2020年高考物理真題選修3-3熱學(xué)匯編(附解析)

2020年高考物理真題選修3-3熱學(xué)匯編(附解析)1.水槍是孩子們喜歡的玩具。它通常由一個(gè)儲(chǔ)水罐和一個(gè)閥門組成。氣體通過充氣口充入儲(chǔ)水罐，達(dá)到一定壓強(qiáng)后關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水從槍口噴出。如果在不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，那么氣體的壓強(qiáng)不會(huì)變大，也不會(huì)對(duì)外界做功或放熱，分子平均動(dòng)能也不會(huì)變大。2.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)過a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a（V，2p）、b（2V，p）、c（3V，2p）。正確的判斷是：氣體在a→b過程中對(duì)外界做的功小于在b→c過程中對(duì)外界做的功；氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量小于在b→c過程中從外界吸收的熱量；在c→a過程中，氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功；氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量小于b→c過程中內(nèi)能的增加量。3.(1)圖中展示了一個(gè)開口向上的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)的理想氣體?；钊忾]了氣體，活塞與氣缸壁間無摩擦。現(xiàn)在外力作用在活塞上，使其緩慢下降。在活塞下降過程中，氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加。氣體壓強(qiáng)逐漸增大，外界對(duì)氣體做功，氣體吸收熱量。(2)圖中展示了兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U型管，左管上端封閉，右管上端開口。右管中有高h(yuǎn)=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可以忽略。環(huán)境溫度為T1=283K，大氣壓強(qiáng)p=76cmHg。(i)現(xiàn)在從右側(cè)端口緩慢注入水銀，恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。此時(shí)水銀柱的高度為16cm。(ii)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊。此時(shí)密封氣體的溫度為343K。（1）中，勢(shì)能________（填“減小“不變”或“增大”）。（2）在分子間距為r1時(shí)，分子間作用力大小為F1；在距離為r2時(shí)，分子間作用力大小為F2。已知F1/F2=2，r2=2r1，求分子間勢(shì)能與距離的關(guān)系式。（結(jié)果保留到最簡(jiǎn)式）（1）中醫(yī)拔罐是利用氣壓差在人體穴位上治療某些疾病的一種方法。常見的拔罐有火罐和抽氣拔罐兩種。使用火罐時(shí)，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。假設(shè)某次使用火罐時(shí)，罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同，溫度為450K，最終降到300K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的一半。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的一半，罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。假設(shè)罐內(nèi)氣體均為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化，求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值。（2）能量轉(zhuǎn)換過程必須遵循熱力學(xué)定律。下列選項(xiàng)中，違背熱力學(xué)第一定律的是A，不違背熱力學(xué)第一定律但違背熱力學(xué)第二定律的是D。潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，其內(nèi)部上方存有空氣，以滿足潛水員水下避險(xiǎn)的需要。在計(jì)算中，潛水鐘被簡(jiǎn)化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒。當(dāng)潛水鐘被工作母船從水面上方開口向下吊放至深度為H的水下時(shí)，圓筒內(nèi)的水位會(huì)上升，需要計(jì)算進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l。同時(shí)，保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，需要求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p時(shí)的體積。（3）分子間作用力與分子間距離之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)兩分子間距離為r1時(shí)，分子間作用力為0；勢(shì)能由分子間距離決定，兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)勢(shì)能為零。在一分子固定于原點(diǎn)O的情況下，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢(shì)能減??；在間距由r2減小到r1的過程中，勢(shì)能增大。已知分子間作用力大小與距離之間的關(guān)系如圖所示，且F1/F2=2，r2=2r1，求分子間勢(shì)能與距離的關(guān)系式。【分析】1.對(duì)于第一題，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律，分別判斷選項(xiàng)的符合性，最終得出答案為C。2.對(duì)于第二題，根據(jù)P-V圖像和理想氣體物態(tài)方程，求解氣體的溫度。3.對(duì)于第三題，分別利用熱力學(xué)第一定律和波意爾定律、蓋—呂薩克定律求解氣體內(nèi)能和狀態(tài)參數(shù)的變化。4.對(duì)于第四題，利用理想氣體狀態(tài)方程和題目所給條件，求解氣體狀態(tài)參數(shù)的變化?！靖膶憽?.在第一題中，我們可以根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律來判斷選項(xiàng)的符合性，最終得出正確答案為C。2.第二題中，我們可以根據(jù)P-V圖像和理想氣體物態(tài)方程來求解氣體的溫度。3.在第三題中，我們可以分別利用熱力學(xué)第一定律和波意爾定律、蓋—呂薩克定律來求解氣體內(nèi)能和狀態(tài)參數(shù)的變化。4.最后，在第四題中，我們可以利用理想氣體狀態(tài)方程和題目所給條件，來求解氣體狀態(tài)參數(shù)的變化。（i）根據(jù)玻意爾定律，對(duì)于甲乙中的氣體，做等溫變化時(shí)，甲中原氣體體積從V變成3V，乙中原氣體體積從2V變成3V，因此甲乙中氣體的壓強(qiáng)分別為P/3和2P/3。（ii）將甲氣體等溫壓縮到原來的壓強(qiáng)p時(shí)，根據(jù)波意爾定律，可得到甲氣體的體積為V/3。由密度定律可知，甲氣體質(zhì)量與乙氣體質(zhì)量之比為3/2，因此乙氣體的體積為2V/3。根據(jù)圖像可知，狀態(tài)A和狀態(tài)C的溫度和內(nèi)能相同。因此，從A經(jīng)B到C過程中，氣體吸收的熱量等于氣體對(duì)外所做的功。狀態(tài)A到狀態(tài)B為等壓過程，氣體對(duì)外做功為P(V2-V1)。狀態(tài)B到狀態(tài)C為等容過程，氣體不做功。因此，A經(jīng)B到C過程中氣體吸收的熱量為P(V2-V1)。（1）固體分為晶體和非晶體，其中晶體具有熔點(diǎn)，而非晶體沒有規(guī)則的周期性排列，也沒有固定的熔點(diǎn)，且物理性質(zhì)在各個(gè)方向上相同，