13.5热学综合练（解析版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

这是一份13.5热学综合练（解析版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．（2022·全国·模拟预测）如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不计气体的分子势能以及气缸和活塞间的摩擦）。将一个半导体NTC热敏电阻R（随着温度的升高热敏电阻阻值减小）置于气缸中，热敏电阻R与气缸外的电源E和电流表组成闭合电路，气缸和活塞与外界无热交换。现保持活塞位置不变，当发现电流表的读数增大时，下列说法正确的是（ ）
A．气体的密度增大
B．气体的压强不变
C．气体分子的平均动能增大
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变
【答案】C
【解析】A．气体的质量和体积不变，根据可知气体的密度不变，A错误；
B．电流表读数增大，热敏电阻减小，气体温度升高，根据查理定律可知气体压强增大，B错误；
C．气体的温度升高，所以气体分子的平均动能增大，C正确；
D．气体温度升高，分子热运动剧烈程度增加，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增大，D错误。
故选C。
2．（2022·湖北·模拟预测）物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，下列说法正确的是（ ）
A．相同质量的同种理想气体在相同压强和相同温度下的密度相等
B．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒做无规则运动的体现
C．绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功，气体的内能可能减少
D．若体积为V的氮气中每个氮气分子的体积为，则此部分氮气所含氮气分子的个数为
【答案】A
【解析】A．对于相同质量的同种理想气体，根据理想气体状态方程
（C为常数）
和
可得
则对于相同质量的同种理想气体，压强和温度相同时，其密度相等，A正确；
B．布朗运动是固体小颗粒因受到周围分子做无规则热运动的撞击力不平衡而产生的，它是液体分子做无规则运动的间接体现，不是悬浮在液体中的固体小颗粒做无规则运动的体现，B错误；
C．根据热力学第一定律
在绝热的情况下
外界压缩气体，对气体做功
气体的内能一定增大，C错误；
D．因为氮气分子之间的距离比氮气分子的直径大得多，所以若体积为V的氮气中每个氮气分子的体积为，则此部分氮气所含氮气分子的个数比少，D错误。
故选A。
3．（2020·山东·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其VT图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定吸热
B．pc=pbC．过程bc中分子势能不断增大
D．过程ca中气体吸收的热量大于对外界做的功
【答案】A
【解析】A．气体ab过程是等容过程，体积不变，随着温度的升高，气体的内能增大，；由于气体的体积没有发生变化，故外界对气体没有做功，根据热力学第一定律可知，气体一定是从外界吸收了热量，A正确；
B．气体从b c过程是等压过程，即；气体从c到a经历了等温过程，根据玻意耳定律可知，，，故。则，B错误；
C．理想气体分子间作用力为零，故bc过程分子势能为零，C错误；
D．过程ca中，气体的体积增加，气体对外界做功，但由于气体温度不变，内能不变，即，根据热力学第一定律，气体必然从外界吸收热量，且吸热量刚好等于它对外界做的功。D错误。
故选A。
4．（2022·江苏省昆山中学模拟预测）如图所示，内壁光滑导热气缸中用活塞封闭住一定质量的理想气体，现用一外力F将活塞缓慢向上拉动，气缸始终保持静止，在此过程中没有气体漏出，环境温度不变，下列说法正确的是（ ）
A．外力F逐渐变小
B．气体的内能增加
C．气体从外界吸收热量
D．气体吸收的热量大于对外做的功
【答案】C
【解析】根据题意可知，气缸内壁光滑导热，且外界环境温度不变，则封闭气体做等温变化，现用一外力F将活塞缓慢向上拉动，气缸始终保持静止，气体体积变大
A．由玻意耳定律可知，气体的压强变小，则内外的压强差变大，所以所需要的外力F逐渐变大，故A错误；
B．由于气体发生等温变化，则气体的内能不变，故B错误；
C．由于气体体积变大，气体对外界做功，则
气体内能不变，由热力学第一定律
可知，气体从外界吸热，故C正确；
D．由于气体内能不变，可知气体吸收的热量等于对外做的功，故D错误。
故选C。
5．（2022·上海·模拟预测）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg，现移动右侧玻璃管，使两侧管内水银面相平，此时气体柱的长度为（ ）
A．20cmB．25cm
C．40cmD．45cm
【答案】A
【解析】设玻璃管横截面积为，初态，气体的压强为
体积
当两侧管内水银面相平时，设气体柱长度为，则气体体积为
压强
由玻意耳定律可得
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．（2022·上海浦东新·模拟预测）如图，封有空气的玻璃瓶开口向下静置于恒温水中。将其缓慢往下压了一小段距离，此过程中气体的质量保持不变。不考虑气体分子间的相互作用，则能反映瓶内气体状态变化的图像是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】由题意可知气体经历等温变化，且压强增大，体积减小，根据玻意耳定律可知p与V的乘积不变，即p-V图像应为双曲线的一支，图像应为过原点的倾斜直线，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．封有理想气体的导热气缸开口向下被悬挂，活塞下系有钩码P，整个系统处于静止状态，如图所示。若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢。下列说法中正确的是（ ）
A．外界温度升高，气体的压强一定增大
B．外界温度升高，外界可能对气体做正功
C．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热
D．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小
【答案】C
【解析】A．因为系统状态变化足够缓慢，所以活塞可视为始终受力平衡，外界温度升高，但大气压强和钩码质量不变，所以气体的压强不变，故A错误；
B．气体经历等压变化，根据盖-吕萨克定律可知气体温度升高，体积增大，外界一定对气体做负功，故B错误；
CD．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体压强减小，根据玻意耳定律可知气体体积增大，对外做功，又根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故C正确，D错误。
故选C。
二、多选题
8．（2022·安徽·定远县育才学校模拟预测）如图，一定质量的理想气体从状态经热力学过程后又回到状态a，且外界环境为非真空状态。则下列说法正确的是（ ）
A．b、c两个状态，气体的温度相同
B．过程中，每个气体分子热运动的速率都增大了一倍
C．过程中，气体的温度先降低再升高
D．过程中，外界对气体做功
E．循环过程中，气体吸收的热量比放出的热量多
【答案】ADE
【解析】A．根据理想气体状态方程，结合图中数据可知，b、c两个状态时，pV的乘积相等，即两个状态气体的温度相同，故A正确；
B．a→b 过程中，气体体积不变，压强增大一倍，气体热运动的平均动能增大一倍，则平均速度变为原来的倍，并非每个气体分子速率增大一倍，故B错误；
C．由理想气体状态方程可得
结合图形和题意可知，气体的温度应该先升高后降低，故C错误；
D．c→a 过程中，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，其做功大小为
故D正确；
E．根据p-V图像的面积表示气体对外所做功的功，结合题意可知，c→a 过程中，外界对气体做功，c→a →b过程中，向外界释放热量， b→c过程中，气体对外界做功，从外界吸收热量，结合图形可知，循环过程中，气体吸收的热量比放出的热量多，其值为三角形abc的面积，即，故E错误。
故选ADE。
9．（2022·安徽·滁州市第四中学三模）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】ABD
【解析】AC．根据理想气体状态方程可知
即图像的斜率为，故有
故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；
DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有
而，，则有
可得
，
即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；
故选ABD。
10．（2022·湖南·长沙一中一模）有关下列五幅图像所对应的物理规律，说法正确的是（ ）
A．甲图中，碳颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
B．乙图说明单晶体在不同方向上的微粒排列是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性
C．丙图中，当分子间作用力为零时，分子间的引力、斥力都为零，分子势能最小
D．从丁图可知气体的多数分子的速率在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律
E．将戊图中的隔板抽走，A内气体进入B内，对外不做功，内能不变
【答案】BDE
【解析】A．图中的折线是固体小颗粒在不同时刻的位置的连线，即不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，图中的折线没有规则，说明固体小颗粒的运动是无规则的，水分子的运动是无规则的，故A错误；
B．单晶体具有各向异性，是因为内部结构，在不同方向上物质微粒的排列情况不同，故B正确；
C．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力大小相等方向相反，合力为零，即分子力为零，但不是分子间的引力和斥力都为零；分子间距离从近距离增大时，分子力先为斥力，后为引力；分子力先做正功，后做负功；故分子势能将先减小后增大，当两个分子间的距离为r0时，分子势能最小，故C错误；
D．根据分子运动的统计规律可知，不论温度如何变化，气体分子速率分布规律总表现为“中间多两头少”，速率很大和很小的分子总是少数分子，故D正确；
E．绝热容器内的气体与外界没有热传递，即
Q=0
A内气体向真空扩散时气体没有做功，即
W=0
根据热力学第一定律，可得
即气体的内能不变，故E正确。
故选BDE。
11．（2022·新疆·三模）一定质量的理想气体从状态开始，经历、、、回到原状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中、均垂直于横轴，、的延长线均过原点。下列表述正确的是（ ）
A．在状态时，单位时间内碰撞容器壁的气体分子数最少
B．气体在、两状态的压强相等
C．气体在状态时的内能小于它在状态时的内能
D．在过程中，气体对外界释放的热量等于外界对气体做的功
E．经历一次循环，气体从外界吸收热量
【答案】ABD
【解析】B．根据理想气体状态方程
可得
可知过程，气体发生等压变化，即气体在、两状态的压强相等，B正确；
A．过程，气体的温度不变，气体的体积减小，单位体积的气体分子数增多，可知状态时单位时间内碰撞容器壁的气体分子数小于状态时；过程，气体发生等压变化，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，根据气体压强微观意义可知，状态时单位时间内碰撞容器壁的气体分子数小于状态时；过程，气体的温度不变，气体的体积增大，单位体积的气体分子数减少，可知状态时单位时间内碰撞容器壁的气体分子数大于状态时；过程，气体发生等压变化，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，根据气体压强微观意义可知，状态时单位时间内碰撞容器壁的气体分子数大于状态时；根据以上分析可知在状态时，单位时间内碰撞容器壁的气体分子数最少，A正确；
C．由于气体在状态的温度大于气体在状态的温度，可知气体在状态时的内能大于它在状态时的内能，C错误；
D．在过程中，气体的温度不变，气体的内能不变，气体的体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体对外界释放的热量等于外界对气体做的功，D正确；
E．气体经历一次循环的图像如图所示
根据图像与横轴所围成的面积表示做功的大小可知，过程外界对气体做的功大于气体对外界做的功，故气体经历一次循环，外界对气体做功，气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外界释放热量，E错误；
故选ABD。
12．（2022·山东日照·一模）一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态a和b的压强分别，温度分别为。c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别，温度分别为。下列关系式正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】BC
【解析】A．因为曲线都为反比例函数，根据理想气体的状态方程，可以曲线I和II皆为等温变化曲线，A错误；
B．ac两点压强相等，根据盖-吕萨克定律
B正确；
C．a点的压强和c点相同，而cd两点在等温变化曲线II中，根据玻意耳定律.
C正确；
D．bd两点体积一样，根据查理定律
D错误。
故选BC。
13．（2022·河北张家口·三模）如图所示，电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成一个密闭的连通系统，制冷剂在连通系统内循环流经这四个部分。各部分的温度和压强如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．冷凝器向环境散失的热量一定大于蒸发器从冰箱内吸收的热量
B．该过程实现了热量从低温物体向高温物体传递
C．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体
D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都降低
【答案】ABD
【解析】A．根据热力学第一定律，（从低温物体吸收的热量）+W（压缩机对系统做功）（向高温物体释放的热量），A正确；
B．这一过程不是自发完成的，蒸发器和冷凝器两处的热交换方向都是从高温物体向低温物体，整个过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，符合热力学第二定律，B正确；
C．制冷剂在蒸发器中虽然是气体状态，但是不满足远离液化的状态，不能看成理想气体，C错误；
D．在冷凝器中制冷剂温度降低，分子平均动能降低，分子间距从气体过渡到液体，分子势能降低，D正确。
故选ABD。
三、解答题
14．（2023·山西·模拟预测）如图所示，高为、截面积的绝热汽缸开口向上放在水平面上，标准状况（温度℃、压强）下，用绝热活塞和导热性能良好的活塞将汽缸内的气体分成甲、乙两部分，活塞用劲度系数为的轻弹簧拴接在汽缸底部，系统平衡时活塞位于汽缸的正中央且弹簧的形变量为零，活塞刚好位于汽缸的顶部；现将一质量为的物体放在活塞上，活塞下降，如果用一加热装置对气体乙缓慢加热使活塞回到汽缸顶部，此时气体乙的温度为多少摄氏度？（活塞的质量以及一切摩擦均可忽略不计，外界环境的温度和大气压恒定，重力加速度取，结果保留整数）
【答案】
【解析】对于气体甲，初态
，
末态
，
根据玻意耳定律有解得
若使活塞返回到汽缸顶部，气体乙末状态时气柱长为，此时弹簧要伸长，对活塞有
解得
，
对气体乙，初态
，，
根据理想气体状态方程有解得
则
15．（2022·河南安阳·模拟预测）上端开口的导热汽缸放置在水平面上，大气压强为。气缸内有一卡子，横截面积为S的轻质活塞上面放置一个质量为m的重物，活塞下面密封一定质量的理想气体。当气体温度为时，活塞静止，此位置活塞与卡子距离为活塞与气缸底部距离的．现缓慢降低气缸温度，活塞被卡子托住后，继续降温，直到缸内气体压强为。已知重力加速度为g，活塞厚度及活塞与气缸壁之间的摩擦不计。求：
（1）活塞刚接触卡子瞬间，缸内气体的温度；
（2）缸内气体压强为时气体的温度。
【答案】（1）； （2）
【解析】（1）活塞被卡子托住前，气体经历等压变化，设活塞刚刚接触卡子时气体的温度为，根据盖—吕萨克定律有
式中
根据题意
联立解得
（2）活塞被卡子托住后，再降低温度，气体经历等容变化
根据查理定律有
式中
根据力的平衡条件有
联立可得
16．（2022·湖北·模拟预测）密闭容器内装有质量的氧气，开始时氧气压强为，温度为，因为阀门漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为大气压强，温度降为，已知大气压强为，容器不变形，且以上状态的氧气均视为理想气体。求漏掉的氧气质量。
【答案】0.89kg
【解析】开始时容器内氧气温度为
经一段时间后温度降为
压强变为
设容器的体积为，以开始时容器内全部氧气为研究对象，由理想气体状态方程得
解得
所以漏掉的氧气质量为
17．（2023·广东·模拟预测）验证大气压强存在的实验中，将有开口的易拉罐加热后倒置浸入浅水盆中，易拉罐会变瘪。某同学进行了一次实验：已知易拉罐容积为，初状态罐内气体压强等于大气压、气体温度为。将该易拉罐倒置浸入浅水盆，罐内气体温度在极短时间内降为，同时有的水流入罐内，若内外压强差大于，该款易拉罐会变瘪，请通过计算说明该同学这次实验能否让易拉罐变瘪。
【答案】能让易拉罐变瘪
【解析】假设易拉罐还未变瘪,初状态
末状态
根据理想气体状态方程
解得
因此易拉罐内外压强差为
故本次实验能让易拉罐变瘪。
18．（2022·江西宜春·模拟预测）如图所示，长方形容器体积为V0＝3L，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左、右两部分，外界温度为27℃时，左、右体积比为1：2。当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0＝1.0×105Pa，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦，求：
（1）活塞刚好移动到容器的正中央时，外界的温度；
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，若左侧容器中气体的内能增加，左边容器内气体吸收的热量。
【答案】（1）450K；（2）60J
【解析】（1）活塞缓慢移动过程中，两侧气体压强相等，因为右侧气体压强始终等于大气压强，故左侧气体经历等压变化，初始状态
末状态
由盖—吕萨克定律可得
解得外界的温度为
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，左边容器中气体对外做功，故右侧气体对活塞做功为
由热力学第一定律可得