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2019-2020年高考物理 （真題+模擬新題分類匯編） 熱學
13．H1H3[xx北京卷] 下列說法正確的是( )
A．液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動
B．液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動
C．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加
D．物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少
13．A [解析] 布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動，A項正確，B項錯誤．根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞都有關(guān)系，不能由一方面決定，C、D兩項錯誤．
29．[物理——選修3－3]H1[xx福建卷] (本題共有兩小題，每小題6分，共12分．每小題只有一個選項符合題意)
(1)下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離 r 變化關(guān)系的圖線是________．(填選圖下方的字母)
29．(1)B [解析] (1)當r
r0時，分子引力大于分子斥力，總分子力表現(xiàn)為引力，若r增大，分子力做負功，分子勢能增大；當r＝r0時，分子引力等于分子斥力，總分子力為0，分子勢能達到最小值．
33．[物理——選修3－3]H1[xx新課標全國卷Ⅰ]
(1)兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近．在此過程中，下列說法正確的是________．(填正確答案標號．選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分)
A．分子力先增大，后一直減小
B．分子力先做正功，后做負功
C．分子動能先增大，后減小
D．分子勢能先增大，后減小
E．分子勢能和動能之和不變
33．(1)BCE [解析] 分子間作用力隨分子間距離減小而先增大后減小再增大，A錯誤；兩分子靠近過程中，分子間先是引力，后是斥力，所以分子間作用力先做正功后做負功，動能先增大后減小，B、C正確；根據(jù)能量守恒，動能與勢能總和不變，故分子勢能先減小后增大，E正確，D錯誤．
33．H1[xx新課標全國卷Ⅰ] (2)(9分)如圖，兩個側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0，氣缸中各有一個絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)．開始時K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強分別為p0和；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫熱源接觸，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K，經(jīng)過一段時間，重新達到平衡．已知外界溫度為T0，不計活塞與氣缸壁間的摩擦．求：
(ⅰ)恒溫熱源的溫度T；
(ⅱ)重新達到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx.
33．(2)[解析] (ⅰ)與恒溫熱源接觸后，在K未打開時，右活塞不動，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過程，由蓋呂薩克定律得
＝①
由此得 T＝T0②
(ⅱ)由初始狀態(tài)的力學平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大．打開K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至氣缸頂，才能滿足力學平衡條件．
氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫熱源接觸，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過程，設(shè)左活塞上方氣體壓強為p，由玻意耳定律得
pVx＝③
(p＋p0)(2V0－Vx)＝p0V0④
聯(lián)立③④式得 6V－V0Vx－V＝0
其解為 Vx＝V0⑤
另一解Vx＝－V0，不合題意，舍去．
H2 固體、液體、氣體的性質(zhì)
13．H2H3[xx浙江卷] “物理3－3”模塊(10分)
一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示．圖中TA、VA和TD為已知量．
(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________過程(填“等溫”“等容”或“等壓”)；
(2)從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能________(填“增大”“減小”或“不變”)；
(3)從C到D的過程中，氣體對外________(填“做正功”“做負功”或“不做功”)，同時________(填“吸熱”或“放熱”)；
(4)氣體在狀態(tài)D時的體積VD＝________．
13．(1)等容
(2)不變
(3)做負功 放熱
(4)VA
[解析] (1)從圖像可知，從A到B過程為等容過程．
(2)從B到C過程，溫度不變，理想氣體的內(nèi)能不變．
(3)從C到D過程， 體積減小，外界對氣體做正功；溫度降低，內(nèi)能減小；根據(jù)熱力學第一定律，氣體放熱．
(4)從D到A過程是等壓變化，有＝，所以VD＝.
H3 內(nèi)能熱力學定律
13．H1H3[xx北京卷] 下列說法正確的是( )
A．液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動
B．液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動
C．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加
D．物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少
13．A [解析] 布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動，A項正確，B項錯誤．根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞都有關(guān)系，不能由一方面決定，C、D兩項錯誤．
15．H3[xx全國卷] 根據(jù)熱力學定律，下列說法中正確的是( )
A．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
B．空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量
C．科技的進步可以使內(nèi)燃機成為單一熱源的熱機
D．對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機”
15．AB [解析] 熱量不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體傳遞，但冰箱壓縮機工作時消耗電能，可以使得熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，A正確；空調(diào)機制冷時，壓縮機消耗電能發(fā)熱，因此向室外放出的熱量多于從室內(nèi)吸收的熱量，B正確；根據(jù)熱力學定律，不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功，C錯誤；根據(jù)能量守恒定律，自然界的能量并不減少，能源危機是指可被人類利用的能源趨向枯竭，D錯誤．
18．H3[xx廣東卷] 右圖為某同學設(shè)計的噴水裝置．內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L，保持閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L．設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變．下列說法正確的有( )
A．充氣后，密封氣體壓強增加
B．充氣后，密封氣體的分子平均動能增加
C．打開閥門后，密封氣體對外界做正功
D．打開閥門后，不再充氣也能把水噴光
18．AC [解析] 充氣后，氣體分子密度增大，壓強增大，A正確；所有過程中溫度不變，故氣體的分子平均動能不變，B錯誤；打開閥門后，水會向外噴出，氣體體積增大，密封氣體對外界做正功，C正確；打開閥門后，密封氣體的壓強越來越小，由于大氣壓強水不能噴光，D錯誤．
12．H3[xx江蘇卷] 選做題本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩小題在相應的答題區(qū)域內(nèi)作答做，則按A、B兩小題評分．
A．選修3－3(12分)
如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．
(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________．
A．A→B過程中，外界對氣體做功
B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大
C．C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多
D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化
12．A.(1)C [解析] A→B過程中，氣體體積變大，對外做功，選項A錯；根據(jù)熱力學第一定律，ΔU＝W＋Q，B→C為絕熱過程，氣體體積變大，對外做功，Q＝0，W<0，則ΔU<0，理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，故溫度降低，分子平均動能減小，選項B錯；C→D為等溫過程，分子平均動能不變，分子撞擊器壁的平均速率不變，因氣體壓強變大，故單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，選項C正確；D→A為絕熱過程，氣體體積變小，外界對氣體做功，Q＝0，W>0，則ΔU>0，溫度升高，分子平均動能變大，氣體分子的速率分布曲線會發(fā)生移動，故選項D錯．
12．(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________(選填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過程中吸收63 kJ的熱量，在C→D過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為______kJ.
12．(2)B→C 25
[解析] 分析可知，B→C過程內(nèi)能減少，C→D過程內(nèi)能增加．整個循環(huán)過程中，ΔU＝0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，則W＝ΔU－Q＝0－(63 kJ－38 kJ)＝－25 kJ，故對外做的功為25 kJ.
12．(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為10 L，在B狀態(tài)時壓強為A狀態(tài)時的.求氣體在B狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)．(已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.01023 mol－1，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
12．(3)41025 m－3
[解析] 等溫過程pAVA＝pBVB, 單位體積內(nèi)的分子數(shù)n＝.
解得n＝，代入數(shù)據(jù)得，n＝41025m－3
12．B.選修3－4(12分)
圖1
(1)如圖1所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為________．
A．1 Hz B．3 Hz
C．4 Hz D．5 Hz
12．B.(1)A [解析] 物體做受迫振動時的頻率是由驅(qū)動力的頻率決定的．
12．(2)如圖2所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”、“等于”或“小于”)L.當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為______．
圖2
12．(2)大于 c(或光速)
[解析] 地面上的觀察者認為他同時對左右兩端進行讀數(shù)，但對飛船上的觀察者來說，由于同時的相對性，他們會看到地面上的觀察者總是先對A進行讀數(shù)，再對B進行讀數(shù)，而B又已經(jīng)前進了一段距離，所以在飛船上人看來，地面上的人所測量的長度偏?。鶕?jù)光速不變原理可得，此光信號的速度仍為光速．
圖3
12．(3)圖3為單反照相機取景器示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)
12．(3)
[解析] 作出光路圖如圖所示，圖中三角形為等腰直角三角形，入射角α＝22.5， 則折射率 n≥才能保證發(fā)生全反射．
12．C.選修3－5(12分)
(1)如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們的________也相等．
A．速度 B．動能
C．動量 D．總能量
12．C.(1)C [解析] 由物質(zhì)波的波長λ＝可知，波長相等則動量相等，選項C正確；對于電子和中子而言，動量p＝mv相等，質(zhì)量不同，則速度不同，選項A錯誤；由Ek＝知，動能不同，選項B、D錯誤．
12．(2)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He＋)的能級圖如圖1所示．電子處在n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離________(選填“近”或“遠”)．當大量He＋ 處在n＝4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有________條．
圖1
12．(2)近 6
[解析] 能量最低的狀態(tài)為基態(tài)，離原子核最近，如果吸收一定頻率的光子，電子就會躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，能級數(shù)越高，離核越遠．電子從n＝4的激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時，有6種不同的躍遷方式，對應6條不同的譜線．
12．(3)如圖2所示，進行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80 kg和100 kg，他們攜手遠離空間站，相對空間站的速度為0.1 m/s.A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2 m/s，求此時B 的速度大小和方向.
圖2
12．(3)0.02 m/s 離開空間站方向
[解析] 規(guī)定原速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒 v0＝mAvA＋mBvB、可解得vB＝0.02m/s，所得結(jié)果仍為正值，說明B的運動方向與原速度方向相同，即也為離開空間站方向。
四、計算題：本題共3小題，共計47分．解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．
33．[物理——選修3－3](15分)H3[xx新課標全國卷Ⅱ]
(1)(5分)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是________(填正確答案標號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分)．
A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和
B．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低
C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零
D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加
E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高
33．(1)ABE [解析] 氣體分子間隙很大，氣體體積是指氣體的分子能夠到達的空間的體積，A正確；根據(jù)分子動理論，溫度越高，分子熱運動越劇烈，相反，溫度越低，分子熱運動劇烈程度越弱，B正確；氣體壓強是微觀止大量分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果，與宏觀上物體的運動狀態(tài)無關(guān)，C錯誤；改變內(nèi)能的方式有兩種——做功和熱傳遞，氣體吸收熱量，若同時對外做功，則內(nèi)能不一定增加，D錯誤；在等壓膨脹過程中，氣體的體積V增大，壓強p不變，由＝C(常量)可知，溫度T一定升高，E正確．
33．[xx新課標全國卷Ⅱ] (2)(10分)如圖，一上端開口、下端封閉的細長玻璃管豎直放置．玻璃管的下部封有長l1＝25.0 cm的空氣柱，中間有一段長l2＝25.0 cm的水銀柱，上部空氣柱的長度l3＝40.0 cm.已知大氣壓強為p0＝75.0 cmHg.現(xiàn)將一活塞(圖中未畫出)從玻璃管開口處緩慢往下推，使管下部空氣柱長度變?yōu)閘′1＝20.0 cm.假設(shè)活塞下推過程中沒有漏氣，求活塞下推的距離．
33．(2)[解析] 以cmHg為壓強單位．在活塞下推前，玻璃管下部空氣柱的壓強為p1＝p0＋l2?、?
設(shè)活塞下推后，下部空氣柱的壓強為p′1，由玻意耳定律得
p1l1＝p′1l′1?、?
設(shè)活塞下推距離為Δl，則此時玻璃管上部空氣柱的長度為l′3＝l3＋l1－l′1－Δl?、?
設(shè)此時玻璃管上部空氣柱的壓強為p′3，則
p′3＝p′1－l2?、?
由玻意耳定律得
p0l3＝p′3l′3?、?
由①至⑤式及題給數(shù)據(jù)解得
Δl＝15.0 cm ⑥
13．H2H3[xx浙江卷] “物理3－3”模塊(10分)
一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示．圖中TA、VA和TD為已知量．
(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________過程(填“等溫”“等容”或“等壓”)；
(2)從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能________(填“增大”“減小”或“不變”)；
(3)從C到D的過程中，氣體對外________(填“做正功”“做負功”或“不做功”)，同時________(填“吸熱”或“放熱”)；
(4)氣體在狀態(tài)D時的體積VD＝________．
13．(1)等容
(2)不變
(3)做負功 放熱
(4)VA
[解析] (1)從圖像可知，從A到B過程為等容過程．
(2)從B到C過程，溫度不變，理想氣體的內(nèi)能不變．
(3)從C到D過程， 體積減小，外界對氣體做正功；溫度降低，內(nèi)能減?。桓鶕?jù)熱力學第一定律，氣體放熱．
(4)從D到A過程是等壓變化，有＝，所以VD＝.
10．【選修3－3】H3[xx重慶卷] (1)(6分)某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時( )
A．室內(nèi)空氣的壓強比室外的小
B．室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大
C．室內(nèi)空氣的密度比室外的大
D．室內(nèi)空氣對室外空氣做了負功
10．(1)B [解析] 本題考查內(nèi)能和熱力學定律．由于房間未密閉，室內(nèi)外空氣的壓強相等，A錯誤；對該室內(nèi)空氣緩慢加熱，室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度，由于在微觀上溫度是物體大量分子熱運動平均動能的標志，所以室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大，B正確；由于物體具有“熱脹冷縮”的特性，當室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時，室內(nèi)空氣膨脹，對室外空氣做正功，室內(nèi)空氣的密度比室外的小，CD錯誤．
10．(2)(6分)汽車未裝載貨物時，某個輪胎內(nèi)氣體的體積為V0，壓強為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強增加了Δp.若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變化量．
10．(2)[解析] 本題考查理想氣體的狀態(tài)方程．由于輪胎內(nèi)氣體是質(zhì)量、溫度均不變的理想氣體，由玻意耳定律有：p0V0＝(p0＋Δp)(V0＋ΔV)，所以體積改變量：ΔV＝－.
H4 實驗：用油膜法估測分子的大小
H5 熱學綜合
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