广东省广州市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-11热学（分子动理论、理想气体、热力学定律等）

这是一份广东省广州市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-11热学（分子动理论、理想气体、热力学定律等），共18页。试卷主要包含了多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
广东省广州市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-11热学（分子动理论、理想气体、热力学定律等） 一、多选题1．（2020·广东广州·统考二模）将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是（　　）A．几何形状不规则的冰块不是晶体B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能不变C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力D．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大E．水蒸发成同质量水蒸气的过程，其吸收的热量与内能增加量一定相等2．（2020·广东广州·统考二模）有关对热学的基础知识理解正确的是________．A．液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势B．低温的物体可以自发把热量传递给高温的物体，最终两物体可达到热平衡状态C．当装满水的某一密闭容器自由下落时，容器中的水的压强为零D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢E．在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形这三方面的近似处理3．（【全国省级联考】四川省广安、眉山、内江、遂宁2018届高三下学期第三次诊断性考试理综物理试题）下列关于温度及内能的说法中正确的是A．物体的内能不可能为零B．温度高的物体比温度低的物体内能大C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同E．温度见分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高 二、填空题4．（2021·广东广州·统考二模）如图，慢慢向玻璃杯里注水，由于液面的表面张力作用，即使水面稍高出杯口，水仍不会溢出。液体的表面张力使液面具有______(选填“收缩”或“扩张”)的趋势，这是因为液体跟空气接触的表面层里，分子间的距离要比液体内部的大，分子间的相互作用表现为______(选填“引力”或“斥力”)。5．（2021·广东广州·统考三模）如图所示，汽车引擎盖被气弹簧支撑着。气弹簧由活塞杆、活塞、填充物、压力缸等部分组成，其中压力缸为密闭的腔体，内部充有一定质量的氮气，再打开引擎盖时密闭于腔体内的压缩气体膨胀，将引擎盖顶起，若腔体内气体与外界无热交换，内部的氮气可以视为理想气体，则腔体内气体分子的平均动能_________（选填“减小”或者“增大”），腔体内壁单位时间、单位面积被氮气分子碰撞的次数________（选填“增多”、“减少”或“不变”）6．（2022·广东广州·统考二模）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化______J，分子平均动能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。7．（2022·广东广州·统考二模）一定质量的理想气体的压强p与热力学温度T的关系图像如图所示，其中图线的AB段平行于纵轴，BC段平行于横轴。则从A状态到B状态，气体______（选填“吸收”、或“放出”）热量，从B状态到C状态，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数______（选填“增多”、“不变”或“减少”），A、B、C三个状态相比，气体密度最大的是______（选填“A”、“B”或“C”）。8．（2022届广东省广州市高三（上）12月调研测试物理试题）如图是分子间作用力与分子间距离关系的示意图，由图可知当分子间距离为r1时，分子间的斥力大小_____引力大小；分子间距离为r1时的分子势能_____分子间距离为r2时的分子势能。（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）9．（2022届广东省广州市天河区普通高中高三（上）毕业班综合测试物理试题）严寒的冬天，“泼水成冰”。洒向空中的热水迅速降温并结冰。热水在降温过程中，水分子热运动的平均动能________；一定质量的0℃水变成0℃冰的过程中，内能_________，分子平均间距_________。（均选填“增大”、“减小”或“不变”）10．（2021届广东省广州市高三（下）一模物理试题）容积一定的密闭容器内有一定质量的理想气体，在、两种温度下气体分子的速率分布如图所示，其中温度为__________（选填“”或“”）时对应气体的内能较大；该气体温度由变化到的过程必须_______（选填“吸热”或“放热”）。11．（2022届广东省广州市高三（下）一模物理试题）拔火罐是传统中医理疗方式，医生先用点燃的酒精棉球加热小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐紧贴皮肤，以达到通经活络、祛风散寒等目的。小罐内的空气在冷却过程后体积减小，分子平均动能__________；单位体积内的分子数_________。（以上两空均选填“增大”“减小”或“不变”） 三、解答题12．（2021·广东广州·统考三模）如图，在一个空的铝制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“温度计”，已知大气压强是1.0pa，易拉罐的容积是300cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管露出的长度为20cm，当温度为27°C时，油柱刚好在吸管和易拉罐的接口处。缓慢升高环境温度，易拉罐中气体从外界吸热10J，油柱恰好到达吸管管口，求：(1)此时环境温度T；(2)易拉罐中气体内能的变化△U。13．（2022·广东广州·统考模拟预测）如图所示，导热汽缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止（状态I），封闭气体体积为V=1L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍（状态Ⅱ），此时汽缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待汽缸慢慢冷却至环境温度（状态Ⅲ）。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27℃，外界大气压强为p0=1.0×105Pa。求：（1）请在坐标图上画出封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像，并通过计算说明作图所需的关键状态参量；（2）若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220J，则在汽缸冷却的过程气体放出的热量是多少？14．（2022届广东省广州市高三（上）12月调研测试物理试题）如图，质量为M的汽缸倒扣在横截面积为S、厚度不计、可与汽缸壁无摩擦滑动且不漏气的活塞上。开始时，汽缸内理想气体温度为T0，汽缸静止时活塞位于汽缸正中间位置。已知大气压强为p0，重力加速度为g。现缓慢加热缸内气体，当活塞恰好位于汽缸口时，求汽缸内气体的压强和温度。15．（2021届广东省广州市普通高中高三（下）理科综合测试物理试题（二模））如图，锅炉外壁紧贴着一个导热性能良好右壁开孔与大气相通的汽缸，用于监控锅炉外壁的温度。轻质活塞通过轻杆与汽缸右壁的压力传感器相连；锅炉未工作时，活塞左侧封闭温度300K、压强为105Pa的空气，此时传感器的示数为0。已知大气压强为105Pa，活塞横截面积为10-2m2，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，锅炉工作时，求压力传感器示数F与锅炉外壁温度T的关系式。16．（2021届山东省济南市高三（下）4月物理试题）根据国家标准化管理委员会批准的《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》相关规定，现在所有在产乘用车强制安装TPMS（胎压监测系统）。驾驶员在开车前发现其中一条轮胎内的压强为150，此时环境温度为27°C，为保证行车安全，驾驶员对其充气。已知轮胎容积为22L，该型号汽车正常行驶时胎压需达到250，轮胎内温度为57°C，气体被充入前的压强为大气压强 ，温度与环境温度相同，不考虑轮胎容积的变化，求被充入的气体在充入前的体积。17．（2021届广东省广州市高三（下）一模物理试题）如图是由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车减震装置，该装置的质量、活塞柱与汽缸摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，汽缸内的气体可视为理想气体，压强为，封闭气体和活塞柱长度均为。活塞柱横截面积为；该装置竖直安装到汽车上后，其承载的力为时，弹簧的压缩量为。大气压强恒为，环境温度不变。求该装置中弹簧的劲度系数。18．（上海市华东师范大学第二附属中学2021-2022学年高二（上）10月物理试题）粗细均匀的U  形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0 = 75cmHg，环境温度不变。现从U 形管右侧缓慢注入水银，使右侧空气柱的上方水银柱的长度变为25cm。求：（1）右侧管内封闭空气柱的长度；（2）左侧管内水银面上升的高度；19．（2020届广东省广州市高三（下）二模物理试题）如图所示，长为L、横截面积为S、质量为m的筒状小瓶，底朝上漂浮在某液体中。平衡时，瓶内空气柱长为0.21L，瓶内、外液面高度差为0.10L；再在瓶底放上一质量为m的物块，平衡时，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度为g，系统温度不变，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：（i）液体密度ρ；（ii）大气压强p0。20．（2015届山东潍坊高三高考模拟训练物理卷（带解析））如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口A之间气体柱长为l＝40 cm，右管内气体柱长为l＝39 cm．先将开口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后进入左管的水银面比水银槽水银面低4 cm，已知大气压强p0＝76 cmHg，求：①A端上方气柱长度；②稳定后右管内的气体压强．21．（2015年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷带解析））扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强P0．当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为P0，温度仍为303K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K．整个过程中封闭气体均可视为理想气体．求：（ⅰ）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；（ⅱ）当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．22．（2022届广东省广州市普通高中高三（下）综合测试二（二模）物理试题）如图，刚经过高温消毒的茶杯和杯盖，从消毒碗柜里取出后，茶杯放置在水平桌面上并立刻盖上杯盖，茶杯内密封温度为87℃、压强等于外界大气压强的气体。已知杯盖的质量为m，杯口面积为S，重力加速度为g。求茶杯内气体降温至27℃时，茶杯对杯盖的支持力大小。23．（2022届广东省广州市高三（下）一模物理试题）如图是容积为的气压式浇花喷水壶，现向喷水壶内装入一定质量的水，通过打气使壶内气压达到，浇花时打开喷嘴开关就有水雾喷出，当壶内气压降为，壶内的水刚好全部喷出，已知水的密度为，细管和喷嘴的容积可忽略，求装入壶内水的质量。24．（2020届江苏省南京市、盐城市高三下学期第二次模拟考试物理试题）水银气压计的工作原理如图所示，若某水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空，当实际大气压相当于768 mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750 mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80 mm。当这个气压计的读数为740 mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产生的压强？设温度保持不变。
参考答案：1．BCD【详解】A．晶体有固定的熔点，所以冰块是晶体，故A错误；B．冰熔化成水的过程中，吸收热量，温度不变，所以水分子的平均动能不变，故B正确；C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力，故C正确；D．水变成水蒸气，其内能增加，但分子的平均动能没有增加，所以是分子之间的势能增加，故D正确；E．水蒸发成同质量水蒸气的过程，体积变大，对外做功，所以其吸收的热量大于内能增加量，故E错误。故选BCD。2．CDE【详解】A、表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直指向液体内部，故A错误；B、根据热力学第二定律，低温的物体不会自发把热量传递给高温的物体，必然会引起外界变化．故B错误；C、液体压强由重力产生，当装满水的某一密闭容器自由下落时，容器处于完全失重状态，故容器中的水的压强为零，故C正确；D、空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢，故D正确；E、在“用油膜法测分子直径”的实验中，需要将油膜看作单分子层，同时要忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形，故E正确；故选CDE.3．ACD【详解】A．内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故A正确；B．物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能比温度低的物体内能大，也可能与温度低的物体内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，故B错误；C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，比如零摄氏度的冰化为零摄氏度的水，内能增加，故C正确．D．内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，故D正确；E．温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大，故E错误。故选ACD．【点睛】影响内能大小的因素：质量、体积、温度和状态，温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大．4．     收缩     引力【分析】考查液体的表面张力。【详解】[1]作为分子力的宏观表现，表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势；[2]液体表面层分子比较稀疏，分子作用力表现为引力。5．     减小     减小【详解】[1][2]根据∆U=W+Q，因为与外界无热交换所以Q=0，因为气体膨胀对外做功所以W<0，故∆U<0，所以分子的内能减小，平均动能减小。此过程中因为分子速率减小，空间里分子的密度减小，故氮气分子碰撞次数减小。6．     400J     增大【详解】[1][2]根据热力学第一定律得，理想气体内能增加，气体温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，所以分子的平均动能一定增大。7．     吸收     减少     A【详解】[1] 从A状态到B状态，温度不变根据压强减小，体积增大，即气体对外做功根据则吸收热量[2] 从B状态到C状态，    根据压强不变，温度升高，体积变大，即保持压强不变，气体的体积增大，气体的密度减小，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数减小[3]根据则气体密度最大的是A8．     等于     小于【详解】[1]当分子间距离为r1时，分子力等于零，即分子间的斥力大小等于引力大小。[2]分子间距离由r1变为r2的过程中，分子引力对分子做负功，分子势能增大，所以分子间距离为r1时的分子势能小于分子间距离为r2时的分子势能。9．     减小     减小     增大【详解】[1]温度是分子平均动能的标志，热水在降温过程中，水分子热运动的平均动能减小；[2] 0℃水变成0℃冰的过程是凝固过程，凝固放热，所以水放出热量，温度不变，内能减小；[3] 0℃水变成0℃冰的过程中，体积要变大，则分子平均间距增大。10．     T2     吸热【详解】[1]不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子数百分率呈现“中间多，两头少”统计规律，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，所以有气体的内能仅仅与气体的温度有关，所以T2所对应的气体内能较大；[2]该气体温度由变化到的过程，温度升高，内能增大，则应吸热。11．     减小     增大【详解】[1]小罐内的空气在冷却过程后，温度降低，分子平均动能减小；[2]小罐内的空气在冷却过程后，体积减小，而气体的质量不变，分子的个数不变，单位体积内的分子数增大。12．(1)304K；(2)9.6J【详解】(1)由于气体做等压变化带入数据可得解得T=304K；(2)等压变化，气体对外做功由热力学第一定律13．（1）见解析；（2）120J【详解】（1）状态I状态参量：体积：，温度：，压强：状态Ⅱ状态参量：体积：；由于等压膨胀由等压变化规律解得状态Ⅲ状态参量：，体积：由等容变化可知可得封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像为（2）加热过程由热力学第一定律外界做功又，可得汽缸冷却过程是等容变化，则内能变化由，可得则在汽缸冷却的过程气体放出的热量120J。14．，【详解】假设初始状态下缸内气体压强为p1，以汽缸为研究对象（不包括活塞），根据平衡条件得p1S=Mg＋p0S设汽缸口再次静止时，汽缸内气体的压强为p2，温度为T2，依题意，缸内气体做等压变化，即由盖-吕萨克定律可得联立解得，15．（T≥300K）【详解】对所封的气体，初态p1=105Pa T1=300K  当温度为T时气体压强根据查理定律可知解得 （T≥300K）16．17L【详解】假设被充入的气体先经历等温过程（T1=300 K），压强变为p1=150，由玻意耳定律解得充入后的气体体积变为这部分气体和轮胎内的气体再变化到p2=250，温度T2=330 K由理想气体状态方程可得其中，代入数据，联立解得17．2×104N/m【详解】设大气压为p0，活套柱横截面积为S；设装置未安装汽车上之前，汽缸内气体压强为p1，气体长度为l，汽缸内气体体积为V1；装置竖直安装在汽车上后，平衡时弹簧压缩量为x，汽缸内气体压强为p2，汽缸内气体体积为V2。则依题意有 ，， 对封闭气体，安装前、后，等温变化，有 设弹簧劲度系数为k，对上支座进行受力分析，设汽车对汽缸上支座的压力为F，由平衡条件 联立并代入相应的数据，解得k=2×104N/m18．（1）4.5cm；（2）h=2cm【详解】（1）设玻璃管的横截面积为S；令、g分别为水银密度和重力加速度，初始时，右侧水银柱高度为h1=15cm，产生压强为p1，空气柱长度为l1=5cm，压强为p1，注入水银后，右侧水银柱高度为h1ʹ=25cm，产生压强为p1ʹ，空气柱长度为l1ʹ，压强为p1ʹ，由力的平衡条件有p1=p0+p1=90cmHgp1ʹ=p0+p1ʹ=100cmHg由玻意耳定律有p1l1S=p1ʹl1ʹS联立以上各式并代入数据解得l1ʹ=4.5cm（2）初始时，左侧空气柱长度为l2=32cm，压强为p2=p1；注入水银后，设左侧水银面上升的高度为h，高出的水银柱产生压强为2p，左侧空气柱压强为p2ʹ，由力的平衡条件有p2ʹ=p1ʹ‒2p由玻意耳定律有p2l2S=p2ʹ(l2‒h)S联立以上各式并代入数据得h2‒82h+160=0解得h=80cm（不合题意，舍去），h=2cm19．（i）；（ii）【详解】（i）初态，瓶内气体压强为p1=p0+0.1Lρg瓶处于平衡状态有p1S=p0S+mg联立解得液体密度ρ=（ii）初态，瓶内气体压强p1=p0+由题意知瓶内气柱长度为L1=0.21L末态，设瓶内气柱长度为L2，瓶内气体压强为p2瓶内气体压强p2=p0+ρgL2瓶和物块整体处于平衡状态有p2S=p0S+2mg联立解得L2=0.2L瓶内气体做等温变化，由玻意耳定律p1L1S=p2L2S联立解得20．①38cm；②78cmHg【详解】试题分析：①稳定后进入左管的水银面比水银槽水银面低4cm，则A管内气体的压强为PA1=(76+4) cmHg由公式：P0VA0=PA1VA1，代入数据得：LA1=38cm②设右管水银面上升h，则右管内气柱长度为lB-h，气体的压强为；由玻意尔定律得：解得：h=1cm所以右管内气体压强为考点：气体的状态方程. 21．（ⅰ）1.01P0；（ⅱ）0.02P0S【详解】（ⅰ）气体进行等容变化，开始时，压强P0，温度T0=300K；当温度上升到303K且尚未放气时，压强为P1，温度T1=303K；根据可得：（ⅱ）当内部气体温度恢复到300K时，由等容变化方程可得：，解得:当杯盖恰被顶起时有：若将杯盖提起时所需的最小力满足：，解得：22．【详解】茶杯内初始温度为降温后末状态温度为杯内封闭气体发生等容变化，有代入数据解得：最后杯内气体的压强对杯盖，有p'S+N＝p0S+mg解得23．0.98kg【详解】设水壶体积为V，装入壶内水的质量为m，则喷水前打入的空气体积根据理想气体状态方程解得24．【详解】对上面封闭的气体，初态：p1=768mmHg- 750mmHg=18 mmHg  V1=80S末态：p2=(p- 740)mmHg     V2=90S根据玻意耳定律p1V1= p2V2解得p=756 mmHg