第十五章热学章末教考衔接2025高考物理二轮专题

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热学中的STSE问题【真题1】　（2022·重庆高考15题）2022年5月15日，我国自主研发 的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪 录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视 为不变，则艇内气体（视为理想气体）（　　）
【真题2】　（多选）（2021·天津高考6题）列车运行的平稳性与车 厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹 簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈 颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气 体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快， 气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩 的过程中（　　 ）
A. 上下乘客时，气体的内能不变 B. 上下乘客时，气体从外界吸热C. 剧烈颠簸时，外界对气体做功 D. 剧烈颠簸时，气体的温度不变
解析：　上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热交换，即发生 等温变化，温度不变，故气体的内能不变，上客时气体向外界放热， 故A正确，B错误；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，且气体 与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，外界对气体做功，温度升 高，故C正确，D错误。
【真题3】　（2021·山东高考2题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　）
1. 人教版选择性必修第三册P48【做一做】。取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上 气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气，观察橡胶塞跳出 时瓶内的变化。
2. 鲁科版选择性必修第三册P62第5题某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组 成，如图所示。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶 起。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的 相互作用，则缸内气体（　　）
衔接分析：人教版选择性必修第三册P48【做一做】栏目以用打气 筒给一个注入少量水的透明塑料瓶内打气后，观察橡胶塞跳出时瓶 内的变化为情境，讨论了气体状态变化过程中的气体做功与内能变 化的关系问题；鲁科版选择性必修第三册P62第5题以汽车后备箱内 安装的撑起箱盖的装置的工作原理为情境，考查了内能、分子平均 动能的概念理解及热力学第一定律的应用问题。
近几年的高考也常以与热学知识有关的生产生活实例为情 境，以考查内能、气体做功、热力学第一定律与气体实验定 律、理想气体状态方程等的综合应用进行命题，成为高考的一 个考查热点，例如：（1）2022·重庆高考15题以我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空 艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪录为情境，考查 了理想气体状态方程与热力学第一定律的综合应用的问题。
（2）2021·天津高考6题以列车车厢底部安装的空气弹簧减震器 为情境，考查了玻意耳定律与热力学第一定律的综合应用 问题。（3）2021·山东高考2题以一个置于密封的矿泉水瓶中的开口向 下、导热良好的小瓶为情境，考查了理想气体状态方程与热 力学第一定律的综合应用问题。
1. 水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从 储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机 将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气 体温度始终保持不变，则气体（　　 ）
解析：　随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根 据pV＝恒量，可知气体压强减小，A错误；由于气体体积膨胀，对 外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体温度不变，内能 不变，一定从外界吸收热量，B正确，C错误；温度是分子平均动 能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误。
2. 图甲是一种导热材料做成的“强力吸盘挂钩”，图乙是它的工作原 理图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（图乙1），吸盘中的 空气（可视为理想气体）被挤出一部分。然后把锁扣缓慢扳下（图 乙2），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出。在拉起吸盘的同 时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以很大的压力压住吸盘，保持 锁扣内气体密闭，环境温度保持不变。下列说法正确的是（　　）　
解析：　吸盘与墙壁间的摩擦力平衡挂钩的重力，锁扣扳下后此 摩擦力不变，故A错误；温度是分子平均动能的标志，环境温度保 持不变则吸盘内气体分子平均动能不变，故B错误；锁扣扳下过程 中，吸盘内气体体积增大，吸盘中的气体对锁扣做功，温度不变， 气体内能不变，故C错误；气体做等温变化根据pV＝C可知，锁扣 扳下后吸盘内气体体积增大，则气体压强减小，气体分子总数不 变，则分子数密度减小，故D正确。
3. 压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储 能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在 各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时 候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效 率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（　　）
解析：　绝热压缩空气前后，温度升高，分子平均动能增大，选 项A错误；绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大，选项B 正确；压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换 过程效率都不可能达到100％，选项C错误；压缩空气膨胀推动发电 机工作，是气体体积增大对外做功，内能减少，选项D错误。
4. 如图是爬山所带氧气瓶、氧气瓶里的气体容积、质量不变，爬高过 程中，温度减小，则气体（　　）