2023版高三物理一輪復(fù)習(xí)專題8熱學(xué)（含2023年高考真題）

PAGEPAGE2專題8熱學(xué)1.[2022·北京卷]霧霾天氣對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果．霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)那么，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10μm、2.5μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)．某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布根本不隨時(shí)間變化．據(jù)此材料，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．PM10表示直徑小于或等于1.0×10－6m的懸浮顆粒物B．PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力C．PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng)D．PM2.5濃度隨高度的增加逐漸增大答案：C解析：10μm＝1.0×10－5m，選項(xiàng)A不正確．題目的信息PM10的濃度隨高度的增加而略有減小，這說(shuō)明PM10的分布具有任意性，也就是說(shuō)受分子力和重力的大小關(guān)系具有任意性，選項(xiàng)B不正確．PM10和大懸浮顆粒肉眼均不可見(jiàn)，而且受氣體分子的撞擊的影響較大，其運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的無(wú)規(guī)那么性，可以認(rèn)為是布朗運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確．PM2.5與PM10相比，密度相同，顆粒更小，那么PM2.5做布朗運(yùn)動(dòng)更明顯，而分布應(yīng)該更加均勻，不會(huì)高度越高濃度越大，選項(xiàng)D不正確．2．[2022·江蘇卷]A．[選修3-3](2)如圖1-甲所示，在斯特林循環(huán)的p-V圖像中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過(guò)程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過(guò)程組成，B→C的過(guò)程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目________(選填“增大〞“減小〞或“不變〞)，狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖像如圖乙所示，那么狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是________(選填“①〞或“②〞).圖1-答案：不變①解析：B→C過(guò)程中由于氣體分子總數(shù)不變，體積也不變，因此單位體積中的氣體分子數(shù)目也不變．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得TA<TD，而溫度又是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由圖像可看出，圖線①表示速率較小的分子數(shù)目多，也就是分子平均動(dòng)能較小，所以圖線①對(duì)應(yīng)狀態(tài)A.3．[2022·全國(guó)卷Ⅰ][物理——選修3-3]在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡外表外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝eq\f(2σ,r)，其中σ＝0.070N/m.現(xiàn)讓水下10m處一半徑為0.50cm的氣泡緩慢上升，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g取10m/s2.(i)求在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；(ii)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來(lái)半徑之比的近似值．解析：(i)當(dāng)氣泡在水下h＝10m處時(shí)，設(shè)其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp1，那么Δp1＝eq\f(2σ,r1)①代入題給數(shù)據(jù)得Δp1＝28Pa②(ii)設(shè)氣泡在水下10m處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p1，氣泡體積為V1；氣泡到達(dá)水面附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp2，其體積為V2，半徑為r2.氣泡上升過(guò)程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2③由力學(xué)平衡條件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1④p2＝p0＋Δp2⑤氣泡體積V1和V2分別為V1＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,1)⑥V2＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,2)⑦聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))eq\s\up12(3)＝eq\f(p0＋Δp2,ρgh＋p0＋Δp1)⑧由②式知，Δp1?p0，i＝1，2，故可略去⑧式中的Δp1項(xiàng)，代入題給數(shù)據(jù)得eq\f(r2,r1)＝eq\r(3,2)≈1.3⑨4．[2022·全國(guó)卷Ⅱ][物理——選修3-3](10分)一氧氣瓶的容積為0.08m3，開(kāi)始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓．某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0.36m3.當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣．假設(shè)氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天．解析：設(shè)氧氣開(kāi)始時(shí)的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí)，體積為V2.根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2①重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為V3＝V2－V1②設(shè)用去的氧氣在p0(1個(gè)大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0，那么有p2V3＝p0V0③設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV，那么氧氣可用的天數(shù)為N＝eq\f(V0,ΔV)④聯(lián)立①②③④式，并代入數(shù)據(jù)得N＝4(天)⑤5．[2022·全國(guó)卷Ⅲ][物理——選修3-3]一U形玻璃管豎直放置，左端開(kāi)口，右端封閉，左端上部有一光滑的輕活塞．初始時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長(zhǎng)度如下圖．用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止．求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離．玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動(dòng)的過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng)p0＝75.0cmHg.環(huán)境溫度不變．圖1-解析：設(shè)初始時(shí)，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長(zhǎng)度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2＝p0，長(zhǎng)度為l2.活塞被下推h后，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p′1，長(zhǎng)度為l′1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p′2，長(zhǎng)度為l′2.以cmHg為壓強(qiáng)單位．由題給條件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg①l′1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20.0－\f(20.0－5.00,2)))cm②由玻意耳定律得p1l1＝p′1l′1③聯(lián)立①②③式和題給條件得p′1＝144cmHg④依題意p′2＝p′1⑤l′2＝4.00cm＋eq\f(20.0－5.00,2)cm－h(huán)⑥由玻意耳定律得p2l2＝p′2l′2⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式和題給條件得h＝9.42cm⑧6.[2022·全國(guó)卷Ⅰ][物理——選修3-3]關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是________．A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)熱平衡答案：BDE解析：氣體吸熱，假設(shè)同時(shí)對(duì)外做功，那么溫度一可能降低，故A錯(cuò)誤；改變氣體的內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，故B正確；理想氣體等壓膨脹過(guò)程是吸熱過(guò)程，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故D正確；如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也一定到達(dá)熱平衡，否那么就不會(huì)與第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，故E正確．7.[2022·全國(guó)卷Ⅱ][物理——選修3-3]一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖像如下圖，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O.以下判斷正確的選項(xiàng)是________．圖1-A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功答案：ABE解析：由eq\f(pV,T)＝C得p＝eq\f(C,V)·T(C為常量)，因?qū)蔷€ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O，即p＝kT，故體積V不變，即Va＝Vc，選項(xiàng)A正確；一定量的理想氣體的內(nèi)能由溫度T決定，而Ta>Tc，故Ea>Ec，選項(xiàng)B正確；cd過(guò)程為等溫加壓過(guò)程，外界對(duì)系統(tǒng)做正功，但系統(tǒng)內(nèi)能不變，故系統(tǒng)要對(duì)外放熱，放出熱量Q＝W外，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；da過(guò)程為等壓升溫過(guò)程，體積增加，對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，故系統(tǒng)要從外界吸熱，且吸收熱量Q＝W外＋ΔE內(nèi)>W外，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；bc過(guò)程為等壓降溫過(guò)程，由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可知，氣體體積會(huì)減小，W＝pΔV＝CΔTbc；同理da過(guò)程中，W′＝p′ΔV′＝CΔTda，因?yàn)閨ΔTbc|＝|ΔTda|，故|W|＝|W′|，選項(xiàng)E正確．8.[2022·全國(guó)卷Ⅲ][物理——選修3-3](1)關(guān)于氣體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是________．A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C．氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過(guò)程中，內(nèi)能一定增加答案：CDE解析：溫度相同，分子平均動(dòng)能相同，假設(shè)摩爾質(zhì)量不同，那么相同質(zhì)量的氣體有不同的分子數(shù)，分子總動(dòng)能不同，假假設(shè)都是理想氣體，因?yàn)橹豢紤]分子動(dòng)能，所以內(nèi)能不同，A錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能取決于氣體分子的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能，而與宏觀上整體的動(dòng)能無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；假設(shè)外界對(duì)氣體做的功等于氣體向外界放出的熱，那么氣體的內(nèi)能不變，C正確；理想氣體的內(nèi)能取決于氣體分子的平均動(dòng)能，而分子平均動(dòng)能取決于溫度，D正確；理想氣體等壓膨脹過(guò)程中，p一定，V增加，由eq\f(pV,T)＝C可知T升高，