考點(diǎn)十六 熱學(xué)-2020年高考物理分類題庫

考點(diǎn)十六熱學(xué)1.(2020·全國Ⅱ卷)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述,違背熱力學(xué)第一定律的有,不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后,冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功,而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)【解析】汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱,不違背熱力學(xué)第一定律,也不違背熱力學(xué)第二定律,A項(xiàng)不符合;冷水倒入保溫杯后,冷水和杯子的溫度都變得更低,需要對(duì)外做功或?qū)ν夥懦鰺崃?而保溫杯隔斷了傳熱過程,水也沒有對(duì)外做功,所以該過程違背熱力學(xué)第一定律;某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功,而不產(chǎn)生其他影響,該過程不違背熱力學(xué)第一定律,但違背熱力學(xué)第二定律;冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi),要消耗電能,引起了其他變化,該過程不違背熱力學(xué)第一定律,也不違背熱力學(xué)第二定律,D項(xiàng)不符合。答案:BC2.(2020·全國Ⅲ卷)(多選)如圖,一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi),用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與汽缸壁間無摩擦?，F(xiàn)用外力作用在活塞上,使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中 ()A.氣體體積逐漸減小,內(nèi)能增知B.氣體壓強(qiáng)逐漸增大,內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)逐漸增大,放出熱量D.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能不變E.外界對(duì)氣體做功,氣體吸收熱量【解析】選B、C、D。環(huán)境溫度保持不變,導(dǎo)熱汽缸內(nèi)理想氣體的溫度不變,內(nèi)能不變,A錯(cuò)誤;在活塞下降過程中,氣體體積逐漸減小,由p1V1=p2V2可知,氣體壓強(qiáng)逐漸增大,B正確;氣體體積逐漸減小,外界對(duì)氣體做功,而內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體放出熱量,C、D正確,E錯(cuò)誤。3.(2020·山東等級(jí)考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a,其p-V圖像如圖所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0,2p0)、b(2V0,p0)、c(3V0,2p0),以下判斷正確的是 ()A.氣體在a→b過程中對(duì)外界做的功小于在b→c過程中對(duì)外界做的功B.氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c過程中從外界吸收的熱量C.在c→a過程中,外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D.氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量大于b→c過程中內(nèi)能的增加量【解析】選C。根據(jù)氣體做功的表達(dá)式W=pΔV可知p-V圖線和體積橫軸圍成的面積即為做功大小,氣體在a→b和b→c兩個(gè)過程中p-V圖線和體積橫軸圍成的面積相等,所以氣體在a→b過程中對(duì)外界做的功等于b→c過程中對(duì)外界做的功,A錯(cuò)誤;氣體在a→b過程中,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知Ta=Tb,所以ΔUab=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知Qab=-Wab,氣體在b→c過程中,溫度升高,所以ΔUbc>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知ΔUbc=Qbc+Wbc,即Qbc=ΔUbc-Wbc,結(jié)合Wab=Wbc<0可得Qbc>Qab>0,即b→c過程氣體吸收的熱量大于a→b過程吸收的熱量,B錯(cuò)誤;氣體在c→a過程中,溫度降低,所以ΔUca<0,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做功,所以Wca>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知Qca<0且|Qca|>|Wca|,則在c→a過程中,外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量,C正確;理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),根據(jù)Ta=Tb可知|ΔTca|=|ΔTbc|,所以氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量等于b→c過程中內(nèi)能的增加量,D錯(cuò)誤。故選C。4.(2020·天津等級(jí)考)水槍是孩子們喜愛的玩具,常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體,達(dá)到一定壓強(qiáng)后,關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開,水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中,罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變,則氣體 ()A.壓強(qiáng)變大 B.對(duì)外界做功C.對(duì)外界放熱 D.分子平均動(dòng)能變大【解析】選B。解決該問題時(shí)要把氣體看作理想氣體,所以不計(jì)分子間勢能,罐內(nèi)氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān),溫度不變,則內(nèi)能不變,溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志,由于溫度不變,因此分子平均動(dòng)能不變,故D錯(cuò)誤;在水噴出的過程中,氣體體積增大,罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,氣體對(duì)外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體從外界吸熱,故B正確,A、C錯(cuò)誤。5.(2020·江蘇高考)玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多年的歷史,它是一種非晶體。下列關(guān)于玻璃的說法正確的有。

A.沒有固定的熔點(diǎn)B.天然具有規(guī)則的幾何形狀C.沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同D.分子在空間上周期性排列【解析】選A、C。根據(jù)非晶體的特點(diǎn)可知非晶體是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它沒有一定規(guī)則的外形,它的物理性質(zhì)在各個(gè)方向上是相同的,叫“各向同性”,它沒有固定的熔點(diǎn)。選項(xiàng)A、C正確。6.(2020·全國Ⅰ卷)分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示,r=r1時(shí),F=0。分子間勢能由r決定,規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零。若一分子固定于原點(diǎn)O,另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),在兩分子間距減小到r2的過程中,勢能(選填“減小”“不變”或“增大”);在間距由r2減小到r1的過程中,勢能(選填“減小”“不變”或“增大”);在間距等于r1處,勢能(選填“大于”“等于”或“小于”)零。

【解析】從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),兩分子間距減小到r2的過程中,分子間體現(xiàn)引力,引力做正功,分子勢能減小;由r2減小到r1的過程中,分子間仍然體現(xiàn)引力,引力做正功,分子勢能減小;在間距等于r1之前,分子勢能一直減小,取無窮遠(yuǎn)處分子間勢能為零,則在r1處分子勢能小于零。答案:減小減小小于7.(2020·江蘇高考)一瓶酒精用了一些后,把瓶蓋擰緊,不久瓶內(nèi)液面上方形成了酒精的飽和汽,此時(shí)(選填“有”或“沒有”)酒精分子從液面飛出。當(dāng)溫度升高時(shí),瓶中酒精飽和汽的密度(選填“增大”“減小”或“不變”)。

【解析】形成飽和汽后,酒精還是會(huì)蒸發(fā),只是液體里跑到氣體中的分子和氣體中的分子跑到液體里的速度一樣快,整體來看是不變的。即此時(shí)仍然會(huì)有酒精分子從液面飛出。溫度升高使氣體分子的動(dòng)能增大,離開液體表面的氣體分子更多,飽和汽密度增大。答案:有增大8.(2020·全國Ⅰ卷)甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體(可視為理想氣體),甲罐的容積為V,罐中氣體的壓強(qiáng)為p;乙罐的容積為2V,罐中氣體的壓強(qiáng)為?，F(xiàn)通過連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去,兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變,調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等。求調(diào)配后①兩罐中氣體的壓強(qiáng);②甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比?！窘馕觥竣偌僭O(shè)乙罐中的氣體被壓縮到壓強(qiáng)為p,其體積變?yōu)閂1,由玻意耳定律有①現(xiàn)兩罐氣體壓強(qiáng)均為p,總體積為(V+V1)。設(shè)調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)為p',由玻意耳定律有p(V+V1)=p'(V+2V) ②聯(lián)立①②式可得 ③②若調(diào)配后甲罐中的氣體再被壓縮到原來的壓強(qiáng)p時(shí),體積為V2,由玻意耳定律p'V=pV2 ④設(shè)調(diào)配后甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比為k,由密度的定義有 ⑤聯(lián)立③④⑤式可得 ⑥答案:①②9.(2020·全國Ⅱ卷)潛水鐘是一種水下救生設(shè)備,它是一個(gè)底部開口、上部封閉的容器,外形與鐘相似。潛水鐘在水下時(shí)其內(nèi)部上方空間里存有空氣,以滿足潛水員水下避險(xiǎn)的需要。為計(jì)算方便,將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒;工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下,如圖所示。已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g,大氣壓強(qiáng)為p0,H?h,忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。(1)求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l;(2)保持H不變,壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出,求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積?！窘馕觥?1)設(shè)潛水鐘在水面上方時(shí)和放入水下后筒內(nèi)氣體的體積分別為V0和V1,放入水下后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1,由玻意耳定律和題給條件有p1V1=p0V0 ①V0=hS ②V1=(h-l)S ③p1=p0+ρg(H-l) ④聯(lián)立以上各式并考慮到H?h>l,解得 ⑤(2)設(shè)水全部排出后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2;此時(shí)筒內(nèi)氣體的體積為V0,這些氣體在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積為V3,由玻意耳定律有p2V0=p0V3 ⑥其中p2=p0+ρgH ⑦設(shè)需壓入筒內(nèi)的氣體體積為V,依題意V=V3-V0 ⑧聯(lián)立②⑥⑦⑧式得 ⑨答案:(1)(2)10.(2020·全國Ⅲ卷)如圖,兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U形管,左管上端封閉,右管上端開口。右管中有高h(yuǎn)0=4cm的水銀柱,水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T1=283K,大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg。(1)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙),恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。此時(shí)水銀柱的高度為多少?(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱,使水銀柱上表面恰好與右管口平齊,此時(shí)密封氣體的溫度為多少?【解析】(1)設(shè)密封氣體初始體積為V1,壓強(qiáng)為p1,左、右管的橫截面積均為S,密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2,壓強(qiáng)變?yōu)閜2。由玻意耳定律有p1V1=p2V2 ①設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h,水銀的密度為ρ,按題設(shè)條件有p1=p0+ρgh0 ②p2=p0+ρgh ③V1=(2H-l-h0)S,V2=HS ④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得h=12.9cm⑤(2)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)閂3,溫度變?yōu)門2,由蓋—呂薩克定律有 ⑥按題設(shè)條件有V3=(2H-h)S ⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式并代入題給數(shù)據(jù)得T2=363K⑧答案:(1)12.9cm(2)363K11.(2020·江蘇高考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其p-圖象如圖所示,求該過程中氣體吸收的熱量Q?！窘馕觥扛鶕?jù)p-圖象可知狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相同,內(nèi)能相同;故從A經(jīng)B到C過程中氣體吸收的熱量等于氣體對(duì)外界所做的功。根據(jù)圖象可知狀態(tài)A到狀態(tài)B為等壓過程,氣體對(duì)外界做功為W1=pΔV=2×105×(2-1)J=2×105J狀態(tài)B到狀態(tài)C為等容變化,氣體不做功;故從A經(jīng)B到C過程中氣體吸收的熱量為Q=W1=2×105J答案:2×105J12.(2020·山東等級(jí)考)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上,進(jìn)而治療某些疾病。常見拔罐有兩種,如圖所示,左側(cè)為火罐,下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐,下端開口,上端留有抽氣閥門。使用火罐時(shí),先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓,使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上,再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐時(shí),罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同,溫度為450K,最終降到300K,因皮膚凸起,內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的,罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體,忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值?！窘馕觥吭O(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1,溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2,