2020年高考物理真题模拟试题分项汇编：(14)热学
热学
1、【2019·新课标全国I卷】（1）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
（2）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为
3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。
2、【2019·新课标全国II卷】（1）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”）
（2）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
（i）抽气前氢气的压强；
（ii）抽气后氢气的压强和体积。
3、【2019·新课标全国III卷】（1）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的
是。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可
以。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是。
（2）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。
（i）求细管的长度；
（ii）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。
4、【2019·北京卷】下列说法正确的是（）
A. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
5、【2019·山东省济南市高三模拟】下列说法正确的是（）
A. 液体表面层内分子间的相互作用力表现为引力
B. 松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变
C. 若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大
D. 布朗运动就是分子的运动
E. 自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
6、【2019·广东省汕头市高三3月模拟】如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好．多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气休，设充气和喷液过程筒内的空气温度可视为不变，下列说法正确的是( )
A. 充气过程中．贮液筒内的气体内能增大
B. 充气过程中，贮液筒内的气体分子平均动能增大
C. 充气过程中，贮液筒内的气体压强增大．体积也变大
D. 喷液过程中，贮液筒内的气体吸收热量全部用来对外做功
E. 喷液过程中，贮液筒内的气休压强减小．气体内能不变
7、【2019·山东省日照市高三3月模拟】以下有关热学内容的叙述，正确的是( )
A. 在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小
B. 液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性
C. 容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁面产生的
D. 布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
E. 即使没有漏气，没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能
8、【2019·山东省济宁市高三上学期一模】下列说法正确的是( )
A. 当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
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. 一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D. 对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E. 某容器内封闭着一定质量的理想气体，若气体的压强不变，当温度升高时，单位时间内气体分子撞击容器壁的次数增多。
9、【2019·山东省日照市高三3月模拟】如图甲所示，用面积210S cm =的活塞在汽缸内封闭着定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量m=2kg ，开始时汽缸内的气体的温度1T =300K ，缸内气体的高度h=40cm ，现对缸内气体缓慢加热使缸内气体的温度升高
到2T =400K ，已知加热过程中气体吸收的热量Q=420J ，外界大气压强为501010p Pa =?，
重力加速度g 取210/m s 。求：
1.加热过程活塞上升的高度△h ；
2.加热过程中被封闭气体内能的变化△U 。
10、【2019·广东省汕头市高三3月模拟】如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直固定放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞和直杆连成一体，直杆长度L ＝45cm ，开始时直杆下端压在气缸底部，此时缸内气体的压强与缸外大气压相等．缸内气体的温度0T ＝300K,现通过电热丝缓慢加热气体．当缸内气体的温度到达1T =305K 时，直杆刚好脱离气缸底部即将上升。继续缓慢加热气体使其温度到达2T ＝366K ．活塞缓慢上升到与容器底部相距H ＝
53cm 处。已知大气压50 1.010p Pa =?活塞圆形面积229.010S m -=?，取重力加速度g ＝
10 2/m s ，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求：
1.活塞连同直杆的总质量；
2.直杆的体积。
1答案及解析：
答案：
（1）低于 大于
（2）（i ）设初始时每瓶气体的体积为V 0，压强为p 0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1。假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时，其体积膨胀为V 1。由玻意耳定律
p 0V 0=p 1V 1 ①
被压入进炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为
10V V V '=- ②
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p 2，体积为V 2。由玻意耳定律
p 2V 2=10p 1V ' ③
联立①②③式并代入题给数据得
p 2=32×107 Pa ④
（ii ）设加热前炉腔的温度为T 0，加热后炉腔温度为T 1，气体压强为p 3，由查理定律 3110
p p T T = ⑤ 联立④⑤式并代入题给数据得
p 3=1.6×108 Pa ⑥
解析：1.由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故0Q ?=，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即0W <，根据热力学第一定律可知：0U Q W ?=?+<，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度。
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：PV nRT = 又m V
ρ=，m 为容器内气体质量 联立得：Pm nRT
ρ=
取容器外界质量也为m 的一部分气体，由于容器内温度T 低于外界温度，故容器内气体密度大于外界。
故本题答案为：低于；大于。
2. （1）设初始时每瓶气体的体积为0V ，压强为0p ；使用后气瓶中剩余气体的压强为1p ，假设体积为0V ，压强为0p 的气体压强变为1p 时，其体积膨胀为1V ，由玻意耳定律得：0011p V p V =
被压入进炉腔的气体在室温和1p 条件下的体积为：10V V V '=-
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为2p ，体积为2V ，由玻意耳定律得：22110p V p V '=
联立方程并代入数据得：72 3.210Pa p =?
（2）设加热前炉腔的温度为0T ，加热后炉腔的温度为1T ，气体压强为3p ，由查理定律得：3210
p p T T = 联立方程并代入数据得：83 1.610Pa p =?
2答案及解析：
答案：
1.大于; 等于; 大于;
2.(i)设抽气前氢气的压强为p 10,根据力的平衡条件得
(p 10–p )·2S =(p 0–p )·S ①
得p 10=(p 0+p )②
(ii)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1,氢气的压强和体积分别为p 2和V 2,根据力的平衡条件有p 2·S =p 1·2S ③
由玻意耳定律得p 1V 1=p 10·2V 0④
p 2V 2=p 0·V 0⑤
由于两活塞用刚性杆连接,故
V 1–2V 0=2(V 0–V 2)⑥
联立②③④⑤⑥式解得
⑦
⑧;
解析：
3答案及解析：
答案：1.使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
2.（i ）设细管的长度为l ，横截面的面积为S ，水银柱高度为h ；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h ，被密封气体的体积为V ，压强为p ；细管倒置时，气体体积为1V ，压强为1p 。由玻意耳定律有
11pV p V =①
由力的平衡条件有
0–p p gh ρ=③
式中，p 、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，0p 为大气压强。由题意有
1––V S L h h =（）
④ 1–V S L h =（）
⑤ 由①②③④⑤式和题给条件得
L =41cm ⑥
（ii ）设气体被加热前后的温度分别为0T 和T ，由盖–吕萨克定律有
10V V T T
=⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得
T =312K ⑧
解析：1.油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积V，用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S，以计算厚度 .
4答案及解析：
答案：A
解析：根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强
A．温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A 正确；
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B错误；
C．由压强公式=F
P
S
可知，气体压强除与分子平均动能有关即温度，还与体积有关，故C 错误；
D．温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D错误。
5答案及解析：
答案：ACE
解析：A．液体表面层内分子间的距离比较稀疏，相互作用力表现为引力，选项A正确；B．松香是非晶体，只有晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏分子结构，增加分子势能，而熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B错误；
C．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，外界对气体做功，内能增加，温度升高，则根据PV/T=c可知压强一定增大，选项C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，选项D错误；E．根据熵原理可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，选项E正确；
6答案及解析：
答案：ADE
解析：B、充气过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变；充气的过程中分子的总个数增加，则内能增加，故A正确，B错误；
C、充气的过程中气体的体积不变，故C错误；
DE、喷液过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变，气体的内能也不变；药液就可以持续地喷出，气体体积增大，对外做功，由于没有其他的变化，可知贮液筒内的气
体吸收热量全部用来对外做功，根据气态状态方程PV
C
T
=，温度不变，体积增大，压强
减小，故DE正确。
7答案及解析：
答案：BCE
解析：A、当分子间距大于平衡距离时，增大分子间距，分子力先增加后减小，当分子间距小于平衡距离时，增大分子间距，分子力减小，故A错误；
B、液晶首先具有液体的流动性，在外界电场作用下，会呈现光学性质的各向异性，故B正确；
C、容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁面产生的，故选项C正确；
D、布朗运动是花粉小颗粒的无规则的运动，不是分子的运动，故D错误；
E、根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，故即使没有漏气，没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能，故E正确。
8答案及解析：
答案：BCD
解析：A、分子间的作用力随着分子间距增大，分子引力和斥力均减小；故A错误.
B、雨伞伞面上有许多细小的孔却能遮雨，是因为水的表面层的分子间距较大，水分子间的力为引力，表现为张力作用；故B正确.
C、一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，需要吸热内能增大，但温度不变即分子平均动能不变，但分子之间的势能增加；故C正确.
D、一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，根据理想气体的状态方程pV nRT
=可知气体的温度一定升高，内能则一定增大，那么它一定从外界吸热，故D正确；
E、气体压强的微观解释可知，压强取决于单位时间撞击容器壁单位面积的次数（体积）和
分子的无规则运动程度即分子的平均动能（温度），所以体积增大，压强不变时，气体分子在单位时间撞击容器壁单位面积的次数一定减少，故E 错误；
故选BCD.
9答案及解析：
答案：1. 采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离前，缸内气体的压强由受力分析得到: 0pS p S mg =+ 由盖吕萨克定律得到：12
()hS h h S T T +?= 代入数据解得：403
h cm ?=； 2. 气体膨胀对外做功为：0()W F h pS h p S mg h =??=?=+?
代入数据解得：16W J =
根据热力学第一定律有：E W Q ?=+
因为其他发生的是等压变化，故气体膨胀做的是负功
所以气体内能的变化为16420404U J J J ?=-+=。
解析：
10答案及解析：
答案：1.从开始到直杆脱离气缸底部时，气体发生等容变化，有0101
p p T T = 直杆脱离气缸底部时，对活塞和直杆整体，有10p S p S mg =+
代入数据解得活塞连同直杆的总质量15m kg =
2.活塞缓慢上升过程，气体发生等压变化，有1212
V V T T = 设直杆的体积为 ，则气体原来的体积和最后的体积分别为1g V LS V =-，2g V HS V =- 代入数据解得直杆的体积334.510g V m -=?
解析：