2021届高考物理新动向专题14 热学

2021高考物理最新动向 专题14 热学（解析版） 【命题新趋势】 本章内容在高考中作为选考内容出现，主要考查学生对分子动理论和固体、气体、液体性质的理解，气体实验定律和理想气体状态方程的应用，热力学定律以及热力学定律和气体实验定律的综合应用.从近几年高考命题看，分子动理论等基本知识多以选择题形式出现，一般是五选三；气体实验定律和热力学定律的考试要求比较高，常常以汽缸模型、水银柱和玻璃管问题出现，其中通过对汽缸、活塞、水银柱进行受力分析，进而求解压强的问题十分常见.关联气体问题也是高考考查的热点. 【高考新动向】 考向一　固体、液体、气体 1．（2020年天津卷）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体 A．压强变大 B．对外界做功 C．对外界放热 D．分子平均动能变大 【答案】B 【解析】A．随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据恒量 可知气体压强减小，A错误； BC．由于气体体积膨胀，对外界做功，根据热力学第一定律 气体温度不变，内能不变，一定从外界吸收热量，B正确，C错误； D．温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误。 故选B。 2．（2020江苏卷）一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时_____（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度_____（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】有 增大 【解析】形成饱和气后，酒精还是会蒸发，只是液体里跑到气体中的分子和气体中的分子跑到液体里的速度一样快，整体来看是不变的。即此时仍然会有酒精分子从液面飞出； 温度升高使气体分子的动能增大，离开液体表面的气体分子更多，饱和汽密度增大。 3．(2019年全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度． 【答案】低于　大于 【解析】由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，所以由热力学第一定律可知，空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度． 4．(2019年全国卷Ⅲ)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K. (1)求细管的长度； (2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度． 【答案】(1)41 cm　(2)312 K 【解析】(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有pV＝p1V1　① 由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh　② p1＝p0－ρgh　③ 式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h)　④ V1＝S(L－h)　⑤ 由①②③④⑤式和题给条件得L＝41 cm.　⑥ (2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖—吕萨克定律有＝　⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312 K. 5．(2019年全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求： (1)抽气前氢气的压强； (2)抽