专题卷16 热学-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理二轮复习专题卷

高三二轮复习专题卷十六/物理 热学 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题6分，共42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) 1.尽管分子做无规则运动，速率有大有小，但大量分子的速率却按一定的规律分布。如图所示，横坐 标表示分子的速率区间，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图中两条曲线分 别表示两种理想气体在同一温度下的分子速率分布情况，下列说法正确的是 A.图中实线对应气体分子平均动能较大的情形 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比 B.图中实线对应气体分子质量较大的情形 C.图中虚线对应气体分子平均速率较小的情形 D.图中两条曲线与横轴所围图形的面积中，实线所围图形的面积大于虚线所 围图形的面积 速率区间 2.图甲为用热熨斗在棉纸上来回烫熨，去除凝固在衣料上的蜡迹；图乙为石墨的微观结构示意图；图 丙为通过在显微镜下追踪一粒小炭粒的运动，每隔30s记录炭粒的位置并连线得到的图线；图丁 为热机工作时的能流分配示意图。下列说法正确的是 高温热库 低温热库 ● 8 乙 丙 丁 A.图甲中，由于棉纸的毛细现象，当蜡受热熔化成液体后，它们就会被棉纸吸掉 B.图乙中，石墨中碳原子排列不具有空间上的周期性 C.图丙中，图线表明炭粒分子的运动是无规则的 D.图丁中，热机的效率可能达到100% 3.在坐标原点O固定甲分子，乙分子沿r轴运动，分子间作用力F随分子间距离r的变化图像如图 所示，c为平衡位置，b为曲线最低位置，a、d为r轴上另两个特定的位置，现把乙分子从a处由静 止释放，下列说法正确的是 A.乙分子从a运动到d的过程中，分子间作用力先减小后增大 F B.乙分子从a运动到c的过程中，分子间作用力先做正功后做负功甲 a乙 C.乙分子在c处，分子间作用力为零，但分子间引力、斥力均不为0 D.乙分子从a运动到b的过程中加速，从b运动到c的过程中减速 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 4.已知阿伏加德罗常量为NA,某物质的摩尔质量为M(g/mol),则该物质的分子质量和m(kg)水中 所含氢原子数分别为（水的摩尔质量M水=18g/mol) M 1 A.N9mNAX10 B.MNA,9mNA C.10 D.MNA,18mNa 5.我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为32℃，最低温度 为12℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一如图所示的空茶壶，则在温 度最高与最低时壶内气体质量之比为（已知热力学温度与摄氏温度间的关系 为T=t+273K) A.63:59 B.59:63 C.61:57 D.57:61 6.如图所示，纯净水压力储水罐的总容积为20L,冬季气温为7℃时，气囊内气体的压强为 0.16MP,初始体积为10L;随着水的注人，水侧的压强也逐渐升高。当水侧与气侧压强相等时， 气囊停止压缩，压力桶储水完毕，气囊内气体可看作理想气体，不计气囊壁的厚度，热力学温度与 摄氏温度间的关系为T=t十273K。下列说法正确的是 排水口 A.当室温为7℃，气囊内气体压强为0.2MPa时，储水量为14L 储水罐 B.当室温为7℃，气囊内气体压强为0.4MPa时，储水量为18L 气囊 C.当室温为27℃，气囊内气体压强为0.4MPa时，储水量约为15.7L D.当室温为27℃，气囊内气体气强为0.2MPa时，储水量约为12.4L 气嘴 7.利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图所示，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。高压氨气由喷嘴切向流人涡流室中，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 碰撞后原速率反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是 A.A端为热端，B端为冷端 喷嘴 B端 B.单位时间内A端流出气体的内能一定小于B端流出气体的内能 A端 0 C.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，也满足热力学第二 涡流室环形管分离挡板 定律 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 二、多项选择题（本题共3小题，每小题8分，共24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8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 8.如图所示为气压式升降椅的简易结构切面图，在气缸和气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，气 缸密封性和导热性良好，忽略一切摩擦。设无人坐椅时，气缸内气体的初始状态为A;有人慢慢地 坐到座椅上后，双脚离地，椅面下降，气缸内气体稳定后的状态为B;空调开启，室内温度升高至某 值并保持恒温，气缸内气体稳定后的状态为C;最后此人离开座椅，气缸内气体稳定后的状态为 D。关于气缸内气体的描述，下列说法正确的是 三二轮复习专题卷十六 物理第2页（共4页） A.从状态A到状态B,气体分子单位时间内对单位面积容器壁 椅面 的碰撞次数增加 气缸 B.从状态B到状态C,所有气体分子的运动都加剧 C.从状态C到状态D,气体从外界吸收热量 气缸杆 D.状态A与状态D的气体分子热运动的平均动能可能相等 9.潜水钟是一种沉放到水下研究水底情况的装置。如图所示，一质量m=5×103kg的潜水钟高h= 2m,横截面积S=4m,从水面上方开口向下沉人水中，最终到达水平海床，进入潜水钟内的水深 △h=1m。已知潜水钟内封闭气体温度保持不变，大气压强。=1×105Pa,海水的密度p=1× 103kg/m3,重力加速度g=10m/s2,不考虑钟壁厚度，下列说法正确的是 A.海水的深度为10m B.海水的深度为11m H C.潜水钟对海床的压力为1×104N D.潜水钟对海床的压力为2×10N 777 777777 10.一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其p-t图像如图所示。其中da 延长线与横轴的交点为0K,bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为2V. =V。十Vd,下列说法正确的是 A.从状态b到状态c,单位时间碰撞单位面积器壁的分 ◆p/atm 子数减少 2 B.气体在状态c、d时的体积之比为5：6 C.从状态b到状态c的过程中气体从外界吸收的热量小 -273.15 026.85 226.85t/℃ 于从状态c到状态d的过程中气体从外界吸收的 热量 D.从状态a到状态b,气体的体积不变 三、非选择题（本题共2小题，共34分。请按要求完成下列各题） 11.(14分)某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的 体积。 实验时缓慢推动注射器的活塞，在使注射器内 空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的 注射器压强传感器 刻度读出体积V,由压强传感器测得压强值p。 冰糖 (1)实验中获得了多组体积V及对应压强p的 甲 数据，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应选择 (填正确答案标号) A.p-V图像 B.p-图像 C.V-- 1 D. 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 (2)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图乙所示，忽略传感器和注 射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为 (3)另一小组实验时缓慢推动活塞，记录了4组注射器上的刻度数值V,以及相应的压强传感器 示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数 据，其余操作无误，仍然忽略传感器和注射器连接处的软管容积，该小组绘出的y-x关系图像应 是 。(填正确答案标号) D 12.(20分)在某校“科技文化节”中，刘老师带领兴趣小组的同学们给大家再现了“马德堡半球”实 验。实验中用到如下器材：两个各在碗底焊接了铁钩的半球型不锈钢碗（空腔直径为20c)、与 碗口匹配的带有单向阀和抽气软管（体积忽略）的密封胶圈、注射器（容积为500L)、酒精小棉 球。刘老师先后安排了两次实验：第一次在一个碗里点燃酒精棉球，待熄灭后迅速把另一个碗扣 上密封后静置；第二次指导同学们对密封后的另一个“球”用注射器抽气。操作后要求两侧分别 用相同数目的同学拉着绳子钩着铁钩朝相反的方向拉。设环境温度为15℃，实验中“球”不变形 不漏气，参与同学平均用力为400N,大气压强为1×105P,热力学温度与摄氏温度间的关系为 T=1+273K,m≈3.0.(g)≈0.5. (1)第一次操作后当参与同学总数达到6人时，“球”刚好被拉开，请估算刚密封时“球”内空气的 温度； (2)第二次实验中用注射器抽气5次后，刘老师应控制每一侧最多几人参与才能保证实验效果 (未能拉开)？ 二轮复习专题卷十六 物理第4页（共4页)高三二轮复习 ·物理· 高三二轮复习专题卷十六 物理 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I,理解能力Ⅱ，推理论证能力 Ⅲ，模型建构能力V.创新能力V,实验探究能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I r ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 气体分子速率分布图像 易 0.90 2 单项选择题 6 晶体、毛细现象、布朗运动、热机 易 0.85 3 单项选择题 6 分子间作用力图像 中 0.70 4 单项选择题 6 分子动理论 中 0.75 5 单项选择题 6 理想气体状态方程 中 0.75 6 单项选择题 6 玻意耳定律、理想气体状态方程 中 0.70 7 单项选择题 6 热力学定律、能量守恒定律 中 0.70 8 多项选择题 8 气体实验定律、热力学第一定律 中 0.70 9 多项选择题 8 气体实验定律综合 中 0.65 10 多项选择题 8 p-t图像 难 0.55 11 非选择题 14 利用玻意耳定律测体积 中 0.60 12 非选择题 20 气体实验定律综合 难 0.50 叁考答案及解析 一、单项选择题 熔化成液体后，它们就会被棉纸吸掉，A项正确：图乙 1.B【解析】理想气体分子的平均动能由温度决定，两 中，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性，B项错 种理想气体在同一温度下，分子平均动能相等，A项 误；图丙中，记录的是炭粒每隔30s的位置，不是炭 错误；由题图可知虚线对应的气体分子平均速率较 粒分子的运动，所以图线无法表明炭粒分子的运动是 大，实线对应的气体分子平均速率较小，而两种气体 无规则的，C项错误；图丁中，从高温热源吸收的热量 分子的平均动能相同，所以实线对应气体分子质量较 只有一部分能对外做功，还有一部分向低温热源传 大的情形，B项正确，C项错误；各速率区间的分子数 递，热机的效率不可能达到100%，D项错误。 占总分子数的百分比随分子速率区间变化的关系图 3.C【解析】乙分子从a运动到d,分子间作用力先增 线与横轴所围图形的面积都相等，D项错误。 大后减小再反向增大，A项错误：乙分子从a运动到 2.A【解析】图甲中，由于棉纸的毛细现象，当蜡受热 ℃，分子间作用力为引力，分子间距离减小，所以分子 ·55· ·物理· 参考答案及解析 间作用力的方向与位移方向相同，分子间作用力做正 压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没 功，B项错误；乙分子在c处，分子间的斥力和引力大 有违背热力学第二定律；温度较低的从A端流出、较 小相等，分子间作用力表现为0，但斥力和引力均不 高的从B端流出，也符合能量守恒定律，C项正确，D 为0，C项正确：乙分子从a运动到c的过程中，由题 项错误 图可知，两分子间作用力先增大后减小，且一直表现 二、多项选择题 为引力，则乙分子一直做加速运动，D项错误。 8.AC【解析】从状态A到状态B,气体等温压缩，压 4.A【解析】由题干条件可知，该物质的分子质量为 强变大，气体分子数密度变大，气体分子平均速率不 m(kg)水中所含水分子数为X10N,一个水 M 变，则气体分子单位时间内对单位面积容器壁的碰撞 次数增加，A项正确；从状态B到状态C,气体的温度 分子中含有两个氢原子，则所含的氢原子数为 升高，分子的平均运动加剧，而不是所有气体分子的 "N×2=m”NX2=寸mNX10,A项 运动都加剧，B项错误；从状态C到状态D,气体体积 M水 变大，温度不变，气体对外界做功，内能不变，所以气 正确。 体从外界吸收热量，C项正确；由题意可知，状态A与 5.D【解析】根据理想气体状态方程有兴-C=R。 状态D的气体温度不同，则分子热运动的平均动能 可得气休的物质的量风一贺由题意可知壶内气休 不可能相等，D项错误。 9.BC【解析】根据题意可知，未放入水中时，封闭气体 压强、体积保持不变，则在温度最高与最低时壶内气 压强p。=1×10Pa,体积V。=hS,沉到深度为(H 体质量之比m1:2=n1:n2=T2:T1=57:61,D项 △h)的水底，压强p=p十Pg(H-△h),体积V1=(h 正确。 △h)S,根据玻意耳定律有poV。=pV,解得H= 6.C【解析】室温为7℃，设初始压强为1，体积为 11m,A项错误，B项正确；沉到深度为(H-△h)的水 V,末状态压强为p2,储水体积为V,当气囊内气体 底时压强p1=p十pg(H-△h)=2X10Pa,沉到深 压强p,=0.2MPa时，由玻意耳定律有p1·V1= 度为(H-h)的水底时压强p2=p。十pg(H-h)=1.9 p2(20-V2),解得V2=12L,当气囊内气体压强p2' ×105Pa,对潜水钟进行受力分析，根据平衡条件有 =0.4MPa时，解得V2'=16L,A、B项错误；室温为 mg十pS=F'十pS,可得海床对潜水钟的支持力 27℃，设初始状态温度为T,末状态压强为p,储水 F、'=1×10N,根据牛顿第三定律可知潜水钟对海 体积为V3,温度为T,当气囊内气体压强为p= 床的压力Fx=1×104N,C项正确，D项错误。 0.4MPa时，根据理想气体状态方程有P,= 10.AB【解析】从状态b到状态c的过程中，气体压强 T 不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减 色(20-V),解得V,≈15.7L,当气囊内气体压强为 少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少，A T 项正确：从状态d到状态a发生等容变化，由查理定 p'=0.2MPa时，解得V'≈11.4L,C项正确，D项 Pa 错误。 律有.十273.15十273.5，从状态c到状态d发 7.C【解析】依题意，中心部位为分子热运动速率较小 生等温变化，由盖-吕萨克定律有pV=paV,又 的气体，与挡板碰撞后反弹，从A端流出，而边缘部 位分子热运动速率较大的气体从B端流出，同种气 A=2取，联立解得光-号，B项正确由W=V十 体分子热运动平均速率较大、其对应的温度较高，所 长=联立解得=号=号一 V=5 3 以A端为冷端、B端为热端，A项错误；A端流出的气 →d过程p-V图像如图所示： 体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动 D 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，故不能得出单位时间内从A端流出的 气体内能一定小于从B端流出的气体内能，B项错 误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高 ·56· 高三二轮复习 ·物理· 由图可知，从状态b到状态c和从状态c到状态d的 二偏大，但V-二的延长线与纵轴的交点仍为V, 体积差相等，由于p-V图线与横坐标围成的面积 表示气体对外界做的功，显然W>W,从状态b 故前后两条线相交在此处，C项正确，A、B、D项 到状态c,气体温度升高，内能增加，根据热力学第 错误。 一定律得△U=Qe一W>0,从状态c到状态d,气 12.(1)480K或207℃(2)每侧3人 体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得△U 【解析】(1)对密封后气体由查理定律得会一光 =Qu一W=0,联立可得Q.>Qa,C项错误：根据 (2分) +兴.正=C得p=+273,15C,可知图像上的 PV V 对右侧碗有pS=3F十pS (2分) 点与（一273.15℃，0）的连线的斜率与气体体积有 其巾5=号 (2分) 关，从状态a到状态b,斜率增大，则气体的体积减 所以T1=480K=207℃ (2分) 小，D项错误。 (2)第一次抽气过程由玻意耳定律得pV。=p(V。 三、非选择题 +V') (2分) 11.(1)C(3分) (2)b(3分) 又V。= x(号)=4L.V=0.5 (3)C(8分) 【解析】(1)设冰糖的体积为V1,则气体的体积为V, 联立解得A:-号A (2分) =V-V1,由玻意耳定律可知p(V一V)=C,为了获 同理，第二次抽气后A:=(g)p, (2分) 得直线图像，应表示为V=C十V,故选择V- 第五次抽气后p,=(是)Pp, (2分) 图像，C项正确。 又p:S+NF≤pS (2)由函数关系结合图像可知V1=b。 解得V3.375 (2分) (3)由1)分析可，图像为V:图像，软管脱落 所以应控制每侧最多3人 (2分) 后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标 ·57·