2021届高考物理二轮复习专题突破：选修3-3热学

试卷更新日期：2021-02-01 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 如图所示为一定质量的氦气（可视为理想气体）状态变化的 $V - T$ 图像。已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，在状态A时的压强为 $p_{0}$ 。已知阿伏加德罗常数为 $N_{A}$ ，下列说法正确的是（）

A、氦气分子的质量为 $\frac{M}{N}$ B、B状态时氦气的压强为 $2 p_{0}$ C、B→C过程中氦气向外界放热 D、C状态时氦气分子间的平均距离 $d = \sqrt[3]{\frac{V_{0}}{N_{A}}}$

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2. 下列说法正确的是（）

A、彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点 B、石英、沥青、明矾、食盐、松香、蔗糖都是晶体 C、扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，它们都是分子的运动 D、水的温度升高，并不是每一个水分子的运动速率都会增大

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二、多选题

3. 下列说法正确的是（）

A、一定量的理想气体，若压强不变，当体积增大时，它一定从外界吸热 B、当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 C、由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D、在等温变化中一定质量理想气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数一定增多，但气体的压强不一定增大 E、分子间距离变化时，可能存在分子势能相等的两个位置

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4. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，则下列说法正确的是（）

A、充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变 B、充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加 C、喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功 D、充气过程中，储气室内气体内能不变 E、喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小

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5. 一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中 $p — V$ 图像如图所示。下列说法正确的是（）

A、状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大 B、由B到C的过程中，气体将放出热量 C、由C到D的过程中，气体的内能保持不变 D、由D到A的过程中，气体对外做功 E、经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量

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6. 下列说法正确的是（）

A、质量和温度都相同的理想气体，内能一定相同 B、荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果 C、气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力 D、云母片导热性能各向异性，是由于该物质的微粒在空间按一定的规则排列

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7. 下列说法中正确的是（）

A、布朗运动反映的是液体分子的无规则运动 B、根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 C、物体放出热量，温度一定降低 D、气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的 E、热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度

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8. 关于气体，下列说法正确的是（）

A、气体对器壁的压强大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B、气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现 C、气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小 D、容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加 E、对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加

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9. 下列说法正确的是（）

A、玻璃管中水银柱表面是凸面，说明水银不浸润玻璃 B、静水中微小花粉颗粒的运动是永不停息的，表明水分子的运动也是永不停息的 C、1kg0℃的水结成1kg0℃的冰，内能要增大，但分子的平均动能不变 D、在实验室，用酒精喷灯把直玻璃管加热后可弯曲成不同角度的弯曲玻璃管。说明玻璃是非晶体 E、用玻璃瓶密封半瓶水，当水面上方空气中水蒸汽达到饱和时，就再也没有水分子从水面上逸出了

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10. 下列关于热现象的描述正确的是（）

A、人体感觉到空气潮湿，说明空气的相对湿度较大 B、气体从外界吸收热量，其内能不一定增加 C、热量不可能从温度较低的物体传到温度较高的物体 D、一定质量的理想气体，在等压膨胀的过程中，一定吸收热量 E、分子平均速率大的物体的温度一定比分子平均速率小的物体的温度高

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11. 如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中气缸内的气体（）

A、单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多 B、气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因 C、气体分子的速率分布情况不变 D、气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量

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12. 如图所示，在一定质量的理想气体的压强随体积变化的 $p - V$ 图象中，气体先后经历了 $a b 、 b c 、 c d 、 d a$ 四个过程，其中 $a b$ 垂直于 $V$ 轴， $c d$ 与 $V$ 轴平行， $b c 、 d a$ 是两条等温线。下列判断正确的是（）

A、气体在状态 $a$ 时的温度低于在状态 $c$ 时的温度 B、从 $c \to d$ 的过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功 C、从 $a \to b \to c$ 的过程，气体密度不断减小，温度先升高后不变 D、从 $a \to b \to c \to d$ 的过程，设气体对外做功的绝对值为 $W_{1}$ ，外界对气体做功为 $W_{2}$ ，气体放热的绝对值为 $Q_{1}$ ，吸热为 $Q_{2}$ ，则 $W_{1} - W_{2} = Q_{2} - Q_{1}$

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13. 关于热学知识的下列叙述中正确的是（）

A、温度降低，物体内所有分子运动的速度不一定都变小 B、布朗运动就是液体分子的热运动 C、将大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体 D、第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 E、在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加

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三、填空题

14. 如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被绝热隔板A分为左、右两部分，左侧为理想气体，右侧为真空。突然抽去隔板A，气体充满整个汽缸，气体的温度（选填“升高”“降低”或者“不变”）；然后，用活塞B将气体压缩，回到初始位置，气体的温度（选填“升高”“降低”或者“不变”）。

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四、解答题

15. 某兴趣小组受潜水器“蛟龙号”的启发，设计了一测定水深的装置，该装置可通过测量活塞的移动距离间接反映出水深。如图，左端开口的气缸Ⅰ和密闭的气缸Ⅱ均导热，内径相同，长度均为L，由一细管（容积忽略）连通。硬薄活塞A、B密封性良好且可无摩擦滑动，初始时均位于气缸的最左端。已知外界大气压强为p₀（p₀相当于10m高的水柱产生的压强），水温恒定不变，气缸Ⅰ、Ⅱ内分别封有压强为p₀、3p₀的理想气体。

(ⅰ)若该装置放入水面下10m处，求A向右移动的距离；

(ⅱ)求该装置能测量的最大水深h_m。

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16. 如图所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声．在27℃时，下端封闭的空气柱长为L₁=20cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L₂=10cm，管内水银柱的重量为G=10N，横截面积为S=1cm² ，大气压强p₀=1.0×10⁵Pa，问：

①当温度达到多少时报警器会报警？

②如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20J，则空气柱的内能增加了多少？

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17. 如图，导热气缸A、B下端由容积可忽略的细管连通，A和B的容积分别为V和2V，阀门K₂位于细管中部，阀门K₁、K₃分别位于A、B顶部，B中有一可自由滑动的活塞。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部，此时A 中空气的质量为m；现关闭K₂、K₃ ，通过K₁给A充人空气，当A 中气体的压强达到外界大气压强p₀的n倍（n>1)时关闭K₁.(环境温度保持不变，活塞的质量、体积及活塞与气缸间的摩擦均不计，活塞与缸壁间不漏气）
(i)从关闭K₂、K₃到关闭K₁的过程中，求通过K₁给A充入的空气质量；

(ii)关闭K₁后再打开K₂ ，求稳定时活塞上方气体的体积和压强。

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五、实验探究题

18.

(1)、利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是_______；

A、一滴油的体积和它的密度 B、一滴油的体积和它散成油膜的最大面积 C、一滴油的质量和它的密度 D、一滴油形成油膜的厚度和它的密度

(2)、油酸酒精溶液的浓度为每1000cm³油酸酒精溶液中有油酸0.5cm³ ，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1cm^3.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。（结果保留二位有效数字）

①试计算一滴这样的溶液含有纯油酸体积为 m³；

②若油酸薄膜的面积约为2.32×10^-2m²；根据上述数据，估算油酸分子的直径为m。

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六、综合题

19.

(1)、下列说法正确的是 .

A、当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 B、用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积 C、物体向外界放热，其内能不一定减小 D、金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 E、自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行

(2)、小明父亲启动汽车送小明上学时，发现汽车电子系统有如图所示的报警：“左前轮胎压 1.7atm，胎压过低”. 已知左前轮内胎体积为V0，为使汽车正常行驶，小明父亲用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充入 ΔV ＝ $\frac{1}{120} V_{0}$ 、压强为1atm 的气体，充气结束后内胎体积膨胀了10％，胎内气体压强达到了2?4atm. (设胎内气体可视为理想气体且充气过程中胎内气体温度无明显变化，计算结果可用分式表示)
(ⅰ)充气结束，胎内气体若保持1.7atm，其理论体积V_理是 $V_{0}$ 的多少倍?
(ⅱ)充气几分钟可以使胎压达到2.4atm?

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20. 如图所示，粗细均匀的U形玻璃管两端开口，竖直向上放置，管中两段水银柱封闭一段L形气柱，L形气柱竖直部分和水平部分的长均为5cm，L形水银柱竖直部分和水平部分的长分别为8cm和5cm，大气压强为76cmHg，环境温度为 $27 {}^{\circ}C$ ，玻璃管竖直部分足够长，求：

(1)、左右两管中水银柱液面的高度差；

(2)、若往左管中缓慢倒入4cm长的水银柱，则左右两管中水银液面高度差又为多少。

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21. 对于一定质量的理想气体，以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值．如图所示，两个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态。根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小。

(1)、pT图象(图甲)中A、B两个状态，状态体积小；

(2)、VT图象(图乙)中C、D两个状态，状态压强小。

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22. 竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，最初AB段处于水平状态，中间有一段水银将气体封闭在A端，各部分尺寸如图所示．初始时，封闭气体温度为T₁=300K，外界大气压强p₀=75cmHg．求：

(1)、若对封闭气体缓慢加热，当水平管内水银全部进入竖直管内时，气体的温度是多少

(2)、若保持(1)问的温度不变，从C端缓慢注入水银，使水银与C端管口平齐，需要注入水银的长度为多少．

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23. 如图，在一个空的铝制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“温度计”，已知大气压强是1.0 $\times$ $10^{5}$ pa，易拉罐的容积是300cm³ ，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm² ，吸管露出的长度为20cm，当温度为27℃时，油柱刚好在吸管和易拉罐的接口处。缓慢升高环境温度，易拉罐中气体从外界吸热10J，油柱恰好到达吸管管口，求：

(1)、此时环境温度T；

(2)、易拉罐中气体内能的变化△U。

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24. 如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热气缸，上端开口，有一质量m=10kg、横截面积S=10cm²的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，在气缸内距缸底h=0.2m处有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T₀=200K．现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞恰好离开a、b．已知大气压强p₀=1.0×10⁵Pa．（g取10m/s²）求：

(1)、活塞恰要离开a、b时，缸内气体的压强p₁；

(2)、当活塞缓慢上升△h=0.1m时（活塞未滑出气缸）缸内气体的温度出T为多少？

(3)、若从开始加热到活塞缓慢上升△h=0.1m的全过程中电阳丝放热52J，求气体内能的变化量△U

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25.

(1)、下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热

B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响

D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内

(2)、潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p₀ ， H $≫$ h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

⑴求进入圆筒内水的高度l；

⑵保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p₀时的体积。

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26. 如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的 $V - T$ 图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×10⁵ Pa。

(1)、A→B过程中为等压变化的情形，根据图象提供的信息，计算图中T_A的温度值。

(2)、B→C过程为等容过程，根据图象提供的信息，计算图中p_C的压强

(3)、请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的 $p - T$ 图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。

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27. 如图所示，一定质量的某种理想气体分别发生以下两种状态变化：第一种变化是从状态A到状态B，该气体从外界吸收的热量为9J；第二种变化是从状态A到状态C，外界对该气体做功为6J。图线AB的反向延长线通过坐标原点O，求：

(1)、从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU₁；

(2)、从状态A到状态C的过程，该气体从外界吸收的热量Q₂。

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