課時提升訓練13熱學一、單項選擇題1．[2023·江蘇卷]在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖所示．利用注射器選取一段空氣柱為研究對象．下列改變空氣柱體積的操作正確的是()A．把柱塞快速地向下壓B．把柱塞緩慢地向上拉C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞2.[2023·江蘇卷]如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B.該過程中()A．氣體分子的數(shù)密度增大B．氣體分子的平均動能增大C．單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D．單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小3.[2023·遼寧卷]“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量．“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示．該過程對應的p-V圖像可能是()4.[2024·江蘇南通一模]兩只相同的籃球甲、乙內(nèi)空氣壓強相等，溫度相同．用氣筒給甲球快速充氣、給乙球緩慢充氣，兩球充入空氣的質(zhì)量相同．設充氣過程籃球體積不變，則()A．剛充完氣，兩球中氣體分子的平均動能相等B．剛充完氣，甲中分子的數(shù)密度較大C．剛充完氣，兩球內(nèi)氣體壓強相等D．對甲充氣過程做的功比對乙的多5．[2023·遼寧丹東二模]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用質(zhì)量可忽略的活塞封閉在導熱性能良好的質(zhì)量m＝1kg的氣缸中，活塞的密封性良好，用勁度系數(shù)為k＝200N/m的輕彈簧將活塞與天花板連接．氣缸置于水平桌面上，開始時彈簧剛好處于原長．已知活塞與氣缸底部的間距為L＝0.1m，活塞的橫截面積為S＝0.01m2，外界環(huán)境的壓強為p0＝1.0×105Pa，溫度為T0＝300K，忽略一切摩擦，重力加速度g＝10m/s2.緩慢降低環(huán)境溫度，則當氣缸剛好要離開水平桌面時環(huán)境溫度為()A．125.0KB．148.5KC．297.0KD．248.5K二、多項選擇題6．[2023·北京市育才學校高三三模]下列說法正確的是()A．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)B．在陽光照射下的教室里，眼睛看到空氣中塵埃的運動就是布朗運動C．在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少D．打氣筒給自行車打氣時，要用力才能將空氣壓縮，說明空氣分子之間存在著斥力7．[2024·湘豫名校檢測](多選)關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．國產(chǎn)航母“山東艦”艦載機尾焰的溫度超過1000℃，尾焰噴射到鋼板上時鋼板上所有分子的動能都增大B．1000℃的氣體和1000℃的鋼板，它們的分子平均動能相同C．科學家發(fā)現(xiàn)鉍晶體具有某種特殊的導電性質(zhì)，被稱為“拓撲絕緣體”，鉍晶體各項物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性D．一定量的100℃的水變成100℃的水蒸氣，分子平均動能不變，其分子勢能增大8．[2024·河北省適應性考試]冬天燒碳取暖容易引發(fā)一氧化碳中毒事故，吸入的一氧化碳與紅細胞、紅血球結(jié)合，影響了紅血球運送氧氣的能力，造成人體缺氧，高壓氧艙是治療一氧化碳中毒的有效措施．某物理興趣小組通過放在水平地面上的氣缸來研究高壓氧艙內(nèi)的環(huán)境，如圖所示，導熱氣缸內(nèi)的活塞離氣缸底部的高度為h，活塞的橫截面積為S，環(huán)境溫度保持不變．氣缸內(nèi)氣體的壓強為1.2p0，該小組分別通過向氣缸內(nèi)充氣和向下壓活塞的方式使氣缸內(nèi)氣體的壓強增大到2p0.已知大氣壓強為p0，氣缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，活塞與氣缸密封良好，不計活塞與氣缸間的摩擦，重力加速度為g.下列說法中正確的是()A．活塞的質(zhì)量為eq\f(6p0S,5g)B．僅將體積為0.5Sh、壓強為1.6p0的氣體充入氣缸，可使氣缸內(nèi)氣體的壓強增至2p0C．僅將活塞緩慢下移eq\f(3,5)h，可以將氣缸內(nèi)氣體的壓強增至3p0D．在C選項的操作中，氣體向外界放出的熱量為eq\f(12,25)p0Sh三、非選擇題9.[2023·全國甲卷(節(jié)選)]一高壓艙內(nèi)氣體的壓強為1.2個大氣壓，溫度為17℃，密度為1.46kg/m3.(1)升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至27℃時艙內(nèi)氣體的密度；(2)保持溫度27℃不變，再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.0個大氣壓，求艙內(nèi)氣體的密度．10．[2024·廣東廣州天河一模]負壓救護車在轉(zhuǎn)運傳染病人過程中發(fā)揮了巨大作用，所謂負壓，就是利用技術(shù)手段，使負壓艙內(nèi)氣壓低于外界大氣壓，所以空氣只能由艙外流向艙內(nèi)，而且負壓還能將艙內(nèi)的空氣進行無害化處理后排出．某負壓救護車負壓艙沒有啟動時，設艙內(nèi)的大氣壓強為p0、溫度為T0、體積為V0，啟動負壓艙后，要求負壓艙外和艙內(nèi)的壓強差為eq\f(p0,1000).(1)若不啟動負壓艙，艙內(nèi)氣體與外界沒有循環(huán)交換，負壓艙內(nèi)溫度升高到eq\f(5,4)T0時，求艙內(nèi)氣體壓強是多少．(2)若啟動負壓艙，艙內(nèi)溫度保持T0不變，為達到要求的負壓值，求需要抽出壓強為p0狀態(tài)下多少體積的氣體．11．[2023·江蘇省丹陽三模]某興趣小組設計了一溫度報警裝置，原理圖如圖．一定質(zhì)量的理想氣體被一上表面涂有導電物質(zhì)的輕活塞密封在導熱汽缸內(nèi)，活塞厚度不計，橫截面積S＝100cm2，開始時活塞距汽缸底部的高度為h＝0.3m，周圍環(huán)境溫度為t0＝27℃，當環(huán)境溫度上升，活塞上移Δh＝0.01m時，活塞上表面與a、b兩觸點接觸，報警器報警．不計一切摩擦，大氣壓強恒為p0＝1.0×105Pa，求：(1)該報警裝置的報警溫度為多少攝氏度；(2)若上述過程氣體吸收的熱量為30J，則此過程氣體內(nèi)能的增加量為多少．12.[2024·遼寧丹東一模]水銀氣壓計在超失重情況下不能顯示準確的氣壓，但太空無液氣壓計卻能顯示超失重情況下的準確氣壓．若某次火箭發(fā)射中攜帶了一只太空無液氣壓計和一只水銀氣壓計．發(fā)射的火箭艙密封，起飛前艙內(nèi)溫度T0＝300K，水銀氣壓計顯示艙內(nèi)氣體壓強p0為1個大氣壓．太空氣壓計讀數(shù)也是p0，當火箭以加速度g豎直向上運動時，艙內(nèi)水銀氣壓計示數(shù)為p1＝0.6p0，則太空無液氣壓計讀數(shù)是多少？艙內(nèi)氣體的溫度是多少開爾文？(運動過程中重力加速度g不變)13.隨著人們生活水平的提高，汽車已進入千家萬戶，行車安全也備受大家關(guān)注，汽車輪胎正常的胎壓為2.2p0～2.5p0，p0為標準大氣壓，胎壓過高或過低都會影響行車安全，現(xiàn)代車輛大都帶有胎壓監(jiān)測功能，在儀表盤上就可以顯示胎壓．如圖所示，某人發(fā)現(xiàn)汽車一前輪胎胎壓顯示為1.8p0，他用車載打氣筒給輪胎充氣，已知輪胎容積為20L，打氣筒每充一次氣充入0.4L的氣體，外界的大氣壓為p0，輪胎內(nèi)的氣體和打氣筒內(nèi)的氣體均可看作理想氣體，忽略充氣過程中輪胎體積變化及充氣過程中氣體溫度變化，胎壓即輪胎內(nèi)氣體的壓強．(1)求充氣多少次才能使該輪胎的胎壓達到2.4p0；(2)此過程中輪胎內(nèi)充入氣體的質(zhì)量與充氣前輪胎內(nèi)氣體的質(zhì)量之比k為多少？14.[2023·河北唐山三模]豎直放置的導熱薄壁氣缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，氣缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕桿連接，活塞Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量均為m，面積分別為S、2S.初始時活塞Ⅰ上面放置質(zhì)量為2m的物塊M，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，活塞Ⅰ到氣缸連接處的距離為h、活塞Ⅱ到氣缸連接處的距離為2h，如圖所示．已知活塞外大氣壓強為p0，活塞外溫度恒定，忽略活塞與缸壁間的摩擦，氣缸無漏氣，不計輕桿的體積．若p0S＝10mg，求：(1)氣缸內(nèi)理想氣體的壓強與大氣壓強的比值；(2)輕輕拿走活塞Ⅰ上面放置的物塊，待系統(tǒng)穩(wěn)定時活塞Ⅰ到氣缸連接處的距離．課時提升訓練131．解析：因為該實驗是要探究氣體等溫變化的規(guī)律；實驗中要緩慢推動或拉動活塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變；為了保證封閉氣體的質(zhì)量不變，不需要在橡膠套處接另一注射器．故選B.答案：B2．解析：根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，選項A錯誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能變大，則選項B正確；從A到B氣體的壓強變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積的器壁的作用力變大，選項C錯誤；氣體的分子密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增大，選項D錯誤．故選B.答案：B3．解析：根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c點的體積大于b點體積．故選B.答案：B4．解析：氣筒給甲球快速充氣，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高；氣筒給乙球緩慢充氣，則乙氣體溫度不變，內(nèi)能不變；所以剛充完氣，甲球中氣體分子的平均動能比乙球大，故A錯誤；由題知充完氣后，兩球中氣體質(zhì)量相等，兩球體積相同，則兩球中分子的數(shù)密度相等，故B錯誤；由以上分析可知，剛充完氣，兩球中分子的數(shù)密度相等，而甲球中氣體溫度比乙球高，則甲球的氣體壓強比乙球大，故C錯誤；兩球充入空氣的質(zhì)量相同，由于充氣過程，甲球的氣體壓強大于乙球的氣體壓強，則對甲充氣過程人需要克服氣體做的功更多，即對甲充氣過程做的功比對乙的多，故D正確．答案：D5．解析：當氣缸剛好要離開水平桌面時，彈簧的彈力為mg，則mg＝kx解得彈簧伸長量為x＝eq\f(mg,k)＝eq\f(1×10,200)m＝0.05m則當氣缸剛好要離開水平桌面時，活塞與氣缸底部的間距為L1＝L－x＝0.05m當氣缸剛好要離開水平桌面時，氣缸內(nèi)氣體壓強為p1＝p0－eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa－eq\f(1×10,0.01)Pa＝0.99×105Pa對氣缸內(nèi)氣體由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0LS,T0)＝eq\f(p1L1S,T1)解得當氣缸剛好要離開水平桌面時環(huán)境溫度為T1＝148.5K故選B.答案：B6．解析：同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，如金剛石與石墨，故A正確；布朗運動是微小粒子表現(xiàn)出的無規(guī)則運動，肉眼不可見，故B錯誤；由熱力學第二定律可知，在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，故C正確；打氣筒給自行車打氣時，要用力才能將空氣壓縮，是要克服大氣壓力做功，故D錯誤．答案：AC7．解析：鋼板溫度升高分子平均動能增大，并不是所有分子的動能都增大，故A錯誤；溫度是分子熱運動平均動能的標志，1000℃的氣體和1000℃的鋼板，它們的分子平均動能相同，故B正確；單晶體的某些物理性質(zhì)是各向異性的，但并不是鉍晶體所有物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性，故C錯誤；一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，因溫度不變，平均動能不變，而內(nèi)能增加，所以其分子之間的勢能增加，故D正確．答案：BD8．解析：對活塞受力分析，由平衡條件mg＋p0S＝p1S代入數(shù)據(jù)可得，活塞的質(zhì)量為m＝eq\f(p0S,5g)，A錯誤；對體積為0.5Sh、壓強為1.6p0的氣體，由玻意耳定律1.6p0×0.5Sh＝1.2p0·ΔV對封閉氣體，由玻意耳定律1.2p0·Sh＋1.2p0·ΔV＝p·Sh聯(lián)立解得，缸內(nèi)氣體的壓強變?yōu)閜＝2p0，B正確；對封閉氣體由玻意耳定律1.2p0·Sh＝p′·S（h－eq\f(3,5)h）解得，缸內(nèi)氣體壓強變?yōu)閜′＝3p0，C正確；由于環(huán)境溫度不變且氣缸是導熱的，所以在活塞下移的過程中氣體做等溫變化，氣體的內(nèi)能不變，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W如果氣體壓強不變，則氣體對外做功為W＝1.2p0·S×eq\f(3,5)h＝eq\f(18,25)p0ShΔU＝0解得Q＝－eq\f(18,25)p0Sh由于將活塞緩慢下移過程中壓強增大，所以，氣體向外界放出的熱量大于eq\f(18,25)p0Sh，D錯誤．答案：BC9．解析：（1）由攝氏度和開爾文溫度的關(guān)系可得T1＝273＋17K＝290K，T2＝273＋27K＝300K理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT可知nR＝eq\f(pV,T)其中n為封閉氣體的物質(zhì)的量，即理想氣體的eq\f(pV,T)正比于氣體的質(zhì)量，則eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\f(m1,V),\f(m2,V))＝eq\f(\f(p1V,T1),\f(p2V,T2))其中p1＝p2＝1.2p0，ρ1＝1.46kg/m3，代入數(shù)據(jù)解得ρ2＝1.41kg/m3（2）由題意得p3＝p0，T3＝273＋27K＝300K同理可得eq\f(ρ2,ρ3)＝eq\f(\f(m2,V),\f(m3,V))＝eq\f(\f(p1V,T2),\f(p3V,T3))解得ρ3＝1.18kg/m3答案：（1）1.41kg/m3（2）1.18kg/m310．解析：（1）由于艙內(nèi)氣體與外界沒有循環(huán)交換，負壓艙內(nèi)溫度升高后壓強為p1，由查理定律可得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,\f(5,4)T0)解得p1＝eq\f(5,4)p0（2）啟動負壓艙，設艙內(nèi)氣體體積變?yōu)閂0＋ΔV，壓強為p2，由負壓艙特點可得p2＝p0－eq\f(p0,1000)由玻意耳定律可得p0V0＝p2（V0＋ΔV）設抽出氣體在壓強p0狀態(tài)下的體積為V1，由玻意耳定律可得p2ΔV＝p0V1解得V1＝eq\f(V0,1000)答案：（1）eq\f(5,4)p0（2）eq\f(V0,1000)11．解析：（1）氣體發(fā)生等壓變化，由蓋-呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得eq\f(hS,300K)＝eq\f(（h＋Δh）S,（t2＋273）K)，代入數(shù)據(jù)解得t2＝37℃.（2）氣體等壓膨脹對外做功，則W＝－p0·ΔV＝－p0（S·Δh），代入數(shù)據(jù)得W＝－10J，由熱力學第一定律得ΔU＝W＋Q，代入數(shù)據(jù)得ΔU＝－10J＋30J＝20J.答案：（1）37℃（2）20J12．解析：起飛前m0g＝p0S，m0＝ρH0S起飛后，設實際氣壓p1實，對水銀氣壓計中水銀柱由牛頓第二定律得p1實S－m1g＝m1a又m1＝ρH1S＝0.6m0解得p1實＝1.2p0根據(jù)查理定律eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1實,T1)，解得T1＝360K答案：1.2p0360K13．解析：（1）初始狀態(tài)氣體的壓強為p1＝1.8p0，充氣后氣體的壓強為p2＝2.4p0設輪胎的體積為V＝20L，打氣筒每次充入氣體的體積為V0＝0.4L設充氣