专题16 热力学定律-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（山东专版）

十年（2012-2021）高考物理真题分项详解（山东专版） 专题16 热力学定律 1、 山东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，单独命题，单科 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·山东卷·T36）如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直旋转，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10cm．（环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg） ①求稳定后低压舱内的压强　　（用“cmHg”作单位）． ②此过程中左管内的气体对外界　　（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将　吸热　（填“吸热”或“放热”）． 【考点】热力学第一定律；封闭气体压强．菁优网版权所有 【分析】①根据题意可知，这个过程是等温变化，找出左边气体变化前后的两个状态的状态参量，由等温变化的规律可求出左边的气体变化后的压强，从而即可求出低压仓的压强． ②根据左侧气体体积增大，可知做功情况，再由热力学第一定律可判断是否吸热． 【解析】①设U形管的横截面积为S，则左端被封闭的气体初状态：P1＝P0，V1＝l1S 末状态为：P2，V2＝（l1+）S 有理想气体的等温变化得：P1V1＝P2V2 代入数据得：P2＝60cmHg 则低压仓的压强p＝P2﹣h＝60﹣10＝50cmHg ②此过程中左管内的气体体积增大，对外做正功，温度又不变，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸热． 故答案为：①50cmHg；②做正功，吸热 【点评】解析关于理想气体的问题，首先要明确忽略气体分子之间的势能，气体的能量只有气体的动能；要明确气体的各个状态及其状态参量，利用相应的规律进行解题．同时熟练的应用热力学第一定律解析相关问题． 2、（2013•山东）我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化，如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0＝300K，压强p0＝1atm，封闭气体的体积V0＝3m2．如果将该气缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。 ①求990m深处封闭气体的体积（1atm相当于10m深的海水产生的压强）。 ②下潜过程中封闭气体　　（填“吸热”或“放热”），传递的热量　　（填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。 【考点】热力学第一定律；理想气体的状态方程．菁优网版权所有 【分析】①根据1atm相当于10m深的海水产生的压强，求出990m深处海水产生的压强，得到990m深处封闭气体的压强，根据理想气体状态方程求出990m深处封闭气体的体积。 ②对于一定质量的理想气体，其内能只跟温度有关，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律分析吸放热情况及传递的热量与外界对气体所做的功的关系。 【解析】①气缸在海平面时，对于封闭气体： p0＝1atm，T0＝300K，V0＝3m2。 气缸在990m深处时，海水产生的压强为△p＝ρgh＝99atm 封闭气体的压强为p＝p0+△p＝100atm，T＝280K。 根据理想气体状态方程得： 代入解得，V＝2.8×10﹣2m3。 ②由上知封闭气体的体积减小，外界对气体做功，W＞0；封闭气体可视为理想气体，温度降低，其内能减小，△U＜0，根据热力学第一定律△U＝W+Q得 Q＜0，即下潜过程中封闭气体放热。 而且由于△U＜0，传递的热量大于外界对气体所做的功。 答：①990m深处封闭气体的体积为2.8×10﹣2m3。 ②放热，大于 【点评】本题是实际问题的简化，要善于建立物理模型，运用理想气体状态方程和热力学第一定律结合进行分析。 3、（2014·山东卷·T37）如图，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（　　） 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 【考点】热力学第一定律；理想气体的状态方程．菁优网版权所有 【分析】据题：气缸导热性能良好，气缸内外气体的温度通过热交换保持相等．当环境温度升高时，内能增大，气体发生等压变化，根据气态方程分析体积的变化，即可判断做功情况．理想气体分子间的作用力不计． 【解析】 A、当环境温度升高时，由于气缸