2019年高考物理 真題同步分類解析 專題09 熱學(xué)（含解析）

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1、專題09 熱學(xué) 1.（2019全國(guó)1卷33）[物理—選修3-3]（15分） （1）（5分）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界。現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。 （2）（10分）熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔

2、中的材料加工處理，改部其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為013 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 ℃。氬氣可視為理想氣體。 （i）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)； （i i）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。 【答案】 （1）低于 大于 （2）（i）設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1。假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為

3、p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1。由玻意耳定律p0V0=p1V1 ① 被壓入進(jìn)爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為 ② 設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為V2。由玻意耳定律p2V2=10p1 ③ 聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=32×107 Pa ④ （ii）設(shè)加熱前爐腔的溫度為T0，加熱后爐腔溫度為T1，氣體壓強(qiáng)為p3，由查理定律 ⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108 Pa ⑥ 2.（全國(guó)2卷33）[物理—選修3-3]（15分） （1）（5分）如p-V圖所示，1、2、3三

4、個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè)不同狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)，則N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”） （2）（10分）如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔儯?/p>

5、活塞沒有到達(dá)兩汽缸的連接處，求： （i）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)； （ii）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。 【解析】（15分） （1）大于 等于 大于（5分） （2）10分 （i）設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10，根據(jù)力的平衡條件得 （p10–p）·2S=（p0–p）·S① 得p10=（p0+p）② （ii）設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p1和V1，氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p2和V2，根據(jù)力的平衡條件有p2·S=p1·2S③ 由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④ p2V2=p0·V0⑤ 由于兩活塞用剛性桿連接，故 V1–2V0=2（V0–V2）⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式解得 ⑦

6、 ⑧ 3. （全國(guó)3卷33）[物理一一選修3–3]（15分） （1）（5分）用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是 。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以 。為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是 。 （2）（10分）如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開

7、口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K。 （i）求細(xì)管的長(zhǎng)度； （i）若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度。 【解析】 （1）使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積。 （2）（i）設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為l，

8、橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h，被密封氣體的體積為V，壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V1，壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1 ① 由力的平衡條件有p=p0–ρgh ③ 式中，p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)。由題意有 V=S（L–h1–h） ④ V1=S（L–h） ⑤ 由①②③④⑤式和題給條件得L=41 cm ⑥ （ii）設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T，由蓋–呂薩克定律有 ⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得：T=312 K ⑧ 4

9、. （北京卷15）下列說法正確的是（ ） A．溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 B．內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能的總和 C．氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān) D．氣體膨脹對(duì)外做功且溫度降低，分子的平均動(dòng)能可能不變 【答案】A 【解析】溫度是物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，A正確。 5. （江蘇卷13.A）[選修3–3]（12分） （1）在沒有外界影響的情況下，密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間后，該氣體 ． （A）分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來 （B）每個(gè)分子的速度大小均相等 （C）分子的平

10、均動(dòng)能保持不變 （D）分子的密集程度保持不變 （2）由于水的表面張力，荷葉上的小水滴總是球形的．在小水滴表面層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為 （選填“引力”或“斥力”）．分子勢(shì)能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖象如題13A-1圖所示，能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖中___ （選填“A”“B”或“C”）的位置． （3）如題13A-2圖所示，一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的等壓過程，B→C的絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），其中B→C過程中內(nèi)能減少900 J．求A→B→C過程中氣體對(duì)外界做的總功． 【答案】 （1）CD （2）引力 C （3）A→B過程 W1=–p（VB–VA） B→C過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律 W2=?U 則對(duì)外界做的總功W=–（W1+W2） 代入數(shù)據(jù)得W=1 500 J 【易錯(cuò)點(diǎn)】根據(jù)根據(jù)熱力學(xué)第一定律W+Q=，得W=-900J，錯(cuò)誤原因：此為外界對(duì)氣體做功，要求氣體對(duì)外界做功，所以應(yīng)W=900J，無負(fù)號(hào)。 5