專題17 熱學(xué)（練習(xí)）（原卷版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測（新高考用）

1/21專題17熱學(xué)目錄TOC\o"1-2"\h\u01模擬基礎(chǔ)練 2題型一：分子動理論固體和液體 2題型二：氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程 5題型三：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合 802重難創(chuàng)新練 12題型一：分子動理論固體和液體1．（2024·全國·模擬預(yù)測）盡管分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，但大量分子的速率卻按一定的規(guī)律分布。如圖所示，橫坐標(biāo)表示分子的速率區(qū)間，縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，圖中兩條曲線分別表示兩種理想氣體在同一溫度下的分子速率分布情況，則（）A．圖中實線對應(yīng)氣體分子平均動能較大的情形B．圖中實線對應(yīng)氣體分子質(zhì)量較大的情形C．圖中虛線對應(yīng)氣體分子平均速率較小的情形D．圖中兩條曲線與橫軸所圍圖形的面積中實線所圍圖形的面積大于虛線所圍圖形的面積2．（2024·全國·模擬預(yù)測）江西景德鎮(zhèn)陶瓷享譽世界。如圖，向陶瓷茶杯倒入半杯熱水，蓋上杯蓋過一段時間后，發(fā)現(xiàn)杯蓋拿起來比較費力。下列說法正確的是（）A．杯蓋拿起來比較費力的主要原因是杯蓋與杯子間的密封性較好，杯蓋與杯子間的分子的引力作用B．杯蓋拿起來比較費力的主要原因是杯蓋與杯子間的密封性較好，杯子內(nèi)氣體的溫度下降、壓強減小C．杯子內(nèi)的氣體溫度降低，氣體每個分子的動能都減小D．向杯子中倒入熱水后，杯子四周變熱的速度一樣快，說明陶瓷是各向異性材料3．（2024·江蘇鎮(zhèn)江·模擬預(yù)測）下列四幅圖的有關(guān)說法中不正確的是（）A．分子間距離為時，分子間引力和斥力恰好等大，體現(xiàn)為分子力等于0B．如圖所示的布朗運動軌跡圖正是液體分子熱運動的直接反映C．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，這種規(guī)則性分布是單晶體物質(zhì)在某些性質(zhì)上體現(xiàn)出各向異性的微觀原因D．牛角點火器中猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體溫度升高，壓強變大，可視做是絕熱變化4．（2024·云南·模擬預(yù)測）云南某地晝夜溫差較大，若放置在室外的充氣船內(nèi)氣體壓強不變，夜間充氣船內(nèi)的氣體與白天相比（）A．內(nèi)能更小B．體積更大C．分子的數(shù)密度更小D．分子的平均速率更大5．（2024·浙江臺州·二模）2024年1月底，臺州迎來了近十年來最大的一場降雪，大地銀裝素裹。下列說法正確的是（）A．毛絨絨的雪花是晶體B．雪花在空中飄舞做的是布朗運動C．雪花在風(fēng)中飄落過程中機械能一直減小D．雪天路滑，汽車在轉(zhuǎn)彎時易側(cè)滑是因為受到離心力的作用6．（2024·新疆塔城·二模）下列說法正確的是（）A．布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動B．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和C．20℃的水和20℃的氮氣的分子平均動能相同D．玻璃沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同說明玻璃內(nèi)部分子在空間上周期性排列7．（2024·山西運城·二模）如圖所示為我國航天員王亞平在空間站中演示“水球氣泡實驗”時的情景，她往水球中注入一個氣泡，氣泡靜止在水球中，水球懸在空中，關(guān)于該實驗，下列說法正確的是（）A．由于完全失重，氣泡中氣體壓強為零B．水與氣泡界面處，水分子作用力表現(xiàn)為斥力C．水與氣泡界面處，氣體分子會進入水中，水分子會進入氣泡中D．若空間站中的溫度升高，則氣泡會在水球中上升8．（2024·江蘇·二模）如圖所示，兩端開口的細玻璃管豎直插入水中，由于毛細現(xiàn)象管中水會沿管上升一段高度。如果沿虛線處將玻璃管上方截去，則穩(wěn)定后的現(xiàn)象是（）A． B．C． D．題型二：氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程9．（2024·河南新鄉(xiāng)·一模）如圖所示，開口向上的汽缸內(nèi)盛有一定深度的水銀，一粗細均勻、長度且下端開口的細玻璃管豎直漂浮在水銀中。平衡時，玻璃管露出水銀面的高度和進入玻璃管中的水銀柱長度均為，輕質(zhì)活塞到水銀面的高度，水銀面上方的氣體壓強?，F(xiàn)施加外力使活塞緩慢向下移動，當(dāng)玻璃管內(nèi)氣體的壓強時，玻璃管上端恰好與水銀面齊平，活塞與汽缸壁間的摩擦不計且密封性良好，玻璃管的橫截面積遠小于汽缸的橫截面積，整個過程中各部分氣體的溫度保持不變，求：(1)此時玻璃管中的水銀柱長度；(2)整個過程中活塞向下移動的距離。10．（2024·山東濟南·模擬預(yù)測）如圖所示，左右兩管足夠長的U形管左管封閉，右管內(nèi)徑為左管內(nèi)徑的倍，管內(nèi)水銀在左管內(nèi)封閉了一段長為26cm、溫度為280K的空氣柱，右管一輕活塞恰處在與左管水銀面平齊的位置且封閉了一定質(zhì)量的氣體，左右兩管水銀面高度差為36cm，大氣壓強為76cmHg?，F(xiàn)將活塞緩慢下推，并保持左右管內(nèi)氣體的溫度不變。當(dāng)左管空氣柱長度變?yōu)?0cm時，求：(1)左管內(nèi)氣體的壓強；(2)活塞下移的距離。11．（2024·全國·模擬預(yù)測）某物理實驗小組設(shè)計了一個能測量溫度的裝置，如圖為該裝置的原理圖。導(dǎo)熱汽缸的下端固定，上端開口，并用活塞封閉一定質(zhì)量的空氣，活塞橫截面積，活塞上固定一絕緣輕桿，輕桿上端固定一匝數(shù)匝的矩形線圈，線圈處于豎直平面內(nèi)，線圈上、下兩邊水平且長度均為，線圈、輕桿和活塞總質(zhì)量。線圈上邊處于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小，方向垂直于紙面向外。初始時線圈內(nèi)沒有通入電流，汽缸所在環(huán)境溫度。已知外界大氣壓強，且始終保持不變，重力加速度取。變化過程中活塞始終不會從汽缸脫落，線圈上邊始終在磁場內(nèi)，下邊始終在磁場外，封閉的空氣可視為理想氣體，不計活塞與汽缸壁間的摩擦。(1)求初始時汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)當(dāng)將汽缸放置于待測環(huán)境內(nèi)時，活塞向上運動，在線圈內(nèi)通入順時針方向的大小可調(diào)的電流，當(dāng)活塞重新穩(wěn)定在初始位置時，電流，求待測環(huán)境的溫度。12．（2024·全國·模擬預(yù)測）小明自制了一個自動火情報警裝置，其原理如圖所示。一導(dǎo)熱性能良好的汽缸固定在水平面上，汽缸開口向上，用質(zhì)量m=1kg、橫截面積為5cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動。當(dāng)外界的溫度為27°C時，活塞下表面距汽缸底部的距離h1=18cm，活塞上表面距固定的力傳感器的距離h=2cm。當(dāng)出現(xiàn)火情且環(huán)境溫度上升至127°C時，觸發(fā)報警器工作。已知外界大氣的壓強p0=1×105Pa且始終保持不變，重力加速度g取10m/s2。求：(1)活塞剛接觸力傳感器時氣體的溫度。（結(jié)果保留整數(shù)）(2)環(huán)境溫度為127°C時力傳感器的示數(shù)。13．（2024·廣西·高考真題）如圖甲，圓柱形管內(nèi)封裝一定質(zhì)量的理想氣體，水平固定放置，橫截面積的活塞與一光滑輕桿相連，活塞與管壁之間無摩擦。靜止時活塞位于圓管的b處，此時封閉氣體的長度。推動輕桿先使活塞從b處緩慢移動到離圓柱形管最右側(cè)距離為的a處，再使封閉氣體緩慢膨脹，直至活塞回到b處。設(shè)活塞從a處向左移動的距離為x，封閉氣體對活塞的壓力大小為F，膨脹過程曲線如圖乙。大氣壓強。（1）求活塞位于b處時，封閉氣體對活塞的壓力大??；（2）推導(dǎo)活塞從a處到b處封閉氣體經(jīng)歷了等溫變化；（3）畫出封閉氣體等溫變化的圖像，并通過計算標(biāo)出a、b處坐標(biāo)值。14．（2024·浙江·一模）在一個電梯的轎廂中，一質(zhì)量M=10kg，內(nèi)部橫截面積S=100cm2的氣缸由一個質(zhì)量m=10kg的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。初始時（如圖甲），氣缸靜置在轎廂底部，氣柱高度h1=16cm。若用繩子連接活塞將氣缸懸掛在電梯的頂部（如圖乙），電梯以加速度a=2m/s2勻加速上升。已知大氣壓強p0=1.0×105Pa，轎廂內(nèi)溫度不變，氣缸導(dǎo)熱性能良好且不計活塞與氣缸壁間的摩擦。(1)在加速狀態(tài)下，待氣柱穩(wěn)定時，與初始時相比，封閉氣體的分子平均動能，單位體積內(nèi)的分子數(shù)；(兩空均選填“增加”、“減少”或“不變”)(2)求圖甲靜止?fàn)顟B(tài)下，氣缸內(nèi)氣體的壓強p1；(3)求圖乙加速狀態(tài)下，氣柱的最終高度h2。15．（2024·湖南·高考真題）一個充有空氣的薄壁氣球，氣球內(nèi)氣體壓強為p、體積為V。氣球內(nèi)空氣可視為理想氣體。（1）若將氣球內(nèi)氣體等溫膨脹至大氣壓強p0，求此時氣體的體積V0（用p0、p和V表示）；（2）小贊同學(xué)想測量該氣球內(nèi)氣體體積V的大小，但身邊僅有一個電子天平。將氣球置于電子天平上，示數(shù)為m=8.66×10?3kg（此時須考慮空氣浮力對該示數(shù)的影響）。小贊同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，此時氣球內(nèi)氣體壓強p和體積V還滿足：(p?p0)(V?VB0)=C，其中p0=1.0×105Pa為大氣壓強，VB0=0.5×10?3m3為氣球無張力時的最大容積，C=18J為常數(shù)。已知該氣球自身質(zhì)量為m0=8.40×10?3kg，外界空氣密度為ρ0=1.3kg/m3，求氣球內(nèi)氣體體積V的大小。16．（2024·山東·模擬預(yù)測）家用高壓氧艙是讓患者在密閉的加壓裝置中吸入高壓力、高濃度氧治療疾病的裝置，其功效主要為緩解機體缺氧、改善機體循環(huán)等。圖示為家用高壓氧艙，其艙內(nèi)氣體溫度為7℃時壓強為1.4atm?，F(xiàn)將艙內(nèi)氣體溫度升高到27℃，已知（n為氣體分子數(shù)、R為常量），所有氣體均視為理想氣體，艙的容積固定，混合氣體中某種氣體的壓強和它單獨占有整個容器時所產(chǎn)生的壓強相同。（1）為保持艙內(nèi)氣體壓強為1.4atm，求釋放出氣體的質(zhì)量與艙內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量之比。（2）已知在（1）問條件下，釋放氣體結(jié)束時，艙內(nèi)氧氣分子含量為20%，只向艙內(nèi)充入氧氣，并保持溫度恒定，求艙內(nèi)氧氣分子含量為30%時艙內(nèi)的氣壓。題型三：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合17．（2025·廣東·模擬預(yù)測）卡諾熱機是只有兩個熱源（一個高溫?zé)嵩春鸵粋€低溫?zé)嵩矗┑暮唵螣釞C，其循環(huán)過程的圖像如圖所示，它由兩個等溫過程（a→b和c→d）和兩個絕熱過程（b→c和d→a）組成。若熱機的工作物質(zhì)為理想氣體，高溫?zé)嵩礈囟葹椋蜏責(zé)嵩礈囟葹閳D像中a、b、c、d各狀態(tài)的參量如圖所示。求：(1)氣體處于狀態(tài)c的壓強；(2)氣體處于狀態(tài)a的體積；(3)若過程a→b熱機從高溫?zé)嵩次鼰?，過程c→d熱機向低溫?zé)嵩捶艧?，求熱機完成一次循環(huán)對外做的功W。18．（2024·廣西·模擬預(yù)測）在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如下圖所示的p—V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強為P0、體積為V0、熱力學(xué)溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強為1.9p0、熱力學(xué)溫度為TC的狀態(tài)C，B到C過程中外界對氣體做功為W，已知p0、V0、T0和W。求：(1)A、B狀態(tài)的壓強之比：(2)B、C狀態(tài)的熱力學(xué)溫度之比；(3)B到C過程，則此過程中氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少。19．（2024·陜西西安·三模）“拔火罐”是一種中醫(yī)的傳統(tǒng)療法，某實驗小組為了探究“火罐”的“吸力”，設(shè)計了如圖所示的實驗。圓柱狀汽缸（橫截面積為S）被固定在鐵架臺上，輕質(zhì)活塞通過細線與置于地面上的重物m相連，將一團燃燒的輕質(zhì)酒精棉球從缸頂?shù)拈_關(guān)K處扔到汽缸內(nèi)，酒精棉球熄滅時密閉開關(guān)K，此時活塞下的細線剛好拉直且拉力為零，而這時活塞距缸底為L。由于氣缸傳熱良好，隨后重物會被緩慢吸起，最后重物穩(wěn)定在距地面處。已知環(huán)境溫度為不變，為大氣壓強，氣缸內(nèi)的氣體可看做理想氣體，求：(1)酒精棉球熄滅時的溫度T與環(huán)境溫度的比值；(2)若從酒精棉球熄滅到最終穩(wěn)定的過程中氣體放出的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化。20．（2024·福建·模擬預(yù)測）導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸開口豎直向上放置，其上端口裝有固定卡環(huán)，如圖1所示。質(zhì)量、橫截面積的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在缸內(nèi)?，F(xiàn)緩慢升高環(huán)境溫度，氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的圖像如圖2所示，已知大氣壓強，重力加速度。求：（1）狀態(tài)C時氣體的壓強；（2）氣體從A到C的過程中吸收的熱量為，則此過程氣體內(nèi)能的變化量。21．（2024·陜西渭南·二模）如圖所示為一超重報警裝置示意圖，高為L、橫截面積為S、質(zhì)量為m、導(dǎo)熱性能良好的薄壁容器豎直倒置懸掛，容器內(nèi)有一厚度不計、質(zhì)量為m的活塞，穩(wěn)定時正好封閉一段長度為的理想氣柱。活塞可通過輕繩連接受監(jiān)測重物，當(dāng)活塞下降至位于離容器底部位置的預(yù)警傳感器處時，系統(tǒng)可發(fā)出超重預(yù)警。已知初始時環(huán)境熱力學(xué)溫度為，大氣壓強為，重力加速度為g，不計摩擦阻力。（1）求剛好觸發(fā)超重預(yù)警時所掛重物的質(zhì)量M；（2）在（1）條件下，若外界溫度緩慢降低1%，氣體內(nèi)能減少，求氣體向外界放出的熱量Q。22．（2024·廣西貴港·模擬預(yù)測）如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好的球形容器內(nèi)部空間不規(guī)則，某興趣小組為了測量它的容積，在容器上插入一根兩端開口的長玻璃管，接口用蠟密封。玻璃管內(nèi)部橫截面積為S=0.5cm2，管內(nèi)一長為h=15cm的靜止水銀柱封閉著長度為l1=40cm的空氣柱，此時外界溫度為t1=27℃。現(xiàn)將容器包括水銀柱下方的玻璃管整體浸在溫度恒為t2=77℃的熱水中，水銀柱緩慢上升，當(dāng)水銀柱重新靜止時下方空氣柱長度變?yōu)閘2=100cm。實驗過程中大氣壓強p0不變，p0=1.0×105Pa（又寫作75cmHg）。（0℃對應(yīng)的熱力學(xué)溫度為273K，忽略水銀柱與玻璃管壁之間的阻力且水銀柱始終未從玻璃管口溢出）（1）求容器的容積為多少；（2）若該實驗過程中管內(nèi)氣體從外界吸熱Q=6J，求此過程中管內(nèi)氣體的內(nèi)能變化量。23．（2024·河北衡水·三模）一醫(yī)用氧氣瓶內(nèi)有壓強為p、溫度為T1、體積為V的氧氣，該氧氣瓶內(nèi)氧氣可以通過調(diào)壓閥分裝到氧氣袋中以方便使用。設(shè)每次分裝時，氧氣袋內(nèi)無氣體，分裝結(jié)束后，每個氧氣袋的體積為V1，壓強為p1。（1）若分裝氣體之前，氧氣瓶由于受到日照，氧氣溫度會升高，當(dāng)氧氣瓶內(nèi)氣體的壓強大于1.5p時，氧氣瓶有可能發(fā)生爆炸。①求氧氣能升高到的最高溫度；②已知氧氣內(nèi)能與溫度間的關(guān)系為U=kT（k為常數(shù)且已知），當(dāng)氧氣升高到最高溫度時，求氧氣從外界吸收的熱量；（2）若分裝過程中瓶中和袋中的氧氣溫度始終保持T1不變，求分裝3個氧氣袋后，氧氣瓶內(nèi)所剩余氧氣的壓強。24．（2024·江西·一模）如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸固定在傾角為斜面上，面積為、質(zhì)量為的活塞與汽缸壁無摩擦，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，整體處于靜止?fàn)顟B(tài)。最初時氣體處于狀態(tài)A，溫度，體積。先用外力緩慢拉動活塞使氣體達到狀態(tài)B，體積變?yōu)橹蠊潭ɑ钊?，降低氣體溫度達到，氣體達到狀態(tài)C。已知大氣壓為，氣體的內(nèi)能滿足，，重力加速度g取，從狀態(tài)A到狀態(tài)C的整個過程氣體吸收總熱量，求：（1）氣體在狀態(tài)B的壓強（2）氣體在狀態(tài)C的壓強及外力做的功W25．（2024·廣西柳州·一模）隨著國產(chǎn)新能源汽車的飛速發(fā)展，現(xiàn)在高端的國產(chǎn)新能源汽車也配備如圖1所示的空氣懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以簡化成一個帶活塞的導(dǎo)熱氣缸，如圖2所示，活塞通過輕質(zhì)金屬桿固連到車輪輪軸上。一輛質(zhì)量為（不含4個車輪和活塞）的汽車靜止在水平地面時，每個氣缸內(nèi)氣體體積為，活塞面積，初始時環(huán)境溫度為27℃，大氣壓強為（氣缸內(nèi)氣體可看成理想氣體，g?。?1)若環(huán)境溫度緩慢升高到33℃，大氣壓強保持不變，求每個氣缸內(nèi)氣體的體積；(2)若環(huán)境溫度保持27℃不變，質(zhì)量m＝60kg的駕駛員上車，待缸內(nèi)氣體穩(wěn)定后，求每個氣缸內(nèi)氣體的體積。26．（24-25高三上·貴州貴陽·開學(xué)考試）如圖所示，一個導(dǎo)熱良好的圓柱形氣缸開口向上豎直放置于水平面上，缸內(nèi)有一形狀不規(guī)則的文物，且封閉有一定質(zhì)量的理想氣體.初始時刻，氣體的溫度為7℃，質(zhì)量為m、橫截面積為S的活塞到氣缸底部的距離為h.現(xiàn)環(huán)境溫度緩慢升高到27℃時，活塞離氣缸底部的距離變?yōu)镠，此過程中缸內(nèi)氣體吸收的熱量為Q。已知大氣壓恒為，重力加速度大小為g，熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t之間的數(shù)量關(guān)系為，活塞與氣缸壁密封良好且不計摩擦，忽略文物熱脹冷縮的影響。求：(1)氣缸內(nèi)放置的文物的體積；(2)該過程中氣體增加的內(nèi)能。27．（2024·新疆·一模）某種“系留氣球”如圖甲所示，圖乙是氣球的簡化模型圖。主、副氣囊通過不漏氣、無摩擦的活塞分隔開，主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體（密度較?。?，副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定，左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達到平衡時，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長。在氣球升空過程中，大氣壓強逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時，活塞剛好與右擋板接觸，理想氣體的體積變?yōu)槌跏紩r的1.6倍，此時活塞兩側(cè)氣體壓強差為地面大氣壓強的。已知地面大氣壓強p0=1×105Pa，熱力學(xué)溫度T0=300K，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計。若氣球升空過程中理想氣體溫度不變。(1)求目標(biāo)高度處的大氣壓強p；(2)氣球在目標(biāo)高度處長時間駐留，氣球內(nèi)、外溫度達到平衡時，彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的，已知該處大氣壓強不變，求氣球駐留處的大氣熱力學(xué)溫度T2。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）28．（2024·河南·模擬預(yù)測）如圖為傳統(tǒng)制作爆米花所用的壓力鍋，制作時先把玉米放入鍋中，用鍋蓋封閉，然后放在火上加熱，當(dāng)壓強達到一定值時突然打開鍋蓋，滲入玉米內(nèi)的高壓空氣使玉米膨化而成為噴香可口的爆米花。已知壓力鍋裝入一定量的玉米粒后氣體容積為，鍋內(nèi)初始熱力學(xué)溫度為310K，大氣壓強為，當(dāng)鍋內(nèi)壓強達到時，就可以打開蓋子，制成爆米花了。設(shè)在加熱過程中放入鍋內(nèi)的玉米體積不發(fā)生變