2009-2020五年高校自主招生試題物理精選分類解析專題11熱學Word版含解析

1、20092013五年高校自主招生試題物理精選分類解析十一.熱學一.2013 年1. （2013北約自主招生）在一個絕熱的豎直氣缸里面放有一定質(zhì)量的理| 1 |想氣體，絕熱的活塞原來是固定的?，F(xiàn)拆去銷釘 （圖中未畫出），氣體因膨脹把活塞及重物舉高后如圖所示。則在此過程中氣體的 （）A.壓強不變，為於溫度升高1B.壓強不變，溫度降低C.壓強減小，溫度升高D.壓強減小，溫度降低解析:絕熱膨脹的關(guān)鍵是絕球臚4體與個卻沒有殺量的交換,那么膨脹是指體積變大, 所以氣體對外界做功,根據(jù)熱力學簟一定伊，在絕技，於件下對外做功，那么氣體內(nèi)能一 定即、由于氣體的內(nèi)能完全是溫度的函數(shù)，所以西能臧小，溫度降低,結(jié)論是

2、.在此 過程中氣體的體積變大，溫度拜朵，壓強減小，選項D正確. 喈案；D【點評】此題考查絕熱膨脹' 科力學第一之律及其咨大知識的運用口二.2012 年1. （2012北約自主招生真題）相同材料制成的一個圓環(huán) A和一個圓盤B,厚 度相同，且兩者起始溫度和質(zhì)量也相同，把它們都豎立在水平地面上，現(xiàn)給它們相同的熱量，假設(shè)它們不與任何其他物體進行熱交換， 則升溫后的圓環(huán)A的溫度tA與圓盤B的溫度tB的大小關(guān)系是（）A. tA>tBB. tA<tBC. tA=tBD.無法確定答案；Bq解析:現(xiàn)給它們相同的熱量，升溫后二者都體積增大（膨脹I由于圓環(huán)A重心升高比 圓盤B大，重力勢能增加直記

3、B大，機蛙線量守恒定律，升溫后的圓環(huán)A的溫度5 小于圓盤B的溫度B選項B正造o【點評】此題以圓環(huán)和總盤切入：懸茫與查散熱與形狀的關(guān)系.2. （2012年華約自主招生）如圖所示，絕熱容器的氣體 被絕熱光滑密封活塞分為兩部分 A、B,已知初始狀態(tài)下A、B兩部分體積、壓強、溫度均相等， A中有一電熱絲 對A部分氣體加熱一段時間，穩(wěn)定后A. A氣體壓強增加，體積增大，溫度不變B. B氣體的溫度升高，B中分子運動加劇C. B氣體的體積減小，壓強增大D. A氣體的內(nèi)能變化量等于 B氣體的內(nèi)能變化量答案 BC解析：電熱絲對A部分氣體加熱，A氣體的溫度升高，壓強增大，推動活塞壓縮R氣 體,對B氣體做功，B中氣

4、體內(nèi)能增大，溫度升高，B中分子運動加劇，選項A錯誤E 正確；B氣體的體枳減小，壓強唱大，選第逆腐；穩(wěn)定后，A、R壓強相等，由于活 塞蠅熱，A氣體溫度高于B, A氣體K花盆變化量大亍B氣體的內(nèi)能變化量.選項D 錯誤.【點評】此題以絕熱容器內(nèi)的氣體切入，意在考查熱學相關(guān)知識口3. （2012卓越自主招生）在兩端開口豎直放置的 U形管內(nèi)，兩段水銀封閉著長 度為L的空氣柱，a、b兩水銀面的高度差為h,現(xiàn)保持溫度不變，則A.若再向左管注入些水銀，穩(wěn)定后 h變大B.若再向左管注入些水銀，穩(wěn)定后 h不變C.若再向右管注入些水銀，穩(wěn)定后 h變大D.若兩管同時注入些水銀，穩(wěn)定后 h變大答案：BCD解析：若再向左

5、管注入些水銀，內(nèi)右管空氣通上端的水銀柱高度不變，水銀穩(wěn)定后為 不變,選項B正確A錯誤。若再門左管注入些#定,封閉的空氣柱壓強增大，穩(wěn)定后毒變大，選項C正確。若兩名同時注入巨亢銀，穩(wěn)定后和變大學選項D正確4. （2012清華保送生測試）理想氣體無法通過相變變成液體，這是因為A.氣體分子之間無作用力B.理想氣體沒有分子勢能C.理想氣體放在體積很小D.理想氣體分子沒有碰撞答案.B解析.氣體要變成液體需要分子：間有分子引W券能，所以理想氣體無法逋過相變變成 液體，這是因為理想氣體沒有分子勢漏，選項B正否a5. （2012清華保送生測試）如圖所示，AB為一定量的理想 怦 /氣體的絕熱線，當它以圖小 A-

6、B-E-A過程變化時，下列 ' f一絕熱線關(guān)于氣體吸熱、放熱的表述正確的是E.始終吸熱屋君F.始終放熱J13VG.有時吸熱，有時放熱，但吸熱等于放熱H.有時吸熱，有時放熱，但吸熱大于放熱I.有時吸熱，有時放熱，但吸熱小于放熱答案：D解神 理想氣體沿絕熱線AB過遑變化際 對外做功，與外界沒有熱交換，內(nèi)能減小， 溫度降低；沿B-EfA過程變"7,外界對氣;*做功，根據(jù)p-V圖象與橫軸所圍面積 可知，外界對氣體做功數(shù)值小于氣體可為假功，根據(jù)熊力學第一定律，所以有時吸熱， 有時加熱，但吸熱大于放熱，選筑口正確，6. （2012卓越自主招生）液體的粘滯系數(shù)是描述液體粘滯性大小的物理量。

7、落球法測定篦麻油的粘滯系數(shù)，通常是將篦麻油裝滿長為1m左右圓柱型玻璃筒，通過測得小球豎直落入篦麻油后做勻速運動時的速度來獲得。小球在篦麻油中下落時受到重力、浮力和粘滯阻力 F的作用，其中粘滯阻力F 3冗vd （其中d、v分別是小球的直徑和速度）。當小球勻速運動時，利用受力平衡等條件便 可求得，于是測得小球勻速運動的速度是這個實驗的關(guān)鍵。若你手邊只有秒表 和毫米刻度尺可以利用, 爾怎樣確定小球已經(jīng)做勻速運動了；改口何測得小球勻速運動的速度。7. （16 分）解析:（0 X在玻璃筒下部選址一段即鬲 讓小墟貼近篦麻油面下落.翱隨其通過這 段距離的時間,然后再將小球從油面上某一高度處F落，測量其通過同

8、樣區(qū)域的時間， 若兩次時間在誤差允許范圍內(nèi)相同 即可耳新小球2該區(qū)域做勻速運動口或在玻璃筒下部選取上下兩段相同的距高，若不球通過這兩段距淘所用的時間在誤 羞允許范圍內(nèi)相同，即可判斷小球在該區(qū)反'愧勻速運動，其他正確答案均得分上Q分）3小球勻速下落時，用刻度尺測曼汰璃筒側(cè)壁上選取的那段距離的長度，用秒表測 量其通過的時間，其長度與時周之比即為小球的下心速度（I分），同時要多次測量取 平均值C2分）.8. （2012清華保送生測試）A、B、C為三個氣體系統(tǒng)，當A與C熱平衡時，有 pAVA-napAVA-pcVc=0 ； B 與 C 熱平衡時，有 pBVB-nbpBVB-pcVc=0。試運用

9、熱力學第零定律求 A、B、C的狀態(tài)方程。解神 當A與C熱平衡時，A與溫度相鳥，設(shè)句翎態(tài)關(guān)于溫度的函數(shù)為f則有 即d匕（1也日），A的狀態(tài)方程為巴口厘口）=ffD/B與C熱平衡時，B與C溫度柏間，A的岸烈萬程為加丹 （1-nb） =f（T>j C的狀態(tài)方程為產(chǎn)“上酒。三.2011年1. （2011復旦大學）溫度為T的氣體分別裝在器壁溫度為 Ti和T2的容器中， 其中Ti< T< T2,問氣體作用在哪個容器壁上的力大？A. T1處壓力較大B. T2處壓力較大C. 一樣大D.不能確定答案.D解析：由于題述兩個容器的大小丁/定，每個笞甥甲氣體質(zhì)量不確定，所以不能期定兩 個容器中壓強大

10、小,不能確定氣體作用在哪個容器壁上的力大，選項D正確。2 . （2011華約自主招生）在壓強不太大，溫度不太低的情況下，氣體分子本身 的大小比分子之間的距離小很多， 因而在理想氣體模型中忽略分子的大小。已知液氮的密度 尸810kg/m3,氮氣的摩爾質(zhì)量 Mmo=28X 10-3kg/mol。假設(shè)液氮可看 作由立方體分子堆積而成，根據(jù)所給數(shù)據(jù)對標準狀態(tài)下的氮氣做出估算， 說明上 述結(jié)論的合理性。解析；液氮的摩爾體積1個氮分子體積：35、= “乂；-5.8X10-W.6.02乂101個氮分子自身邊長4=雙=4X .LOm)標準狀態(tài)下1摩爾氮氣體積為1MLW： -, X QW3.7X標準狀態(tài)下的1個

11、氮氣分子自也體積 ¥=22八嗎二6.02x10標準狀態(tài)下氮氣分子之間的距離：故 g,則氣體分子本身大小比分子之間的距離小很多。3 .(2011華約自主招生)當壓強不變、溫度變化量 t不太 大時，液體或固體在某一溫度下的體膨脹系數(shù)a可以表示為o=V ,其中V為該溫度時的體積， V為體積的變 V t化量。一般來說，在常溫下液體的體膨脹系數(shù)分別在 10-3/K 量級和10-610-5/K量級。如圖所示的裝置可以用來測量控溫箱中圓筒形玻璃容器內(nèi) 液體的體膨脹系數(shù)，實驗步驟如下：拿掉浮標，將液體的溫度調(diào)控為接近室溫的某一溫度to,測量液體的高度ho放入浮標，保持壓強不變，將液體的溫度升高一個不

12、太大的量t,用精密的位置傳感器確定指針高度的變化量 ho利用步驟和中測得的數(shù)據(jù)計算液體在 t o時的體膨脹系數(shù)a。 回答下列問題：(1)不考慮溫度變化導致的液體密度變化，寫出用測量量表示的a的表達式；(2)在溫度升高過程中，液體密度變化會對用上面的表達式計算出的結(jié)果有 什么影響？為什么？(3)在所用的浮標為直立圓柱體時，某同學對如何減少這一影響提出以下幾條建議，其中有效的是。（填入正確選項前的字母）A.選用輕質(zhì)材料制成的浮標B.選用底面積較大的浮標C.選用高度較小的浮標D.盡量加大7柱的高度hE.盡量選用底面積大的玻璃容器解析工不考慮溫度變化導致的液體密度變化由于液體質(zhì)量不變，則液體體積V 不

13、變。設(shè)圓筒形玻器內(nèi)液體叱底面程為B,則戶也=2=處.（2會偏大.因為溫度升高，區(qū)泳膨脹.則液體笳積增大，故液體密度口日會減小。 根據(jù)阿基米德定律可得;產(chǎn)G丁呂子丫軍之% ?費,、，即浮標進入液體的深度會更深 測得的!偏大，導致工偏大. 由戶/工廠*g可知，浮標質(zhì)量雄丸 對尸=的影響就越小，即對!的殿麗 小，選項A正確卡由看%力可知，浮標底面積的大小、浮標的高度都不影響 即Ah不變，選項BC錯誤，沏大液粒溝高度上選用底面積大的玻璃容器，則浮 標進入的深度變就對液柱高度變化圾Ah影噫減小，性項DE正確。答案，3 a=（2）a會偏大* ®ADE 帕4、（2011年卓越自主招生）如圖，一導熱

14、良好、足夠長的氣缸水平放置在地面上。氣缸質(zhì)量M=9.0kg ,與地面的動摩擦因數(shù) n =0.40氣缸內(nèi)一質(zhì)量 m=1.0kg, 面積S=20cm 2的活塞與缸壁光滑密接。當氣缸靜止，活塞上不施加外力時，活 塞與氣 缸底（即圖中氣缸最左端）的距離L0=8.0cm。已知大氣壓po=1.0 A05Pa, 重力加速度g=10m/s2 o現(xiàn)用逐漸增大的水平拉力向右拉活塞，使活塞始終相對 氣缸緩慢移動，近似認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，求：（1）當拉力達到30N時，活塞與氣缸底之間的距離；（2）當拉力達到50N時，活塞與氣缸底之間的距離。解析：Ci)氣缸滑動時所受的滑動摩擦力之 MM+m)g=D. 4

15、 0x(9.葉1當拉力這到“14時.氣缸靜止，£后活塞達到田衡.設(shè)此時氣缸內(nèi)氣體壓強為pi對話 塞根據(jù)平衡條件，F(xiàn)i+piS= p&S,解得t pi=po-Fi/Sj .0x105Pa -l->x lOPa -j.l!5x 10*Fi設(shè)此時活塞與氣缸底之間的距離為I.福據(jù)玻意耳定律，p°L點中RR,解得 L 1=9.4 cm.(2沈氣缸和活塞看作整體，由牛頓第二定律，密-豆IVHm丸，解得設(shè)此時氣缸內(nèi)氣體壓強之p,對花塞根據(jù)平衡條件，取+p市叩犬5月，解得：P2= P0-Fi/S-kma-S=l10;Pi -2.5 10+?a +0.51Q4Pa =0.801

16、0設(shè)此時活塞與氣缸底之間的距堂M上，根據(jù)薩瑟耳定律，P0%5=PzH解得:LlIObk四.2010年5、(2010復旦自主招生)一圓柱形絕熱容器中間有一無摩擦的活塞把容器分為 體積相等的兩部分。先把活塞固定，左邊充入氫氣，右邊充入氧氣，它們的質(zhì)量 和溫度都相同，然后將活塞放松，則活塞將 。A.向左運動B.向右移動C.不動D.在原位置左右振動B解析二由于氫氣的摩爾質(zhì)量較小,左邊充及氫氣 左邊充久氧氣,它們的質(zhì)量和溫度都 相同，左邊物質(zhì)的量較大，由口后一艮與曲，左邊氣體的壓強較大，將活塞放松，則 活塞將向右移動.選項B正確。6. （2010南京大學）由四個物體，其中三個物體的物理性質(zhì)完全相同，以

17、A表 示；另一個物體用B表示。若把一個A和B放在一起時，經(jīng)過充分的熱量交換， A和B組成的系統(tǒng)的溫度比B的溫度高了 5c。再把一個A和A+B系統(tǒng)放在一 起時，經(jīng)過充分的熱量交換，A+A+B組成的系統(tǒng)的溫度比A+B的溫度高了 3C。 若把第三個A和A+A+B系統(tǒng)放在一起時，經(jīng)過充分的熱量交換，系統(tǒng)的溫度比 A+A+B的溫度高了 C。（不考慮系統(tǒng)與外界的熱量交換）。6 一答案：2解析；設(shè)物體A的比熱容F 質(zhì)量初始溫度公滋為“，m-TAi物體B的比熱容，質(zhì) 量、初始溫度分別為對niE，Tbj恥，n Qv Tr匚日也小£, ©%附式工人-Te -5-3Y-日呻匕 上屯施 jg 叫（

18、Ta-Tb -5-3-酎 砧楙"白啊1，由消去Ia Tb） 5；,待3 W砧那用©代人得丁公口 一上口 代入iWC。7. （2010北京大學）如圖所示，一定量的理想氣體，從 狀態(tài)A出發(fā)，經(jīng)圖中AB、BC、CA狀態(tài)變化后回到A狀 任 態(tài)，其中AB為等溫變化，BC為等壓變化，CA為等體積A卜變化，求：（1）三個過程中哪個過程氣體對外做功的絕對值最大？（2）哪個過程氣體內(nèi)能增加，哪個過程減少？CB（3）哪個過程氣體與外界交換的熱量的絕對值最大？哪個過程最小?7 1解（1）根據(jù)pV圖年與憎由所圍面積表示功可知等溫變化的4B過程對外做功最大， Q）內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，則內(nèi)能增

19、大.等體積變化過程CA升溫，故內(nèi)能增大等壓變化的過程BC降溫 故內(nèi)簫/少,上K為等溫過程，內(nèi)能不變。（3）等體枳變化的CA過程吸收的熱量全部轉(zhuǎn)換為內(nèi)鈦府增加；等得變化的AE過程吸收的熱量全部用干內(nèi)外做Hh內(nèi)能不變，內(nèi)能變化的絕對值最小, 為零.等壓變化的EC過程放出的熱量，一方面內(nèi)能減?。?度下降工另一方面外界做功CBC 下方的面積），由于BC、CA兩過程內(nèi)能變化的大小相同，故RC放熱的量大于CA吸熱的量， 即等壓變化的過程與外界交換的熱量的空對值最大.等體積變化的CA過程與外界窮及的熱量的繽*11量小，五.2009年1. （2009上海交通大學）對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列過程違反熱力學第一

20、定 律的是A.在恒定溫度下，氣體絕熱膨脹B.氣體從外界吸收熱量而溫度保持不變C.在絕熱的條件下，體積不變而溫度升高D.氣體對外做功的同時向外界放熱L答藕 AC解析：在恒定溫度下，氣體蟲能不變.而氣體地熱膨脹，對外的功，溫度 一定降低，選項A的過程違反熱力學第一定律,與卻從外界吸收熱量,若同時對外做 功，可以使溫度保持不變，選項B的過程不違反於力學第一定律i在絕熱的條件下， 體積不變，外界不對氣體做功,氣體又根收熱量3溫度不可能升高，選項C的過程 違反烈力學第一定律過程：氣體對外硬:力的同時向外界放熱，根據(jù)熱力學第一定律，氣 體的內(nèi)能減小，選項D的過程不違反熱力苧第一定律口2. （ 2009復旦）理想氣體的熱力學過程中可能發(fā)生的過程是A.內(nèi)能減小的等容加熱過程B.吸熱的等溫壓縮過程C.內(nèi)能增加的絕熱壓縮過程D.吸熱的等壓壓縮過程答案C解析，根據(jù)熱力學笫一定律，等容加熱過程內(nèi)能一定增大，選項A不可能 發(fā)生§吸熱的壓縮過程，吸收熱豆，外界誨功，內(nèi)熊一定增大，溫度一定升高1選項B 不可能發(fā)生維熱壓縮過程，外用%功，內(nèi)能消冽，選項C可能發(fā)生；吸熱的壓縮過 程，吸收熱量，外界做功，內(nèi)能一定塔大，溫度一定骨高，體積一定減小，壓強一定增 大,選項D不可能發(fā)生習3. （2009浙江大學）氧氣壓強大于標準大氣壓 p0就會有害人體，潛水員位 于水下50m處，使用