2020年高考物理真题选修3-3热学汇编(附解析)

2020年高考物理真题选修3-3热学汇编(附解析)1.水枪是孩子们喜欢的玩具。它通常由一个储水罐和一个阀门组成。气体通过充气口充入储水罐，达到一定压强后关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水从枪口喷出。如果在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，那么气体的压强不会变大，也不会对外界做功或放热，分子平均动能也不会变大。2.一定质量的理想气体从状态a开始，经过a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a。已知三个状态的坐标分别为a（V，2p）、b（2V，p）、c（3V，2p）。正确的判断是：气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功；气体在a→b过程中从外界吸收的热量小于在b→c过程中从外界吸收的热量；在c→a过程中，气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功；气体在c→a过程中内能的减少量小于b→c过程中内能的增加量。3.(1)图中展示了一个开口向上的导热气缸内的理想气体。活塞封闭了气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现在外力作用在活塞上，使其缓慢下降。在活塞下降过程中，气体体积逐渐减小，内能增加。气体压强逐渐增大，外界对气体做功，气体吸收热量。(2)图中展示了两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l=12cm。管底水平段的体积可以忽略。环境温度为T1=283K，大气压强p=76cmHg。(i)现在从右侧端口缓慢注入水银，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为16cm。(ii)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐。此时密封气体的温度为343K。（1）中，势能________（填“减小“不变”或“增大”）。（2）在分子间距为r1时，分子间作用力大小为F1；在距离为r2时，分子间作用力大小为F2。已知F1/F2=2，r2=2r1，求分子间势能与距离的关系式。（结果保留到最简式）（1）中医拔罐是利用气压差在人体穴位上治疗某些疾病的一种方法。常见的拔罐有火罐和抽气拔罐两种。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。假设某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450K，最终降到300K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的一半。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的一半，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。假设罐内气体均为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化，求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。（2）能量转换过程必须遵循热力学定律。下列选项中，违背热力学第一定律的是A，不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的是D。潜水钟是一种水下救生设备，其内部上方存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。在计算中，潜水钟被简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒。当潜水钟被工作母船从水面上方开口向下吊放至深度为H的水下时，圆筒内的水位会上升，需要计算进入圆筒内水的高度l。同时，保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，需要求压入的空气在其压强为p时的体积。（3）分子间作用力与分子间距离之间存在一定的关系。当两分子间距离为r1时，分子间作用力为0；势能由分子间距离决定，两分子相距无穷远时势能为零。在一分子固定于原点O的情况下，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能减小；在间距由r2减小到r1的过程中，势能增大。已知分子间作用力大小与距离之间的关系如图所示，且F1/F2=2，r2=2r1，求分子间势能与距离的关系式。【分析】1.对于第一题，根据理想气体状态方程和热力学第一定律，分别判断选项的符合性，最终得出答案为C。2.对于第二题，根据P-V图像和理想气体物态方程，求解气体的温度。3.对于第三题，分别利用热力学第一定律和波意尔定律、盖—吕萨克定律求解气体内能和状态参数的变化。4.对于第四题，利用理想气体状态方程和题目所给条件，求解气体状态参数的变化。【改写】1.在第一题中，我们可以根据理想气体状态方程和热力学第一定律来判断选项的符合性，最终得出正确答案为C。2.第二题中，我们可以根据P-V图像和理想气体物态方程来求解气体的温度。3.在第三题中，我们可以分别利用热力学第一定律和波意尔定律、盖—吕萨克定律来求解气体内能和状态参数的变化。4.最后，在第四题中，我们可以利用理想气体状态方程和题目所给条件，来求解气体状态参数的变化。（i）根据玻意尔定律，对于甲乙中的气体，做等温变化时，甲中原气体体积从V变成3V，乙中原气体体积从2V变成3V，因此甲乙中气体的压强分别为P/3和2P/3。（ii）将甲气体等温压缩到原来的压强p时，根据波意尔定律，可得到甲气体的体积为V/3。由密度定律可知，甲气体质量与乙气体质量之比为3/2，因此乙气体的体积为2V/3。根据图像可知，状态A和状态C的温度和内能相同。因此，从A经B到C过程中，气体吸收的热量等于气体对外所做的功。状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为P(V2-V1)。状态B到状态C为等容过程，气体不做功。因此，A经B到C过程中气体吸收的热量为P(V2-V1)。（1）固体分为晶体和非晶体，其中晶体具有熔点，而非晶体没有规则的周期性排列，也没有固定的熔点，且物理性质在各个方向上相同，