专题七 第15练　热学（含解析）

专题强化练
[基础巩固练]
1．（24-25高三上·重庆·阶段练习）“自热火锅”加热时既不用火也不插电，利用加热层中的发热包遇水反应释放热量为其中的食物加热，其结构可简化如图所示。加热过程中（　　）
A．能闻到米饭的香味是因为气体分子的布朗运动
B．若不慎堵住透气孔，则食材层内气体压强增大
C．食材层内所有气体分子的速率均增大
D．食材层内气体分子热运动的平均动能保持不变
2.（24-25高三上·广东·阶段练习）下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（ ）
A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体
B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
3.(多选)（2024·天津·三模）如图为一定质量的理想气体的体积随温度变化的图像，气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，虚线ac过原点。则气体（　　）
A．在a→b的过程中，气体的压强增大
B．在a→b的过程中，气体向外界放热
C．在b→c的过程中，气体向外界放热
D．气体在状态a的压强等于在状态c的压强
4.（24-25高三上·甘肃白银·阶段练习）如图所示，竖直放置的绝热汽缸内有A、B两个活塞，活塞的质量、厚度均可忽略，其中A活塞绝热，B活塞导热，两活塞与汽缸间封闭了甲、乙两部分理想气体，活塞的面积为S，活塞与汽缸壁之间的滑动摩擦力f = p0S（p0为外界大气压强），最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，两活塞之间及活塞A与汽缸底部间的距离均为d，两活塞与汽缸壁之间的摩擦力均恰好为0，两部分理想气体的热力学温度均与环境温度相同。现对甲气体缓慢加热，则当活塞B刚好要发生滑动时，活塞A移动的距离为（　　）
A． B． C． D．d
5．（24-25高三上·四川眉山·开学考试）如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体对外界做正功600 J
B．A→B→C过程中，气体吸收热量
C．A→B过程中，气体放出热量与外界对气体做功相等
D．B→C过程中，气体吸收热量与气体对外界做功相等
6.(多选)（24-25高三上·山东·开学考试）如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的I、II、III三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，I、III内理想气体的压强相等，II内为真空。时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，时刻取消右侧活塞的固定状态，在时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是（ ）
A．阀门K打开后，气体自I向II的扩散遵循热力学第二定律
B．时刻I中气体的压强是时刻的
C．I中气体在时刻后的温度高于时刻前的温度
D．时间内III中气体的内能不变
7．（2024·广东·高考真题）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两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时：
（1）求B内气体压强；
（2）求A内气体体积；
（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。
[素养提升练]
8.(多选)（24-25高三上·湖南长沙·开学考试）如图所示是理想气体变化的V-T图像，从Q到A、B、C是气体的三种压缩过程，其中一种是绝热过程，则（ ）
A．Q→A过程中气体压强不变
B．Q→B过程中气体内能不变
C．Q→B过程是绝热过程
D．Q→A外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
9．（2024·山东济南·模拟预测）某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，已知气缸质量为，活塞的质量为，气缸容积的横截面积为，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为，下列说法正确的是（　　）
A．初始状态下气缸内气体压强p为
B．从上升到过程中气体吸收的热量
C．温度为时气缸内气体压强为
D．温度为时弹簧处于压缩状态
10．（24-25高三上·全国·开学考试）如图，顶部封闭竖直放置的不对称U形玻璃管中，左侧A管的横截面积是右侧B管的2倍，管中充有水银，A管和B管中水银液面的高度相同，水银液面上方的管中有压强均为84cmHg的空气，A管中空气柱的长度为15cm，B管中空气柱的长度为30cm。打开管底部的阀门K，缓慢放出部分水银后再关闭K。已知放出部分水银后B管中水银面下降了5cm，在放出水银的过程中温度保持不变。求A管中水银面下降的高度。
11．（2024·山东·高考真题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。
（1）求x；
（2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。
[尖优生选练]
12．（2024·四川宜宾·三模）重型卡车运行过程中轮胎的胎压超过或者低于值都会使得爆胎概率达到60％，卡车运行速度越大，胎内温度就越高，影响胎压值；轮胎出现缓慢漏气，也影响胎压值。冬季，某重型卡车行程前安全检查得到每个轮胎内气体压强为，温度为℃。将轮胎内气体视为理想气体，以及忽略运行过程中轮胎体积的变化。，热力学温度和摄氏温度关系为
（1）卡车运行速度在区间内时胎内气体温度与速度关系如图所示，则该卡车运行速度超过多少时，爆胎概率达到60％；
（2）卡车以速度匀速运行时，其中一个轮胎因为缓慢漏气使得胎压值恰好为，则其漏掉气体质量占轮胎内原有气体质量的比值k为多少。
参考答案
专题强化练
1．【答案】B
【详解】A．能闻到米饭的香味是因为气体分子的扩散运动，故A错误；
B．若不慎堵住透气孔，体积不变，根据查理定律
可知温度升高，气体压强增大，故B正确；
CD．加热过程，温度升高，食材层内气体分子的平均速率增大，平均动能也增大。但不是所有分子速率均增大，故CD错误；
故选B。
2.【答案】B
【详解】A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是晶体，故A错误；
B．由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，故B正确；
C．丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有极少量的粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占的比例是最少的，故C错误；
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，故D错误。
故选B。
3.【答案】AD
【详解】A．在a→b的过程中为等容变化，温度升高，故气体压强增大，故A正确；
B．在a→b的过程中为等容变化，温度升高，体积不变，外界对气体不做功，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸热，故B错误；
C．根据图像可知，在b→c的过程中为等温变化，则气体温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，故气体吸热，故C错误；
D．直线ac过原点，根据盖-吕萨克定律，可知ac为一条等压线，即气体在状态a的压强等于在状态c的压强，故D正确。
故选AD。
4.【答案】C
【详解】设活塞B刚好要发生滑动时，活塞A向上移动的距离为x，对气体乙，初始时，有p1 = p0，根据玻意耳定律，有
对活塞B，有
联立解得
故选C。
5．【答案】D
【详解】A．由图像可知， A→B过程中，气体体积减小，外界对气体做正功为
故A错误；
C．A→B过程中，气体压强不变，体积减小，根据理想气体状态方程可知，气体温度降低，内能减小；根据热力学第一定律可知，气体放出热量大于外界对气体做功，故C错误；
D．根据图像可知
根据理想气体状态方程可知，，则B→C过程气体内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量与气体对外界做功相等，故D正确；
B．根据图像可知，，可得，则A→B→C过程中，气体内能减小，根据图像与横轴围成的面积表示做功，可知整个过程，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外放热，故B错误。
故选D。
6.【答案】ABC
【详解】A．阀门K打开后，气体自I向II的真空中的扩散是不可逆的，遵循热力学第二定律，A正确；
B．气体自I向II的真空中扩散时不做功，总内能不变，温度不变，体积变为原来的2倍，由理想气体状态方程
可知，时刻I中气体的压强是时刻，B正确；
CD．时间内III气体通过活塞对I、II中的气体做功，III中气体的内能减小，I、II中气体的内能增加，温度升高，C正确，D错误。
故选ABC。
7．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1、2）假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态
，
末态
根据
代入数据可得
A内气体做等压变化，压强保持不变，初态
，
末态
根据
代入数据可得
由于
假设成立，即
（3）恰好稳定时，A内气体压强为
B内气体压强
此时差压阀恰好关闭，所以有
代入数据联立解得
素养提升练
8.(多选)
【答案】BD
【详解】A．图像与原点连线的斜率表示压强的倒数，斜率变小，压强变大，A错误；
BC．为等温过程，气体温度不变，内能不变，B正确，C错误；
D．气体内能减少，由热力学定律，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，D正确。
故选BD。
9．【答案】B
【详解】A．对气缸和活塞整体分析有
对活塞受力分析有
代入得
A错误；
B．汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，此过程中封闭气体的压强不变，则有
该过程中内能增加量
外界对气体做的功
根据热力学第一定律有
解得
B正确；
C．当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有
代入得
C错误；
D．由理想气体状态方程得
由弹力知
代入数据得
因为，故温度为时弹簧处于伸长状态，D错误；
故选B。
10．【答案】
【详解】B管内气体做等温变化，则
其中
，，
解得
A管内气体做等温变化，则
其中
，
装置稳定后有
联立解得
，
11．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有
又因为
代入数据联立解得
（2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有
又因为
代入数据联立解得
尖优生选练
12．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据等容变化有
解得
℃
根据
℃
解得
（2）速度为时，轮胎温度为
假设轮胎没有漏气，根据等容变化
解得
假设漏到外界的气体的温度和压强与漏气后轮胎中气体的温度和压强是一样的，设定轮胎的体积为V，漏到外界的气体体积是，根据等温膨胀过程，有
解得
比值
解得