专题20 热学-【创新大课堂系列】高三物理全国名校名卷168优化重组卷

攀 专题20 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28： 分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合 题目要求的 时 1.(2025·重庆高三模拟)关于下图，下列说法正 确的是 oa80586o 液体 布朗<分子 在 甲 F 单位速率间隔的分子数 占总分子数的百分比 0200400600800/(m-s-) 丙 丁 留 A.图甲中微粒越大，单位时间内受到液体分子 撞击次数越多，布朗运动越明显 B.图乙中液晶分子排布有序，因此液晶材料不 具备光学各向异性 C.图丙中当分子间距离接近无穷大时，分子间 作用力可以忽略不计 D.图丁中虚线为同一气体温度的较高时的速率 分布图 2.(2025·天津南开·二 P 模)如图所示为某一定质 D 量的理想气体循环过程 的PV图像.B→C为等 P 压过程，D→A为等容过 程，A→B和C→D为等 温过程.关于该循环过程下列说法正确的是 ( A.A状态气体的温度高于C状态气体的温度 B.C→D过程气体向外界放出热量 C.B→C过程气体对外做功，气体分子的平均 动能减小 D.整个循环过程，B状态单位时间内碰撞单位 面积器壁的分子数最多 3.(2024·山东卷，6)一定质量 理想气体经历如图所示的循 环过程，a→b过程是等压过 程，b→c过程中气体与外界无 77 热学 热量交换，c→a过程是等温过程.下列说法正确 的是 () A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于 对外做功 B.b→c过程，气体对外做功，内能增加 C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用 于对外做功 D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a 过程放出的热量 (2025·山东济宁·模拟 预测)如图，1mol某理想 气体经两个不同的过程 (a→b→c和a→c)由状态 V2V3V。→V a变到状态c,已知理想 气体遵循气体定律PV=RT,气体内能的变化 量与温度的关系为△U=2R(T,-T)(R为大 于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态 的温度).初始状态a的温度为To.则() A.两过程内能增量相同均为△U=2RT。 B.a→c过程单位时间撞击器壁单位面积的分子 数增加 C.a→b→c过程内能逐渐增大 D,两过程从外界吸收热量之比为 .(2025·河北·三模)如图 所示，水平地面上竖直放置 着一个高为2h的圆柱形绝 热气缸，气缸内有一定质量电热丝 丰阀门 的理想气体，气缸底部通过阀门连接气筒，横截 面积为S且导热性能良好的活塞将气体分成上 下两部分，轻质弹簧上下两端分别固定于活塞 下表面和气缸底部.开始时轻质弹簧处于原长， 活塞恰好位于气缸正中间位置，活塞上部分气 体压强为P。,下部分气体压强为2P。,两部分气 体的温度均为T。,现在对气体缓慢加热使活塞 上升0.2h,稳定后，两部分气体的温度均为 3T。,之后温度保持不变.己知重力加速度为g, 忽略电热丝、轻质弹簧、阀门所占气缸内的体 积，不计活塞的厚度，活塞与气缸之间无摩擦且 不漏气.下列说法正确的是 2PoS A.活塞的质量为 8 B.弹簧的劲度系数为P,S 4h C.缓慢抽气使活塞回到气缸正中间位置，上部 分气体的压强为2.5P。 D.缓慢抽气使活塞回到气缸正中间位置，需要 抽出气体的体积在温度为3T。、压强为P。的 条件下为2hS 6.(2025·山东潍坊三模)“百脉寒泉珍珠滚”，为 章丘八大景之一.泉水深5m,底部温度为 17℃，一个体积为5.8×10-7m3的气泡，从底 部缓慢上升，到达泉水表面温度为27℃.其内 能增加了2×10-2J.g取10m/s2,外界大气压 强取1.0×105Pa,水的密度取1×103kg/m3, 气泡内气体视为理想气体.下列说法正确的是 A.气泡内所有分子动能都增大 B.气泡上升过程中对外做功，放出热量 C.气泡到达水面时的体积为8.7×10-8m3 D.上升过程中气泡吸收热量小于6.8×10一2J 7.（2025·山东省潍坊市昌乐一中高三一模)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.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 A27777727277Z227元 细沙 B2222z222zz22Z2d1 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增大 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 (PoSh+mgh) 7 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20 分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目 要求.全部选对的得5分，选对但不全的得3分， 有选错的得0分. 8.(2025·山东省泰安市高三一模)我国已经在空 间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中 小学生心里播撒下科学的种子.“天宫课堂”的 教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力 环境下液桥演示实验.在两个固体表面之间可 形成大尺寸液桥，如图a所示；另一个是微重力 环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗 细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水 在管内不断上升，直到管顶，如图b所示.对于 这两个实验的原理及其作用的理解，下列说法 不正确的是 ) B 图a 图b 图c A.液体表面张力使得液桥表面形状得以维持， 而不会“垮塌” B.分子势能E。和分子间距离r的关系图像如 图c所示，能总体上反映水表面层中水分子 势能E。的是图中“A”位置 C.农民使用“松土保嫡”进行耕作，通过松土形 成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容 易被输送到地表 D.航天员在太空微重力环境中会因为无法吸 墨、运墨而写不成毛笔字 9.(2025·湖南省长沙市 长郡中学高三二模)如 图所示，喷洒农药用的 某种喷雾器，其药液桶 的总容积为14L,装入 药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L,气 压为1atm.打气筒活塞每次可以打进气压为 1atm、体积为0.2L的空气.不考虑环境温度的 变化.在打气n次后，药液上方的气体压强增大 到5atm,在药液上方的气体压强达到5atm时 停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向 外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V 值为 () A.n=40次 B.n=60次 C.V=10 L D.V=4L 10.(2025·山西省太原市高三 二模)如图所示，模拟V形 发动机的圆柱形绝热气缸 倾斜放置，顶端封闭，下端 开口，缸体轴线在竖直平面 内且与水平方向的夹角为0.重为G、横截面积 为S的活塞可沿气缸壁无摩擦滑动，活塞距气 缸顶部的距离为L。,缸内密封的理想气体温 度为T0.若电热丝缓慢加热过程中产生的热 量Q全部被气体吸收，气体的内能增加△U,大 气压强为，下列说法正确的是 A.加热前，缸内气体的压强为P。+Gsin0 S B.加热过程中，气体对外做功的大小为△U一Q 心加热过程中，活塞移动的距离为p8 D.加热后，缸内气体的温度升高LP,S-Gim历 To(Q-N) 11.(2025·山西·二模)一 定质量的理想气体从状2P 态a开始，经ab、b→c、 c→a三个过程后回到初 V。2V3VV 始状态a,其P一V图像 如图所示.已知三个状态的坐标分别为a(Vo, 2Po)、b(2V,Po)、c(3V0,2Po).以下判断正确 的是 A.气体在a→b过程中对外界做的功等于在 b→c过程中对外界做的功 B.气体在→b过程中从外界吸收热量等于在 b→c过程中从外界吸收热量 C.在a→b→c→a过程中，外界对气体做功 为VoPo D.在a→b→c→a过程中，气体从外界吸收热 量VoP0 三、非选择题：本题共5小题，共52分 12.(2025·辽宁东北育才学校模 拟)(6分)一定质量的理想气 体经历了如图所示的A→B→ C→D→A循环，该过程每个 状态视为平衡态，则状态D到O 状态A,气体分子在单位时间内撞击容器壁上 单位面积的平均次数 (填“增加”“不 变”或“减少”)；状态A时气体分子的平均动能 (填“大于”“等于”或“小于”)状态B 时气体分子的平均动能 79 3.(2025·河北石家庄质检一)(8分)在“用油膜 法估测油酸分子大小”的实验中，有下列实验 步骤： ①往边长约40cm的浅盘里倒入约2cm深的 水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在 水面上. ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一 滴在水面上，待薄膜形状稳定. ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上， 计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计 算出油酸分子直径的大小. ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴 一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体 积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的 体积. ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用 彩笔描绘在玻璃板上， 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是 (填写步骤前面的序号) (2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的 油酸酒精溶液，测得1cm3的油酸酒精溶液有 50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上， 测得所形成的油膜的面积是0.13m.由此估 算出油酸分子的直径为 m.（结果保留 1位有效数字) (3)某同学做完实验后，发现自己所测的分子 直径明显偏大.出现这种情况的原因可能是 A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行 计算 B.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 C.计算油膜面积时，将不完整的方格均视为完 整方格处理 D.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液 的浓度发生了变化 4.(2025·山东卷·16) (10分)如图所示，上端 开口，下端封闭的足够 长玻璃管竖直固定于 活塞■ 调温装置 调温装置内.玻璃管导 热性能良好，管内横截 面积为S,用轻质活塞封闭一定质量的理想气 体.大气压强为P。,活塞与玻璃管之间的滑动 摩擦力大小恒为f。=2P,S,等于最大静摩擦 力.用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1= 330K时，气柱高度为h1,活塞开始缓慢上升； 继续缓慢加热至T2=440K时停止加热，活塞： 不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保 持不变，直到降温至T3=400K时，活塞才开 始缓慢下降；温度缓慢降至T4=330K时，保 持温度不变，活塞不再下降.求： (1)T2=440K时，气柱高度h2; (2)从T1状态到T4状态的过程中，封闭气体 吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量) 15.(2025·广东卷·7)(12分)铸造金属元件时， 通过往进气口打气，将下方金属液体压进上方 预热过的俦型室.其中铸型室与下方装金属液 的气室形状都为柱体，铸型室底面积S1= 0.2m2,高h1=0.2m,铸型室底部与下方液 面差初始为H=0.15m,上方出气口与大气连 通，大气压强P。=1×105Pa,下方气室的底面 积S2=0.8m,金属液体密度p=5×103kg/m3, g=10m/s2.管道面积忽略不计. 出气口 铸型室 h=0.2m 进气口 管 H=0.15m 气室 的 金属液 (1)当铸型室刚好充满金属液时，求下方液面： 下降高度h2与下方气室内气体压强P. 80 (2)将出气口关闭铸型，当上方铸型室液面高为 h3=0.04m时，求下方气室内气体压强P2. 6.(2025·辽宁省大连市第八中学统练)(16分) 传统的打气筒的示意图如下图中的左图所示， 圆柱形打气筒A高H,内部横截面积为S,底 部有一单向阀门K,厚度不计的活塞上提时外 界大气可从活塞四周进入，活塞下压时可将打 气筒内气体推入容器B中.用传统的打气筒给 自行车打气时，不好判断是否己经打足了气， 为了解决这一问题，某研究性学习小组的同学 们经过思考之后，他们在传统打气筒基础上进 行了如下的改装（图中的右图所示）：该组同学 设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计)， 调节C距气筒顶部的高度就可以控制容器B 中的最终压强.已知B的容积VB=3HS,向B 中打气前A、B中气体初始压强均为P。= 1.0×105Pa,设气体温度不变 ①)若C距气简顶部的高度为二H,则第一次 将活塞从打气筒口压到C处时，容器B中的压强 是多少； (2)要使容器B中的最终压强为3P。,则h与 H之比应为多少(5)结合上述有U。=冬Y。可知，若接用逸出功更大的：16，解析)根据广是，可得单位时阿通过导体横藏面A e 阴极材料，图像斜率不变，纵轴截距的绝对值增大，则该图线 电子数为 将向右移动. 答案(1)分压式(2)截止（或极限）(3)Oa(4)Ob见： n1= e 解析4.0X105ke(5)右 因为单位时间通过导体横截面A的电子数与通过导体横截 14.解析(1)根据质量数与质子数守恒，可得衰变的方程： 2Ra→Rn+He; 面B的电子数相等，所以时间△t内通过导体横截面B的电 (2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动， 子数为 半径R=1.0m, N=n1△t= 由2eB=m R· (2).以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对 得a粒子的速度u=2eB那， m 象，若其刚到达P板时速度刚好减小到0，则不会有电子经 衰变过程中系统动量守恒，86Rn、2He质量分别为222u、: 过灵敏电流计G,此为I为零的临界情况，意味着U阳<0. 4u,则 根据动能定理，光电子由Q板到P板的过程中，有 222u×v'=4uXv, -eU =0-Ekom 得R如的递度矿=品， 得U=E e 释放的接能E=合X2uX+之X4uX心= b.当U阳>0时，若从锌膜边缘平行Q板射出的动能最大的 113e B'R2 光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达P板边缘 222u 代入数据解得E=2.04X1014J. 时，则所有电子均能到达P板，此时电源两端电压为Um设 答案(1)22Ra→器Rn十He(2)2.04X1014J 电子的初速度为U、运动时间为t, 15.解析(1)α粒子在电场中运动过程中，根据动能定理可得 电流的最大值为Im=ne 2e=4m)u2-4m, eUm 根据牛领第二定律，光电子运动的加速度为α=m 解得u.=4X10'm/s: (2)由于打在P点的粒子在磁场中 Q 平行于金属板方向的运动有R1一R2=t, 不偏转，故此粒子不带电，因此打在 垂直于金属板方向的运动有 Q点的粒子为碳原子核C,打在P 1 点为中子，核反应方程为 d=zar He+Be→dn十C, 光电子最大动能与初速度关 对于碳核，在磁场中运动轨迹如图 系为 所示 出磁场时速度方向与OP的角度为日，做圆周运动的轨道半 径为R,由几何关系得 4d2 Eien an9-8-5, 联立可得Um=eR,-R,) 0 Uro 即0=60°， c.结合上述结论，可定性画出I随UQ变化的图线如图 所示. 日=R=E 则tan= 3 答案(1)N=n1△t= t 即r=0.4m, e 洛伦兹力提供碳核做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定 4d2Eln 律有 (2)a.U.-Eim b.U.= e R一R了c见解析 6evc B=12mr 专题20热学 解得c=1X10m/s, 核反应过程中，根据动量守恒可得 :1.C2.D3.C4.D5.D6.D7.D8.BCD9.AD 4mu,=12m十mun,解得v.=4×10m/s: 10.CD11.AC (3)P,点，对于吸收的中子，由动量定理得 :12.解析根据图像可知，从D→A的过程中气体压强增大，则 F1△t=50%△w。, 气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数 F1=3.2×10-5N, 增加，因为一定质量的理想气体的状态方程为V=CT,结 对于穿透的中子，由动量定理得 F1△t=50%△m(u.-0.5u.), 合图像可知，从A→B的过程中图像与坐标系围成的面积可 F2=1.6×10-5N, 知，气体分子的温度升高，则状态A时气体分子的平均动能 Fp=F1十F2=4.8×10-5N. 小于状态B时气体分子的平均动能. 答案(1)u。=4×10'm/s(2)见解析(3)4.8×105N 答案增加小于 207 13.解析(1)“用油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为配制：15.解析(1)根据体积关系S,1=S2 油酸酒精溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴油酸酒： 可得下方液面下降高度h2=0.05m 特溶液的体积V。(题中的④)→准备浅水盘（⑩）→形成 此时下方气体的压强P1=P。十pg(h1十H十h2) 油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积（③）→计算！ 代入数据可得P1=1.2×10Pa. 分子直径（③），则正确的顺序是④①②⑤③. (2)初始时，上方铸型室气体的压强为P。,体积V=S九1 (2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积=一滴油酸酒精溶液的· 当上方铸型室液面高为h=0.04m时体积为V=S,(h1一 h3) 体积X配制比例= 动×X,则物酸分子的克经= 50 根据玻意耳定律PV=P'V 1 50X0.13m≈5×10°m. 可得此时上方铸型室液面高为h3=0.04m时气体的压强为 P'=1.25×105Pa V (3)根据山一S可知，错误地将油酸酒精溶液的体积直接作 同理根据体积关系S1h3=S2h 为油酸的体积进行计算，则计算时所用体积数值偏大，会导 可得h1=0.01m 致计算结果偏大，A正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有！ 此时下方气室内气体压强P2=P'十Pg(H十h,十h,) 充分展开，则测量的面积S偏小，导致计算结果偏大，B正 代入数据可得P2=1.35X10Pa. 确：计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则 答案(1)h2=0.05m,p1=1.2×105Pa(2)p2=1.35× 计算的面积S偏大，会导致计算结果偏小，C错误；油酸酒精！ 105Pa 溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计 :16.解析(1)A、B中气体为研究对象 算结果偏小，D错误. 答案(1)④①②⑤③(2)5×101(3)AB P=P..V,=4HS,V,=10HS 3 14.解析(1)活塞开始缓慢上升，由受力平衡 P V=P,V, PoS+fo=PiS 解得容器B中的压强P2=1.2×10Pa. 可得封闭的理海气体压强A器 (2)以A内的气体为研究对象 T→T升温过程中，等压膨胀，由盖一吕萨克定律 P1=P。,V3=HS T P,=3P。,V1=(H-h)S h2S P V:=P:V: Te 解得h:H=2:3. 解得a=专 答案(1)1.2×105Pa(2)2:3 (2)TT,升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功 专题21机械振动和机械波 w,=-P,(h,-h)S=-22PS 63 :1.D2.A3.C4.D5.C6.D7.D8.ACD9.AD T,→T,降温过程中，等容变化，外界对气体做功W,=0 :10.BD11.BC 活塞受力平衡有 12.解析(1)为减小实验误差，实验时摆线的长度不能变化，所 PoS=f。+PaS 以需要长约1m的细线，A正确，B错误；为减小空气阻力， 解得封闭的理想气体压强尸，=器P。 摆球的密度要大，体积要小，所以需要直径约1cm的匀质铁 球，C正确，D错误.故选AC. 口→刀，降温过程中，多压压缩，由盖一吕萨克定准 (2)实验中防止摆线的长度改变；在需要改变摆长的长度时， hS 方便调节摆长，AC正确：周期测量是否更加准确主要取决于 计时仪器，B错误；摆球在同一竖直平面内摆动，而不是做圆 解得A=岩A 锥摆运动，与实验仪器无关，D错误.故选AC. (3)某同学做实验时，测量摆线长1后，忘记测量摆球直径， 外界对气体做功 W,=P:(h-h,)S-14P.hiS 由单摆的周期公式T=2x√仁，可知T=4红，由上式可 63 全程中外界对气体做功 知，T-(图像应是经原点的倾斜的直线，因测量摆长比实际 W-W:+W:+W,--8P.hS 摆长偏小，所以C图像应符合实验结论，ABD错误，C正确. 63 故选C 因为T=T,,故封闭的理想气体总内能变化△U=0 答案(1)AC(2)AC(3)C 利用热力学第一定律△U=W十Q :13.解析(1)剪断手机和小桶间的细绳后，手机做简谐运动，剪 解得Q=8PS 断细绳瞬间手机加速度向上，对应图像中的A点，故规定加 63 速度向上为正.剪断细绳后手机第一次到达最高，点时的，由 故封闭气体吸收的净热量Q=8PS 63 简谐运动的对称性，手机加速度向下，且加速度向下达到最 答案(1)h(2)8PhS 大值，故剪断细绳后手机第一次到达最高，点时的加速度对应 63 图中的B点 208