高三物理热学试题答案及解析

高三物理热学试题答案及解析1.某同学夏天上体育课时把放在空调教室里的篮球带出去玩，不久会发现A．球变硬了些,吸收热量，内能变大B．球变软了些,吸收热量，内能不变C．球变硬了些,温度升高，压强不变D．球没有发生变化【答案】A【解析】篮球温度升高，体积增大，球变硬了些，热量由高温物体传到低温物体，篮球内能变大，Ａ对；2.下列说法正确的是( )A．机械能与内能间的相互转化具有方向性B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的D．当温度由20 ℃变为40 ℃，物体分子的平均动能应变为原来的2倍【答案】AC【解析】本题考查的是热力学相关概念的问题，机械能与内能间的相互转化具有方向性是由热力学第二定律决定的，气体的温度升高，每个气体分子的平均动能增加；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，造不出来；当温度由20 ℃变为40 ℃，物体分子的平均动能增大了，但不是2倍关系；只有AC正确；3.如图所示，该装置可以作为火灾报警器使用：U形试管竖直放置，左端封闭、右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的理想气体，试管壁是导热的，外界大气压恒定．如果蜂鸣器发出响声，下列说法正确的是A．封闭气体的温度升高，气体分子的热运动变得剧烈，单位时间撞击在器壁单位面积上的冲量一定增大B．封闭气体的体积变大，单位体积的分子数减少，气体温度降低C．封闭气体的密度变小，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少，所有分子的动能增加，气体的压强不变D．封闭气体的内能增加，气体对外界做功，气体从外界吸收了热量【答案】D【解析】封闭气体的温度升高，气体分子的热运动变得剧烈,冲量大小跟分子撞击器壁前后的速度变化量有关，所以冲量不一定增大，所以A错误。

气体从外界吸收了热量，封闭气体的内能增加，根据公式PV="nRT" 可得压强增大，气体对外界做功，推动水银柱，接通电路，蜂蜜器发出响声，所以BC错误，D正确。

4.页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主要成分为甲烷，被公认是洁净的能源．（1）一定质量的页岩气(可看作理想气体)状态发生了一次循环变化，其压强 p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行．则．A．a到b过程，气体的体积减小B．a到b过程，气体的体积增大C．b到c过程，气体从外界吸收热量D．b到c过程，气体向外界放出热量（2）将页岩气经压缩、冷却，在－160℃下液化成液化天然气（简称LNG）．在液化天然气的表面层，其分子间的引力（选填“大于”、“等于”或“小于”）斥力．在LNG罐内顶部存在一些页岩气，页岩气中甲烷分子的平均动能（选填“大于”、“等于”或“小于”）液化天然气中甲烷分子的平均动能．（3）某状况下页岩气体积约为同质量液化天然气体积的600倍，已知液化天然气的密度，甲烷的摩尔质量，阿伏伽德罗常数，试估算该状态下6 .0m3的页岩气中甲烷分子数．【答案】（1）C（2）大于等于（3）【解析】（1）a到b过程，等容变化，AB错误；b到c过程，等压变化，温度升高、体积增大，需要吸收热量，C正确、D错误。

（3分）（2）大于（2分）等于（2分）（3）天然气的质量（1分）甲烷分子数（2分）代入数据解得（2分）5.下列说法正确的是A．用活塞封闭在气缸中的一定量的气体，外界对其做功，其内能可能减少，但其压强一定增大B．用活塞封闭在气缸中的一定量的气体，温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，其压强也一定增大C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和D．可以制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响【答案】C【解析】用活塞封闭在气缸中的一定量的气体，外界对其做功，体积减小，其内能可能减少，压强也可能减小，选项A错误；用活塞封闭在气缸中的一定量的气体，温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，若体积增大，其压强可能减小，选项B错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；可以制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功，由热力学第二定律可知，一定产生其它影响，选项D错误。

6.选修模块3-3（15分）【1】对于一定量的理想气体，下列说法正确的是____。

A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不段升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大【答案】ADE【2】如右图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p的理想气体．p和T分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U=αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求(i)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1：(ii)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q .【答案】V1="V/2 " Q= pV/2+αT7.用细线将一块玻璃片水平地悬挂在弹簧测力计的下端，并使玻璃片贴在水面上，如图所示，然后用手缓慢提起弹簧测力计，在使玻璓片脱离水面的一瞬间，关于弹簧测力计的示数下列说法中正确的是（）A．弹簧测力计的示数等于玻璃片的重力B．弹簧测力计的示数小于玻璃片的重力，因为玻璃片受到水的支持力C．弹簧测力计的示数小于玻璃片的重力，因为玻璃片受到水的浮力D．弹簧测力计的示数大于玻璃片的重力，因为玻璃片受到水的分子力【答案】D【解析】【考点】分子间的相互作用力．分析：玻璃片脱离水面的一瞬间，除了受重力、拉力外，还受到水分子对它的引力．解答：解：玻璃片脱离水面的一瞬间，除了受重力、拉力外，还受到水分子对它的引力．所以拉力大于玻璃片的重力．故D正确，A、B、C错误．故选D．点评：解决本题的关键知道物体间紧密接触，间隙非常小时，会受到分子的引力．8.如图所示为一直角棱镜的横截面，，一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射人棱镜，已知若不考虑原入射光在面上的反射光，则下列说法中正确的是（）A．部分光线从面射出B．光线在面上发生全反射C．部分光线从bc面射出，且与面斜交D．部分光线从面射出，且与面垂直【答案】D【解析】本题考查了光的折射定律和全反射的相关知识。

根据临界角公式求出临界角．作出光路图，由几何知识分析光线在ab面和bc面上的入射角，判断能否发生全反射，确定光线的出射方向。

因为棱镜材料的折射率，由sinC=1/n，得到临界角C=45°。

如图所示，∠bac=90°，∠abc=60°，由几何知识得：∠1=60°，∠1＞C，则光线在ab面上发生全反射，没有光线从ab 面射出，故A错误。

由几何知识得：∠2=30°，∠2=∠bca＜C，光线在ac面上不发生全反射，既有反射，又有光线从ac面射出，故B错误。

∠3=30°，光线从bc面垂直出射，故C错误，D 正确。

9.如图所示，竖直放置的圆柱形气缸内有一质量为m的活塞，可在气缸内作无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的气体。

已知活塞截面积为S，大气压强为p0，气缸内气体的热力学温度为T，重力加速度为g。

求：（1）若保持温度不变，在活塞上放一重物，使气缸内气体的体积减小1/3，这时气体的压强和所加重物的质量M。

（2）在加压重物的情况下，要使气缸内的气体恢复到原来体积，应对气体加热，使气体温度升高到多少摄氏度？【答案】（1）M=m+（2）t3＝T-273【解析】（1）p1＝p+V1＝V；p2＝p2，V2＝Vp 1V1＝p2V2，p 2＝（p+）p 2＝（p+）= p+M=m+（2）p3＝p2＝（p+）V3＝V，T3T3=Tt 3＝T-273【考点】考查了理想气体状态方程10.下列说法正确的是 _________（选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大B．当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小分子势能增大C．一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量D．一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量E．熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度【答案】BCE【解析】分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小，A错误；当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小，斥力做负功，分子势能增大，B正确；等温膨胀，温度不变，气体内能不变，体积增大，对外做功，内能要减小，要保持内能不变，所以需要从外界吸收热量，C正确；等压膨胀，压强不变，体积增大，根据公式可得温度升高，内能增大，需要吸收热量，故D错误；熵的物理意义反映了宏观过程对应的微观状态的多少，标志着宏观状态的无序程度，即熵是物体内分子运动无序程度的量度，E正确。

【考点】考查了分子间相互作用力，理想气体状态方程，熵11.一艘潜水艇位于水面下h=200m处，艇上有一个容积V1=2m的钢筒，筒内贮有压强p1=200p。

的压缩空气，其中p为大气压，p="1xl0" Pa。

已知海水的密度=lxl0kg/m，重力加速度g=l0，设海水的温度不变。

有一个与海水相通的装满海水的水箱，现在通过细管道将钢筒中部分空气压入该水箱，再关闭管道，水箱中排出海水的体积为V2=l0m，此时钢筒内剩余空气的压强为多少个大气压？【答案】【解析】钢桶中空气初始状态：，，与海水相通的水箱中的压强，设钢桶内剩余空气的压强为，钢桶中排出的气体在压强为时的体积为，则，对钢桶中所有气体有：，解得。

【考点】考查了理想气体状态方程12.下列说法正确的是A．理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大B．一定质量的理想气体，体积减小时单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大C．压缩处于绝热容器中的一定质量的理想气体，其内能一定增加D．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小【答案】AC【解析】温度高低是分子平均动能大小的量度，温度越高，分子平均动能越大，A正确；根据理想气体状态方程可知，如果体积减小，温度也减小，有可能压强不变，B错误；根据热力学第一定律可知，压缩处于绝热容器中的一定质量的理想气体，外界对气体做功，温度升高，内能变大，C正确；当分子力表现为引力时，分子力都随分子间距离的增大而减小，增大距离时，分子力做负功，分子势能增大，故D错误；【考点】考查了分子间相互作用力，理想气体状态方程13.（5分）下列说法正确的是( )A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用C．橡胶无固定的熔点，是非晶体D．热机的效率可以100%E．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现【答案】ABC【解析】物体的内能由物体的温度、物质的量以及物体的体积等因素决定，故温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，选项A正确；雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用，选项B正确；橡胶无固定的熔点，是非晶体，选项C正确；根据热力学定律可知，任何热机的效率都不可以达到100%，选项D错误；气体很容易充满整个容器，这是气体分子无规则运动的宏观表现，选项E错误；故选ABC.【考点】物体的内能；表面张力；晶体和非晶体；热机.14.如图所示，一水平放置的气缸，由截面积不同的两圆筒联接而成．活塞A、B用一长为的刚性细杆连接，B与两圆筒联接处相距，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动．A、B的截面积分别为、．A、B之间封闭着一定质量的理想气体．两活塞外侧（A的左方和B的右方）都是大气，大气压强始终保持为．活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上．当气缸内气体温度为，活塞A、B的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为．（i）现使气缸内气体温度由初始的540缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动？（ii）继续使气缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒联接处？【答案】（i）（ii）【解析】（i）设气缸内气体压强为为细线中的张力，则活塞A、B及细杆这个整体的平衡条件为① (2分)解得代入数据得② (1分)由②式看出，只要气体压强，细线就会拉直且有拉力，于是活塞不会移动．当气缸内气体等容，温度下降使压强降到时，细线拉力变为零，再降温时活塞开始向右移，设此时温度为，压强．有③ (1分)得．④ (2分)（ⅱ）再降温，细线松了，要平衡必有气体压强．是等压降温过程，活塞右移、体积相应减小，当A到达两圆筒联接处时，温度为，⑤ (2分)得⑥ (2分)【考点】考查了理想气体状态方程【名师】利用气态方程解题关键是气体状态要明确，求出各个状态的温度、压强、体积然后列气体状态方程即可求解，尤其注意气体压强的求法15.如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。