专题15 热学 题组2-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

专题15　题组二 1.解析　气球缓慢上升过程温度不变，则理想气体内能不变，分子平均动能不变，故B、C、D错误；气球缓慢上升可视为动态平衡，因此气体压强一直与外界压强相等，随着所处深度变小，水的压强减小，则气体压强减小。根据玻意耳定律，结合温度不变，可知气体体积变大，说明气体对外做功，故A正确。 答案　A 2.解析　根据题意，a中气体做等容变化，根据＝C，当环境温度升高，则a中气体压强增大，又pa＋ρ液gh＝p0，可知b管中液面降低，同理可知环境温度降低时，b管中液面升高，故B正确，A错误；由上述分析可知，b管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，a中压强不变， b管中液面高度差不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则b管内液面降低，则温度测量值偏大，故D正确，C错误。 答案　BD 3.解析　由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过程中P板不发生移动，则由等容过程 ＝⇒Δp＝ΔT 可得左侧气体压强增加量多，则P板向右移动；A正确，B错误； 保持温度不变移动相同的距离时＝C1 p＝ 同理＝ 得＝ 若P不移动，则< 故> 则p1>p2，P板向右移动，C正确，D错误。 答案　AC 4.解析　1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU>0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W<0，由盖吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU<0，气体内能减少，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，气体对外放热，D正确。 答案　AD 5.解析　活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左＜V右，又活塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错误；气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。 答案　ACD 6.解析　pfS＝phS→压强pf＝ph，D对f中的气体升温，活塞右移 W＞0ΔU＞0，A对ph、pf 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 pf 相矛盾，假设不成立 假设升温后，弹簧伸长，则 pf 相矛盾，假设不成立 因此弹簧只能压缩，则 pf ，假设成立 对活塞受力分析可知pfS＝phS＝pgS＋F弹，则压强关系满足pf＝ph＞pg。由理想气体状态方程pV＝cT可知，＝＝＝又Vf＞Vg，Vf＞Vh，则Tf＞Tg，Tf＞Th，B、C错。 答案　AD 7.解析　根据＝C，可得p＝T 从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。 故选B。 答案　B 8.解析　依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。故选ABE。 答案　ABE 9.解析　根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞S2没有移动，可知整个过程，外力F做功等于0，A错误；根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误；由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功Q＝W<p0S1h＋mgh，D正确；E.左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得p0＋＝p0＋，即F＝，E正确。故选BDE。 答案　BDE 10.解析　设B管在上方时上部分气压为pB，则此时下方气压为pA，此时有pA＝pB＋20 cmHg 倒置后A管气体压强变小，即空气柱长度增加1 cm，A管中水银柱减小1 cm，A管的内径是B管的2倍，则SA＝4SB 可知B管水银柱增加4 cm，空气柱减小4 cm；设此时两管的压强分别为pA′、pB′，所以有 pA′＋23 cmHg＝pB′ 倒置前后温度不变，根据玻意耳定律对A管有 pASALA＝pA′SALA′ 对B管有pBSBLB＝pB′SBLB′ 其中LA′＝10 cm＋1 cm＝11 cm LB′＝10 cm－4 cm＝6 cm 联立以上各式解得 pA＝74.36 cmHg pB＝54.36 cmHg。 答案　pA＝74.36 cmHg，pB＝54.36 cmHg 11.解析　对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知 p0V0＝pV 即1.0×105×(380－80)＝p×(380－230) 解得p＝2.0×105 Pa 根据p＝p0＋ρgh 解得h＝10 m。 答案　p＝2.0×105 Pa，h＝10 m 12.解析　(1)因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，Ⅳ内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖­吕萨克定律可得 ＝ 解得T＝T0。 (2)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p，则此时Ⅳ内的气体压强也等于p，设此时Ⅳ内的气体的体积为V，则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V0－V，则对气体Ⅳ ＝ 对Ⅱ、Ⅲ两部分气体 ＝ 联立解得 V＝V0 p＝p0。 答案　(1)T0　(2)p0 13.解析　(1)由电子天平示数为600.0 g时，则细绳对铁块拉力为Δmg＝(m2－m示)g＝m1g 又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则汽缸内气体压强等于大气压强p1＝p0　① 当电子天平示数为400.0 g时，设此时汽缸内气体压强为p2，对m1受力分析有 g＝S　② 由题意可知，汽缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：＝　③ 联立①②③式解得T2＝297 K。 (2)环境温度越高，汽缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最小为0，即电子天平的示数恰好为1200 g时，此时对应的环境温度装置可以测量最高环境温度。设此时汽缸内气体压强为p3，对m1受力分析有(p3－p0)S＝m1g　④ 又由汽缸内气体体积不变，则压强与温度成正比 ＝　⑤ 联立①④⑤式解得Tmax＝309 K。 答案　(1)297 K　(2)309 K 学科网（北京）股份有限公司 $色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 专题15 题 班级： 热学 组 姓名： 二 学号： 一、选择题 1.(2025·安微卷)在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气， 球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体( A对外做功，内能不变 B向外放热，内能减少 C.分子的平均动能变小 D.吸收的热量等于内能的增加量 2.(多选)2025·云南卷)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如 图乙所示。硬质玻璃泡α内封有一定质量的气体（视为理想气体）.与α相连的b管插在水槽中 固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与α泡的体积相比可忽略不计， 在标准大气压po下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在Po下() 甲 A环境温度升高时，b管中液面升高 B.环境温度降低时，b管中液面升高 C,水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大 3.(多选)(2025·河南卷)如图所示，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成 两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别 为T1和T2,体积分别为和2，T1<T2,1<2。则( ) M N A.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移 C.保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D.保持T1、T不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移 4.(多选)(2024新课标卷)如图所示，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为 绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3一4为绝热过程，4一→1为等容过 程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 0 A1→2过程中，气体内能增加 B.2→3过程中，气体向外放热 C.3→4过程中，气体内能不变 D.4→1过程中，气体向外放热 5.(多选)2024河北卷)如图所示，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分， 左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。 汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。 活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后() EEonnn00n0000000 理想气体 真空 活塞 222222222222Z22Z22222Z22224 A弹簧恢复至自然长度 B.活塞两侧气体质量相等 C,与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 6.(多选)2023·新课标卷)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∫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∫中的气体缓慢加热，停止加 热并达到稳定后() 7777777 Ah中的气体内能增加 B∫与g中的气体温度相等 C∫与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等 7.(2023辽宁卷)“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p-T 图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是() P个 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 0 b a 0 0 8.(多选)(2022湖南卷)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离 装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡 流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到 环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分 离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。 下列说法正确的是() 喷嘴 B端 A端 涡流室 环形管 分离挡板 AA端为冷端，B端为热端 BA端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 CA端流出的气体内能一定大于B端流出的 D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 9.(多选)2021湖南卷)如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面 积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细 沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为m。在此过程中，用外力F作用 在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强P保持不变，系统始终 处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是() 一细沙 h Bnaaaaaa07002 A整个过程，外力F做功大于0，小于mgh B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 C.整个过程，理想气体的内能增大 D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于rcy(alvs-4 alcol(p0Slh十mgh) E.左端活塞到达B位置时，外力F等于mgS2S1 二、非选择题 10.(2023·全国乙卷)如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B 两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱 在两管中的长度均为10c。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改 变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压 强单位) 10cm 10cm 11.(2022广东卷)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入 瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230L。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温 度不变。大气压强po取1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,水的密度p取1.0×103kgm3。 求水底的压强p和水的深度h。 下潜后液面 下潜前液面 12.(2022全国甲卷)如图，容积均为V、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为P0、温 度为T的环境中：两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸 内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、V四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为18V。和 14o。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 (1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； 独家授权侵权必究。 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 (2)将环境温度缓慢改变至2T,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中 的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第V部分气体的压强。 13.(2021·湖南卷)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。 导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1=600g、截面积S=20cm2的活塞封闭一定质 量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长 的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量2=1200g的铁块.并将铁块放置 到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时，测得环境温度T1=300K。设外界大气压强p0 =1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2。 轻杆 细绳 细绳 m2 *w600 电子天平 (1)当电子天平示数为400.0g时，环境温度T2为多少？ (2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？ ·独家授权侵权必究