专题13 热学-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题13 热学 一、单选题 1．（2024·广东·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 2．（2024·山东济宁·三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A．完成一次循环，气体向外界放热 B．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 3．（2024·北京大兴·三模）下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是花粉分子的无规则运动 B．物体吸热，内能一定增加 C．一定质量的理想气体，温度升高，压强一定增大 D．一定质量的理想气体，体积增大，单位体积的分子数一定减小 4．（2024·北京海淀·三模）下列说法正确的是（　　） A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D．热量不可能由低温物体传给高温物体 5．（2024·北京海淀·三模）能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（　　） A．楞次定律 B．动量守恒定律 C．闭合电路欧姆定律 D．热力学第一定律 一、多选题 6．（2024·黑龙江·三模）下列说法正确的是（　　） A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点 B．布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动 C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用 7．（2024·福建南平·三模）建盏是中国国家地理标志产品之一。烧制建盏采用的某种窑炉示意图如图所示，窑炉上方有一单向排气阀，当窑内气体压强大于时（为1个标准大气压强），排气阀就会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为、压强为。绝对零度取。则（　　） A．窑内温度升高，每个气体分子动能均变大 B．排气阀开启，窑内气体将对外界做正功 C．窑内温度升高到447℃时排气阀已开启 D．窑内温度升高到447℃时窑内气体压强为 8．（2024·河北·三模）如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　） A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像 B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像 C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系 D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系 9．（2024·山西阳泉·三模）如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为 D．电阻丝放出的热量大小为 10．（2024·陕西·三模）真空胎没有内胎，直接在轮胎和轮圈之间封闭着空气，轮胎鼓起时轮胎内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，不会像自行车轮胎那样瞬间漏气，从而提高了车辆行驶的安全性。如图所示的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，把电动车开到室外，胎内的温度升高，假设此过程胎内气体的体积不变，下列说法正确的是（　　） A．胎内气体的分子密集程度减小 B．气体的内能增加，从外界吸收热量 C．气体的内能减小，向外界放出热量 D．分子的平均动能增大，气体的压强增大 解答题 11．（2024·广东·三模）如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，在导热良好的气缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设活塞和重物的总质量为，活塞的横截面积为，气缸内空气柱的高度为，外界温度保持不变，大气压强恒为，重力加速度，求： （1）初始状态时，气缸内部气体的压强； （2）若将活塞和重物的总质量增加，则此状态下稳定后气缸中空气柱的高度及此时空气弹簧的等效劲度系数k分别为多少？ 12．（2024·广东·三模）一内壁光滑的汽缸竖直放置，通过轻杆连接的两活塞a、b之间封闭有一定质量的理想气体，如图所示。初始时，两活塞均处于静止状态，且两活塞到汽缸连接处MN的距离相等，封闭气体的热力学温度为。已知两活塞a、b的质量分别为，，横截面积，重力加速度大小为g，大气压强恒为。 （1）若使封闭气体缓慢降温使活塞a恰好移动到连接处MN，求此时气体的温度； （2）若在活塞a上缓慢添加细砂使活塞a恰好移动到连接处MN，封闭气体温度不变，求最终所加细砂的总质量。 试卷第2页，共20页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 热学 一、单选题 1．（2024·广东·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 【答案】C 【详解】A．石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误； B．石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误； C．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确； D．石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。 故选C。 2．（2024·山东济宁·三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A．完成一次循环，气体向外界放热 B．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 【答案】C 【详解】A．完成一次循环，气体的内能不变，过程，气体体积增大，气体对外界做功，过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于过程气体的压强大于过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功，过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误； BC．过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确； D．过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。 故选C。 3．（2024·北京大兴·三模）下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是花粉分子的无规则运动 B．物体吸热，内能一定增加 C．一定质量的理想气体，温度升高，压强一定增大 D．一定质量的理想气体，体积增大，单位体积的分子数一定减小 【答案】D 【详解】A．布朗运动是花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，故A错误； B．物体吸热，如果同时对外做功，其内能不一定增加，故B错误； C．一定质量的理想气体，温度升高，根据 如果气体体积增大，则气体压强不一定增大，故C错误； D．一定质量的理想气体，体积增大，则单位体积的分子数一定减小，故D正确。 故选D。 4．（2024·北京海淀·三模）下列说法正确的是（　　） A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D．热量不可能由低温物体传给高温物体 【答案】C 【详解】A．根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故A错误； B．热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有能量耗损。所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，故B错误； C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，故C正确； D．热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在其他因素影响下可以由低温物体传向高温物体，故D错误。 故选C。 5．（2024·北京海淀·三模）能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（　　） A．楞次定律 B．动量守恒定律 C．闭合电路欧姆定律 D．热力学第一定律 【答案】B 【详解】A．楞次定律的实质机械能向电能转化的过程，是能量守恒定律在电磁现象中的具体表现，故A错误； B．动量守恒定律不能体现能量守恒，故B错误； C．由闭合电路的欧姆定律 可得 即电源的总功率等于输出功率与内阻功率之和，直接体现了能量守恒，故C错误； D．热力学第一定律是描述做功与热传递改变物体的内能之间的关系，则能体现能量守恒定律，故D错误。 故选B。 一、多选题 6．（2024·黑龙江·三模）下列说法正确的是（　　） A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点 B．布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动 C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用 【答案】ACD 【详解】A．液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A正确； B．布朗运动说明了液体分子在做永不停息的无规则运动，故B错误； C．当分子间的距离从到，随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确； D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是由于水的表面张力可以使液面具有收缩的趋势，故D正确。 故选ACD。 7．（2024·福建南平·三模）建盏是中国国家地理标志产品之一。烧制建盏采用的某种窑炉示意图如图所示，窑炉上方有一单向排气阀，当窑内气体压强大于时（为1个标准大气压强），排气阀就会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为、压强为。绝对零度取。则（　　） A．窑内温度升高，每个气体分子动能均变大 B．排气阀开启，窑内气体将对外界做正功 C．窑内温度升高到447℃时排气阀已开启 D．窑内温度升高到447℃时窑内气体压强为 【答案】BD 【分析】本题以建盏某种窑炉的排气阀系统为情境，考查内容涉及热学的分子动理论，气体实验定律和热力学第一定律等，侧重考查学生的理解能力和推理能力，着重体现物理观念、模型建构和科学推理等物理核心素养的考查。要求考生具备清晰的关于气体热运动的物理观念；能从实际问题中构建等容变化模型能应用对应的实验定律进行分析和推理，能对简单过程应用热力学第一定律进行分析推理，得出正确结论。本题难度属于简单题。 【详解】CD．选择窑炉中的封闭气体为研究对象，视为理想气体，在排气阀没有开启前，体积不变，气体压强随温度升高而增大，根据查理定理 解得 判断出阀门还未开启，C选项错误，D选项正确。 A．温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，但仍存在动能小的分子，A选项错误； B．排气阀开启，窑炉内的气体喷出，体积膨胀，对外界做正功，B选项正确。 故选BD。 8．（2024·河北·三模）如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　） A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像 B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像 C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系 D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系 【答案】CD 【分析】本题考查图像示意图的意义，要学会变通，能举一反三，关键要掌握相关的物理规律。 本题根据图形所表示横坐标轴量与纵坐标轴量的关系，结合相关的规律进行分析。 【详解】A．电源输出功率随外电阻变化图像如图所示： 和题中示意图基本近似，故A正确； B．两个小球弹性碰撞且其中球碰前静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系图像如图： 故B正确； C．绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0，故C错误； D．分子力与分子间距关系如图所示，故D错误。 本题选不正确的，故选CD。 9．（2024·山西阳泉·三模）如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为 D．电阻丝放出的热量大小为 【答案】BD 【详解】AB．根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变，故A错误，B正确； C．气体从状态1到状态2发生等温变化，则有 解得状态2气体的压强为 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得 解得 故C错误； D．当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有 可得状态3气体的体积为 该过程气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 解得气体吸收的热量为 可知电阻丝C放出的热量为 故D正确。 故选BD。 10．（2024·陕西·三模）真空胎没有内胎，直接在轮胎和轮圈之间封闭着空气，轮胎鼓起时轮胎内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，不会像自行车轮胎那样瞬间漏气，从而提高了车辆行驶的安全性。如图所示的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，把电动车开到室外，胎内的温度升高，假设此过程胎内气体的体积不变，下列说法正确的是（　　） A．胎内气体的分子密集程度减小 B．气体的内能增加，从外界吸收热量 C．气体的内能减小，向外界放出热量 D．分子的平均动能增大，气体的压强增大 【答案】BD 【详解】A．气体体积不变，胎内气体的分子密集程度不变。故A错误； BC．根据热力学第一定律，气体温度升高，气体的内能增加，体积不变，气体与外界做功为零，所以从外界吸收热量。故B正确，C错误； D．气体温度升高，分子的平均动能增大。由理想气体状态方程可知，当体积不变时，温度升高时，压强增大。故D正确。 解答题 11．（2024·广东·三模）如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，在导热良好的气缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设活塞和重物的总质量为，活塞的横截面积为，气缸内空气柱的高度为，外界温度保持不变，大气压强恒为，重力加速度，求： （1）初始状态时，气缸内部气体的压强； （2）若将活塞和重物的总质量增加，则此状态下稳定后气缸中空气柱的高度及此时空气弹簧的等效劲度系数k分别为多少？ 【答案】（1）；（2）， 【详解】（1）对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知 解得 （2）总质量增大后，对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知 解得 根据玻意耳定律可得 解得 空气弹簧的等效劲度系数为 12．（2024·广东·三模）一内壁光滑的汽缸竖直放置，通过轻杆连接的两活塞a、b之间封闭有一定质量的理想气体，如图所示。初始时，两活塞均处于静止状态，且两活塞到汽缸连接处MN的距离相等，封闭气体的热力学温度为。已知两活塞a、b的质量分别为，，横截面积，重力加速度大小为g，大气压强恒为。 （1）若使封闭气体缓慢降温使活塞a恰好移动到连接处MN，求此时气体的温度； （2）若在活塞a上缓慢添加细砂使活塞a恰好移动到连接处MN，封闭气体温度不变，求最终所加细砂的总质量。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设活塞a、b到MN处的距离均为L，气体缓慢降温至活塞a恰好移到MN处过程，压强不变，根据盖-吕萨克定律有 解得 （2）初始时，设封闭气体压强为，研究a、b两活塞及轻杆整体有 设活塞a恰好移动到MN处时，封闭气体压强为，研究a、b两活塞及轻杆整体有 根据玻意耳定律有 解得 试卷第2页，共20页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$