2007-2013七年高考新课标全国卷(物理)分类全解全析考点14热学Word版含解析

考点14热学1.（2007·新课标全国卷·T30B）（15分）如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部由一细管连通（忽略细管的容积）。两气缸各有一活塞，质量分别为1m和2m，活塞与气缸壁无摩擦。活塞的下方为理想气体，上方为真空。当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h。（已知1m=3m,2m=2m）（1）在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境的温度始终保持为0T）。（2）在达到上一问的终态后，环境温度由0T缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）【解析】⑴设左、右活塞的面积分别为A/和A，由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即：/32mgmgAA由此得：/32AA在两个活塞上各加一质量为m的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中。在初态，气体的压强为2mgA，体积为52Ah；在末态，气体压强为83mgA，体积为32Ax（x为左活塞的高度）。由玻意耳－马略特定律得：4533mgmgAhAxAA解得：54xh即两活塞的高度差为54h⑵当温度由T0上升至T时，气体的压强始终为83mgA，设x/是温度达到T时左活塞的高度，由盖·吕萨克定律得：/0054TThxxTT活塞对气体做的功为：0054(1)5(1)4TTWFsmghmghTT在此过程中气体吸收热量【答案】⑴54h⑵05(1)TmghT吸收热量2.（2008·新课标全国卷·T31）（6分）⑴（6分）如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出．在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．关于这一过程，下列说法正确的是．（填入选项前的字母，有填错的不得分）A．气体分子的平均动能逐渐增大B．单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C．单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变D．气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量【解析】⑴本题考查了气体状态方程和热力学第一定律的综合应用，是一道考查热学知识综合应用的好题。由于气缸导热，环境温度不变，因此被封闭气体温度不变，分子平均动能不变，故A错误；温度不变，压强减小，根据PVCT(常数)可知，气体体积增大，温度不变，因此单位时间气体分子对活塞撞击的次数减小，故B错误；气体体积增大，分子平均动能不变，因此单位时间气体分子对活塞的冲量减小，故C错误；温度不变，内能不变，体积增大，对外做功，根据△U=W+Q，可知气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量，故D正确。【答案】D⑵（9分）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时，活塞下降了h/4．再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．外界天气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度．【解析】本题考查玻马定律，对气体作为研究对象，分第一次加小盒沙子和第二次加沙子两次列玻马定律方程求解。设大气和活塞对气体的总压强为p0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p，由玻马定律得：001()()4phpphh①由①式得013pp②再加一小盒沙子后，气体的压强变为p0+2p．设第二次加沙子后，活塞的高度为h′，由玻马定律得：00(2)phpph′③联立②③式解得35hh④h【答案】35hh3.（2009·新课标全国卷·T34）（15分）（1）（5分）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则（填入选项前的字母，有填错的不得分）A.PbPc，QabQacB.PbPc，QabQacC.PbPc，QabQacD.PbPc，QabQac(2)(10分)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0，温度为T0=273K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求（i）第二次平衡时氮气的体积；（ii）水的温度。【解析】（1）（5分）本题考查理想气体状态方程。本题可根据理想气体状态方程，整理后可得V-T图象，判断斜率的意义，得到压强的变化，再根据热力学第一定律判断做功和吸热。根据理想气体状态方程PVCT整理可得：CTVP所以斜率越大，压强越小，即b点的压强小于c点，故AB错误；CD中、由热力学第一定律△U=W+Q，经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，所以△U相等，又因经过过程ab到达状态b，体积增大，对外做功，W为负值，而经过过程ac到状态c，体积不变，对外不做功，W为零，所以第一个过程吸收的热量多，故C正确，D错误。（2）（10分）（i）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为op，体积为hS，末态体积为0.8hS。设末态的压强为P，由玻意耳定律得1.250.8oophspphS①活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1op，体积为V；末态的压强为'P，体积为'V，则'0.11.35oopppp②'2.2VhS③由玻意耳定律得1.352.22.71.1oopVhShSp④(ii)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为2hS和0273TK，末态体积为2.7hS。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得02.7368.552hSTTKhS⑤【答案】⑴C⑵（i）2.7hS(ii)368.55K5.（2011·新课标全国卷·T33（1））（６分）对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）()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【解析】解答本题时可按以下思路分析：对一定质量的理想气体，遵循理想气体状态方程，其内能仅由温度决定，比热容与状态变化的过程有关系，例如在等容变化或等压变化时其比热容不同，从这几个方面可解答所求。对一定质量的理想气体，有pVT=常量，当体积和压强不变时，温度也不变，而其内能仅由温度决定，故其内能不变，因此A正确。在等温时，理想气体内能不变，但其状态可以变化，并遵循玻意耳定律，故B错。由于pVT=常量，当V与T成正比时，p不变，故C错。对气体，在等压和等容情况下，比热容不同，因此D正确。由于理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能增大，故E正确。【答案】ADE6.（2011·新课标理综全国卷·T33（2））（９分）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为Po=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。【解析】解答本题时可选取封闭气体为研究对象，注意玻璃管转动过程中开口向上、向下两位置封闭气体压强的求解，并在这两个位置应用玻意耳定律列出方程。设玻璃管开中向上时，空气柱的压强为p1=p0+ρgl3①式中，ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度。玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则p2=ρgl1，p0=P2+ρgx②式中，p2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律有p1l2S=p2hS③式中，h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积，由①②③式和题给条件得h=12cm从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则p3=p0+ρgx④由一玻意耳定律得p1l2S=p3h′S⑤式中，h′是此时空气柱的长度，由①②③⑤⑥式得，h′=9.2cm【答案】：12cm9.2cm7.（2012·新课标全国卷·T33（1））（6分）关于热力学定律，下列说法正确的是_________A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【解析】熟练掌握热力学第一定律和热力学第二定律是解答本题的关键。做功和热传递都可以改变物体的内能，选项A正确；由热力学第一定律可知对某物体做功，物体的内能可能增加、不变或减小，故B错；由热力学第二定律可知，通过外界作用可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，可以使热量从低温物体传向高温物体，C正确，D错误.所有的实际宏观热过程都是不可逆，E正确.【答案】ACE(2).（2012·新课标全国卷·T33（2））（9分）如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空，B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低60mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温.【解析】解答本题应明确：打开阀门S，气体做等温变化，平衡后A、B中气体压强等于C中气体压强；加热右侧水槽，C中气体做等容变化。(ⅰ)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K.设玻璃泡B中气体压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体压强为pC，依题意有p1=pC+△p①式中△p=60mmHg.在打开阀门S后，两水槽水温均为T0.设最终玻璃泡B中气体压强为pB，依题意，有pB=pC②玻璃泡A和B中气体的体积为V2=VA+VB③根据玻意耳定律得p1VB=pBV2④联立①②③④式，并代入题给数据得180BCAVPpmmHgV⑤(ⅱ)当右侧水槽的水温加热至T′时，U形管左右水银柱高度差为△p.玻璃泡C中气体压强为p′C=pB+△p⑥玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定律得//0CCPPTT⑦联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T′=364K⑧【答案】（ⅰ）180mmHg（ⅱ）364K8、（2013·新课标全国卷Ⅰ·T33）（15分）(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不变(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Po和Po/