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2024年高考物理试题分类-热学

考点1分子动理论内能

1.（2024浙江6月，14，3分）（多选）下列说法正确的是（）

A.中子整体呈电中性但内部有复杂结构

B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同

C.增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号

D.分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少

【答案】AB

【解析】中子不带电，故整体呈电中性，但内部有复杂结构，A正确。根据狭义相对论原理，在所有惯性参考系中，真空中的光速都相同，B正确。LC振荡电路的频率f=12

考点2固体、液体和气体

考向1固体与液体的性质

考向2气体实验定律与理想气体状态方程的应用

1.（2024江西，13，10分）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1=1200K，T2=300K，气体在状态A的压强pA=8.0×105Pa，体积V1=1.0m3，气体在状态C的压强pC=1.0×105Pa。求:

（1）气体在状态D的压强pD；

（2）气体在状态B的体积V2。

【答案】（1）2.0×105Pa（2）2.0m3

【解析】（1）状态D到状态A为等容变化

由查理定律得pDT

代入数据解得pD=2.0×105Pa。

（2）状态B到状态C为等容变化，V2=VC，状态C到状态D为等温变化，由玻意耳定律得pCV2=pDV1

代入数据解得V2=2.0m3。

2.(2024广东,13,9分)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2m3;B内气体压强pB1等于大气压强p0。已知活塞的横截面积S=0.10m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105Pa。重力加速度大小取g=10m/s2。A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计。当环境温度降低到T2=270K时:

(1)求B内气体压强pB2;

(2)求A内气体体积VA2;

(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。

答案(1)9×104Pa(2)3.6×10-2m3(3)110kg

解析(1)B内气体做等容变化,由查理定律有pB1

代入数据解得pB2=9×104Pa

(2)A内气体做等压变化,由盖-吕萨克定律有VA1

代入数据解得VA2=3.6×10-2m3

(3)B内气体压强增大,说明差压阀打开,当B内气体压强为p0并保持不变时,A内气体压强为p0+Δp,故有

mg+p0S=(p0+Δp)S

代入数据得m=110kg

3.(2024黑吉辽,13,10分)如图,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=5∶1,原线圈接在电压峰值为Um的正弦交变电源上,副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝,电热丝密封在绝热容器内,容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热。加热前气体温度为T0。

(1)求变压器的输出功率P。

(2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比,即Q=CΔT,其中C已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收,要使容器内的气体压强达到加热前的2倍,求电热丝的通电时间t。

答案(1)Um250R

解析(1)原线圈接入电压的有效值为U1=U

由变压器原、副线圈电压与匝数的关系得U2U1=

副线圈输出电压的有效值为U2=U

变压器的输出功率P=U22

(2)气体做等容变化,由查理定律得pT0

解得T=2T0

由题意得ΔT=T-T0=T0

故Q=CΔT=CT0

又Q=Pt

解得电热丝通电时间t=50CR

4.(2024江苏,13,6分)某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300K,压强为1×105Pa的理想气体,容器内有一个面积为0.06m2的观测台,现将这个容器移动到月球表面,容器内的温度变成240K,整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态。求:

(1)气体现在的压强;

(2)观测台现在所受的压力大小。

【答案】(1)8×104Pa(2)4.8×103N

解析(1)由题意知,整个过程可认为气体的体积不变,则有p1T1=p2T2,解得p2

(2)根据压强的定义,可知观测台所受的压力大小为F=p2S=4.8×103N。

5.(2