2020年高考物理《热学》专题训练卷及答案解析

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1、20202020 年高考物理年高考物理热学热学专题专题训练训练卷卷 一一、选择题选择题 1.对于实际的气体，下列说法正确的是 A气体的内能包括气体分子的重力势能 B气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C气体的内能包括气体整体运动的动能 D气体的体积变化时，其内能可能不变 E气体的内能包括气体分子热运动的动能 解析 气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和， 不包括分子 的重力势能和气体整体运动的动能，选项 A、C 错误，B、E 正确；气体体积变化时，其分子 势能可能增加、可能减小，而分子的动能可能增加、可能减小，其内能可能不变，选项 D 正确。 答案 BDE 2.如图所

2、示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝 热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢 推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是 A气体自发扩散前后内能相同 B气体在被压缩的过程中内能增大 C在自发扩散过程中，气体对外界做功 D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 解析 由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有 热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项 A 正确，选项 C 错误；气体被压缩过程中， 外界对气体做功，没有热量

3、交换，根据 UWQ，气体的内能增大，故选项 B、D 正确； 气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项 E 错误。 答案 ABD 3.下列说法中正确的是 A石墨和金刚石是晶体，玻璃和木炭是非晶体 B同种元素形成的晶体只能有一种排列规律 C晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 D晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 E晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的 解析 根据晶体和非晶体的特性和分类知 A 项正确；同种元素原子可以按不同结构排 列，即具有不同的空间点阵，物理性质则不同，如石墨和金刚石，B 项错误；晶体的分子(或 原子、离子)排列规则，构成空间点阵，非晶体的分子(或

4、原子、离子)排列不规则，C 项正 确；由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别，晶 体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D 项正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多 晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故 E 项错误。 答案 ACD 4.关于固体、液体和气体，下列说法正确的是 A固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有确定的几何形状 B液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性 C在围绕地球运行的“天宫一号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的 结果 D空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽

5、压 E大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率按“中间少，两头多” 的规律分布 解析 非晶体与多晶体没有规则的几何形状，选项 A 正确；液晶既有单晶体的特性(各 向异性)又有液体的流动性，选项 B 错误；在完全失重时，由于表面张力作用，水滴呈球形， 选项 C 正确；空气相对湿度越大，空气中的水蒸气越接近饱和状态，选项 D 正确；分子速率 分布规律是“中间多，两头少”，选项 E 错误。 答案 ACD 5.一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其VT 图象如图所示。下列判断正确的是 Aab过程中气体一定放热 Bab过程中气体对外界做功 Cbc过程中气体

6、内能保持不变 Dbc过程中气体一定吸热 Eca过程中容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定减小 解析 根据图象可知，过程ab中气体的温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体 做正功，根据热力学第一定律 UWQ，知Q0，气体一定放热，故 A 项正确，B 项错误； 过程bc中气体体积不变，不做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律 UWQ， 知Q0，气体一定从外界吸收热量，故 C 项错误，D 项正确；ca过程中，温度降低，分子 热运动的平均动能减小；体积增大，而分子数密度减小，故气体分子对器壁单位面积上的平 均作用力减小，故 E 项正确。 答案 ADE 6.下列说法中正确的是 A如图甲所示为热

7、机工作能流分配图，如果在理想情况下没有任何漏气、摩擦、不必 要的散热损失，热机的效率会达到 100% B如图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的关系图，若两分子间距从r0 开始逐渐增大，则分子力先变大后变小，分子势能逐渐变大 C如图丙所示为某理想气体分子速率分布图象，由图可知与 0 相比，100 时速率 大的分子所占比例较多 D在某样品薄片上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，结果得 到如图丁所示石蜡熔化的图样，则该样品一定为非晶体 E如图戊所示，透明塑料瓶内有少量水，水上方有水蒸气。用橡胶皮塞把瓶口塞住， 向瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会出现“白雾”，这是由于气体膨胀

8、对外做功温度降低造 成的 解析 根据热力学第二定律可知，如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失， 热机的效率也不可以达到 100%，故 A 项错误；如图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间 距离变化的关系图，若两分子间距从r0开始逐渐增大，则分子力先变大后变小，由于分子 力做负功，分子势能逐渐变大，故 B 项正确；如图丙所示为某理想气体分子速率分布图象， 由图可知与 0 相比，100 时速率大的分子所占比例较多，故 C 项正确；在某样品薄片 上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，由图可知，该样品具有各向同 性，则该样品可以是非晶体和多晶体，故 D 项错误；如图戊所示，透明塑

9、料瓶内有少量水， 水上方有水蒸气。 用橡胶皮塞把瓶口塞住， 向瓶内打气， 当瓶塞跳出时， 瓶内会出现“白雾”， 这是由于气体膨胀对外做功温度降低造成的，故 E 项正确。 答案 BCE 7.下列说法正确的是_。 A物体的温度越高，分子的平均动能就越大 B气体从外界吸收热量，气体的内能一定增加 C第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转 化为机械能 D可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功 E热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体 解析 温度是分子平均动能的标志，所以温度越高，分子的平均动能就越大，A 正确； 由热力学第一定律 UW

10、Q可知， 气体内能的变化不仅仅取决于吸收还是放出热量， 还取 决于气体对外界做功还是外界对气体做功，故 B 错误；热力学第二定律表明，第二类永动机 不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但如果引起了其他变化，内能也可以全部转 化为机械能， C 错误； 从单一热源吸收热量使之完全变成功而不引起其他变化， 是不可能的， 但如果引起了其他变化， 则是可能的， 故 D 正确； 热量可以自发地从高温物体传到低温物体， 但不能自发地从低温物体传到高温物体，E 正确。 答案 ADE 8.下列说法正确的是_。 A在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力 B热力学系统在吸热的同时没有对外做功，其内能一

11、定增加 C用显微镜观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动 D已知阿伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小 E气体向真空的自由扩散是不可逆的 解析 液体的表面张力是分子之间的相互作用力，与是否失重无关，故选项 A 正确；系 统没有对外做功，即W0，系统吸热，Q0，由热力学第一定律知，系统的内能一定增加， 故选项 B 正确；布朗运动是悬浮微粒的运动，不是液体分子的运动，故选项 C 错误；已知阿 伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子平均占有的空间体积，不是 分子本身的体积，故选项 D 错误；气体向真空的自由扩散是不可逆的，故选项 E 正确。 答案 A

12、BE 9.下列说法中正确的是_。 A物体温度不变，内能一定不变 B热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，热力学第二定律指出内能 不可能完全转化为机械能，故二者是相互矛盾的 C热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律 D大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强 E对于一定质量的理想气体，温度不变，压强增大时，气体的体积一定减小 解析 物体温度不变，物体的内能有可能改变，比如单晶体在熔化过程中吸收热量，但 温度不变，A 错误；热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，热力学第二定律则 指出了能量转化的方向性，二者并不矛盾，B 错误；能量守恒定律告诉我们，

13、各种形式的能 都可以相互转化， 所以热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时能量守恒定律 的具体体现，C 正确；根据气体压强产生的原因知，气体的压强就是大量气体分子对容器壁 的持续性作用形成的，D 正确；由理想气体状态方程知，对于一定质量的理想气体，温度不 变，压强增大时，气体体积一定减小，E 正确。 答案 CDE 10.下列说法中正确的是_。 A物体从外界吸热，其内能不一定增大 B液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点 C温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均速率不相同 D用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积 E当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间

14、距离的减小而增大 解析 根据热力学第一定律公式 UQW，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加， A 正确；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，B 错误；温度相同的氢气和氧 气，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，由于氢气分子和氧气分子的质量不相同，则它们 分子的平均速率不相同，C 正确；摩尔体积除以阿伏加德罗常数算出的是气体分子占据的空 间，气体分子间的空隙很大，所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积，D 错误；当 分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子力和分子势能随分子间距离的 减小而增大，E 正确。 答案 ACE 二二 非选择题非选择题 11A、B是体积相同的汽

15、缸，B内有一导热的、可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的 活塞C、D为不导热的阀门。起初，阀门关闭，A内装有压强p12.010 5 Pa 温度 T1300 K 的氮气。B内装有压强p21.010 5 Pa，温度 T2600 K 的氧气。打开阀门D，活塞C向右 移动， 最后达到平衡， 以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积， 则V1V2等于多少？(假 定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接汽缸的管道体积可忽略) 解析 对于A容器中的氮气 初状态：压强p12.010 5 Pa， 体积V1V，温度T1300 K 末状态：压强p1，体积V1，温度T1T 根据理想气体的状态方程可得 p1V1

16、 T1 p 1V1 T1 对于B容器中的氧气， 初状态：压强p21.010 5 Pa， 体积V2V，温度T2600 K 末状态：压强p2，体积V2，温度T2T 由气态方程可知：p 2V2 T2 p 2V2 T2 根据活塞受力平衡可得：p1p2 联立以上各式解得：V 1 V24。 答案 4 12.如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理 想气体密封在汽缸内，活塞质量m1 kg、横截面积S510 4 m2，原来活塞处于 A位置。 现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的VT 图象如图乙所示。已知大气压强p01.010 5 Pa，忽

17、略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加 速度g10 m/s 2。 (1)求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积； (2)若缸内气体原来的内能U072 J，且气体内能与热力学温度成正比。求缸内气体变 化过程中从电热丝吸收的总热量。 解析 (1)活塞从A位置缓慢到B位置，活塞受力平衡，气体做等压变化，以活塞为研 究对象：pSp0Smg 解得：pp0mg S 1.210 5 Pa 以气体为研究对象：V A TA VB TB， 解得：VBV ATB TA 610 4 m3 (2)由气体的内能与热力学温度成正比：U B U0 TB TA，解得：U B108 J 外界对气体做功：Wp(VBVA)24

18、J 由热力学第一定律：UUBU0QW 得气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为Q60 J。 答案 (1)1.210 5 Pa 6104 m3 (2)60 J 13.如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸 底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质 量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞 处于静止状态， 上、 下方气体压强均为p0， 温度均为T0。 现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体， 直至活塞刚好到达b处。 求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。 重力 加速度大小为g

19、。 解析 本题考查气体实验定律等知识。开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先 经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定 律有 p0 T0 p1 T1 根据力的平衡条件有 p1Sp0Smg 联立式可得 T1(1mg p0S)T 0 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度 为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖吕萨克定律有 V1 T1 V2 T2 式中 V1SH V2S(Hh) 联立式解得 T2(1h H)(1 mg p0S)T 0 从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功

20、为 W(p0Smg)h。 答案 (1h H)(1 mg p0S)T 0 (p0Smg)h 14.如图所示，两端开口的 U 形管粗细均匀，左右两管竖直，底部的直管水平，用两段 水银柱封闭一段空气柱， 水银柱和空气柱的长度如图中标注所示， 即右管中水银柱高 14 cm， 水平管中水银柱长 6 cm，水平管中空气柱长 10 cm，左管中空气柱长 6 cm。已知大气压强 p076 cmHg。 (1)如果在左管内缓慢注入10 cm高的水银， 则左右两侧的水银上方液面高度差为多少？ (2)气体初态温度为 27 ，如果在(1)问的条件下，继续在右管内缓慢注入 4 cm 高的 水银后，需对气体加热到多少开尔文

21、，气体刚好充满整个水平管？ 解析 (1)气体初态压强为p1，右管中水银柱高 h114 cm p1p0gh1(7614) cmHg90 cmHg 气体初态体积V1(106)S16S 设左管中水银柱高h2，p1p0gh276h2， 解得：h214 cm 往左管内缓慢注入 10 cm 高的水银，左管中水银高 24 cm， 右管和水平管中水银总高h314620 cm， 所以水平管中水银将被全部压入右管，气体的末状态压强p2 p2p0gh3(7620) cmHg96 cmHg 根据玻意耳定律：p1V1p2V2 V215S 即气体长为 15 cm， 左管中水银柱高h2 则p2p0gh2 解得：h220 c

22、m 左管水银进入水平管中长度 24 cm20 cm4 cm 水平管中气体长度 10 cm6 cm4 cm12 cm 右管中气体长度 15 cm12 cm3 cm 右管上方水银面比左管高 3 cm (2)气体V316SV1 p3p0gh2(761410) cmHg100 cmHg T1(27327) K300 K 根据查理定律p 1 T1 p3 T3 解得：T31 000 3 K。 答案 (1)3 cm (2)1 000 3 K 15.两端封闭、长度为l1 m 的长玻璃管(粗细均匀)中间有一段长度h28 cm 的水银 柱将内部气体隔成A、B两部分，玻璃管竖直放置时水银柱正好在玻璃管正中间位置，如

23、图 所示。此时B部分气体的压强pB70 cmHg，在距离水银柱下端 9 cm 处有一个小孔D被橡皮 塞封住。已知大气压强p075 cmHg，保持玻璃管竖直且A端在上，拔去橡皮塞，由于小孔 D处压强小于大气压强，空气进入(水银不流出)将水银柱从小孔D处分成两段，环境温度t0 27 不变。 求稳定后A、B两部分气体的体积之比。 若将B部分气体浸没在温水中， 使下段水银柱的上表面恰好与小孔D相平， 则温水的 温度t为多少摄氏度？ 解析 设玻璃管的横截面积为S，橡皮塞拔去前A、B两部分气体的体积相等，均为 V0l0S，l0lh 2 36 cm，A部分气体的压强pApB28 cmHg42 cmHg；拔去橡皮塞后 pAp0(289) cmHg56 cmHg、pBp09 cmHg84 cmHg 设橡皮塞拔去后A、B两部分气体的体积分别为VAlAS、VBlBS，由玻意耳定律得 pAl0SpAlAS pBl0SpBlBS 联立解得lA27 cm、lB30 cm 则稳定后A、B两部分气体的体积之比V A VB lA lB 9 10 将B部分气体浸没在温水中，B部分气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有 lBS T0 l 0S T 其中T0t0273 K、Tt273 K 代入数据解得t87 答案 9 10 87