新教材2024届高考物理二轮复习分层练专题五机械振动和机械波光电磁波热学近代物理初步考点三热学含答案

这是一份新教材2024届高考物理二轮复习分层练专题五机械振动和机械波光电磁波热学近代物理初步考点三热学含答案，共26页。

A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大
C．分子势能在r0处最小
D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小
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．[2023·新课标卷](多选)如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦．初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等．现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )
A．h中的气体内能增加
B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等
D．f与h中的气体压强相等
5．[2023·湖南卷]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.
题组一 热学基础知识
6．[2023·广东省珠海市模拟]关于分子动理论，下列说法中正确的是( )
A．图甲中，油酸分子直径等于一滴油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值
B．图乙为分子力F与其间距r的图像，分子间距从r0开始增大时，分子势能先变小后变大
C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时气体分子的速率分布图
D．图丁为布朗运动的示意图，温度越高、微粒越大，布朗运动越明显
7．[2023·江苏省南通市模拟]胎压监测系统(TPMS)显示某一轮胎内的气压为2.4atm，已知该轮胎的容积为20L，气体温度为0℃，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023ml－1，且0℃、1atm下1ml任何气体的体积均为22.4L，则( )
A．轮胎内每个气体分子的大小约为2×10－9m
B．轮胎内每个气体分子的大小约为3×10－9m
C．该轮胎内气体的分子数约为1×1024
D．该轮胎内气体的分子数约为5×1023
8．[2023·重庆市渝中区模拟]液体的表面张力在生产生活中有利有弊．市面上的清洁剂如洗衣粉、肥皂等都含有一定量的表面活性剂，加入水中会减小水的表面张力．液体的表面张力还与温度有关，在其他条件不变的情况下，通过升高温度可以降低液体的表面张力，下列说法不正确的是( )
A．将两端开口的细洁净玻璃管插入肥皂水中，毛细现象比插入清水中更加明显
B．孩童用肥皂水能吹出大气泡而清水不能，是因为清水的表面张力更大，不容易被空气撑开成气泡
C．用热水清洗碗具可以有更好的去污效果，是因为热水表面张力小，更容易浸润碗具
D．清水洒在有孔隙的布雨伞上却不会渗水，是因为液体表面张力的效果
9．[2023·山东青岛模拟](多选)如图，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法正确的是( )
A．虚线为Ep­r图线，实线为F­r图线
B．当分子间距离rpD
D．当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
25．[2023·山东省泰安市模拟]如图所示，一长度L＝30cm的气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S＝50cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，A的质量为m＝20kg，物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.75.开始时活塞距缸底L1＝10cm，缸内气体压强等于外界大气压强p0＝1×105Pa，温度t1＝27℃.现对气缸内的气体缓慢加热，g＝10m/s2，则( )
A．物块A开始移动时，气缸内的温度为35.1℃
B．物块A开始移动时，气缸内的温度为390℃
C．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功30J
D．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功130J
26．[2023·山东省模拟]将一个装有一定量水(未装满)的口服液玻璃瓶，瓶口向下按入水池中，在水面下50cm深处恰能保持悬浮状态．假设水温一直保持恒定，下列说法正确的是( )
A．将瓶向下按10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
B．将瓶向下按10cm，放手后瓶将在水深60cm处悬浮
C．将瓶向上提10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
D．将瓶向上提10cm，放手后瓶上升到水面
27．[2023·河北省模拟](多选)某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢升高环境温度，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是( )
A．A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B．A状态下气体压强等于环境压强
C．由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量
D．使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
28．[2023·山东省东营市一模]历史上因为阴极射线管真空度不高，高速电子运动时受空气阻力的影响，没有观察到电子的有效偏转，人们一度认为电子不带电，后来卢瑟福改进仪器，才发现电子在电场中的偏转，进而说明电子是带负电的另一种新粒子．某同学为了自制真空管，采用抽气装置对某一体积为V的玻璃管进行抽气，初始时，气体的压强等于大气压p0，已知每次能从玻璃管中抽走气体的体积为V0，其中V0＝eq \f(1,10)V，抽气过程温度不变，经过n次抽气后，玻璃管中气体的压强p和剩余气体的质量与原有气体质量的比值分别为( )
A．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
B．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
D．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
29.[2023·广东省模拟]一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝8kg，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的气缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，g取10m/s2，活塞不漏气，且与缸壁无摩擦．现给封闭气体加热，求：
(1)当汽缸恰好脱离地面时，缸内气体的温度；
(2)缸内气柱长度L2＝30cm时，缸内气体的压强p.
30.[2023·山东青岛统考]如图为某科技小组设计的一款测量水深的装置．两个长度均为L＝0.8m，截面积分别为5S和S的圆筒M、N，中间连接在一起，组成一个两端开口的汽缸．再取两个密闭良好的轻薄活塞A、B，分别放在两圆筒M、N中，两活塞用轻质硬杆相连，硬杆长也为L.开始时活塞A处在M的开口处，活塞B处在两圆筒的连接处，两活塞间封闭了一定量的气体，压强为p0.使用时将该装置放入水中，通过测量活塞相对圆筒的位置移动可测出水深．已知汽缸、活塞导热良好，不计一切摩擦，圆筒内气体可视为理想气体，外界大气压强为p0相当于10m高的水柱产生的压强，忽略水的温度变化和装置上下表面压强差．求：
(1)将该装置放在水面下2.5m处，稳定后活塞A相对汽缸移动的距离；
(2)用该装置可以测出的水深h的最大值．
31．[2023·广东省模拟]如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，右端通过橡胶管(橡胶管体积不计)与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为V0＝90cm3，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为7℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16cm，水银柱上方空气柱长h0＝20cm.(已知大气压强p0＝76cmHg，U形玻璃管的横截面积为S＝0.5cm2)
(1)若对水缓慢加热，应加热到多少摄氏度，两边水银柱高度会在同一水平面上？
(2)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？
[答题区]
考点3 热学
1．解析：分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，A错；分子从无限远靠近到距离为r0的过程，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能变小，B错；分子间距离从r0减小的过程，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能变大，结合B项分析可知，分子势能在r0处最小，C对，D错．
答案：C
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：当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩．与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确；未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析pfS＝F弹＋pgS，则pf>pg，分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pfVf,Tf)，eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pgVg,Tg)，由题意可知，因弹簧被压缩，则Vf>Vg，联立可得Tf>Tg，B错误；对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确．在达到稳定过程中h中的气体体积变小，f中的气体体积变大，即Vf＞Vh.根据理想气体状态方程对h气体分析可知eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(phVh,Th)，联立可得Tf>Th，C错误．故选AD.
答案：AD
5．解析：(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积V＝V0＋V1
根据玻意耳定律p0V0＝p1V
解得p1＝eq \f(p0V0,V0＋V1)
(2)同理第二次抽气p1V0＝p2V
解得p2＝eq \f(p1V0,V0＋V1)＝(eq \f(V0,V0＋V1))2p0
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn＝(eq \f(V0,V0＋V1))np0
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为ΔF＝(p0－pn)S＝[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
答案：(1)eq \f(p0V0,V0＋V1) (2)[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
6．解析：油酸分子的直径等于一滴溶液中油酸的体积与油膜面积之比，并不是油酸酒精溶液的体积与油膜面积之比，A项错误；根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r0增大时，分子力表现为引力，做负功，分子势能变大，B项错误；由图可知，T2对应曲线中速率大的分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，T2对应的温度较高，C项正确；温度越高、微粒越小，布朗运动越明显，D项错误．
答案：C
7．解析：由理想气体状态方程eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(p1V1,T0)，解得0℃、1atm下该轮胎的容积V1＝eq \f(p0T0V0,p1T0)＝eq \f(2.4×273×20,1×273)L＝48L，则胎内气体分子数为n＝eq \f(V1,22.4)NA≈1×1024(个)，C项正确，D项错误；轮胎内平均每个气体分子所占空间的大小约为V＝eq \f(V0,n)＝eq \f(20×10－3,1×1024)＝20×10－27m3，又V＝d3，所以d＝3×10－9m，则轮胎内每两气体分子之间的距离约为3×10－9m，A、B两项错误．
答案：C
8．解析：毛细现象的本质是液体的表面张力对管中液体向上的拉力，肥皂水的表面张力更小，对管内液体向上的拉升效果更小，故毛细现象更不明显，A项错误；液体表面张力越大，越有形成细小液珠的趋势，即表面张力越大，越不容易变成扩张的气泡，B项正确；温度越高，水的表面张力越小，水与固体表面的作用效果越明显，更容易浸润固体，C项正确；因为表面张力的作用，雨水会在布伞上形成液珠，液珠的尺寸大于布伞的孔隙大小，因此不会渗水，D项正确．
答案：A
9．解析：当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为Ep­r图线，实线为F­r图线，A正确；r2为平衡位置，当分子间距离rT2，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，对气体M，eq \f(pM1VM1,T1)＝eq \f(pM3VM3,T3)，VM1＝hs，VM3＝(eq \f(3,2)h＋3h－h′)s
对气体N，有pN1·3hs＝pN3h′，又pM1＝pN1，pM3＝pN3，解得h′≈82cm，因为82cmWBC，所以A→C过程气体放出的热量大于B→C过程，D项错误．
答案：B
19．解析：空调在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，A正确；根据热力学第二定律可知，即使通过采用先进技术，热机也不能够实现把燃料产生的内能全部转化为机械能，B错误；冰箱的工作原理是将里面的热量吸收到外面使内部的温度降低，并且自身工作也会消耗电能产生热量，所以当冰箱在密闭的房间里并打开，此时冰箱内外部相通，所以无法降温，由于冰箱本身工作消耗电能会产生热量，所以房间温度会升高，C、D错误．
答案：A
20．解析：由题意可知，塑料袋内气体的物质的量为n＝eq \f(V,V0)＝eq \f(560×10－3,22.4)ml＝0.25ml，包含分子数为N＝nNA＝0.25×6.02×1023个＝1.5×1022个，B项正确．
答案：B
21．解析：液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，既具有液体流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B两项错误；不通电时，即在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，穿过玻璃的光线少，所以像毛玻璃不透明．通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C项错误，D项正确．
答案：D
22．解析：汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，所以气体分子平均动能不变，A项正确；仅用此气体的摩尔质量和密度可以算出气体的摩尔体积，但是气体分子之间距离远大于分子直径，所以不能计算出气体分子的体积只能计算气体分子占有的空间，B项错误；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，C项正确；气体温度不变而体积增大，由玻意耳定律可知，气体压强减小，气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少，D项正确．
答案：ACD
23．解析：充气过程中胎内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，充气过程中胎内气体分子总数增加，故内能增大，A项错误；充气过程是将外界气体压缩到胎内，压缩气体对气体做功，但温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律可知，一定放热，B项错误；设充气时间为t，该时间内充入压强为p1＝1.1×105Pa的气体体积V1＝tΔV＝eq \f(tV0,400)，根据玻意耳定律p1(V0＋V1)＝p2V0，代入数据解得t≈110s，C项错误，D项正确．
答案：D
24．解析：甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，A、B两项错误；液体中A、B处的压强分别为pA＝p0＋ρghA，pB＝p0＋ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；气体分子间距离很大，C、D处气体分子平均碰撞情况一致，乙容器中pC＝pD，C项错误；当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大，D项正确．
答案：D
25．解析：初态气体p1＝p0＝1×105Pa，温度T1＝300K，物块A开始移动时，p2＝p0＋eq \f(μmg,S)＝1.3×105Pa，根据查理定律可知eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，解得T2＝390K＝117℃，A、B两项错误；活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功W＝p2S(L－L1)＝130J，C项错误，D项正确．
答案：D
26．解析：玻璃瓶保持静止，有mg＝ρ水gV排，依题意，瓶内气体做等温变化，有p1V1＝p2V2，将瓶向下按10cm，瓶内气体压强增大，体积减小，有mg>ρ水gV排，放手后瓶将加速下沉，A、B两项错误；同理，将瓶向上提10cm，瓶内气体压强减小，体积增大，有mg