专题15 热学2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（原卷版）

专题15 热学

 1、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）某室内游泳馆的游泳池里的水温保持恒定，有一气泡从池底缓慢上升（气泡内空气质量、温度保持不变，可视为理想气体），则在此过程中（　　）

A. 气泡不断膨胀对外做功，内能减少

B. 气泡内分子间距离逐渐增大，分子平均动能减小

C. 气泡内气体从外界吸收能量，且吸收热量小于气体对外界做的功

D. 单位时间内撞击气泡内壁单位面积上的分子数目减少

2、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环过程。下列说法正确的是（　　）

A. A→B→C过程中，气体压强先增加后不变

B. C→D→A过程中，单位体积内分子数先不变后增加

C. 整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功

D. 整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变

3、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ba的延长线通过坐标原点，气体a、b、c、d四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（    ）

A. 气体在bc过程中体积的变化量等于da过程中体积的变化量

B. 气体在ab过程中内能的增加量小于cd过程中内能的减少量

C. 气体在ab过程中吸收的热量等于cd过程中放出的热量

D. 气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量

4、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。在一次缓慢压缩打气筒的充气过程中，设此次充气过程中篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是（　　）

A. 此过程中气体的内能增大

B. 此过程中每个气体分子的动能均不变

C. 此过程中气体向外界放出热量

D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减少

5、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（　　）

A. 石墨是非晶体

B. 石墨研磨成的细粉末就是石墨烯

C. 单层石墨烯的厚度约3μm

D. 碳原子六边形顶点附近不停地振动

6、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）关于一定量的气体，下列说法正确的是（　　）

A. 气体做等温膨胀变化，其压强一定减小

B. 气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和

C. 气体分子热运动的剧烈程度减弱时，气体的压强一定减小

D. 若气体处于完全失重的状态，气体的压强一定为零

E. 气体从外界吸收热量，其内能可能减小

7、（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）如图所示是一种演示气体定律的仪器一哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，开始时气球自然松弛，气球内气体与外界连通，气体体积为V，瓶内气体体积为。用打气筒出气口紧密贴合气球吹气口并向气球内缓慢打入气体，直至气球体积增大到，容器和气球导热良好，外界温度不变，气球壁厚度不计、重力不计，大气压强为，在此过程中（　　）

A. 瓶内气体内能减小

B. 瓶内气体吸热

C. 瓶内气体压强由变为

D. 气球中充入的气体质量等于开始时气球中气体质量

8、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法正确的是（    ）

A. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

B. 在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动

C. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小

D. 打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，说明空气分子之间存在着斥力

E. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的

9、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法正确的（　　）

A. 在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少

B. 凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生的

C. 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的

D. 随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气（理想气体）内能减小

E. 能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源

10、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）下列说法中正确的是（　　）

A. 布朗微粒越大，受力面积越大，所以布朗运动越激烈

B. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大

C. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先增大后减小

D. 两个系统达到热平衡时，它们的分子平均动能一定相同

E. 外界对封闭的理想气体做正功，气体的内能可能减少

11、（2023·湖北省孝昌县一中高三下学期三模）一定质量理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（   ）

A. a→b是等温过程

B. a→b过程中气体吸热

C. a→c过程中状态b的温度最低

D. a→c过程中外界对气体做正功

12、（2023·福建省南平市高三下学期第三次质检）福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是（　　）

A. 茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力

B. 茶香四溢是扩散现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓

C. 茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力

D. 茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动

13、（2023·福建省泉州市高三下学期5月适应性练习）如图为一定质量的理想气体的体积与热力学温度的关系图像，该气体的状态经历的变化过程。气体状态由过程中，气体压强________（选填“增大”“不变”或“减小”）；若整个过程中气体放出的热量为，则整个过程外界对气体所做的功为________。

14、（2023·福建省莆田市高三下学期第四次质检）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体______（填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。

15、（2023·福建省宁德市高三下学期5月质检）一定质量的理想气体，从初始状态a经状态b、c、d再回到a，它的压强p与热力学温度T的变化关系如图所示，其中ba和cd的延长线过坐标原点，状态a、d的温度相等。气体在状态a的体积_______（选填“大于”“等于”或“小于”）在状态d的体积，从状态b到c，气体吸收的热量_______（选填“大于”“等于”或“小于”）它对外界做的功。

16、（2023·河南省开封市高三下学期三模）下列说法正确的是（　　）

A. 当两分子间距减小到分子间作用力为0时，其分子势能一定最小

B. 达到热平衡的系统一定具有相同的温度

C. 一定质量的理想气体，在发生绝热膨胀的过程中，其分子的平均动能一定减小

D. 一种液体是否浸润某种固体，仅与固体的性质有关系

E. 将密闭一定质量气体的容器置于在轨运行的宇宙飞船中，容器内的气体压强将变为0

17、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．

A. 图中两条曲线下面积相等

B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C. 图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形

D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E. 与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

 18、（2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）一定质量的理想气体发生状态变化，其体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，气体经历了A→B→C→D→A的循环过程，下列分析正确的是（　　）

A. A→B的过程中外界对气体做功

B. B→C过程气体压强不变

C. C状态的单位体积气体分子数一定比D状态的小

D. D→A过程气体放出热量

E. A状态的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态的小

19、 （2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）自由潜水是指不携带气瓶，只通过自身调节腹式呼吸屏气尽量往深潜的运动。2018年，“中国自由潜水第一人”王奥林将中国自由潜水记录刷新到水下。若标准大气压相当于深为的水柱产生的压强，且标准大气压下人体肺部气体的体积为，肺部气体温度等于人体内温度，视为不变，g取。求：

（1）水下时，肺部气体的体积；

（2）在上升过程中，在最大深度处通过吸入嘴里的空气将肺部气体体积恢复至，返回时为了避免到达水面后出现肺部过度扩张，即肺部气体体积不超过，需要在安全深度时将多余气体吐出，则吐出压缩空气的最小体积V。

20、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止，求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg，环境温度不变。(保留三位有效数字)

21、（2023·河北省石家庄市高三下学期质检三）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。

（1）该同学测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，由图可知该同学选用的横轴为______，图线后半段向上弯曲可能的原因是______

A.改变气体体积时推拉活塞速度过快           

B.推拉活塞时，手握住注射器含有气体部分

C.实验中有漏气现象                       

D.环境温度降低

（2）该小组改进了实验操作，避免了上述问题，同时为能更准确地测出气体的压强，直接用软管连通注射器和压强传感器，测得多组封闭气体的压强p和体积V的数据后，做出图像如图丙所示，图线不过原点的原因可能是______。（写出一条即可）

22、（2023·湖南省永州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为m1=5kg，m2=10kg，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，h=28cm。外界大气压恒为p0=1.0×105Pa，气体M的热力学温度T1=280K，C、D两活塞的横截面积均为S=0.01m2，取重力加速度大小g=10m/s2，不计一切摩擦。对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：

（1）气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度T2；

（2）气体M的温度升到T3=450K时活塞D距离地面高度h'。

23、（2023·湖北省高三下学期三模）军训是学生接受国防教育的基本形式，学生在军训时刻苦训练，会消耗大量水分。为解决学生用水问题，小刚同学采用压水器结合桶装水进行供水，装置如图（a）所示，同学们通过按压压水器，就可以将水从出水口压出。上述过程可简化为如图（b）所示模型。大气缸B可当做水桶，可认为是内径一定的圆桶，容积为16升，高度为80cm（桶壁厚度不计）；带活塞的小气缸A可当做压水器，每次最多可将0.8升1标准大气压空气压入水桶中，出水管C的出水口与水桶B上部等高，和为单向阀门。已知，外界大气压为标准大气压，大小为，水的密度为，重力加速度为，出水管中的水所占体积可以忽略，外界温度保持不变，某次使用后桶内还剩余有8升水，如图。求：

（1）此时桶内封闭气体的压强；

（2）若要再压出4升水，至少需按压几次？

24、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）如图所示，两端封闭的粗细均匀且导热性能良好的玻璃管放置在水平桌面上，玻璃管长度为3L（单位：cm），玻璃管内由长度为L（单位：cm）的水银柱将管内的理想气体分成左右两部分，稳定时两部分气体长度相同，左右两部分气体的压强均为H cmHg。现在外力作用下使玻璃管沿水平桌面向右做匀加速直线运动，玻璃管中左侧的气柱长度变为原来的一半，重力加速度为g，求玻璃管运动的加速度a的大小。

25、（2023·湖南省邵阳市高三下学期第三次联考）气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为，横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接，可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，已知大气压强为，室内温度，取。若质量为M的人盘坐在椅面上，稳定后椅面下降的高度为，室内温度保持不变。

（1）求坐椅上人的质量M；

（2）稳定后，室内气温缓慢升高至，此过程中封闭底座气体内能增加2.0J，求封闭气体与外界交换的热量。

26、（2023·河南省开封市高三下学期三模）如图所示，横截面积为S，高度为h内壁光滑的圆柱形导热薄壁气缸，在距气缸底部为处安装有卡环a，b，一厚度不计质量为的活塞静止在卡环上，开始时左下部的阀门处于打开状态。现要想活塞上升至气缸顶部，可以按下列方案进行操作：方案一，向气缸内充入压强为温度为的空气；方案二，关闭阀门让气缸与外界绝热，对内部气体加热。已知上述空气可看做理想气体，汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢进行的，环境温度为，外界大气压为，重力加速度为g。

（1）求方案一中，充入气缸内气体的质量与气缸内气体总质量的比值；

（2）求方案二中，气缸内气体的最终温度T。

27、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）小明同学采用“油膜法”估算油酸分子直径。油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液中有油酸，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。已知每一小方格的边长为。

（1）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为___________（计算结果保留两位有效数字）

（2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是___________

A．油酸浓度要大一些

B．爽身粉要尽量均匀地撒在水面上

C．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图

D．轮廓范围内的完整正方形总面积即代表油膜铺开的面积

28、（2023·福建省福州市高三下学期5月质检）如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。

（1）主要操作步骤如下：

①把注射器活塞推至注射器某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；

②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值，同时记录对应的气体压强值；

③重复上述步骤②，多次测量；

④根据记录的数据，作出图线。如果该图线为直线且反向延长线过坐标原点，就说明气体压强与体积成______（选填“正比”或“反比”）。

（2）关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母）

A.实验中一定要测量空气柱的横截面积

B.实验中一定要测量环境的温度

C.为了减小实验误差，在活塞上均匀涂抺润滑油，主要是为了避免漏气

D.为方便推拉活塞，应用手握紧注射器再推拉活塞

（3）某次实验中，一实验小组做出的图像如图乙所示，图线发生弯曲，造成该现象的原因可能是______。

29、（2023·安徽省江南十校高三下学期5月联考）压力锅（也称高压锅）是二种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大气压来提升液体沸点，以达到加快烹煮食物效率的目的。如图为某燃气压力锅的结构简图，某厨师将食材放进锅内后合上密封锅盖，并将压力阀套于出气孔后开始加热烹煮。当锅内气体压强增大到一定程度时，气体就把压力阀顶起来，这时水蒸气就从排气孔向外排出。已知锅内的总容积为V0，食材占锅内总容积的，加热前锅内温度为T0，大气压强为p0= 1.0 × 105Pa。忽略加热过程水蒸气和食材（包括水）导致的气体体积变化，气体可视为理想气体，g取10m/s2。

（1）若T0= 293K，压力阀的质量为0.024kg，要使锅内温度达到393K，求排气孔的面积的最小值（保留一位有效数字）；

（2）高压锅内气体温度达到1.25T0后保持不变，打开出气孔稳定后，求高压锅内气体密度与打开前的比值。

30、（2023·安徽省蚌埠市高三下学期第三次质检）如图为四冲程柴油机的工作原理示意图，圆心为O的轮轴半径是R，轮轴通过长为L的连杆与活塞连接，面积为S的活塞可在柱形气缸内做上下的直线运动，在压缩冲程结束瞬间喷油嘴喷入柴油并在金属气缸内爆燃推动活塞完成做功冲程。已知在吸气冲程中吸入的空气压强为、温度为，活塞运动到最高位置时气缸容积为，柴油的燃点为T，空气视为理想气体，缸内废气忽略不计。

（1）当活塞由最高位置缓慢向下压缩空气到最低位置时，缸内空气的体积和压强各为多大？

（2）柴油机正常工作，活塞在很短时间内由最高位置到最低位置完成压缩冲程，为了使柴油点燃，缸内空气的压强至少为多大？

（3）若轮轴匀速转动的角速度为，则活塞运动的最大速度为多大？

31、（2023·湖南省平江县高三下学期第三次质检）如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升后再次平衡。

(1)外界空气的温度是多少？

(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？

32、（2023·河北省唐山市高三下学期三模）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上竖直放在水平地面上，汽缸内封闭一定质量的理想气体。其中缸体质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，活塞距汽缸底部为，汽缸壁厚度及活塞与汽缸之间的摩擦不计。现对活塞施加竖直向上的拉力，使活塞缓慢向上移动，当汽缸底部将要离开地面时，使活塞停止移动。设定环境温度保持不变，外界大气压强为，重力加速度为g。求：

（1）未施加向上拉力之前，活塞静止时缸内气体的压强；

（2）从对活塞施加竖直向上的拉力到停止移动过程中，活塞向上移动的距离是多少。

33、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）如图所示，粗细均匀的U型玻璃管竖直放置，右管口封闭，管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为的a、b两段气体，水银柱A长为，水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高，大气压强为，环境温度为，现将环境温度降低，使气柱b长度变为，求：

（1）降低后的环境温度；

（2）水银柱A下降的高度。

34、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压，是汽车行车安全及动力性能一个重要指标。如图所示，是一辆家用轿车在一次出行过程中仪表盘上显示的两次胎压值，其中图（a）表示刚出发时的显示值，图（b）表示到达目的地时的显示值，出发前胎内温度与环境温度相同。（可近似等于1个标准大气压，车胎内气体可视为理想气体且忽略体积变化）轿车仪表盘胎压实时监测

（1）此次出行过程中轿车的左前轮胎内气体温度升高了多少摄氏度；

（2）如果出发时就使轮胎气压恢复到正常胎压，需要充入一定量的同种气体，求左前轮胎内充入气体质量和该车胎内原有气体质量之比（忽略充气过程中轮胎体积和温度的变化）。
 

35、（2023·浙江省诸暨市高三下学期第三次适应性考试）如图1所示，竖直玻璃管上端封闭、下端开口，总长，横截面积，管内液柱的长度，质量，液柱密封一定质量的理想气体，气体的长度，气体温度。现将玻璃管缓慢转到水平位置，气体温度仍为，气体长度变为，如图2所示。然后对气体进行缓慢加热，使气体温度上升至，加热过程气体吸收热量Q，内能增加，气体长度变为，如图3所示。已知大气压强，玻璃管内壁光滑，重力加速度。

（1）求气体长度的值；

（2）求气体长度的值；

（3）求加热过程气体吸收热量Q的值。

36、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。

（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；

（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到时，求空气柱的温度

（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加值。