14.熱學(xué)選擇題:1~6題每小題3分,8~9題每小題5分,共28分基礎(chǔ)鞏固練1.(2025江蘇南通一模)黑磷是重要的芯片原料,其原子按照一定的規(guī)則排列呈片狀結(jié)構(gòu),電子在同一片狀平層內(nèi)容易移動(dòng),在不同片狀平層間移動(dòng)時(shí)受到較大阻礙。則黑磷()A.屬于多晶體B.沒(méi)有固定的熔點(diǎn)C.導(dǎo)電性能呈各向異性D.沒(méi)有天然的規(guī)則幾何外形2.(多選)(2023浙江6月選考)下列說(shuō)法正確的是()A.熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.液體的表面張力方向總是跟液面相切C.在不同的慣性參考系中,物理規(guī)律的形式是不同的D.當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí),觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)的頻率3.(2025江蘇蘇州模擬)如圖甲所示,系著細(xì)棉線的鐵絲環(huán)從肥皂液里取出時(shí)留下一層薄膜,用燒熱的針刺破左側(cè)薄膜后,棉線和薄膜的形狀如圖乙所示。則()A.圖甲中,兩側(cè)薄膜對(duì)棉線均沒(méi)有作用力B.圖甲中,薄膜的表面層與內(nèi)部分子間距離相等C.圖乙中,薄膜收縮使棉線繃緊D.圖乙中,棉線某處受薄膜作用力方向沿棉線切線方向4.(2025山東卷)分子間作用力F與分子間距離r的關(guān)系如圖所示,若規(guī)定兩個(gè)分子間距離r等于r0時(shí)分子勢(shì)能Ep為零,則()A.只有r大于r0時(shí),Ep為正B.只有r小于r0時(shí),Ep為正C.當(dāng)r不等于r0時(shí),Ep為正D.當(dāng)r不等于r0時(shí),Ep為負(fù)5.(多選)(2024河北卷)如圖所示,水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左、右兩部分,左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,右側(cè)為真空,活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長(zhǎng)度大于彈簧自然長(zhǎng)度,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計(jì)。活塞初始時(shí)靜止在汽缸正中間,后因活塞密封不嚴(yán)發(fā)生緩慢移動(dòng),活塞重新靜止后()A.彈簧恢復(fù)至自然長(zhǎng)度B.活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C.與初始時(shí)相比,汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D.與初始時(shí)相比,活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少6.(多選)(2024新課標(biāo)卷)如圖所示,一定質(zhì)量理想氣體的循環(huán)由下面4個(gè)過(guò)程組成:1→2為絕熱過(guò)程(過(guò)程中氣體不與外界交換熱量),2→3為等壓過(guò)程,3→4為絕熱過(guò)程,4→1為等容過(guò)程。上述4個(gè)過(guò)程是四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)的主要過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是()A.1→2過(guò)程中,氣體內(nèi)能增加B.2→3過(guò)程中,氣體向外放熱C.3→4過(guò)程中,氣體內(nèi)能不變D.4→1過(guò)程中,氣體向外放熱7.(6分)(2024安徽卷)某人駕駛汽車(chē)從北京到哈爾濱,在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車(chē)的某個(gè)輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)有所下降(假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變,且沒(méi)有漏氣,可視為理想氣體)。于是在哈爾濱給該輪胎充入壓強(qiáng)與大氣壓相同的空氣,使其內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)恢復(fù)到出發(fā)時(shí)的壓強(qiáng)(假設(shè)充氣過(guò)程中,輪胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境溫度相同,且保持不變)。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積V0=30L,從北京出發(fā)時(shí),該輪胎內(nèi)氣體的溫度t1=3℃,壓強(qiáng)p1=2.7×105Pa。哈爾濱的環(huán)境溫度t2=23℃,大氣壓強(qiáng)p0取1.0×105Pa。求:(1)在哈爾濱時(shí),充氣前該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(2)充進(jìn)該輪胎的空氣體積。綜合提升練8.(2025浙江金麗衢十二校二模)已知地球大氣層的厚度h遠(yuǎn)小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,地面大氣壓強(qiáng)是由大氣的重力產(chǎn)生的,大小為p0,重力加速度大小為g。由以上數(shù)據(jù)可估算()A.地球大氣層空氣分子總數(shù)為2πNB.地球大氣層空氣分子總數(shù)為4πNC.空氣分子之間的平均距離為3D.空氣分子之間的平均距離為39.(2024海南卷)用鋁制易拉罐制作溫度計(jì),一透明薄吸管里有一段油柱(長(zhǎng)度不計(jì))粗細(xì)均勻,吸管與罐密封性良好,罐內(nèi)氣體可視為理想氣體,已知罐體積為330cm3,薄吸管橫截面積為0.5cm2,罐外吸管總長(zhǎng)度為20cm,當(dāng)溫度為27℃時(shí),油柱離罐口10cm,不考慮大氣壓強(qiáng)變化,下列說(shuō)法正確的是()A.若在吸管上標(biāo)注等差溫度值,則刻度左密右疏B.該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃C.該裝置所測(cè)溫度不低于23.5℃D.其他條件不變,緩慢把吸管拉出來(lái)一點(diǎn),則油柱離罐口距離增大10.(7分)(2025海南卷)豎直放置的汽缸內(nèi),活塞橫截面積S=0.01m2,活塞質(zhì)量不計(jì),活塞與汽缸無(wú)摩擦,最初活塞靜止,缸內(nèi)氣體T0=300K,V0=5×103m3,大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,g取10m/s2。(1)若加熱活塞緩慢上升,體積變?yōu)閂1=7.5×103m3,求此時(shí)的溫度T1。(2)若往活塞上放m=25kg的重物,保持溫度T0不變,求穩(wěn)定之后,氣體的體積V2。11.(9分)(2025廣東卷)如圖是某鑄造原理示意圖。往氣室注入空氣增加壓強(qiáng),使金屬液沿升液管進(jìn)入已預(yù)熱的鑄型室,待鑄型室內(nèi)金屬液冷卻凝固后獲得鑄件。柱狀鑄型室通過(guò)排氣孔與大氣相通,大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,鑄型室底面積S2=0.2m2,高度h2=0.2m,底面與注氣前氣室內(nèi)金屬液面高度差H=0.15m。柱狀氣室底面積S1=0.8m2,注氣前氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p0,金屬液的密度ρ=5.0×103kg/m3。重力加速度g取10m/s2。空氣可視為理想氣體,不計(jì)升液管的體積。(1)求金屬液剛好充滿鑄型室時(shí),氣室內(nèi)金屬液面下降的高度h1和氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1。(2)若在注氣前關(guān)閉排氣孔使鑄型室密封,且注氣過(guò)程中鑄型室內(nèi)溫度不變,求注氣后鑄型室內(nèi)的金屬液高度為h3=0.04m時(shí),氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2。培優(yōu)拔高練12.(10分)(2025浙江寧波一模)如圖所示,固定的直立絕熱容器由上細(xì)下粗的兩個(gè)圓筒拼接而成,底部密封,頂端開(kāi)口。上方細(xì)圓筒內(nèi)部高度為8h,下方粗圓筒內(nèi)部高度為4h,h=10cm。其中有兩個(gè)輕質(zhì)且厚度不計(jì)的活塞A、B各封閉一定質(zhì)量的理想氣體,分別記為氣體Ⅰ和氣體Ⅱ,活塞A絕熱,活塞B導(dǎo)熱,均能沿筒壁無(wú)摩擦滑動(dòng)?；钊鸄、B的面積分別為S和4S,S=30cm2。初始時(shí),氣體Ⅱ溫度為T(mén)0=300K,兩個(gè)活塞到兩圓筒拼接處的距離均為h。當(dāng)電阻絲緩慢加熱時(shí),兩活塞緩慢滑動(dòng),最終氣體Ⅱ溫度升高至T1=420K,達(dá)到新的平衡。整個(gè)過(guò)程中,大氣壓強(qiáng)保持不變,始終為p0=1×105Pa,活塞A沒(méi)有從細(xì)圓筒頂部滑出,不計(jì)電阻絲體積,忽略各部分因升溫或壓強(qiáng)變化引起的形變。(1)氣體Ⅱ從T0緩慢升高至T1的過(guò)程中,氣體Ⅰ中分子的平均速率(選填“增加”“不變”或“減少”);細(xì)圓筒內(nèi)壁單位面積所受氣體Ⅰ中分子的平均作用力(選填“增加”“不變”或“減少”)。

(2)溫度升高至T1時(shí),求氣體Ⅱ的壓強(qiáng)p2。(3)已知?dú)怏wⅠ的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為U=1.25T(J),則氣體Ⅱ從T0到T1過(guò)程中,求氣體Ⅰ吸收的熱量Q。

參考答案1.C解析黑磷的原子按照一定的規(guī)則排列呈片狀結(jié)構(gòu),屬于單晶體,故A錯(cuò)誤;黑磷屬于單晶體,有固定的熔點(diǎn),故B錯(cuò)誤;電子在同一片狀平層內(nèi)容易移動(dòng),在不同片狀平層間移動(dòng)時(shí)受到較大阻礙,導(dǎo)電性能呈各向異性,故C正確;黑磷屬于單晶體,有天然的規(guī)則幾何外形,故D錯(cuò)誤。2.BD解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A錯(cuò)誤;液體的表面張力方向總是跟液面相切,故B正確;由狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)可知,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的,故C錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí),觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)的頻率,故D正確。3.C解析題圖甲中,薄膜的表面層分子間距離大于內(nèi)部分子間距離,產(chǎn)生了表面張力,兩側(cè)薄膜對(duì)棉線均有作用力,故A、B錯(cuò)誤;題圖乙中,由于表面張力薄膜收縮使棉線繃緊,棉線某處受薄膜作用力方向與棉線垂直,故C正確,D錯(cuò)誤。4.C解析假設(shè)兩分子間距離為r0,當(dāng)兩分子靠近時(shí),分子間作用力為斥力做負(fù)功,由功能關(guān)系可知,分子勢(shì)能增大,同理當(dāng)兩分子遠(yuǎn)離時(shí),分子間作用力為引力做負(fù)功,分子勢(shì)能也增大,故當(dāng)分子間距離為r0時(shí)分子勢(shì)能最小,因此若規(guī)定分子間距離為r0時(shí)分子勢(shì)能為零,當(dāng)分子間距離不為r0時(shí),分子勢(shì)能Ep為正,故選C。5.ACD解析開(kāi)始彈簧處于壓縮狀態(tài),因活塞密封不嚴(yán),可知左側(cè)氣體向右側(cè)漏出,左側(cè)氣體壓強(qiáng)變小,右側(cè)出現(xiàn)氣體,對(duì)活塞有向左的壓力,最終左、右兩側(cè)氣體壓強(qiáng)相等,且彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),故A正確;活塞初始時(shí)靜止在汽缸正中間,但由于活塞向左移動(dòng),左側(cè)氣體體積小于右側(cè)氣體體積,因此左側(cè)氣體質(zhì)量小于右側(cè)氣體質(zhì)量,故B錯(cuò)誤;由于密閉的汽缸絕熱,與外界沒(méi)有能量交換,但彈簧彈性勢(shì)能減少了,可知?dú)怏w的內(nèi)能增加,故C正確;初始時(shí)氣體在左側(cè),最終氣體充滿整個(gè)汽缸,則初始左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)應(yīng)該是最終左側(cè)的兩倍,故D正確。6.AD解析1→2過(guò)程中,氣體絕熱壓縮,外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加,選項(xiàng)A正確。2→3過(guò)程中,氣體等壓膨脹,對(duì)外做功,溫度升高,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體吸熱,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。3→4過(guò)程中,氣體絕熱膨脹,內(nèi)能減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。4→1過(guò)程中,氣體體積不變,壓強(qiáng)減小,溫度降低,內(nèi)能減小,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體放熱,選項(xiàng)D正確。7.答案(1)2.5×105Pa(2)6L解析(1)由查理定律可知p其中p1=2.7×105Pa,T1=(2733)K=270K,T2=(27323)K=250K代入數(shù)據(jù)解得,在哈爾濱時(shí),充氣前該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2=2.5×105Pa。(2)由玻意耳定律可知p2V0+p0V=p1V0代入數(shù)據(jù)解得,充進(jìn)該輪胎的空氣體積為V=6L。8.C解析大氣中的壓強(qiáng)由大氣的重力產(chǎn)生,即mg=p0S,而S=4πR2,地球大氣層空氣分子總數(shù)為N=mMNA,解得N=4πR2p0NAMg,故A、B錯(cuò)誤;大氣體積為V=4πR2h,9.B解析由蓋呂薩克定律得V1T1=VT,其中V1=V0+Sl1=335cm3,T1=300K,V=V0+Sl=330+0.5x(cm3),代入解得T=3067x+1980067(K),根據(jù)T=t+273K可知t=3067x+150967(℃),故若在吸管上標(biāo)注等差溫度值,則刻度均勻,故A錯(cuò)誤。當(dāng)x=20cm時(shí),該裝置所測(cè)的溫度最高,代入解得tmax=31.5℃,故該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃,當(dāng)x=0時(shí),該裝置所測(cè)的溫度最低,代入解得tmin=22.5℃,故該裝置所測(cè)溫度不低于22.5℃,故B10.答案(1)450K(2)4×103m3解析(1)活塞緩慢上升過(guò)程中,氣體做等壓變化,根據(jù)蓋呂薩克定律有V解得T1=450K。(2)設(shè)穩(wěn)定后氣體的壓強(qiáng)為p2,根據(jù)平衡條件有p2S=p0S+mg分析可知初始狀態(tài)時(shí)氣體壓強(qiáng)與大氣壓相等為p0,整個(gè)過(guò)程根據(jù)玻意耳定律有p0V0=p2V2解得V2=4×103m3。11.答案(1)0.05m1.2×105Pa(2)1.35×105Pa解析(1)由題意可知,鑄型室內(nèi)金屬液的體積等于氣室內(nèi)金屬液減少的體積,即h1S1=h2S2故氣室內(nèi)金屬液面下降的高度h1=0.05m分析得到氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1=p0+ρg(h1+h2+H)=1.2×105Pa。(2)當(dāng)上方鑄型室液面高為h3=0.04m時(shí),設(shè)下方氣室內(nèi)液面下降高度為h4,則h3S2=h4S1解得h4=0.01m鑄型室內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律有p0h2S2=p'(h2h3)S2故此時(shí)鑄型室內(nèi)氣體壓強(qiáng)p'=1.25×105Pa因此此時(shí)氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2=p'+ρg(h3+h4+H)=1.35×105Pa。12.答案(1)增加不變(2)1.05×105Pa(3)210J解析(1)氣體溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能增加,氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率增加;對(duì)輕質(zhì)活塞A進(jìn)行分析可知,氣體Ⅰ中壓強(qiáng)大小始終等于大氣壓強(qiáng),即氣體Ⅰ中壓強(qiáng)大小不變,可知,細(xì)圓筒內(nèi)壁單位面積所受氣體Ⅰ中分子的平均作用力不變。(2)設(shè)活塞B恰好到達(dá)兩圓筒拼接處時(shí)溫度為T(mén),由于活塞質(zhì)量不計(jì),各部分氣體壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng)。對(duì)氣體Ⅱ,根據(jù)蓋呂薩克