专题16 热学 题组1 -【高考密码】备战2025年高考物理2020-2024五年真题分类汇编

五年高考真题分类集训 物理 气体与外界无热量交换，即Q一0，又由气体体积增大可知 W:<0,由热力学第一定律△U=Q十W可知气体内能减少 解得V。=Y B错误：→a过程为等温过程，可知T。=T。,△U=0,根据 (2)设气球内气体质量为m气则m气=风Va 热力学第一定律可知a→b·c过程，气体从外界吸收的热到 对气球进行受力分析如图所示， 全都用于对外微功，C正确；由A项分析可知Q=△U ↑F、=g W,由B项分析可知Wk=△U,由C项分析可知0=W 十Q,又△U十△Uk=0,联主解得Q-(-Q)=-W 一Wk一W由，根摄力一V图像与坐标抽所围图形的面积表示 外界对气体做的功，结合题图可知Q一（一Q)≠0，所以a →b过程气休从外界吸收的热量Q不等于c·a过程放出的 m气 热量一Q,D错误. 2.AD设初始状态下气体的体积为V,等压过程中，由盖一吕 萨克定律得v十△V一方 有mg十AgV=mg十mg ,解得气体增加的体积为△V 结合题中力和V满足的关系为(p一p。)(V-Vo)=C V,C错误：等容过程中，气体发收400J的热量后温度上 解得V=5X10-3m 升100K,别内能的增加量为△U■400J,等压过程中气体温 答案(1) (2)5X10-3m3 Po 度上升100K,内能的增加量为△U=400J,D正确，等压过 8.解析 程中由热力学第一定律得△U=W十Q,解得W=一200J,脚 《D由题图乙知在等温情况下，p与成正比，B正 气体对外做功为200J,B错溪，由W=p△V得，气体体积增 加量为4V=W .200J 确，A错误.(2)710.0m100×103mL1,由题图乙 =2L,则V=6L,A正确 1×105Pa 知封闭气体的压强为p=2.04×103Pa.(3)他的计算结果与 3,AD当电阻丝对f中的气体援授加热时，f中的气体内能 同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值为p△V,p 增大，温度升高，根据理想气体状态方程可如「中的气体压 增大，p△V增大. 强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩，与此同时弹簧 答案(1)B(2)2.04×105(3)增大 对右边活塞有弹力作用，媛慢向右推动左边活塞.故活塞对 9.(1)ACD对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等 中的气体做正功，且是能热过程，由热力学第一定律可知， 温增压和等温秽胀过程温度均保持不变，内能不变，故A正 中的气体内能增加，A正确：未加热前，三部分中气体的温 度，体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹 确：根据理越气体找态方程兴-C,可知等压膨账后气体温 簧处于压缩状态，对左边活塞分析pS=F噪十p:S,则p 度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状 ,分别对「、g内的气体分新，根据理想气体款态方程有 与初始状态相比内能增加，故B错误；根据理超气体状态方 oV=V,V=V,由题意可知，国弹簧被压螃，则 程可知等客减压过程温度降低，内能减小：等压膨账过程温 To T To 度升高，末秋态的温度有可能和初款态的温度相等，内能相 Vr>V:,联主可得Tr>Tg,B错误：在达到稳定过程中方中 等，故C正确：根据理想气体状态方程可如等客增压过程温 的气体体积变小，压强变大，F中的气体体积变大，由于德定 度升高：等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初 时弹簧保持平衡状态，故稳定时「、h中的气体压强相等，根 状态的温度相等，内能相等，故D正确：根据理想气体秋态方 据理想气体状态方程对h气体分新可知PV=DV,联立 程可知等客增压过程温度升高；等温膨账过程温度不变，故 To TA 末状态的内能大于初秋态的内能，故E错溪，故速ACD. 可得T/>T,C错接：对弹簧，活塞及g中的气体组成的系 (2)解析设B管在上方时上部分气压为pB,则此时下方气 统分析，根据平衡条件可知，∫与h中的气体压强相等，D正 压为pA,此时有PA=PB十20，创置后A管气体压强变小，即 确，故选AD 空气柱长度增加1cm,A管中水银柱减小1cm,A管的内径 4.B布朗运动是指悬浮在渡体中的因体最粒的运动，间接地 是B管的2停，剥SA=4SB,可知B管水银柱增加4cm,空 反映了液体分子的无规别运动，A错误：温度越高，悬浮微粒 气柱减小4cm:设此时两管的压强分别为pApB,所以有 的运动就越明显，即布朗运动越刷烈，B正碗：物体从外界吸 p'A十23=pB,倒置前后遥度不变，根据玻意耳定律对A管 收热量时，可能同时对外做功，根据热力学第一定律U=Q 有PASALA=P'ASAL'A,对B管有PESBLB=P'BSBL'B,共 十W可知，内能不一定增加，C错误；物朱的内能是物体内部 中L'A=10cm+1cm=11cm,L'B=10cm-4cm=6cm,联 所有分子的热运动动能和分子势能的总和，D错误， 立以上各式解得pA=74.36cmHg,pB=54.36cmHg. 5.D温度升高，分子的平均动能增大，不是每个气休分子运动 答案pA=74.36cmHg,pB=54.36 cmHg 的速率都增加，A错误，温度不变，分子热运动的平均动能不 10.1)BCEA图从a到6的p-T国像过原点，由兴=C可 变，体积减小，分子密集程度增大，故气体分子在单位时问内 作用于器壁单位面积的平均作用力一定增大，气体的压强 知从a到b气体的体积不变，则从a到气体不对外做功， 定增大，B错误，D正确：如果体积不变，那么分子密集程度不 选项A错误： 变，由于温度降低，分子热运动的平均动能减小，故气体分子 B.因从a到b气体置度升高，可知气体内能增加，选项B 正确； 在单位时问内作用于器壁单位面积的平均作用力一定减小， CDE.因W=0,△LU>0,根据热力学第一定律 气体的压强一定减小，C错误， △U=W十Q 6.解(1)在媛慢将设液器竖直提出液面的过程，封闭气体发 可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增 生等温变化，根排玻意耳定律有(H一x)S1=2HS 加量，选项CE正确，D错误，故速BCE 根据题意可知=如P十Pgh=P加 (2)解析()国两活塞的质量不计，则当环境温度升高 联立解得x=2Cm 时，N内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变 (2)对新进入的气体和原有的气体整体分析，由藏意耳定神 化，则当B中的活塞刚到达汽红底部时，由盖-吕萨克定律 有pV+PHS,=p(HS,+冬S) 3V。V 又A十pg·合=pn 可得。- 联主解得V=8.92X10-4m3 解得T=冬工。 7,解析(1)理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有 (Ⅱ)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为 pVPoVo p,则此时V内的气体压强也等于p,设此时N内的气体的 194 详解答案 体积为V,则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V。一V,则 题组二 对气体V 1,ACD初始状态活塞受到左侧气殊向右的压力和弹簧向左 的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩秋态，因活塞密封不 V 严，可知左侧气体向右侧真空散逸，左闲气体压强变小，右侧 To 2To 出现气休，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相 等，且弹簧核复原长，A正确：由于活塞向左移动，左侧气体 对Ⅱ、Ⅲ两部分气休 p(84 -V。-V 体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质 To 2T。 量，B错误：密闭的汽缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧 联立解得V=号y。 弹性势能减少了，可知气体内能增加，C正确：初始时气体在 左侧，最终气体充满整个汽缸，初始左侧单位体积内气体分 子数应被是最终的两倍，D正确。 2.BD根据热力学第二定律可知热量不可能自发地从低温物 答案(1)T-号T。(Dp-号n 体传到高温物体，故A错误：液体的表面张力方向总是限液 面相切，故B正确：由换义相对论的两个基本假设可知，在不 11.解析若一分子固定于原点O,另一分子从距O,点很远处 同的惯性参考系中，一切物理规律都是相可的，故C错误：根 向O点运动，在两分子间距减小到2的过程中，分子力微 据多青勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观别 正功，势能减小：分子间距由2减小到方的过程中，分子力 到波的领率大于波源振动的频率，故D正确，故选BD. 仍微正功，势能减小：在间距为处，势能小于零. 答案减小减小小于 3.B 根据 兴=C,可得p=T 12.解析(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其依积 则从A到B为等客线，即从A到B气体体积不变，则气体分 变为V1,由孩意耳定排有2p(2V)=p% 0 子的数密度不变，选项A错误： 从A到B气体的温度升高，则气体分于的平均动能变大，则 现两罐气体压强均为P,总体积为(V+V,).设调配后两罐 选项B正确： 中气体的压强为p',由玻意耳定律有p(V+V)=p'(V 从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单 2V ② 位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，选项C 联立①四式可得p=号， ③ 错误：气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率 变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变 (Ⅱ)若调配后甲罐中的气体再赦压缩到原来的压强p时， 大，选项D错误.故选B. 体积为V2,由玻意耳定律有pV=pV2 ④ 4,C在转动90°的过程中气体压强减小，休积变大，气体对外 设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比 界欣功，W<0,绝热汽缸与外界液有热量交换，由热力学第 V? 为k,由密度的定义有k=7 一定律U=W十Q且W<0得，内能藏小，故A错误，内能 减小时理想气体的温度降低，分子平均动能减小，但不是每 2 联主③④式可得k=行· ⑥ 个分子热运动的速率都减小，故B错误：温度降低，分子平均 动能减小，速率大的分子数占总分子数的比例减少，故C正 答案(1)号p(1)2:3 确，D错误. 5.AC玻璃是非品体，没有围定的熔点，也没有规剥的几何形 13.解析(》设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气休 代，具有各向同性的特，点，其分子在空间上的排列也是杂乱 的体积分别为V。和V1,放入水下后筒内气体的压强为P1, 无章的，故A、C正确，B、D错误. 由玻意平定律和题给条件有1V1一V。 ① 6.解(1)设客器内气体初、末状态体积分别为V。,V,末状态 V。=hS ② Vi-(h-D)S ③ 为T,由盖一昌萨克定体得会-号 =P如十Pg(H一) ④ (注：活塞缓慢上升过程，容器内气体压强不变，气体做等压 联立以上各式并考虑到H>h>l,解得= PRH Pg十PgHh. 变化) (ⅱ)设水全部排出后筒内气体的压强为2，此时筒内气体 共中V。=,V=Sh+客 的体积为V,这些气体在其压强为p如时的体积为V,由玻 意耳定律有2V。=oV3 ⑥ 联立解得T=号T。 其中妇=o十PgH D (2)设此过程中客暑内气体吸救的然量为Q,外界对气体微 设需压入筒内的气体体积为V,依题意V一V3一V。 的功为W,由热力学第一定律得△U=Q十W 联立②⑥⑦⑧式得V=阳S地 其中LU=C(T-T。) Pa 、P0十PgHh(I)gSHh 答案(1)gH w=-(mg十S)号h Po 14,解析(1)设密封气体初始体积为V1,压强为1，左、右管 联立解得Q-号(CT,+mgh+PSh) 的戴面积均为S,密封气体先经等温压略过程体积变为V2, 7,解(1)气体从我态D到状态A的过程发生等客变化，根撼 压强变为2.由玻意耳定律有1V,=2V2 ① 设注入水银后水银柱高度为h,水银的密度为P,按题设条 查理定排有铝一会 件有1=如十Pgho ② 代入数据解得pp=2.0X105Pa p2=po十Pgh ③ (2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意 V=(2H-l-h。)S,V,=HS ② 耳定律有pcV,=pDVi 联立①②③④式并代入题给数据得h=12.9cm, ⑤ 代入数据解得V2=2.0m (ⅱ)密封气体再经等压膨张过程体积变为V3,温度变为 又气体从状态B到状态C发生等客变化，因此气体在B欢 万，由盖-8萨免定华有务-为 © 态的体积也为V2=2.0m3. 8.解析(1)气体的体积不变温度升高，则气体的内能增大，体 按题设条件有V3=(2H一h)S ⑦ 积不变气体做功为零，因此气休吸收热量，A正确：气体的体 联立④⑤⑤①式并代入题给数据得T:-363K. 积减小温度降低，则气体的内能减小，体积减小外界对气体 答案(1)12.9cm 微功，由热力学第一定律△U=W十Q,可知气体对外放热，B (iI)363K 正确：气体的体积减小温度升高，则气体的内能增大，体积减 195专题十六 热 学 专题十六 热 学 题组一 易错记录一 易错记录:。 一、选择题 5.(2020·北京模拟)对于一定质量的理想气体,下 1.(2024·山东卷)一定质量理想气体经历如图所 列说法正确的是 示的循环过程,a→b过程是等压过程,b→c过程 C A.若体积不变、温度升高,则每个气体分子热运 中气体与外界无热量交换,c→a过程是等温过 程。下列说法正确的是 ( 动的速率都增大 ) A.a→b过程,气体从外界吸 B.若体积减小、温度不变,则器壁单位面积受气 收的热量全部用于对外 体分子的平均作用力不变 做功 C.若体积不变、温度降低,则气体分子密集程度 B.b→c过程,气体对外做功, 不变,压强可能不变 内能增加 D.若体积减小、温度不变,则气体分子密集程度 C.a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用 于对外做功 增大,压强一定增大 D.a→b过程,气体从外界吸收的热量等于c→a 二、非选择题 过程放出的热量 6.(2024·山东卷)图甲为战国时期青铜汲酒器,根 2.(2023·山东卷)(多选)一定质量的理想气体,初 据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组 始温度为300K,压强为1×105Pa。经等容过 成的汲液器,如图乙所示。长柄顶部封闭,横截 程,该气体吸收400J的热量后温度上升100K 面积S=1.0cm②,长度H=100.0cm,侧壁有 若经等压过程,需要吸收600J的热量才能使气 体温度上升100K。下列说法正确的是( ) 一小孔A。储液罐的横截面积S。-90.0cm②}、高 A.初始状态下,气体的体积为6L 度h一20.0cm,罐底有一小孔B。汲液时,将汲 B.等压过程中,气体对外做功400 液器坚直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔 C.等压过程中,气体体积增加了原体积的 A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分 D.两个过程中,气体的内能增加量都为400] 的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提 3.(2023·新课标卷)(多选)如 出液面,储液罐内刚好储满液体。已知液体密度 图,一封闭着理想气体的绝 p=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g= 热汽缸置干水平地面上,用 777777777777777 10m/s2,大气压y。-1.0×10Pa。整个过程温 轻弹连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三 度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁 部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦,初始时弹策处 厚度。 于原长,三部分中气体的温度、体积、压强均相 _ 等,现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热,停止 加热并达到稳定后 ) A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等 C. f与h中的气体温度相等 D. f与h中的气体压强相等 4.(2020·北京模拟)下列说法正确的是 A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.随液体的温度升高,布朗运动更加剧烈 C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 图甲 D. 内能是物体中所有分子热运动动能的总和 图乙 113 五年高考真题 分类集训 物理 (1)求x; 8.(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究 (2)松开孔A,从外界进入压强为、体积为V 等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻 的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A 度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭 稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V。 一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器 相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入码; 待气体状态稳定后,记录气体压强和体积V (等于注射器示数V。与塑料管容积△V之和)。 逐次增加磕码质量,采集多组数据并作出拟合曲 线如图乙所示。 接计算机 图甲 .p/(x10Pa) 220 7.(2024·湖南卷)一个充有空气的薄壁气球,气球 客误3{ 内气体压强为2、体积为V。气球内空气可视为 理想气体。 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强,求 此时气体的体积V。(用、和V表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大 小,但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子 100 50 60 70 80 90 100 V/(x10*mL-) 天平上,示数为n-8.66×10-3kg(此时须考虑 图乙 空气浮力对该示数的影响),小赞同学查阅资料 发现,此时气球内气体压强,和体积V还满足; 回答以下问题: (-po)(V-Vg)=C,其中 =1.0x105Pa为 (1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线 大气压强,V =0.5×10-③m3}为气球无张力时$$ 为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定 的最大容积,C一18J为常数。已知该气球自身 质量的气体 质量为n。-8.40×103kg,外界空气密度为 A.p与V成正比 B.与成正比 一1.3kg/m3,求气球内气体体积V的大小。 (2)若气体被压缩到V-10.0mL,由图乙可读出 封闭气体压强为 Pa(保留3位有效 数字)。 (3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时 漏掉了△V,则在计算V乘积时,他的计算结果 与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝 对值会随,的增大而 (填“增大”或 “减小”)。 9.(2023·全国乙卷)[物理--选修3一3] (1)对于一定量的理想气体,经过下列过程,其初 始状态的内能与末状态的内能可能相等的是 ( ) 114 专题十六热 学 A.等温增压后再等温膨胀 开口C与外界相通:汽缸内的两活塞将缸内气 B.等压膨胀后再等温压缩 体分成I、II、III、IIV四部分,其中第II、II部分 C.等容减压后再等压膨胀 的体积分别为V。和V。.环境压强保持不 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦 (2)如图,竖直放置的封闭玻璃管 (1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞 由管径不同、长度均为20cm的 刚到达汽缸底部时的温度; 1ocm A、B两段细管组成,A管的内径 (lI)将环境温度缓慢改变至2T。,然后用气系 , 是B管的2倍,B管在上方,管内 从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中 10cm 空气被一段水银柱隔开,水银柱 的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第IV部分气 , 在两管中的长度均为10cm.现 体的压强. 将玻璃管倒置使A管在上方,平 衡后,A管内的空气柱长度改变1cm.求B管在 上方时,玻璃管内两部分气体的压强.(气体温度 保持不变,以cmHg为压强单位) 11.(2020·全国卷I)分子间 作用力F与分子间距,的 关系如图所示,,一r:时,F 0 10.(2022·全国甲卷)[物理--选修3-3 一0.分子间势能由,决定, (1)一定量的理想气体从状态 P 规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零 a变化到状态,其过程如,一 若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很 T图上从。到5的线段所示, 远处向O点运动,在两分子间距减小到r。的过 程中,势能 在此过程中 (填“减小”“不变”或“增 A.气体一直对外做功 大”);在间距由r。减小到的过程中,势能 B.气体的内能一直增加 (填“减小”“不变”或“增大”);在间距 等于r处,势能 C.气体一直从外界吸热 (填“大于”“等于”或 “小于”)零。 D.气体吸收的热量等于其对外做的功 E.气体吸收的热量等于其内能的增加量 12.(2020·全国卷I)甲、乙两个储气罐储存有同 (2)如图,容积均为V。、C 种气体(可视为理想气体).甲罐的容积为V,罐 缸壁可导热的A、B两 中气体的压强为;乙罐的容积为2V,罐中气 汽缸放置在压强为/。、 IV B 体的压强为p.现通过连接两罐的细管把甲罐 温度为T。的环境中:两 中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温 汽缸的底部通过细管连 度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐 通,A汽缸的顶部通过 中气体的压强相等,求调配后 115 五年高考真题 分类集训 物理 (1)两罐中气体的压强; 14.(2020·全国卷I)如图,两 (lI)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质 侧粗细均匀、横截面积相等、 量之比 高度均为H-18cm的U 型管,左管上端封闭,右管上 端开口,左管中有高h三 4cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离7 12.cm.管底水平段的体积可忽略,环境温度 T.-283K,大气压强)。-76cmHg (1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱 之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底 部,此时水银柱的高度为多少? (lI)再将左管中密封气体缓慢加热,使水银杜 上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度 为多少? 13.(2020·全国卷II)潜水钟是 一种水下救生设备,它是一个 底部开口、上部封闭的容器; 外形与钟相似,潜水钟在水下 时其内部上方空间里存有空 气,以满足潜水员水下避险的需要,为计算方 便,将潜水钟简化为截面积为S、高度为、开口 向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开 口向下吊放至深度为H的水下,如图所示,已 知水的密度为。,重力加速度大小为g,大气压 强为)。,H>h,忽略温度的变化和水密度随深 度的变化. (1)求进入圆简内水的高度7; (II)保持H不变,压入空气使简内的水全部排 出,求压入的空气在其压强为。时的体积 116