2025届高考物理二轮复习：第11讲 热学-专项训练 【含答案】

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1.空调的工作原理如图所示,以下表述正确的是( )
A.空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述
B.空调的工作原理反映了热传导的方向性
C.此原理图中的Q1=Q2
D.此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体
2.[2024·金华模拟] 石墨烯中碳原子呈单层六边形结构.南京大学的科学家将多层石墨烯叠加,得到了一种结构规则的新材料,其中层与层间距约为六边形边长的两倍.下列说法正确的是( )
A.新材料属于非晶体
B.新材料没有确定的熔点
C.低温下新材料中碳原子停止运动
D.层间相邻碳原子间作用力表现为引力
3.(不定项)[2024·杭州高级中学模拟] 如图甲所示是分子间作用力与分子间距离之间的关系,分子间作用力表现为斥力时为正,一般地,分子间距离大于10r0时,分子间作用力就可以忽略;如图乙所示是分子势能与分子间距离之间的关系,a是图线上一点,ab是在a点的图线切线.下列说法中正确的有( )
A.分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点
B.图甲中阴影部分面积表示分子势能差值,与零势能点的选取有关
C.图乙中Oa的斜率大小表示分子间距离在该值时的分子间作用力大小
D.图乙中ab的斜率大小表示分子间距离在该值时的分子间作用力大小
4.我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课,在亿万中小学生心里播撒下科学的种子.“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验:一个是微重力环境下液桥演示实验,在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥,如图甲所示;另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示,把三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的培养皿,水在管内不断上升,直到管顶,如图乙所示.对于这两个实验的原理及其应用的理解,下列说法正确的是( )
A.液体表面张力使得液桥表面形状得以维持,而不会“垮塌”
B.分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图丙所示,能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C.农民使用“松土保墒”进行耕作,通过松土形成了土壤毛细管,使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D.航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
5.[2024·台州中学模拟] 如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满气体,Q为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后,气体进入Q中,最终达到平衡,则( )
A.气体体积膨胀,内能不变
B.气体分子势能减少,内能增加
C.气体分子势能增加,压强可能不变
D.Q中气体能自发地全部退回到P中
6.[2024·宁波模拟] 某汽缸内封闭有一定质量的理想气体,从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其V-T图像如图所示,则在该循环过程中,下列说法正确的是( )
A.从状态B到C,气体吸收热量
B.从状态C到D,气体的压强增大
C.从状态D到A,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D.若气体从状态C到D,内能增加3 kJ,对外做功5 kJ,则气体向外界放出热量8 kJ
7.[2024·绍兴模拟] 小明同学为测定某高原的大气压强进行以下实验.将总长L=24 cm的玻璃管开口端向下竖直插入装有水银的烧杯中,并使玻璃管内外的液面相平,如图甲所示,测得玻璃管内封闭空气的长度L1=12 cm,然后将玻璃管缓慢地竖直上提,移出烧杯,如图乙所示,测得玻璃管内水银柱的长度L2=10 cm,室内温度T1=300 K.
(1)玻璃管缓慢上提过程中,封闭气体 (选填“吸收”或“释放”)热量.
(2)求高原的大气压强.
(3)若将玻璃管转置开口向上,并加热使水银柱刚好移到管口,如图丙所示,求此时管内气体的温度;若要将水银全部溢出,需要将管内气体加热到多高温度?

8.[2024·广东卷] 差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统.如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变.当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭.当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2 m3;B内气体压强pB1等于大气压强p0.已知活塞的横截面积S=0.10m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小g取10 m/s2.A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到T2=270 K时:
(1)求B内气体压强pB2;
(2)求A内气体体积VA2;
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m.
9.[2024·湖州模拟] 当暴雨降临,路面水井盖因排气孔(如图甲)堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患.如图乙所示,水位以50 mm/h的速度上涨,质量为m=36 kg的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连,圆柱形竖直井内水面面积为S=0.4 m2,水面与井盖之间的距离为h=2.018 m时开始计时,此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强p0=1.0×105 Pa,空气可视为理想气体,温度始终不变,g取10 m/s2.
(1)若在井盖被顶起前外界对井内密封空气做了650 J的功,则该气体 (选填“吸收”或“放出”)的热量为 J;
(2)求密闭空气的压强为多大时井盖刚好被顶起;
(3)求从图示位置时刻起,井盖会被顶起所需的时间.

参考答案与详细解析
1.B [解析] 空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述,A错误;空调的工作原理反映了热传导的方向性,热量不能自发地从低温物体传导给高温物体,但在其他条件干预下,可以从低温物体传导给高温物体,B正确;此原理图中的Q1=Q2+W,C错误;此原理图说明在外界干预下,热量能从低温物体传到高温物体,D错误.
2.D [解析] 新材料由多层石墨烯叠加而成且结构规则,所以新材料为晶体,晶体具有确定的熔点,故A、B错误;由分子动理论可知,分子做永不停息的无规则运动,故C错误;层与层间距约为六边形边长的两倍,远大于分子间距离,由分子力的特点可知,层间相邻碳原子间作用力表现为引力,故D正确.
3.AD [解析] 综合题设及题图信息可知,分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点,故A正确;图甲中阴影部分面积表示分子势能差值,势能差值与零势能点的选取无关,故B错误;分子势能与分子间距离的关系图像中,图线切线的斜率大小表示分子间作用力大小,故C错误,D正确.
4.A [解析] 液体表面张力使得液桥表面形状得以维持,而不会“垮塌”,故A正确;分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图丙所示,水表面层中水分子间距离较大,大于r0,能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置,故B错误;农民使用“松土保墒”进行耕作,通过松土阻断了土壤毛细管,使得土壤下面的水分不容易被输送到地表,故C错误;毛笔书写过程中,在毛细现象作用下,墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力,于是墨汁便被吸入毛笔材料中,并牢牢“困”在毛笔内部,而当毛笔尖与纸张接触时,留在毛笔表面的墨汁,同样在毛细作用下,被吸附到纸上,其间根本无须重力作用,故D错误.
5.A [解析] 气体向真空中膨胀过程,气体对外不做功,因整个系统与外界没有热交换,由热力学第一定律可得,气体的内能不变,故A正确,B错误;假若气体分子势能增加,由于气体的内能不变,故气体分子平均动能减小,因气体体积增大,则气体分子的数密度也减小,由气体压强的微观解释可知气体的压强减小,故C错误;由热力学第二定律可知,Q中的气体不可能自发地全部退回到P中,故D错误.
6.C [解析] 从状态B到C过程气体发生等温变化,内能不变,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体放出热量,A错误;由V=CpT知,从C到D过程气体发生等压变化,B错误;从D到A过程中,气体温度不变,则单个气体分子碰撞器壁的力不变,压强减小,则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少,C正确;由ΔU=W+Q得Q=8 kJ,气体从外界吸收8 kg热量,D错误.
7.(1)吸收 (2)70 cmHg (3)400 K 600 K
[解析] (1)玻璃管缓慢上提过程中,管内气体温度不变,体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知,此过程中气体吸收热量.
(2)设高原大气压强为h1厘米水银柱高,玻璃管缓慢上提过程为等温过程,由玻意耳定律有p1V1=p2V2
即有ρgh1L1S=ρg(h1-L2)(L-L2)S
解得h1=70 cm
则可知,高原的大气压强为70 cmHg.
(3)设玻璃管转置后加热到T2时水银柱刚好移到管口,此过程为等容过程,由查理定律得
p2T1=p3T2
即ρgℎ1-L2T1=ρgℎ1+L2T2
可得T2=400 K
可知,此时管内气体的温度为400 K.设将管内气体加热到温度T3使水银全部溢出,由理想气体状态方程得
p3V3T2=p4V4T3
即ρgℎ1+L2L-L2ST2=ρgℎ1LST3
解得T3=600 K
可知,要将水银全部溢出,需要将管内气体加热到600 K.
8.(1)9×104 Pa (2)3.6×10-2 m3 (3)110 kg
[解析] (1)当环境温度降低到T2=270 K时,B内气体压强降低.若此时差压阀没打开,设pB2'为差压阀未打开时B内气体的压强,B内气体体积不变,由查理定律得
p0T1=pB2'T2
解得pB2'=9×104 Pa
由于A、B内气体压强差p0-pB2'