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考点八：热学——（2020—2023）四年高考物理真题专项汇编【新高考版】
一、单选题
1．【2023年辽宁高考真题】“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量.“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的图像如图所示.该过程对应的图像可能是( )
A. B. C. D.
2．【2023年江苏高考真题】如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中( )
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
3．【2023年新课标综合卷】如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体( )
A.对外做功 B.内能减小 C.吸收热量 D.压强不变
4．【2023年江苏高考真题】在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示.利用注射器选取一段空气柱为研究对象.下列改变空气柱体积的操作正确的是( )
A.把柱塞快速地向下压
B.把柱塞缓慢地向上拉
C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
5．【2023年新课标综合卷】夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体( )
A.分子的平均动能更小
B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
6．【2023年重庆高考真题】密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
7．【2021年山东高考真题】血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于( )
A. B. C. D.
8．【2022年江苏高考真题】如图所示，一定质量的理想气体分别经历和两个等温线过程，其中为等温过程，状态的体积相同。则( )
A.状态a的内能大于状态b B.状态a的温度高于状态c
C.过程中气体吸收热量 D.过程中外界对气体做正功
9．【2022年江苏高考真题】自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是( )
A.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
10．【2022年湖北高考真题】一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如图中直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是( )
A.是等温过程 B.过程中气体吸热
C.过程中状态b的温度最低 D.过程中外界对气体做正功
二、多选题
11．【2023年新课标综合卷】如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )
A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等
12．【2022年天津高考真题】采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则( )
A.绝热过程中，气体分子平均动能增加 B.绝热过程中，外界对气体做负功
C.等压过程中，外界对气体做正功 D.等压过程中，气体内能不变
三、计算题
13．【2023年河北高考真题】如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；
（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知1mol氮气在、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数取。
14．【2023年浙江高考真题】如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。
（1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）求气体在状态C的温度；
（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
四、实验题
15．【2023年山东高考真题】利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数与塑料管容积之和）。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题：
（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体______。
A.p与V成正比 B.p与成正比
（2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为______Pa（保留3位有效数字）。
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而______（填“增大”或“减小”）。
参考答案
1．答案：B
解析：根据题图图像可知，a到b过程气体压强不变，温度升高，由盖-吕萨克定律可知，则气体体积增大，在图像中从a到b过程图线平行于V轴且V增大，C、D错误；b到c过程气体温度降低，压强减小，A错误，B正确.
2．答案：B
解析：由理想气体状态方程和题图可知，图像中过原点的图线为等容线，即气体由状态A变化到状态B为等容变化，气体分子的数密度不变，A错误；气体由状态A变化到状态B温度升高，温度是气体分子平均动能的标志，故气体分子的平均动能增大，B正确；单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力等于压强，从状态A到状态B气体压强增大，即单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，C错误；由于气体分子的平均速率增大，气体体积不变，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多，D错误.
3．答案：B
解析：爬山过程中，气体体积不变，故气体不对外做功，A错误；爬山过程中温度减小，则气体的内能减小，B正确；根据热力学第一定律，爬山过程中，但内能减小，，可得，即气体放出热量，C错误；爬山过程中氧气瓶里的气体容积和质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有，可知气体压强减小，D错误.
4．答案：B
解析：本实验目的是探究一定质量的气体在等温条件下气体压强和体积的关系，为保持温度不变，柱塞应缓慢移动；若在橡胶套处接另一注射器，则橡胶套中气体的体积无法测量，增大了气体体积的测量误差，B正确.
5．答案：A
解析：
轮胎体积近似不变→气体体积V不变→气体密度不变→单位体积内分子个数不变，B错
6．答案：C
解析：ab过程根据可知坐标原点O与ab上各点连线的斜率与压强成反比，故该过程斜率一定则为等压变化，且温度升高，故A错误；bc过程等温变化，根据可知体积V变大，压强变小，故BD错误；cd过程等容过程，根据可知温度T升高，则压强变大，故C正确。故选：C。
7．答案：D
解析：根据玻意耳定律得，已知，代入数据整理得，D项正确。
8．答案：C
解析：一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故从a到b过程中气体内能不变，A错误。气体直接从b到c可认为是等容过程，则由查理定律可知c状态的温度高于b状态的温度，而状态的温度相同，故B错误。从a到c过程中气体温度升高，内能增大，体积增大，对外界做正功，由热力学第一定律可知气体一定从外界吸收热量，C正确，D错误。
9．答案：D
解析：密闭容器中氢气在状态变化过程中质量不变、分子数目不变，故体积变大时分子密集程度减小，A错误。气体压强产生的原因是气体分子对器壁频繁碰撞，从微观角度来看其大小取决于单位时间内气体分子对单位面积的器壁产生的冲击力，一方面是单位时间内单位面积上碰撞的次数，另一方面是每次碰撞产生的平均冲击力大小即分子无规则运动的剧烈程度，与分子间是否存在相互作用力、作用力的大小无关，B错误。由理想气体的定义知C错误。温度升高时，分子无规则运动加剧，速率大的速率区间分子数占总分子数的百分比增大，导致分子平均速率增大，D正确。
10．答案：B
解析：根据结合题图可知，过程中温度不断升高，选项A错误；过程中，气体体积增大，则气体对外做功，因为温度升高，所以内能增大，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，选项B正确；根据结合题图可知，过程中状态b的温度最高，选项C错误；过程中，气体体积增大，则气体对外做功，选项D错误。
11．答案：AD
解析：对活塞和弹簧整体受力分析压强，D对
f中的气体升温，活塞右移
对h中的气体，A对
升温前，弹簧处于原长状态，f和g中气体的压强相等，升温后判断弹簧的形变情况如下
假设升温后，弹簧处于原长，则
相矛盾，假设不成立
假设升温后，弹簧伸长，则
相矛盾，假设不成立
因此弹簧只能压缩，则
，假设成立
对活塞受力分析可知，则压强关系满足。由理想气体状态方程可知，
又，则，BC错
12．答案：AC
解析：绝热压缩过程中，气体与外界无热量交换，外界对气体做正功，即，根据热力学第一定律可知，，气体温度升高，所以气体分子的平均动能增加，A正确，B错误；等压降温过程中，气体内能减少，根据盖-吕萨克定律可知，气体体积减小，外界对气体做正功，C正确，D错误。
13．答案：（1）0.4J（2）（3）
解析：（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为S，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为W。根据功的定义有
解得
（2）设葫芦的容积为V，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有
联立以上各式并代入题给数据得
（3）设在、273K状态下，1mol氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为n。根据盖一吕萨克定律有
其中
联立以上各式并代入题给数据得
个
14．答案：（1）不变；增大
（2）350 K
（3）11 J
解析：（1）气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，其气体内能不变，分子平均动能不变
体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大
（2）气体处于状态A时，对活塞受力分析，有
解得
气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，由玻意耳定律有
解得
气体从状态B到状态C，做等容变化，由查理定律有
解得
（3）气体从状态B到状态C，外界对气体不做功，所以W等于气体从状态A到状态C外界对气体做的功，由（1）问分析可知，从A到C内能的变化量等于从B到C内能的变化量，从A到C由热力学第一定律有
解得
15．答案：（1）B
（2）
（3）增大
解析：（1）在实验误差允许范围内，题图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，p与成正比，故选B。
（2）若气体被压缩到，则有，由题图乙可读出封闭气体的压强为。
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算pV乘积时，根据，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。

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