高考物理真题热学 16页

高考物理真题——选修3-3 热学 ‎2016年 ‎（全国新课标I卷，33）（15分）‎ ‎（1）（5分）关于热力学定律，下列说法正确的是__________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 ‎（2）（10分）在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差与气泡半径之间的关系为，其中。现让水下处一半径为的气泡缓慢上升。已知大气压强，水的密度，重力加速度大小。‎ ‎(i)求在水下处气泡内外的压强差；‎ ‎(ii)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。‎ ‎（全国新课标II卷，33）（15分）‎ ⑴（5分）一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T 16‎ 图像如图所示．其中对角线ac的延长线过原点O．下列判断正确的是 ．‎ A．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 ⑵（10分）一氧气瓶的容积为，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气．当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．‎ ‎（全国新课标III卷，33）（15分））‎ （1） 关于气体的内能，下列说法正确的是________。‎ A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 ‎（2）一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75.0 cmHg。环境温度不变。‎ 16‎ ‎2015年 ‎(2015新课标I-33（1）)（15分）‎ ‎（5分）下列说法正确的是 ‎ A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 ‎(2015新课标I-33（2）)如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m1=2.50kg，横截面积为s1=80.0cm2，小活塞的质量为m2=1.50kg，横截面积为s2=40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l=40.0cm，气缸外大气压强为p=1.00×105Pa，温度为T=303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1=495K，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2，求 ‎（i）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度 ‎（ii）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强 16‎ ‎【2015新课标II-33】（1）（5分）关于扩散现象，下列说法正确的是 ‎ A.温度越高，扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 ‎【2015新课标II-33】（2）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强P0=75.0cmHg。‎ ‎（ⅰ）求放出部分水银后A侧空气柱的长度 ‎（ⅱ）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度 ‎2014年 ‎(2014新课标I-33（1）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其P-T图像如图所示，下列判断正确的是______。‎ A . 过程ab中气体一定吸热 B . 过程bc中气体既不吸热也不放热 C . 过程ca中外界气体所做的功等于气体所放的热 D . a、b和c三个状态中，状态a分子平均动能最小 E . b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气 体分子撞击的次数不同 ‎(2)(9分)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为P，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界温度为T0‎ 16‎ ‎ 。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新到达平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。‎ ‎【2014新课标II-33】(1)下列说法正确的是     。‎ A. 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 （2）如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为p0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。 （ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度； （ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。‎ 16‎ ‎2013年 ‎（2013全国新课标理综1第33题）(1)(6分)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是 ‎ ‎ A分子力先增大，后一直减小 B.分子力先做正功，后做负功 ‎ C.分子动能先增大，后减小 D.分子势能先增大，后减小 E．分子势能和动能之和保持不变 ‎（2013全国新课标理综II第33题）（1）关于一定量的气体，下列说法正确的是 ‎ A．气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，‎ B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 C．在完全失重的情况下，气体的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高，‎ ‎（2013全国新课标理综1第33题）(2) (9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0。气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间，其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0‎ 16‎ ‎/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:‎ ‎(i)恒温热源的温度T;‎ ‎(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积VX。‎ ‎（2013全国新课标理综II第33题）（2）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm.已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l1’=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下降的距离。‎ 16‎ ‎2016（全国新课标I卷，33）‎ ‎(1)【答案】BDE ‎【解析】气体内能的改变，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为，但不确定外界做功的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，，由理想气体状态方程，不变，增大，气体温度升高，内能增大。由，气体过程中一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据平衡性质，E选项正确；‎ 理想气体状态方程，热力学第一定律，热力学第二定律，热平衡的理解。‎ 等压膨胀气体温度升高，内能增大；气体又对外做功，所以气体一定吸热。‎ ‎(2)【答案】水下处气泡的压强差是，气泡在接近水面时的半径与原来半径之比为。‎ ‎【解析】（i）由公式得，‎ 水下处气泡的压强差是。‎ ‎（ii）忽略水温随水深的变化，所以在水深处和在接近水面时气泡内温度相同。‎ 由理想气体状态方程，得 ‎ ①‎ 其中， ②‎ ‎ ③‎ 由于气泡内外的压强差远小于水压，气泡内压强可近似等于对应位置处的水压，所以有 ‎ ④‎ ‎ ⑤‎ 将②③④⑤带入①得，‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 16‎ ‎（全国新课标II卷，33）‎ ‎【答案】（1）ABE ‎（2）4天 ‎【解析】⑴‎ A：‎ ‎ ‎ 即体积V不变，‎ B：理想气体内能是温度T的函数 而 故 C：cd过程为恒温升压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故放热，放热量 ‎ D：da过程为恒压升温过程，体积增加，对外做功，故吸热 但吸热量 故 E：bc过程恒压降温，体积减小 ‎ da过程 因为 故 ⑵瓶中气体量 剩余气体量 每天用量 ‎ ‎（天）‎ 16‎ ‎（全国新课标III卷，33）‎ ‎(1)【答案】CDE ‎(2)【答案】‎ ‎【解析】‎ 试题分析：设初始时，右管中空气柱的压强为，长度为；左管中空气柱的压强为，长度为。活塞被推下h后，右管中空气柱的压强为，长度为；左管中空气柱的压强为，长度为。以cmHg为压强单位，由题给条件得 根据玻意耳定律 联立解得 根据题意可得，‎ 根据玻意耳定律可得，解得 ‎2015年 ‎(2015新课标I-33（1）).【答案】（1）BCD ‎ 16‎ ‎【考点】固体的微观结构、晶体和非晶体 ‎【解析】解析：晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错。根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B对。同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨。选项C对。晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D对。熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错。‎ ‎(2015新课标I-33（2）)【答案】（i）330K (ii) 1.01105 Pa ‎【考点】气体实验定律；理想气体；共点力的平衡 ‎【解析】(i) 设初始时气体体积为V1 ,在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2 ,温度为T2 ,由题给条件得：‎ ‎ V1 = s2( - ) + s1() ······· ‎ V2 = s2 ······· 在活塞缓慢下移的过程中，用P1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得：‎ ‎ s1(P1 – P) = m1g + m2g + s2(P1 – P)······ ‎ 故缸内的气体的压强不变 ，由盖·吕萨克定律有：‎ ‎ = ······ ‎ 联立式并代入题给数据得：T2 = 330K ······ ‎(ii)在大活塞与大圆筒底面刚接触时，被封闭气体的压强为P1 ,在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变，没达到热平衡时被封闭气体的压强为P/ ,由查理定律有： = ······ （2分）‎ ‎ 联立式并代入题给数据得： P/ = 1.01105 Pa ······ （2分）‎ ‎【2015新课标II-33】（1）【答案】ACD 考点：分子动理论 ‎【2015新课标II-33】（2）【答案】（1）12.0cm；（2）13.2cm 16‎ ‎【解析】‎ 试题分析：(1)以cmHg为压强单位，设A侧空气长度l=10.0cm时压强为P；当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为P1，由玻意耳定律得 考点：玻意耳定律 ‎(2014新课标I-33)‎ ‎(1) 【答案】ADE ‎(2）【答案】V= 16‎ ‎【2014新课标II-33】(1)BCE ‎【解析】‎ 试题分析：悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了液体分子的热运动，选项A错误；空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确；单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性，选项C正确；根据热力学第一定律：，对某物体做功不一定会使该物体的内能增加，选项D错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热，使温度降低的结果，选项E正确。‎ 考点：布朗运动；表面张力；晶体；热力学第一定律；‎ ‎【2014新课标II-33】(2)（ⅰ）320K（ⅱ）‎ 解析试题分析：（ⅰ）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞ab下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初始状态的体积为V1，温度为T1，末态体积V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，由题给数据及盖吕萨克定律有：   ① ‎ 16‎ ‎            ②             ③ 由①②③式及所给的数据可得：T2="320K"                     ④ （ⅱ）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的1/16时，活塞a上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为，压强为；末态体积为，压强为，由所给数据及玻意耳定律可得 ，， ⑤  ⑥ 由⑤⑥式可得： ⑦ 考点：盖吕萨克定律；玻意耳定律。‎ ‎2013年 ‎（2013全国新课标理综1第33题）(1)答案：BCE 解析：两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。分子力先增大，后减小到零再增大，选项A错误。分子力先做正功，后做负功，选项B正确。根据动能定理，分子动能先增大，后减小，选项C正确。分子势能先减小后增大，选项D错误。由于只有分子力做功，分子势能和动能之和保持不变，选项E正确。‎ ‎（2013全国新课标理综II第33题）（1）ABE 16‎ ‎【解题思路】由于气体分子之间的作用力很小，气体分子可以自由运动，所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，选项A正确。根据温度是分子平均动能的标志，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，选项B正确。根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项C错误。气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，还可能减小，选项D错误。气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度一定升高，选项E正确，‎ ‎（2013全国新课标理综1第33题）(2) 解析：(i)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖·吕萨克定律得：‎ ‎=,‎ 解得：T=7 T0/5。 ‎ ‎(ii)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的质量大。打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件。‎ 气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程。设左活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得：‎ pVx=·，‎ ‎(p+p0)(2V0-Vx)= p0 ·V0‎ 联立上述二式得： 6 Vx2 -V0Vx -V02=0‎ 其解为：Vx =V0；‎ 另一解Vx =-V0；不合题意，舍去。‎ ‎（2013全国新课标理综II第33题）（2）解析：以cmHg为压强单位。在活塞下推前，玻璃管上端空气柱的压强为：‎ p=p0+l2，‎ 设活塞下推后下部空气柱的压强为p1’，由玻意耳定律得：‎ p1l1= p1’ l1。‎ 16‎ 如图，设活塞下推距离为△l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为：‎ L3’= l3+ l1- l1’-△l.‎ 设此时玻璃管上部空气柱压强为p3’，则p3’= p1’- l2。‎ 由玻意耳定律得：p0l3= p3’ l3’。‎ 联立上述各式解得：△l=15.0cm。‎ 16‎