2021年各地高考物理真題分類匯編：-熱學(xué)-

2021年高考物理真題專題熱學(xué)選擇題1.(2021·全國乙卷)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)熱力學(xué)過程、、后又回到狀態(tài)a。對于、、三個(gè)過程，下列說法正確的是()A.過程中，氣體始終吸熱B.過程中，氣體始終放熱C.過程中，氣體對外界做功D.過程中，氣體的溫度先降低后升高E.過程中，氣體的溫度先升高后降低解析：由理想氣體的圖可知，理想氣體經(jīng)歷ab過程，體積不變，則，而壓強(qiáng)增大，由可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由可知，氣體一直吸熱，故A正確；理想氣體經(jīng)歷ca過程為等壓壓縮，則外界對氣體做功，由知溫度降低，即內(nèi)能減少，由可知，，即氣體放熱，故B正確，C錯(cuò)誤；由可知，圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度，b狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)面積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大，故bc過程的溫度先升高后降低，故D錯(cuò)誤，E正確；故選ABE。2.(2021·全國甲卷)如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過程，分別由體積-溫度(V-t)圖上的兩條直線I和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0是它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0=-273.15℃；a、b為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比=___________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比=___________。答案：(1).1(2).解析：[1]根據(jù)蓋呂薩克定律有整理得由于體積-溫度(V-t)圖像可知，直線I為等壓線，則a、b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有[2]設(shè)時(shí)，當(dāng)氣體體積為其壓強(qiáng)為，當(dāng)氣體體積為其壓強(qiáng)為，根據(jù)等溫變化，則有由于直線I和Ⅱ各為兩條等壓線，則有，聯(lián)立解得3.(2021·湖南卷)如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為和)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從下降高度到位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說法正確的是()A.整個(gè)過程，外力做功大于0，小于B.整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C.整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大D.整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時(shí)，外力等于答案：BDE解析：根據(jù)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變，可知?dú)飧變?nèi)的溫度也保持不變，則整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變，內(nèi)能不變，B正確；由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對理想氣體做的功：D正確；左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)平衡可得：即：E正確。故選BDE。4.(2021·河北卷)兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能______(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線______(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。答案：(1).大于(2).①解析：[1]對活塞分析有因?yàn)锳中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有；所以在達(dá)到平衡過程中外界對氣體做功有則根據(jù)因?yàn)闅飧缀突钊际墙^熱的，故有即重新平衡后A氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；[2]由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布。5.(2021·廣東卷)在高空飛行的客機(jī)上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機(jī)后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機(jī)場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強(qiáng)______(選填“大于”、“小于”或“等于”)機(jī)場地面大氣壓強(qiáng)：從高空客艙到機(jī)場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能______(選填“變大”、“變小”或“不變”)。答案：(1).小于(2).不變解析：[1]機(jī)場地面溫度與高空客艙溫度相同，由題意知瓶內(nèi)氣體體積變小，以瓶內(nèi)氣體為研究對象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程故可知高空客艙內(nèi)的氣體壓強(qiáng)小于機(jī)場地面大氣壓強(qiáng)；[2]由于溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志，氣體的平均動(dòng)能只與溫度有關(guān)，機(jī)場地面溫度與高空客艙溫度相同，故從高空客艙到機(jī)場地面，瓶內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能不變。計(jì)算題6.(2021·河北卷)某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時(shí)，壓強(qiáng)為。(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃，求此時(shí)夾層中空氣的壓強(qiáng)；(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時(shí)間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值，設(shè)環(huán)境溫度為27℃，大氣壓強(qiáng)為。答案：(1)；(2)解析：(1)由題意可知夾層中的氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知代入數(shù)據(jù)解得(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂縫后，靜置足夠長時(shí)間，則夾層壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相等，設(shè)夾層體積為V，以靜置后的所有氣體為研究對象有解得則增加空氣的體積為所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為7.(2021·廣東卷)為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護(hù)士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液，如圖所示，某種藥瓶的容積為0.9mL，內(nèi)裝有0.5mL的藥液，瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為，護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為、長度為0.4cm、壓強(qiáng)為的氣體注入藥瓶，若瓶內(nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求此時(shí)藥瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

答案：解析：以注入后的所有氣體為研究對象，由題意可知瓶內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，設(shè)瓶內(nèi)氣體體積為V1，有注射器內(nèi)氣體體積為V2，有根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有代入數(shù)據(jù)解得8.(2021·湖南卷)小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量、截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)上，左端用不可伸長的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，測得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度。(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，環(huán)境溫度為多少？(2)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度為多少？答案：(1)297K；(2)309K解析：(1)由電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，則細(xì)繩對鐵塊拉力為又：鐵塊和活塞對細(xì)繩的拉力相等，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)①當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，對受力分析有②由題意可知，氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比：③聯(lián)立①②③式解得(2)環(huán)境溫度越高，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)越大，活塞對細(xì)繩的拉力越小，則電子秤示數(shù)越大，由于細(xì)繩對鐵塊的拉力最大為0，即電子天平的示數(shù)恰好為1200g時(shí)，此時(shí)對應(yīng)的環(huán)境溫度為裝置可以測量最高環(huán)境溫度。設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p3，對受力分析有④又由氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比⑤聯(lián)立①④⑤式解得9.(2021·全國甲卷)如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時(shí)，A、B的體積均為V，壓強(qiáng)均等于大氣壓p0，隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5p0時(shí)隔板就會(huì)滑動(dòng)，否則隔板停止運(yùn)動(dòng)。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動(dòng)活塞，使B的體積減小為。(i)求A的體積和B的壓強(qiáng)；(ⅱ)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時(shí)A的體積和B的壓強(qiáng)。

答案：(i)，；(ⅱ)，解析：(i)對B氣體分析，等溫變化，根據(jù)波意耳定律有解得對A氣體分析，根據(jù)波意耳定律有聯(lián)立解得(ⅱ)再使活塞向左緩慢回到初始位置，假設(shè)隔板不動(dòng)，則A的體積為，由波意耳定律可得則A此情況下的壓強(qiáng)為則隔板一定會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為、壓強(qiáng)為，氣體B的體積為、壓強(qiáng)為，根據(jù)等溫變化有，，聯(lián)立解得(舍去)，10.(2021·全國乙卷)如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細(xì)均勻，A、B兩管上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、B兩管的長度分別為，。將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀柱的高度差。已知外界大氣壓為。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高