.2p0·S×eq \f(3,5)h＝eq \f(18,25)p0Sh ΔU＝0
解得Q＝－eq \f(18,25)p0Sh
由于将活塞缓慢下移过程中压强增大，所以，气体向外界放出的热量大于eq \f(18,25)p0Sh，D错误．
答案：BC
9．解析：（1）由摄氏度和开尔文温度的关系可得
T1＝273＋17K＝290K，T2＝273＋27K＝300K
理想气体状态方程pV＝nRT可知
nR＝eq \f(pV,T)
其中n为封闭气体的物质的量，即理想气体的eq \f(pV,T)正比于气体的质量，则
eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(\f(m1,V),\f(m2,V))＝eq \f(\f(p1V,T1),\f(p2V,T2))
其中p1＝p2＝1.2p0，ρ1＝1.46kg/m3，代入数据解得
ρ2＝1.41kg/m3
（2）由题意得p3＝p0，T3＝273＋27K＝300K
同理可得eq \f(ρ2,ρ3)＝eq \f(\f(m2,V),\f(m3,V))＝eq \f(\f(p1V,T2),\f(p3V,T3))
解得ρ3＝1.18kg/m3
答案：（1）1.41kg/m3
（2）1.18kg/m3
10．解析：（1）由于舱内气体与外界没有循环交换，负压舱内温度升高后压强为p1，由查理定律可得eq \f(p0,T0)＝eq \f(p1,\f(5,4)T0)
解得p1＝eq \f(5,4)p0
（2）启动负压舱，设舱内气体体积变为V0＋ΔV，压强为p2，由负压舱特点可得p2＝p0－eq \f(p0,1000)
由玻意耳定律可得p0V0＝p2（V0＋ΔV）
设抽出气体在压强p0状态下的体积为V1，由玻意耳定律可得p2ΔV＝p0V1
解得V1＝eq \f(V0,1000)
答案：（1）eq \f(5,4)p0 （2）eq \f(V0,1000)
11．解析：（1）气体发生等压变化，由盖­吕萨克定律有eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)，得eq \f(hS,300K)＝eq \f(（h＋Δh）S,（t2＋273）K)，代入数据解得t2＝37℃.
（2）气体等压膨胀对外做功，则W＝－p0·ΔV＝－p0（S·Δh），代入数据得W＝－10J，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q，代入数据得ΔU＝－10J＋30J＝20J.
答案：（1）37℃ （2）20J
12．解析：起飞前m0g＝p0S，m0＝ρH0S
起飞后，设实际气压p1实，对水银气压计中水银柱由牛顿第二定律得p1实S－m1g＝m1a
又m1＝ρH1S＝0.6m0
解得p1实＝1.2p0
根据查理定律eq \f(p0,T0)＝eq \f(p1实,T1)，解得T1＝360K
答案：1.2p0 360K
13．解析：（1）初始状态气体的压强为p1＝1.8p0，
充气后气体的压强为p2＝2.4p0
设轮胎的体积为V＝20L，打气筒每次充入气体的体积为V0＝0.4L
设充气n次，以轮胎内原来的气体和充入的气体整体为研究对象，充气过程气体温度不变，根据玻意耳定律可得p1V＋np0V0＝p2V，
解得n＝30次．
（2）以轮胎内原来的气体为研究对象，设在压强为p2＝2.4p0时的体积为V1
充气过程气体温度不变，根据玻意耳定律可得p1V＝p2V1，解得V1＝15L
则充入气体的总体积为V2＝V－V1＝5L
设充气后气体的密度为ρ，原来气体的总质量为m1＝ρV1，充入的气体质量m2＝ρV2
此过程中从转胎内充入气体的质量与充气前轮胎内气体的质量之比为k＝eq \f(m2,m1)
代入数据解得k＝eq \f(1,3).
答案：（1）30 （2）eq \f(1,3)
14．解析：（1）设气缸内理想气体的压强为p1，对系统整体由平衡条件可得2mg＋mg＋mg＋p0S＋p1·2S＝p1·S＋p0·2S
解得p1S＝6mg
解得p1＝eq \f(6mg,S)
结合p0S＝10mg
可得eq \f(p1,p0)＝eq \f(3,5)
（2）轻轻拿走活塞Ⅰ上面放置的物块，设稳定时，气缸内气体的压强为p2，根据平衡条件可得mg＋mg＋p0S＋p2·2S＝p2·S＋p0·2S
解得p2＝eq \f(8mg,S)
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2
解得V2＝eq \f(3,4)V1
根据题意可得V1＝Sh＋2S×2h＝5Sh
则V2＝eq \f(15,4)Sh
设活塞Ⅰ到气缸连接处的距离为L，根据几何知识2S（3h－L）＋SL＝eq \f(15,4)Sh
解得L＝eq \f(9,4)h
答案：（1）eq \f(3,5) （2）eq \f(9,4)h