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2021届高三物理二轮专题强化训练
热学
1.研究表明,新冠病毒耐寒不耐热,温度在超过56
℃时,30分钟就可以灭活.如图所示,含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸的下部分a内,汽缸顶端有一绝热阀门K,汽缸底部接有电热丝E,汽缸的总高度.a部分内被封闭的气体初始温度,活塞与底部的距离,活塞和汽缸间的摩擦不计.若阀门K始终打开,电热丝通电一段时间,稳定后活塞与底部的距离.关于上述变化过程,下列说法正确的是(
)
A.b部分中逸出的气体占该部分原气体的
B.a部分中的气体吸收的热量等于其增加的内能
C.稳定后,a部分内的气体温度为50
℃
D.稳定后,保持该温度不变再持续30分钟,a部分内新冠病毒能够被灭活
2.[物理—选修3-3]
(1)下列说法正确的是______.
A.气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关
B.布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动
C.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生
其他影响
D.水黾可以停在水面上是因为液体具有表面张力
E.温度升高，物体所有分子的动能都增大
(2)如图所示，一直立的气缸用一质量为的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为，气体最初的体积为，气体最初的压强为；汽缸内壁光滑且缸壁是导热的.开始活塞被固定，打开固定螺栓，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为，重力加速度为。求：
①活塞停在点时缸内封闭气体的体积V；
②整个过程中通过缸壁传递的热量（一定质量理想气体的内能仅由温度决定）。
3.[物理选修3-3]
(1)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量，气体对外界做功，则关于理想气体的叙述正确的是________。
A.气体的温度一定升高
B.气体的内能一定减少
C.气休的压强一定不变
D.分子的平均动能一定增大
E.分子间平均距离一定增大
(2)如图所示，一篮球内气体的压强为，温度为，体积为。用打气筒对篮球充入压强为，温度为的气体，已知打气筒每次压缩气体的体积为，一共打气20次，假设篮球体积不变，最终使篮球内气体的压强为。充气过程中气体向外放出的热量为，已知气体的内能与温度的关系为(为常数)。求：
①第一次打入气体后，篮球的压强变为多少?(可认为篮球内气体温度不变)
②打气筒在篮球充气过程中对气体做的功是多少?
4.[物理——选修3-3]
(1)一定质量的理想气体压强p与摄氏温度t的关系如图所示,气体从状态A变到状态B,则气体在状态A的体积________(填“>”、“=”或“<”)在状态B的体积;此过程中,气体做功的绝对值为W,内能变化量的绝对值为,则气体与外界之间传递的热量为_______。
(2)如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞,井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间,水位迅速上涨,该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为,圆柱形竖直井内水面面积为,图示时刻水面与井盖之间的距离为,井内密封有压强刚好等于大气压强、温度为的空气(可视为理想气体),重力加速度取。密闭空气的温度始终不变。
(i)从图示位置起,水面上涨多少后井盖第一次被顶起?
(ii)井盖第一次被顶起后迅速落回再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到,温度仍为,则此次向外界排出的空气当压强为、温度为时体积是多少?
(iii)若水面匀速上涨,则井盖跳跃的时间间隔如何变化?
5.[选修3-3：热学]
（1）下列关于热力学定律的说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体保持压强和体积不变，而只改变其温度是不可能的
B．热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律
C．一定质量的理想气体放出热量，则其分子平均动能一定减少
D．对于密闭容器内的理想气体而言，分子在单位时间内对单位面积容器壁碰撞的平均次数会随温度的升高而增多
E．热运动的宏观过程是熵减少的过程
（2）如图，一个质量为m的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为1.5
，两边水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为，气缸横截面积为S，活塞竖直部分高为，重力加速度为g，求：
（i）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
（ii）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化
6.[选修3-3]
1.一定质量的理想气体由状态A变化为状态B的图象如图所示,在这个变化过程中气体的压强__________(选填“不变”“增大”或“减小”);已知状态A时气体压强,内能,气体内能与热力学温度成正比,气体在由状态A变化为状态B的过程中从外界吸收了__________J的热量.
2.如图所示,密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上,杯盖的质量为m,杯身与热水的总质量为M,杯盖的面积为S.初始时,杯内气体的温度为,压强与大气压强相等.因杯子不保温,杯内气体温度逐渐降低,不计摩擦,不考虑杯内水的汽化和液化,重力加速度为g.
(i)求温度降为时杯内气体的压强;
(ii)杯身保持静止,温度为时缓慢提起杯盖所需的力为多大?
(iii)温度为多少时,用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起?
7.【物理—选修3-3】
（1）关于固体、液体，下列说法正确的是（
）
A.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
B.使未饱和汽变成饱和汽，可采用升高温度的方法
C.液晶既不是液体也不是晶体，但它具有晶体的某些物理性质
D.一些昆虫之所以能停在水面上，是因为它们受到水的浮力等于昆虫的重力
E.相对湿度反映了空气中水蒸气含量接近饱和的程度
（2）如图所示，汽缸开口向上，缸内壁有固定小砧，质量为的活塞将缸内一段气体封闭，缸内气体压强为为重力加速度，活塞到缸底的距离为，活塞横截面积为，大气压强为，环境温度为。活塞与汽缸内壁气密性好且无摩擦，汽缸与活塞的导热性能良好。
①若环境温度不变，通过不断在活塞上方加重物，使活塞缓慢下降，当活塞。小砧下降到距汽缸底部时，活塞上方所加重物的质量为多少？
②若仅缓慢降低环境温度，当活塞下降到距汽缸底部时，环境温度应活塞降低为多少；此过程外界对气体做的功为多少？
8.[物理——选修3-3]
（1）一定质量的理想气体从状态变化到状态，再变化到状态，其状态变化过程的图象如图所示。则根据图象上所提供的数据可以得到该气体从状态到状态的过程中内能的变化量是__________；该气体从状态到状态的过程中__________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J。
（2）绝热性能良好的气缸固定放置，其内壁光滑，开口向右，气缸中封闭一定质量的理想气体，活塞通过水平轻绳跨过滑轮与重物相连，已知活塞的横截面积为，重物的质量，重力加速度，大气压强，滑轮摩擦不计。稳定时，活塞与气缸底部间的距离为，气缸内温度。
(ⅰ)通过电热丝对气缸内气体加热，气体温度缓慢上升到时停止加热，求加热过程中活塞移动的距离；
(ⅱ)停止加热后，在重物的下方加挂一个2
kg的重物，活塞向右移动4
cm后重新达到平衡，求此时气缸内气体的温度。
9.[物理——选修3—3]
（1）如图所示，水平地面上放置一个导热性能良好的气缸，气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，一条轻细绳一端连接在活塞上，另一端绕过两个光滑的定滑轮后连接在一个可施加拉力的传感器上，传感器由计算机控制，开始时活塞和气缸均静止。现通过计算机对活塞施加拉力，让活塞缓慢向上移动，发现活塞始终没有被从气缸中拉出，周围环境温度不变，不计一切摩擦。则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是______。
A.气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变
B.气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零
C.缸内气体对外做功，气体从外界吸收热量
D.缸内气体从外界吸收热量，分子势能增加
E.传感器施加的拉力最大值与气缸、活塞和缸内气体的总重力大小相等
（2）一定质量的理想气体从状态1开始，经历四个变化过程又回到状态1，已知气体在状态1时的压强，在状态4时温度为，41和32的延长线均经过原点O，其它参数如图所示。
（i）求气体在状态2时的压强；
（ii）若气体沿直线从状态1直接变化到状态3，求气体对外界做的功。
参考答案
1.答案：D
解析：由题意可知,原汽缸b部分的高度,当a部分稳定后活塞与底部的距离,此时b部分气体的高度,设S为活塞的面积,那么b部分中逸出的气体占原b部分中气体的比例为,A错误;a部分中的气体吸收热量为Q,对外做功为W,由热力学第一定律可知,a部分中的气体吸收的热量大于其增加的内能,B错误;由于阀门K始终打开,a部分中的气体的压强不变,可得,解得,已达到新冠病毒的灭活温度,故稳定后保持该温度不变再持续30分钟,a部分内新冠病毒能够被灭活,C错误,D正确.
2.答案：（1）ACD
（2）①；②
3.答案：(1)ADE
(2)①第一次打入气体后，篮球内气体压强变为，根据玻马定律有：
解得：
②设篮球内气体最终温度为，根据气体状态变化定律知：
解得：
篮球内气体内能的增量为：
根据热力学第一定律可得打气过程中，对气体所做的功为：
4.答案：(1)
(2)(i)1.31
cm
(ii)
(iii)井盖跳跃的时间间隔减小
解析：(1)在图像中作出过两点的等容线,并延长交于同一点,该点的横坐标值为,如图所示,根据知,则等容线斜率越大,体积越小,所以气体在状态A的体积小于在状态B的体积。气体从状态A到状态B,温度降低,内能减小,则,从A到B气体体积增大,气体对外做功,则,根据热力学第一定律,得,因此。
(2)(i)设井盖被顶起时,水面上涨x,井内气体的压强满足①
则
根据玻意耳定律②
代入数据解得
(ii)设井盖第一次被顶起后,排出压强为p,温度为的气体的体积为,则排出的空气当压强为、温度为时体积为,由理想气体状态方程③
代入数据解得
(ⅲ)若水面匀速上涨,则井内气体的体积均匀减少,压强变化逐渐加快,则井盖跳跃的时间间隔减小
5.答案：（1）.ABD
（2）.（i）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强
①
体积，
温度
要使两边水银面相平，气缸内气体的压强，
此时活塞下端一定与气缸底接触，
设此时温度为T2，由理想气体状态方程有
②
得：
（ii）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
③
由热力学第一定律得：
解析：（1）.A、由理想气体状态方程可知，保持压强和体积不变，则温度一定不变，故A正确；
B、热力学第二定律反映了宏观自然过程的方向性，故B正确；
C、体积压缩放出热量，温度可能升高，故分子的平均动能可能增加，故C错误；
D、由理想气体状态方程可知，对于密闭容器内的理想气体而言，如果温度升高，分子在单位时间内对单位面积容器壁碰撞的平均次数增多，故D正确；
E、根据热力学第二定律可知，实际的宏观过程都会自发地往熵增加的方向进行，故E错误；
故选ABD.
6.答案：（1）.不变
56
（2）.(i)对杯内气体的降温过程,由查理定律有
温度降为,时,杯内气体的压强.
(ii)缓慢提起杯盖,则杯盖一直处于受力平衡状态,如图(a)所示
由平衡条件
拉力
(iii)设恰好能提起整个杯子时杯内气体压强为,温度为,杯身与热水受力如图,(b)所示
由平衡条件
拉力.
解析：（）1.图象中过原点的倾斜直线表示等压线,即从A到B为等压变化.因为气体内能与热力学温度成正比,设,则,,故,根据热力学第一定律,体积增大,气体对外做功,故,.
7.答案：（1）ACE
（2）解：①设所放重物的质量为，当气体体积减半时，气体的压强为，气体发生等温变化，则有，得到.
②设环境温度应降低为，当缸内气体的体积减半时，缸内气体的压强为，根据理想气体状态方程有，得到，此过程外界对气体做的功.
解析：（1）同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如水晶和玻璃，故A正确；温度升高，实际气压不变，饱和汽压增大，故B项错误；液晶既不是液体也不是晶体，但它具有晶体的某些物理性质，C项正确；昆虫之所以能停在水面上，是因为它们受到水表面张力作用故D项错误；相对湿度是空气中水蒸气的实际压强与该温度下水的饱和汽压之比，所以它反映了水蒸气含量接近饱和的程度，选项E正确。
8.答案：（1）0；吸收；2000
（2）(ⅰ)加热前
加热过程为等压变化
可得
(ⅱ)加挂重物后
由理想气体状态方程有
可得
9.答案：（1）ACE
（2）（i）由于41和32的延长线均经过原点O，由可知气体在过程均做等温变化，因此，由图可知
由1、3状态得
1到2过程气体做等容变化，有
解得
（ii）气体沿直线从状态1直接变化到状态3过程中压强不变，体积减小，气体对外界做负功，设为W，有
其中
所以
解析：（1）由于气缸导热，缓慢拉动活塞时缸内气体温度不变，气体分子平均动能不变，活塞上移时，气体体积增大，温度不变而压强减小，当绳的拉力增大到等于气缸、活塞和缸内气体的总重力时，气缸离开地面向上运动，此时气体体积不变，压强不变，因此气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变，AE正确；气缸对地面的压力先减小后为零，B错误；拉力对活塞做功，而气体由于体积增大而对外做功，但其内能保持不变，根据热力学第一定律，气体从外界吸热，C正确；理想气体只有分子动能，没有势能，D错误。

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