2013年全国高考物理试题分类解释：专题十八、热学

2013年全国高考物理试题分类解释：专题十八、热学

专题十八、热学 ‎1．（2013高考上海物理第5题）液体与固体具有的相同特点是 ‎(A)都具有确定的形状 (B)体积都不易被压缩 ‎(C)物质分子的位置都确定 (D)物质分子都在固定位置附近振动 答案：B 解析：液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩，选项B正确。‎ ‎2．（2013高考上海物理第15题）已知湖水深度为‎20m，湖底水温为‎4℃‎，水面温度为‎17℃‎，大气压强为1.0×105Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝‎10m/s2，ρ＝1.0×‎103kg/m3)‎ ‎(A)12.8倍 (B)8.5倍 (C)3.1倍 (D)2.1倍 答案：C 解析：湖底压强大约为3个大气压，由气体状态方程，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确。‎ ‎3.（2013高考福建理综第29题）(1)下列四个图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能EP随分子间距离r变化关系的图线是 。（填选图下方的字母）‎ 答案：B 解析：分子间作用力f=0时对应的分子势能EP最小，能正确反映分子间作用力f和分子势能EP随分子间距离r变化关系的图线是B。‎ ‎4．（2013高考福建理综第29题）(2)某自行车轮胎的容积为V．里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为 的空气。（填选项前的字母）‎ A．V B．V C.(-1)V D.(+1)V. ‎ 答案：C 解析：设要向轮胎充入体积为V’的空气，由玻意耳定律，p0V+p0V’=pV，解得：V’=.(‎ ‎-1)V，选项C正确。‎ ‎5.(2013高考北京理综第13题)下列说法正确的是 A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D.物体对外界做功，其内能一定减少 答案：A解析：液体中悬浮微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，这类现象称为布朗运动，选项A正确B错误。根据热力学第一定律，△U=W+Q，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加；物体对外界做功，其内能不一定减少，选项CD错误。‎ ‎6．（2013全国高考大纲版理综第15题）根据热力学第一定律，下列说法正确的是（ ）‎ A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机 答案：AB 解析：电冰箱的工作过程表明，压缩机工作，热量可以从低温物体向高温物体传递，选项A正确。空调机在制冷过程中，压缩机工作，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项B正确。根据热力学第一定律，科技的进步不可以使内燃机成为单一热源的热机，选项C错误。对能源的过度消耗将使自然界的可以被利用的能量不断减少，形成能源危机，而自然界的能量的能量是守恒的，选项D错误。‎ ‎7．（2013高考山东理综第36（1）题）（1）下列关于热现象的描述正确的是（ ）‎ a.根据热力学定律，热机的效率可以达到100%‎ b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 c.温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 d.物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的 答案：c ‎ 解析：根据热力学定律，热机的效率不可以达到100%，选项a错误。做功是通过能量转化的方式改变系统内能，热传递是通过内能在不同物体之间的转移的方式改变系统内能，选项b错误。温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，选项c正确。物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，选项d错误。‎ ‎8.（2013全国新课标理综II第33题）（1）关于一定量的气体，下列说法正确的是 ‎ A．气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，‎ B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 C．在完全失重的情况下，气体的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高，‎ 答案.（1）ABE ‎【命题意图】本题考查气体的特性、热力学第一定律及其相关知识点，意在考查考生对物理学重要史事的知道情况。‎ ‎【解题思路】由于气体分子之间的作用力很小，气体分子可以自由运动，所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，选项A正确。根据温度是分子平均动能的标志，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，选项B正确。根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项C错误。气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，还可能减小，选项D错误。气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度一定升高，选项E正确，‎ ‎【快速解题】根据相关知识排除CD错误可快速解题。‎ ‎9．（2013全国新课标理综1第33题）(1)(6分)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ ‎ A分子力先增大，后一直减小 B.分子力先做正功，后做负功 ‎ C.分子动能先增大，后减小 D.分子势能先增大，后减小 E．分子势能和动能之和保持不变 答案：BCE 解析：两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。分子力先增大，后减小到零再增大，选项A错误。分子力先做正功，后做负功，选项B正确。根据动能定理，分子动能先增大，后减小，选项C正确。分子势能先减小后增大，选项D错误。由于只有分子力做功，分子势能和动能之和保持不变，选项E正确。‎ ‎10.‎ ‎ （2013高考广东理综第18题）图6为某同学设计的喷水装置，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L。设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有 A．充气后，密封气体压强增加 B．充气后，密封气体的分子平均动能增加 ‎ C．打开阀门后，密封气体对外界做正功 ‎ D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光 ‎ ‎10.考点：理想气体状态方程、分子的平均动能和关系、气体做功 答案：AC ‎ 解析： 由pv=nRT知充气后，当v、T不变时，n增加，密封气体压强增加，选项A正确。充气后，由于温度不变，密封气体的分子平均动能不变，选项B错误。打开阀门后，密封气体对外界做正功，选项C正确。由于桶内只有1atm的空气0.1L+0.5L=0.6L。小于容积2L，所以需要再充气才能把水喷光，选项 D错误。 ‎ ‎11. (2013高考江苏物理第12A题)A。 [选修3-3]（12分）‎ 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。 其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。 这就是著名的“卡诺循环”。 ‎ ‎（1）该循环过程中，下列说法正确的是___▲____。‎ ‎（A）过程中，外界对气体做功 ‎（B） 过程中，气体分子的平均动能增大 ‎（C） 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 ‎（D） 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 ‎（2）该循环过程中，内能减小的过程是___▲____ （选填“”、“”、“”或“”）。 若气体在过程中吸收63kJ 的热量，在过程中放出38kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_______ kJ。‎ ‎（3）若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A状态时的。 求气体在B状态时单位体积内的分子数。 （已知阿伏加德罗常数，计算结果保留一位有效数字）‎ ‎ 12A. (1)C(2) 25‎ ‎(3)n=4×1025m-3。‎ 解析：（1）根据 过程为等温过程，内能不变，体积增大，气体对外界做功，选项A错误。为绝热过程，没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以过程中，气体分子的平均动能减小，选项B错误。为等温过程，过程中，体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确。为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，气体温度升高，所以过程中，气体分子的速率分布曲线向速度大的移动，发生变化，选项D错误。‎ ‎（2）该循环过程中，内能减小的过程是。由热力学第一定律，气体完成一次循环对外做的功为63kJ-38kJ=25kJ。‎ ‎ (3)等温过程,单位体积内的分子数.‎ 解得,代入数据得n=4×1025m-3。‎ ‎ 12.（2013全国新课标理综1第33题）(2) (9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0。气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间，其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:‎ ‎(i)恒温热源的温度T;‎ ‎(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积VX。‎ 解析：(i)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖·吕萨克定律得：‎ ‎=,‎ 解得：T=7 T0/5。 ‎ ‎(ii)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的质量大。打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件。‎ 气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程。设左活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得：‎ pVx=·，‎ ‎(p+p0)(2V0-Vx)= p0 ·V0‎ 联立上述二式得： 6 Vx2 -V0Vx -V02=0‎ 其解为：Vx =V0；‎ 另一解Vx =-V0；不合题意，舍去。‎ ‎13.（2013全国新课标理综II第33题）（2）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm.已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l1’=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下降的距离。‎ ‎【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点，意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。‎ 解析：以cmHg为压强单位。在活塞下推前，玻璃管上端空气柱的压强为：‎ p=p0+l2，‎ 设活塞下推后下部空气柱的压强为p1’，由玻意耳定律得：‎ p1l1= p1’ l1。‎ 如图，设活塞下推距离为△l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为：‎ L3’= l3+ l1- l1’-△l.‎ 设此时玻璃管上部空气柱压强为p3’，则p3’= p1’- l2。‎ 由玻意耳定律得：p0l3= p3’ l3’。‎ 联立上述各式解得：△l=15.0cm。‎ ‎14.（2013高考山东理综第36（2）题）（2）我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到‎990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水温度的变化，如图所示，导热性良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度To=300K，压强P0=1 atm，封闭气体的体积Vo=‎3m2‎。如果将该气缸下潜至‎990m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。‎ ‎①求‎990m深处封闭气体的体积（1 atm相当于‎10m深的海水产生的压强）。‎ ‎②下潜过程中封闭气体___________(填“吸热”或“放热”)，传递的热量__________（填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。‎ 解析：①当气缸下潜至‎990m时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知：p=100atm，‎ 根据理想气体状态方程得：p0V0/T0= pV/T，‎ 代入数据解得：V=2.8×10‎-2m3‎。‎ ‎②放热 大于 ‎15．（2013高考上海物理第29题）(7分)利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下：‎ ‎①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为‎17.1cm。‎ ‎②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为‎16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×‎103kg/m3，取g＝‎10m/s2)‎ ‎(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ ‎(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。‎ ‎(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在 ‎(A)仅对容积的测量结果有影响 (B)仅对压强的测量结果有影响 ‎(C)对二者的测量结果均有影响 (D)对二者的测量结果均无影响 答案：（1）p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; p0V0=( p0-△p2) (V0+△V);‎ ‎（2）560 9.58×104 （3）C 解析：（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0;对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=( p0-△p2) (V0+△V);‎ ‎（2）联立解得V0＝△V=56×10ml=560ml；p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10 Pa=9.58×104 Pa。‎ ‎（3）倒U形玻璃管A内气体的存在对二者的测量结果均有影响，选项C正确。‎ ‎16．(10分) （2013高考上海物理第30题）如图，柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体，容器外包裹保温材料。开始时活塞至容器底部的高度为H1，容器内气体温度与外界温度相等。在活塞上逐步加上多个砝码后，活塞下降到距容器底部H2处，气体温度升高了△T；然后取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降，最后静止于距容器底部H3处：已知大气压强为p0。求：气体最后的压强与温度。‎ 解析：对取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降的等压过程，由盖吕萨克定律，=,‎ 解得：T0=△T 从初状态到最后状态，温度相同，由玻意耳定律：‎ p0H1S= p3H3S，解得：p3= p0。‎