2019年高考物理(高考真题+模拟新题)分类汇编：H单元 热学

H 单元 热学分子动理论10．【选修3－3】(2)(6分)题10图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V 0、压强为p 0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩，若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V 时气泡与物品接触面的面积为S ，求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力．题10图10．[答案] (2)V 0Vp 0S 本题第一问考查分子动理论、内能的相关知识，第二问考查理想气体状态方程和受力分析．[解析] (2)设压力为F ，压缩后每个气泡内的气体压强为p .由p 0V 0＝pV 和F ＝pS得F ＝V 0Vp 0S 29．[2019·福建卷Ⅰ] (1)如图，横坐标v 表示分子速率，纵坐标f (v )表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是________．(填选项前的字母)A ．曲线①B ．曲线②C ．曲线③D ．曲线④29．[答案] (1)D[解析] (1)速率较大或较小的分子占少数，接近平均速率的分子占多数，分子速率不可能为0，也不可能为无穷大，因此只有曲线④符合要求．13．[2019·北京卷] 下列说法中正确的是()A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C．物体温度降低，其内能一定增大D．物体温度不变，其内能一定不变13．B本题考查分子动理论、内能相关知识．温度是分子平均动能的宏观标志．物体温度降低，其分子热运动的平均动能减小，反之，其分子热运动的平均动能增大，A错，B对；改变内能的两种方式是做功和热传递，由ΔU＝W＋Q知，温度降低，分子平均动能减小，但是做功情况不确定，故内能不确定，C、D错．1．（2019·云南文登二模）分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中正确的是()A．布朗运动是指液体分子的无规则运动B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C．一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多D．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大1．C[解析] 布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，选项A错误；分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大再减小，选项B错误；一定质量的气体温度不变时，单个分子撞击器壁的平均作用力一定，体积减小，单位体积分子的个数增多，每秒撞击单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；气体从外界吸收热量，做功情况不明，气体的内能变化无法确定，选项D错误．3．（2019·北京朝阳区模拟）给一定质量的温度为0 ℃的水加热，在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”．某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在着一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在着相互作用的势能．在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．关于这个问题，下列说法中正确的是()A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功3．D[解析] 温度升高，水分子的平均动能增大，体积减小，分子间的结合力做负功，水分子间的总势能增大，选项D正确．5．（2019·上海嘉定区一模）图X25-2中能正确地反映分子间的作用力f和分子势能E p随分子间的距离r变化的图像是()图X25-25．B[解析] 分子间的作用力f＝0的位置对应分子势能E p最小的位置，能正确反映分子间的作用力f和分子势能E p随分子间的距离r变化的图像是图B.固体、液体、气体的性质33．[物理——选修3－3][2019·新课标全国卷Ⅰ] (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中外界对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 分子的平均动能最小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33．(1)ADE [解析] 本题考查了气体性质．因为pV T ＝C ，从图中可以看出，a →b 过程p T不变，则体积V 不变，因此a →b 过程外力做功W ＝0，气体温度升高，则ΔU >0，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知Q ＞0，即气体吸收热量，A 正确；b →c 过程气体温度不变，ΔU ＝0，但气体压强减小，由pV T＝C 知V 增大，气体对外做功，W <0，由ΔU ＝Q ＋W 可知Q >0，即气体吸收热量，B 错误；c →a 过程气体压强不变，温度降低，则ΔU <0，由pV T＝C 知V 减小，外界对气做功，W >0，由ΔU ＝W ＋Q 可知W <Q ，C 错误；状态a 温度最低，而温度是分子平均动能的标志，D 正确；b →c 过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均速率不变，因此容器壁单位面积单位时间受到分子撞击的次数减少了，E 正确．17．、[2019·广东卷] 用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图10所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( )A ．体积减小，内能增大B ．体积减小，压强减小C ．对外界做负功，内能增大D ．对外界做正功，压强减小17．AC [解析] 充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做功，由于袋内气体与外界无热交换，故由热力学第一定律知，气体内能增加，故选项C 正确，选项D 错误；体积减小，内能增加，由理想气体状态方程可知压强变大，故选项A 正确，选项B 错误．16．[2019·全国卷] 对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( )A ．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B ．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C ．压强变大时，分子间的平均距离必然变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小16．BD[解析] 本题考查气体性质．压强变大，温度不一定升高，分子热运动不一定变得剧烈，A错误；压强不变，温度也有可能升高，分子热运动可能变得剧烈，B正确；压强变大，体积不一定减小，分子间的距离不一定变小，C错误；压强变小，体积可能减小，分子间的距离可能变小，D正确．6．（2019·洛阳名校联考）图X25-3甲是晶体物质微粒在平面上的排列情况，图中三条等长线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，由此得出晶体具有________的性质．如图乙所示，液体表面层分子比较稀疏，分子间的距离大于分子平衡时的距离r0，因此表面层分子间作用力的合力表现为________．甲乙图X25-36．各向异性引力[解析] 沿不同方向物质微粒的数目不同，使得晶体具有各向异性．当分子间的距离等于分子间的平衡距离时，分子间的引力等于斥力，合力为0；当分子间的距离大于分子间的平衡距离时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快，合力表现为引力．3. （2019·福州质检）如图X26-1所示，U形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程无摩擦．初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板．现缓慢升高缸内气体的温度，则图X26-2中能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是()图X26-1图X26-23．B [解析] 缓慢升高缸内气体的温度，当缸内气体的压强p <p 0时，气体的体积不变，由查理定律知p ＝p 1T T 1，故缸内气体的压强p 与热力学温度T 呈线性关系；当气缸内气体的压强p ＝p 0时发生等压变化．正确的图像为图B.8．（2019·唐山一模）如图X26-6所示，密闭容器有进气口和出气口可以和外部连通，容器的容积为V 0，将进气口和出气口关闭，此时内部封闭的气体的压强为p 0，将气体缓慢加热，使气体的温度由T 0＝300 K 升至T 1＝350 K.(1)求此时气体的压强．(2)保持T 1＝350 K 不变，缓慢由出气口抽出部分气体，使气体的压强再回到p 0.求容器内剩余气体的质量与原来质量的比值．图X26-68. (1)76p 0 (2)67[解析] (1)设升温后气体的压强为p 1，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1代入数据得p 1＝76p 0. (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的体积为V ，由玻意耳定律得p 1V 0＝p 0V解得V ＝76V 0设剩余气体的质量与原来质量的比值为k ，由题意得k ＝V 0V解得k ＝67.内能 热力学定律10．【选修3－3】(1)(6分)[2019·重庆卷] 重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( )A ．压强增大，内能减小B ．吸收热量，内能增大C ．压强减小，分子平均动能增大D ．对外做功，分子平均动能减小10．[答案] (1)B37．(12分)【物理－3－3】[2019·山东卷] (1)如图所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体________．(双选，填正确答案标号)a ．内能增加b ．对外做功c ．压强增大d ．分子间的引力和斥力都增大37．[答案] (1)ab[解析] (1)根据理想气体状态方程，缸内气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功．理想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项a 、b 正确．17．、[2019·广东卷] 用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图10所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( )A ．体积减小，内能增大B ．体积减小，压强减小C ．对外界做负功，内能增大D ．对外界做正功，压强减小17．AC [解析] 充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做功，由于袋内气体与外界无热交换，故由热力学第一定律知，气体内能增加，故选项C 正确，选项D 错误；体积减小，内能增加，由理想气体状态方程可知压强变大，故选项A 正确，选项B 错误．2．（2019·北京顺义测试）如图G10-2所示，固定在水平面上的气缸内封闭着一定质量的理想气体，气缸壁和活塞绝热性能良好，气缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计，则以下说法正确的是( )A ．使活塞向左移动，气缸内气体对外界做功，内能减少B ．使活塞向左移动，气缸内气体内能增大，温度升高C ．使活塞向左移动，气缸内气体压强减小D ．使活塞向左移动，气缸内气体分子无规则运动的平均动能减小2．B [解析] 使活塞向左移动，外界对气缸内气体做功，活塞绝热，Q ＝0，由热力学第一定律可知，内能增大，温度升高，由pV T＝C 可知，压强增大，选项B 正确． 9．（2019·烟台一模）某次科学实验中，从高温环境中取出一个如图X26-7所示的圆柱形导热气缸，把它放在大气压强p 0＝1 atm 、温度t 0＝27 ℃的环境中自然冷却．该气缸内壁光滑，容积V ＝1 m 3，开口端有一厚度可忽略的活塞．开始时，气缸内密封有温度t ＝447 ℃、压强p ＝1.2 atm 的理想气体，将气缸开口向右固定在水平面上，假设气缸内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)活塞刚要向左移动时，气缸内气体的温度t 1；(2)最终气缸内气体的体积V 1；(3)在整个过程中，气缸内气体对外界________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气缸内气体放出的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)气体内能的减少量．图X26-7 9．(1) 327 ℃(2) 0.5 m3(3)做负功大于[解析] (1)气体做等容变化，由查理定律得pT＝p0T1解得T1＝600 K ，即t1＝327 ℃.(2)由理想气体状态方程得pVT＝p0V1T0解得V1＝0.5 m3.(3)体积减小，气缸内气体对外界做负功；由ΔU＝W＋Q知，气缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量．实验：用油膜法估测分子的大小7．（2019·孝感二模）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图X25-4所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm，该油酸膜的面积是__________m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10－6mL，则油酸分子的直径是__________m．(上述结果均保留1位有效数字)图X25-47．8×10－35×10－10[解析] 正方形小方格的个数约为80个，油膜面积S＝80×1 cm2＝8×10－3 m2油酸分子的直径d ＝V S ＝4×10－128×10－3 m ＝5×10－10 m.热学综合37．(12分)【物理－3－3】[2019·山东卷] (1)如图所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体________．(双选，填正确答案标号)a ．内能增加b ．对外做功c ．压强增大d ．分子间的引力和斥力都增大(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示．将一质量M ＝3×103 kg 、体积V 0＝0.5 m 3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h 1＝40 m ，筒内气体体积V 1＝1 m 3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h 2时，拉力减为零，此时气体体积为V 2，随后浮筒和重物自动上浮，求V 2和h 2.已知大气压强p 0＝1×105 Pa ，水的密度ρ＝1×103 kg/m 3，重力加速度的大小g ＝10 m/s 2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略．37．[答案] (1)ab (2)2.5 m 3 10 m[解析] (1)根据理想气体状态方程，缸内气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功．理想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项a 、b 正确．(2)当F ＝0时，由平衡条件得Mg ＝ρg (V 0＋V 2)①代入数据得V 2＝2.5 m 3②设筒内气体初态、末态的压强分别为p 1、p 2，由题意得p 1＝p 0＋ρgh 1③p 2＝p 0＋ρgh 2④在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2⑤联立②③④⑤式，代入数据得h 2＝10 m ⑥(2)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，气缸壁导热良好，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 ，外界的温度为T 0.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 ，求重新达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g .(2)解：设气缸的横载面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得phS ＝(p ＋Δp )⎝⎛⎭⎫h －14h S ① 解得Δp ＝13p ② 外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′.根据盖一吕萨克定律，得⎝⎛⎭⎫h －14h S T 0＝h ′S T ③解得h ′＝3T 4T 0h ④ 据题意可得Δp ＝mg S⑤ 气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT 0.⑦ 9．（2019·石家庄二模）如图G10-7所示，两端开口的气缸水平固定，A 、B 是两个厚度不计的活塞，可在气缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S 1＝20 cm 2、S 2＝10 cm 2，它们之间用一根细杆连接，B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M ＝2 kg 的重物C 连接，静止时气缸中气体的温度T 1＝600 K ，气缸两部分的气柱长均为L ，已知大气压强p 0＝1×105 Pa ，g 取10 m/s 2，缸内气体可看作理想气体．(1)求活塞静止时气缸内气体的压强；(2)若降低气缸内气体的温度，当活塞A 缓慢向右移动12L 时，求气缸内气体的温度．图G10-79．(1)1.2×105 Pa (2)500 K[解析] (1)设活塞静止时气缸内气体的压强为p 1，活塞受力平衡，则p 1S 1＋ p 0S 2＝ p 0S 1＋ p 1S 2＋Mg代入数据解得压强p 1＝1.2×105 Pa.(2)由活塞A 受力平衡可知缸内气体的压强没有变化，由盖·吕萨克定律得S 1L ＋S 2L T 1＝S 1L 2＋S 23L 2T 2代入数据解得T 2＝500 K.。