专题16热学的“联系实际的新情景问题”—备战2023年高考复习必备（全国通用）（解析版）.docx

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1、专题16热学物理的最新“联系实际的新情景问题”从近几年的高考看，热学的高考命题往往是一个选项题和一道计算。选项题往往一道题考查多个知识点, 难度不大。而计算题多从实际背景出发着重考查不同情况各气体实验定律和理想气体状态方程的应用，有 时还与力学的平衡、牛顿第二定律知识和气体图象综合起来。预计2023年高考中对气体的考查仍以计算题 为主，重点考查气体实验定律的应用和图象。1.（2022天津南开二模）自热米饭因其便于加热和携带越来越受到“驴友”的欢迎。自热米饭盒内有一个发 热包，遇水发生化学反响而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100C,盖上盒盖便能在1015分钟内 迅速加热食品。自热米饭的盖

2、子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。以下说法正确的 是（）A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了【答案】C【解析】自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压强急剧增大的结果，故A错误；在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体对外做功，且来不及与外界进行热量交换，根据热力学第一定律可知 盒内气体内能减少，温度降低，故B错误，C正确；自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，气体分子平 均速率增大，表现的是一

3、种统计规律，并不代表每一个气体分子速率都增大了，故D错误。2. （2022江苏省南通市模拟）北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花的下 列说法正确的选项是（）A. 一片雪花大约由1000个水分子组成B.雪花融化成的水是液态的晶体C.雪花是水蒸气凝华时形成晶体D.没有两片雪花是相同的，因此雪花不属于晶体【答案】C【解析】一片雪花大约由大量的水分子组成，远大于1000个，故A错误；雪花融化成的水是晶体，不能说 液态的晶体，故B错误；根据物态变化可知，雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，故C正确；雪花是晶体， 故D错误。3. （2022江苏省南京市考前模拟）物理“天宫课堂”中，王

4、亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到 两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示解得室内气温缓慢降至与=292.6K时气柱长：L = 7.6cm外界对缸内气体所做的功：W = (Mg + mg)(L-L)解得：W = 3.6J18 (2022广东汕头市第三次模拟).以下图是一款新型酒瓶开启器。手握开瓶器，将气针插入软木塞，通 过气针对酒瓶进行打气，随着瓶内气体压强不断增大，软木塞将会被顶起。：打气前，瓶内气体压强 为Po、体积为匕)，每次将压强为po、体积为AV的空气打入瓶内。软木塞的横截面积为S、质量为机开瓶器质量为加2,软木塞与瓶子间的

5、最大静摩擦力为了，大气压强为P。，重力加速度为g,假设打气过 程温度不变，手对开瓶器的合力为零。求：(1)软木塞被顶起时，瓶内气体压强为多少？(2)至少要打气几次可使软木塞被顶起？【答案】(1) P +(叫+也+/. (2)(犯IESP()SAV【解析】(1)软木塞被顶起时，对软木塞根据平衡条件可得解得(2)设至少要打气次可使软木塞被顶起，对原来瓶内气体和即将进入瓶内的气体，根据玻意耳定律可得 解得19. (2022 湖南省常德市高三下学期高考模拟)工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容 积和检测密封性能。为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的气缸相连，气缸和香水瓶内气体压强

6、均为po,气缸内封闭气体体积为为,推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为 P,香水瓶导热性良好，环境温度保持不变。(1)求香水瓶容积V；(2)假设密封性能合格标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量1%视为合格。将该空香水瓶封装 并静置较长一段时间，发现瓶内气体温度从7升高到L2T,其压强由变为1.16，通过计算判断该瓶密封 性能是否合格。n V【答案】(1) 丫=-工；(2)不合格 P - Po【解析】(1)缓慢变化过程中，由玻意耳定律可得解得（2）设温度由7变化为L2T后，压强由变为1.16p,体积变为匕，根据气体状态方程有解得可知漏气量占比为3.3%；故该香水瓶

7、瓶盖密封性不合格。了微重力环境下液体外表张力的特性。“水桥”外表与空气接触的薄层叫外表层，分子间作用力方和分子间距的关系如图乙。以下说法正确的选项是（）A.能总体反映该外表层里的水分子之间相互作用的是8位置“水桥”外表层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小B. “水桥”外表层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D.王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功【答案】D【解析】在液体内部，分子间的距离在八）左右，分子力约为零，而在外表层，分子比拟稀疏，分子间的距 离大于ro,因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使液体外表绷紧，所以能总体反映该外表层里的水分 子之间相互作用的是C位置，故A、

8、C错误；分子间距离从大于，D减小到-0左右的过程中，分子力表现为 引力，做正功，那么分子势能减小，所以“水桥”外表层中水分子距离与其内部水分子相比偏大，故B错误； 王亚平放开双手，“水桥”在外表张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引 力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确。4. （2022 山东省淄博市二模）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成.开箱时， 密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如下图.在此过程中，假设缸内气体与外界无热交换，忽略 气体分子间相互作用，那么缸内气体（）A.对外做正功，分子的平均动能减小B.对外做正功，内能

9、增大C.对外做负功，分子的平均动能增大D.对外做负功，内能减小【答案】A【解析】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而WV0,缸内气体与外界无 热交换说明Q=0,忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和.根据热力学第一定律U=W+Q, 可知内能增加量UV0,故内能减小，分子平均动能减小，温度降低.所以只有A正确。5.许多庆典活动都会放飞美丽的气球，在空中缓慢上升过程中气球体积变大。环境温度随高度增加而 降低，球内气体可视为理想气体，气球不漏气。在上升过程，球内气体（）A.内能增大B,体积增大说明气体温度升高C.所有分子的动能都减小D.减小的内能大于放出的热量

10、【答案】D【解析】A.温度随高度增加而降低，在上升过程，温度降低，一定质量的理想气体的内能取决于温度，故内能减小， 故A错误；B.根据理想气体状态方程牛上升过程体积增大，但是压强同时也减小，无法从体积变化去说明温 度变化，故B错误；C.温度降低说明分子平均动能减小，但不是所有分子的动能都减小，故C错误；D.上升过程体积增大，说明外界对气体做负功，根据热力学第一定律AU = Q + W,可知，减小的内能等 于放出的热量与气体对外界做功大小之和，故减小的内能大于放出的热量，故D正确。6 .如下图，水银血压计由气囊、袖带橡皮囊和检压计（由示值管、水银、水银壶组成）三局部组成，袖 带橡皮囊分别与气囊和

11、检压计的水银壶相连。示值管是很细的玻璃管，与大气相连。初始时，示值管刻线 与水银壶内水银液面相平，反复挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充气。每次挤压气囊可向袖带橡皮囊 和水银壶内充入压强为750mmHg的气体40ml,袖带橡皮囊最大容积为200ml ,其内部气体体积小于最大容 积时，其内气体压强等于大气压强，水银壶容积不变，水银上方气体体积为80ml,连接管内气体体积不计。 开始充气前，袖带橡皮囊是瘪的，内部残留气体为50ml。大气压强恒为750mmHg,充气过程温度保持不 变，忽略水银外表张力的影响。经过儿次充气，示值管内水银液面开始上升（）A.三次B.四次 C.五次D.六次【答案】B【解析

12、】当气囊内气体到达最大体积时，便可压动水银液面上升，到达最大体积前压强不变，由题意可知，袖带橡 皮囊最大容积为200ml,内部残留气体为50ml,由于每次挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充入气体40ml, 因此充气次数为因此第4次充气时，示值管内水银液面开始上升，故ACD错误，B正确。7 .（2022 山西省太原市二模）（多项选择）潜水员在水中呼出的CO2气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这 一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的CO2气体视为理想气体，那么在这一过程中，以下说法正确 的是（）A. CO2分子的平均动能保持不变B.单位时间内与气泡壁碰撞的CCh分子数减少C.气泡内CO2分

13、子的密度减少D.CO2气体对外做功，压强减少E. CCh气体减少的内能小于它对外做的功【答案】BCD【解析】设C02气泡在水下深度为九那么气泡压强为P = Po+gg可见从水下几米深处快速上升到水面的过程中，压强变小，假设气体温度不变，那么由玻意耳定律知PM = 匕， 那么随着气泡压强变小，气泡体积会增大，那么气体对外做功WvO又因为这一过程中气体与外界未实现热交换，由热力学第一定律知AU = w + Q其中。=0,那么AUulVvO,即气体内能减少，又因为将气泡内的C02气体视为理想气体，那么内能减小温度会降低，与假设矛盾，即气体温度会降低，那么C02分子的平均动能变小，故A、E错误，D正确

14、；因为气 体平均动能减小且气体体积增大，那么气泡内C02分子的密度减少，单位时间内与气泡壁碰撞的C02分子数 减少，故B、C正确。8 .有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁 扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸 盘牢牢地被固定在墙壁上，假设吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。那么此过程中（）A.吸盘内气体要吸收热量B.吸盘内气体分子的密度增大C.吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功D.吸盘内气体压强增大【答案】A【解析】AC.吸盘内气体体积增大，气体对外做功，WV

15、O,由于气体温度不变，气体内能不变，AU=O,由热力学第 一定律AU= W+Q 可知。二AU卬0吸盘内气体要吸收热量，A正确，C错误；.吸盘内气体分子数不变，而气体体积变大，那么吸盘内气体分子的密度减小，B错误；D.吸盘内气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律可知，吸盘内气体压强减小，D错误。9 （2022 山东省模拟.）2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是 疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如下图是某种家庭便携式防疫消毒用 的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为2L,工作人员装入稀释过的L2L药液后旋紧壶盖，关闭喷水 阀门，拉动压

16、柄打气，每次打入压强为latm,体积为0.1L的气体，此时大气压强为latm,当壶内压强增 大到2atm时，开始翻开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变,假设不计管内液体体积.以下说法正确的选项是（ ）A.工作人员共打气9次B.翻开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为Q4LC.翻开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为0.1LD.消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量【答案】B【解析】设工作人员共打气次，根据玻意耳定律有解得 =8,故A错误；翻开阀门后，根据玻意耳定律有2atmxO.8L = latmx%解得U气=16L,壶内不再喷出消毒液时，壶内气体

17、的体积为L6L,那么壶内剩余消毒液的体积为0.4L,故B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，那么壶内气体的内能不变，那么根据热力学第一定律AU=Q+W,可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误。10. 1783年11月21日，蒙特哥菲尔兄弟完成了人类第一次热气球旅行，如今乘热气球飞行已成为人们喜 爱的一种航空体育运动。要让热气球升空，必须加热气球里的空气，使气球体积变大，以增加空气浮力。现有一总质量为6x102kg热气球(不含球内空气)，当加热其内空气，使其体积膨胀至3xl()3m3后，恰好升 空，此时空气浮力等于热气球的总重量(含球内的空气)。外界气温为22,空气密度为L2k

18、g/m3,气 球内、外的空气都视为理想气体，且加热时球外空气的温度、压强不变。那么热气球内的空气温度为()A. 81B. 72C. 57D. 42【答案】A【解析】由题意可知，热气球总重量与其所受浮力大小相等，而总重量为浮力为由可得解得加热气球内的气体是等压过程，有v V亍=亍,PcYo=py解得V = 1.2V/ , 7 = 1.27；可得T = 354K , t = S1应选Ao（2022广东省汕头市普通高中高三（下）二模如图1,活塞式抽水机的原理是利用大气压把水抽上来， 其理论抽水高度约10m。假设活塞与水面之间存在气体，其抽水高度将受到影响（气蚀现象）。为研究这种影 响，小陈设计了图2

19、所示装置。导热气缸顶部离水面高度 =10m,初始状态活塞与水面间存在空气（可视 为理想气体），其压强与外界大气压po相等，高度力尸2.5m,现利用电机将活塞缓慢拉升至气缸顶部。求气 缸内液面上升的高度2。连接电机（po=lO5pa,水的密度夕= 103kg/m3, g=10m/s2,固定滑轮忽略气缸 外部液面高度的变化。）【答案】5m【解析】缸内气体初状态的压强为0,气体高度为末状态压强气体高度为= 一4导热气缸抽气过程中等温变化，那么有联立解得人2 = 5m或15m （舍去）气缸内液面上升的高度h2=5mQ12.（2022.广东深圳市第一次调研考试中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种

20、生活在海面下500m 深处的鱼类从海里移到如下图的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如 图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度/z=50m,二层水箱水面上部空气的体积V=10L, 与外界大气相通。外界大气压po=LOxl（）5pa,水的密度片l.0Xl（）3kg/m3,10m/s2-（水箱内气体温度恒定）鱼在深海处的压强为多少？为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为P0、体积为多少的空气？【答案】p = 5.lxl（）6pa； （2）AV = 450L【解析】鱼在深海处的压强为使一层水箱压强到达P,二层水箱中的气体压强应为将外界压强为P0,体积为AV的

21、空气注入一层水箱，根据玻意耳定律，有解得 AV = 450L13。（广东新高考普通高中高三冲刺模拟）我如下图，医用氧气瓶内装有一定质量的氧气，可视为理想气体。开始时，氧气压强为月=l.0xl()6pa,温度为57,经过一段时间，使用掉0.34kg氧气后，氧 气瓶内氧气压强降为P2=6.0xl()5pa ,温度降为27c,热力学温度与摄氏温度的关系为：T=，+273K, 求氧气瓶中最初装有多少千克氧气？【答案】1kg【解析】氧气初始压强初始温度经一段时间后压强温度设氧气初始质量为加，容器体积为匕即以全部气体为研究对象，由理想气体状态方程得第=竽代入数据解得匕33设用掉氧气质量为帆o=O.34kg

22、1750得片1kg14.(2022柯南洛阳二模)如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。篮球内部容积为7.5L, 环境温度为27C,大气压强为LOatm,打气前球内气压等于外界大气压强，手持式打气筒每打一次气能将 0.5L、LOatm的空气打入球内，当球内气压到达l.6atm时停止打气(latm=L0xl()5pa)。(1)温度为0、压强为latm标准状态下气体的摩尔体积为Vo=22.4L/moL求打气前该篮球内空气的分 子数(取阿伏伽德罗常数NA=6.0xl023moJ 计算结果保存两位有效数字)；(2)要使篮球内气压到达1.6atm,求需打气的次数N (设打气过程中气体温度不变)。

23、【答案】1.8x1023 (个)；(2)9 (次)由盖一吕萨克定律力 = (t2【解析】(1)设球内空气在标准状况下的体积为V,IV其中 T1=3OOK, T2=273K,又几=一心,解得 =1.8xl（）23 （个） 匕）(2)由玻意耳定律，有p0(V + NAV) = pV解得29 (次)15.“拔火罐”是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，如图，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源 并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，冷却后火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。现将罐加热后压在皮肤上，此时 罐内气体的温度为87、压强与外部大气压相同，经一段时间后，罐内气体温度与环境温度相等且保持不 变。大气压强为

24、P。，环境温度为27,忽略皮肤凸起对火罐内气体体积的影响，罐内气体可视为理想 气体。(1)假设罐内密封的气体质量不变，求罐内温度降至环境温度时封闭气体的压强；(2)假设罐内气体温度降为环境温度后，开始往罐内“跑慢气”，一段时间后，封闭气体的压强为0.9 P。，求 跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比。52【答案】(1)2夕； (2) OZJ【解析】(1)气体发生等容变化，根据查理定律有其中解得(2)设跑进罐内气体在大气压强为P。情况下的体积为V,以整体气体为研究对象，发生等温变化，根据玻 意耳定律有 解得原来罐内封闭气体在大气压强为P。情况下的体积为匕，发生等温变化，根据玻意耳定律有

25、解得跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比即为压强、温度相同时的体积之比16.(2022 安徽三模)新冠肺炎疫情防控期，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的 负压隔离舱，它不工作时为密闭状态，工作时通过负压排风净化装置使舱内气压低于外界大气压，空气在 流动时只能由高压侧流向舱内低压侧，舱内的污染空气经过滤化和清洁后排到舱外防止传染性生物因子扩 散，既为病人提供新鲜空气，同时又保护周围人员及周围环境不受病源体污染。隔离舱内负压(舱内外压 强差)为20Pa50Pa时效果比拟理想。某负压舱容积为0.60?,环境温度为C,大气压强为 p= l.0xl()5 pa,负压隔离舱停止

26、工作且舱内温度为仁25。C时，隔离舱内负压为30Pa,气体均可视为理想气体，求：(计算结果均保存两位有效数字)(1)负压隔离舱停止工作且内部温度与外界相同时的内部气体的压强;(2)温度为0。C、大气压强为L0xl()5pa时，空气的密度为L29kg/m3,计算负压隔离舱停止工作且 温度占25。C时内部空气的质量。【答案】(1) 0.94xl05Pa;(2) 0.71kg【解析】(1)以负压隔离舱内部气体为研究对象，初状态7298K, pi=99970Pa；末状态T2=280K,根据查 理定律得* =空代入数据得2、694x1()5 pa(2)负压隔离舱内部气体初状态S=0.6m3, 7298K

27、, 尸99970Pa。设其在7273K,=1.0xl05Pa有束缚条件下的体积为V3,那么毕二毕代人数据解得V30.55m3所以其质量为：加二夕V30.71kg17. (2022 湖北省八市联考)气压式升降椅内的气缸填充了气体，气缸上下运动来支配椅子升降。如图乙 所示为其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为m= 6kg。横截面积为S = 30cm2的柱状 气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体 柱长度为L = 20cm。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。大气压强为外=l.0xl()5pa,室内 温度(=308 K,重力加速度为g = lOm/s?。求：(1)假设质量M =54kg的人盘坐在椅面上，室内温度保持不变，稳定后缸内气体柱长度为多少；(2)人盘坐稳定后再翻开空调，在室内气温缓慢降至(=292.6k的过程中，外界对缸内气体所做的功。【答案】(1) 8cm； (2) 3.6J【解析】(1)初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得把质量为M=54kg的重物放在椅面上，稳定后，根据平衡条件得稳定后缸内气体柱长度为工，由玻意耳定律得：pxLS = p2LS解得：L =- 8cm(2)根据盖-吕萨克定律有：I t2