专题30 热学-2021高考物理一轮复习压轴题剖析(热学部分)(原卷版)

专题30热学一、选择题（1-9题只有一个选项正确，10-12题有多个选项符合条件）1．如图所示，一导热性能良好的金属气缸内封闭一定质量的理想气体。

现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（）A．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多B．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大C．气缸内大量分子的平均动能增大D．气体的内能增大2．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（）A．分子的无规则运动停息下来B．分子的速度保持不变C．分子的平均动能保持不变D．每个分子的速度大小均相等3．关于花粉颗粒在液体中的布朗运动，下列说法正确的是A．布朗运动能反映花粉颗粒内部分子的无规则运动B．布朗运动就是液体分子的无规则运动C．花粉颗粒越小，布朗运动越明显D．温度足够低时，花粉颗粒的布朗运动可能停止4．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．在封闭的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律5．自2020年初开始，我国发生了新冠肺炎疫情。

面对疫情，中华儿女众志成城，科学战“疫”，现在疫情已经得到了有效控制。

2020年3月3日，国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）的通知》，指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。

气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。

气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等。

关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是（）A．在空气中会缓慢下沉到地面B．在空气中会缓慢上升到空中C．在空气中做无规则运动D．受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力6．如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．下列说法正确的是（）A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小7．甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体，放置于水平桌面上，如图7所示．甲、乙两容器的底面积分别为S1和S2，且2S1=3S2．甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底产生的压强为p1．乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2，且p2=2p1．将A球浸在甲容器的液体中，B球浸在乙容器的液体中，两容器中均无液体溢出．液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，A、B两球所受浮力分别为F1和F2．则下列判断正确的是（）A．F1＞F2，ρ1＜ρ2B．F1=F2，ρ1＜ρ2C．F1＜F2，ρ1＞ρ2D．F1＜F2，ρ1＜ρ28．2016年9月15日，我国成功发射的“天宫二号”搭载的空间冷原子钟，有望实现约3000万年误差1秒的超高精度．空间冷原子钟利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子，在空间微重力环境下，这种超低温原子可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得精密的原子谱线信息，从而获得更高精度的原子钟信号，使时间测量的精度大大提高．卫星导航定位系统是利用精确测量微波信号从卫星到达目标所用的时间，从而获知卫星和目标之间的准确距离．因此，测量时间的精度，将会直接影响定位准确度．目前我国的“北斗导航定位”系统上使用的原子钟，精度仅到纳秒（10-9s）量级，所以民用的定位精度在十几米左右．“空间冷原子钟”的精度达到皮秒（10-12s）量级，使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力．根据上述材料可知，下列说法中正确的是（）A．“空间冷原子钟”的超低温原子，它们的内能为零B．“空间冷原子钟”在地球表面和在空间微重力环境下的精度相同C．在空间微重力环境下，做超慢速匀速直线运动的原子不受地球引力作用D．“空间冷原子钟”试验若成功，将使“北斗导航”的精度达到厘米量级9．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－1V图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与1V轴垂直．气体在此状态变化过程中()A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变10．一定质量的理想气体从状态a经过状态b、c变化到状态d，其p–T图像如图所示。

下列说法正确的是（）A．a→b的过程中，气体对外界做功B．b→c的过程中，所有气体分子的动能都增大C．c→d的过程中，外界对气体做功D．a→b→c的过程中，气体先吸热后放热E.b→c→d的过程中，气体体积先增大后减小11．如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。

a态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是气缸从容器中移出后，在室温（27°C）中达到的平衡状态。

气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变。

若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是（）A．与b态相比，a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多B．与a态相比，b态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大C．在相同时间内，a、b两态的气体分子对活塞的冲量相等D．从a态到b态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向外界释放了热量E.从a态到b态，气体的内能增加，气体对外界做功，气体向外界吸收了热量12．在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液．现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积为S，已知油酸的摩尔质量为M，密度为 ，阿伏伽德罗常数为NA，则下列说法正确的是A．该实验中假设油酸分子是按照直线排列的B ．实验中使用到酒精溶液，酒精溶液是对油酸溶液起到稀释作用C ．由题目中数据可知油酸分子的直径为102VV V SD ．在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，那么计算分子直径数值会偏大E.这一滴溶液中所含的油酸分子数为102A V N V MV ρ二、非选择题（共6小题）13．如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M =200kg ，活塞质量m =10kg ，活塞面积S =100cm 2活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。

此时，缸内气体的温度为27C ︒，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。

已知大气压恒为p 0=1.0×105Pa ，重力加速度为g =10m/s 2求：(a)缸内气体的压强p 1；(b)缸内气体的温度升高到多少C ︒时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？14．如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L．现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d．已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程中温度保持不变．求小车的加速度的大小．15．如图甲所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C、D后又回到状态A。

已知该气体在状态A时的压强为1×105Pa，气体在BC过程中吸收热量为Q1，在DA过程中放出热量为Q2。

（1）求此气体经过一次循环又回到初态A过程中，外界对气体做的总功W；（2）将该循环过程用图乙的p-T图像表示出来（在图中标出状态A、B、C、D）。

16．如图所示，两个球形容器容积之比为V1∶V2 10∶11，由一细管（容积忽略）相连，细管的水平部分封有一段汞柱，两容器中盛有等量同种气体，并置于两个温度分别为T1和T2的热库内，已知T1=300K，位于细管中央的汞柱静止。

(1)求另一个热库的温度T2；(2)若使两热库温度都升高∆T，汞柱是否发生移动？请通过计算说明理由。

17．如图所示，导热良好的气缸直立在水平地面上，气缸的质量为m，高度为L，底面面积为S，用活塞把一定量的气体封闭在气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦移动，活塞及气体的质量可忽略不计，气体可看作理想气体。

平衡时，活塞处于距气缸底12L处。

现用力F缓慢向上拉动活塞，直至气缸刚要离开地面，此过程中活塞未移动到气缸口处。

（环境温度保持不变，环境气体压强为p0）求：(1)气缸刚要离开地面时，活塞距气缸底的距离；(2)若此过程中力F做功为W，则封闭气体需从外界吸收多少热量？18．近年来我们国家倡导节能减排，促进绿色环保，作为一名公民也要从身边力所能及的小事做起，少开车多骑自行车．一般设计自行车内胎的压强不能高于1.8atm否则易爆胎，另外自行车长时间骑行，会使内胎温度比外界高5℃，所以夏天充气压强要低点．一辆自行车内胎压强，降到1.1atm，在27℃的室温下用200mL的微型打气简给内胎充气，外界大气压强视为1.0atm，内胎容积3000mL，充气过程视为温度不变、内胎容积不变，则：（i）将内胎气压充到1.5atm，需要用微型打气简打多少次?（ii）在室温下充气到1.75atm，能在外界40℃高温下长时间骑行吗?。