2020年全国大市名校高三期末一模物理试题全解全析汇编-热力学定律(第12期)(解析版)

高三期末一模物理试题全解全析汇编1、（2020·重庆市康德高三上学期期中联考）如图所示为一定质量的理想气体状态变化的p-V图像，理想气体从状态a开始，经历a→b、b→c，c→a三个过程回到原状态a，下列说法正确的是_______。

A. a→b是等温过程B. a→b过程中，气体的温度先升高后降低C. b→c是气体放热过程D. c→a过程中气体分子平均动能减小E. a→b→c→a整个过程气体一定吸热【答案】BCE【解析】AB．在p-V图像中，等温过程对应图线应是双曲线；同一气体，双曲线离原点越远温度越高，所以a→b不是等温过程，气体的温度先増大后减小，故A项错误，B项正确；C．b→c过程，气体体积减小，外界对气体做功；气体温度降低减小，内能减小；由热力学第一定律可知，气体对外界放热；选项C正确；D．c→a过程，气体发生等容升压，温度增大，气体分子平均动能增大，选项D错误；E．a→b→c→a整个过程，气体对外做功，内能不变，由热力学第一定律可知，气体一定吸热，选顷E正确。

.2、（2020·四川省绵阳市高三上学期第二次诊断）关于热现象，下列说法正确的是___________。

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. 理想气体等压压缩过程一定放热D. 理想气体绝热膨胀过程内能一定减少E. 在自发过程中，分子一定从高温区域扩散到低温区域【答案】BCD【解析】A．根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，故A错误；B．做功和热传递都可以改变物体的内能，故B正确；C．根据理想气体状态方程pVCT，气体等压压缩过，压强不变，体积减小，温度一定降低，内能也减小，即△U＜0；再根据热力学第一定律：W+Q=△U，体积减小，外界气体做功，W＞0，则Q＜0，所以理想气体等压压缩过程一定放热，故C正确；D．理想气体绝热膨胀过程，Q=0，W＜0，根据热力学第一定律：W+Q=△U可知，△U＜0，所以理想气体绝热膨胀过程内能一定减少，故D正确；E．扩散现象是分子的无规则热运动，分子可以从高温区域扩散到低温区域，也可以从低温区域扩散到高温区域，故E错误。

故选BCD。

3、（2020·广东省惠来县葵潭中学高三上学期第二次月考）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体对活塞______（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”或“放热”）．【答案】(1). 不变(2). 做负功(3). 放热【解析】一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，缓慢倒入沙子过程中，活塞下移，气体对活塞做负功，由于气缸导热，所以气体对外放出热量，内能不变．故答案为不变； 做负功；放热．4、（2020·广东省惠来县葵潭中学高三上学期第二次月考）如图所示，水平放置的导热气缸A 和B 底面积相同，长度分别为2L 和L ，两气缸通过长度为L 的绝热管道连接；厚度不计的绝热活塞a 、b 可以无摩擦地移动，a 的横截面积为b 的两倍．开始时A 、B 内都封闭有压强为p 0、温度为T 0的空气，活塞a 在气缸A 最左端，活塞b 在管道最左端．现向右缓慢推动活塞a ，当活塞b 恰好到管道最右端时，停止推动活塞a 并将其固定，接着缓慢加热气缸B 中的空气直到活塞b 回到初始位置，求（i ）活塞a 向右移动的距离；（ii ）活塞b 回到初始位置时气缸B 中空气的温度．【答案】(i) 76x L =(ii) 0125T T = 【解析】(i)设绝热活塞b 到达管道口右边且右端面与管口齐平时，A 气缸中的活塞a 向右移动x ，此时A 、B 中气体压强为p ， 则： 对A 气体：()01222p LS p L x S LS ⎡⎤⋅=-+⎢⎥⎣⎦ 对B 气体：012p LS LS pLS ⎛⎫+= ⎪⎝⎭联立解得： 032p p =，76x L =(ii)设气缸B 的温度为T 、压度为p '时，绝热活塞b 回到初始位置，对气体B: 012p LS LS pLS T T⎛⎫+ ⎪⎝⎭=' 对气体A: ()()1222p L x S LS p L x S ⎡⎤-+=-⎢⎥⎣'⎦ 联立解得：0125T T = 5、（2020·广东省深圳市高三上学期一模）如图所示，圆筒形容器A 、B 用细而短的管连接，活塞F 与容器A 的内表面紧密接触，且不计摩擦。

初始K 关闭，A 中有温度为T 0的理想气体，B 内为真空，整个系统对外绝热。

现向右缓慢推动活塞F ，直到A 中气体的体积与B 的容积相等时，气体的温度变为T 1，则此过程中气体内能将________（填“变大”、“不变”、“变小”）。

然后固定活塞不动，将K 打开，使A 中的气体缓慢向B 扩散，平衡后气体的温度变为T 2，那么T 2________T 1（填“>”、“=”、“<”）。

【答案】变大 =【解析】[1]．因A 中气体的体积减小，外界对气体做功，W >0；而气体与外界绝热，则Q =0，根据U W Q ∆=+可知∆U >0，即气体内能变大；[2]．然后固定活塞不动，将K 打开，使A 中的气体缓慢向B 扩散，因为B 为真空，可知气体不对外做功，气体与外界绝热，可知平衡后气体的内能不变，温度不变，即T 1=T 2。

6、（2020·四川省绵阳市高三上学期第二次诊断）如图，长200cm L =，粗细均匀的玻璃管一端封闭。

水平放置时，0100cm L =的空气被水银柱封住，水银柱长50cm h =。

将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有025cm h =的水银柱进入玻璃管。

设整个过程中温度始终保持不变，大气压强075cmHg p =。

求插入水银槽后管内气体的压强。

【答案】52.0cmHg【解析】设玻璃管截面积为s ，水平放置时，气体压强为P 1，体积为V 1，假设当转到竖直放置时，水银恰好未流出，气体压强为P 2，体积为V 2，则P 1=P 0=75cmHg ，V 1=L 0s ，P 2=？，V 2=（L -h ）s ，由玻意耳定律：P 1V 1=P 2V 2代入数据解得：P 2=50cmHg ，由于20100cmHg>P P gh ρ+=，所以水银必有流出。

设剩余水银柱长度为x ，气体的压强P 3，体积V 3，则P 3=（P 0-x ）cmHg ，V 3=（L -x ）s ，由玻意耳定律：P 1V 1=P 3V 3代入数据解得：x ≈30.7cm ，插入水银柱后，设气体压强为P 4，体积V 4=（L -x -h 0）s由玻意耳定律：P 1V 1=P 4V 4代入数据解得：P 4≈52.0cmHg ；7、（2020·河北省衡水中学高三上学期一模）如图，内壁光滑的圆桶形导热容器A 内装有足够深的水银，水银与活塞间封闭有定质量的理想气体，将一长为45cm h =、上端封闭的导热细玻璃管B 通过长为45cm h =的细杆固定在活塞下方，A 的横截面积远大于B 的横截面积。

开始时细玻璃管B 的开口端刚好未触及水银，封闭气体的压强相当于高度080cm H =水银柱产生的压强。

现给活塞施加向下的外力，使活塞缓慢向下移动45cm 。

求最终细玻璃管B 内气柱的长度（环境温度保持不变）。

【答案】20cm【解析】设A 的横截面积为1S ，B 的横截面积为2S ，最终A 内气体的压强相当于高度H 水银柱产生的压强，B 内气柱的长度为x ，A 内气体初状态时的体积A112V hS =末状态时的体积A21V hS =对A 内气体，根据玻意耳定律0A1A2H H p V p V ⋅=⋅B 内气体初状态时的体积B12V hS =末状态时的体积B22V xS =末状态时的压强B21H p p p =+对B 内气体，根据玻意耳定律B1B 220B H p V p V ⋅=⋅联立以上各式并代入数据，解得20cm x =8、（2020·广东省深圳市高三上学期一模）如图甲所示，A 端封闭、B 端开口、内径均匀的玻璃管长100cm L =，其中有一段长15cm h =的水银柱把一部分空气封闭在玻璃管中。

当玻璃管水平放置时，封闭气柱A 长A 40cm L =。

现把玻璃管缓慢旋转至竖直，如图乙所示，再把开口端向下插入水银槽中，直至A 端气柱长130cm L =为止，这时系统处于静止平衡。

已知大气压强075cmHg P =，整个过程温度不变，试求：(1)玻璃管旋转至竖直位置时，A 端空气柱的长度；(2)如图丙所示，最后槽内水银进入玻璃管内的水银柱的长度d （结果保留两位有效数字）。

【答案】(1)50cm ；(2)32cm【解析】(1)玻管旋转至竖直：A 中气体的压强变为Al 0h 60cmHg p p p =-=①对A 部分气体，由玻意耳定律 0A A1A1p L S p L S =② 得到A 端气柱长A150cm L =③ (2)旋转至竖直B 端气柱长B A1100501535cm L L L h =--=--=④ 过程二：玻管出入水银槽A 部分气体由玻意耳定律A1A1A21p L S p L S =⑤ 25060100cmHg 30A p =⨯=⑥ B 部分气体，B 0p p =B1A2h 115cmHg p p p =+=⑦ 由玻意耳定律B B B1B1p L S p L S =⑧ 解得B1753523cm 115L=⨯≈⑨最后1B132cmd L h L L=---=⑩。