2020年高考物理真题分类汇编 热学部分（含解析）

2020年高考真题汇编——热学部分
一．选择题（共4小题）
38246053759201．（2020?北京）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）
A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小
B．从r＝r2到r＝r1分子力的大小先减小后增大
C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大
D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小
right168275002．（2020?北京）如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C．有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（　　）
A．TA＝TB，TB＝TC B．TA＜TB，TB＜TC
C．TA＝TC，TB＞TC D．TA＝TC，TB＜TC
right7340603．（2020?天津）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动板机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（　　）
A．压强变大 B．对外界做功
C．对外界放热 D．分子平均动能变大
right844554．（2020?山东）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p﹣V图象如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c （3V0，2p0）。以下判断正确的是（　　）
A．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
B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量
二．多选题（共2小题）
5．（2020?江苏）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　）
A．没有固定的熔点 B．天然具有规则的几何形状
C．沿不同方向的导热性能相同 D．分子在空间上周期性排列
6．（2020?新课标Ⅲ）如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　）
3881755116840A．气体体积逐渐减小，内能增加
B．气体压强逐渐增大，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．外界对气体做功，气体内能不变
E．外界对气体做功，气体吸收热量
三．填空题（共3小题）
7．（2020?江苏）一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时　 　（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。
8．（2020?新课标Ⅱ）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有　 　，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有　 　。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
right6330959．（2020?新课标Ⅰ）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0．分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，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　 　（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能　 　（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能　 　（填“大于”“等于”或“小于”）零。
四．解答题（共5小题）
10．（2020?江苏）一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其p﹣图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
37484050
11．（2020?山东）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。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。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．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，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，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。
right17780
12．（2020?新课标Ⅰ）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为p．现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
（i）两罐中气体的压强；
（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
13．（2020?新课标Ⅲ）如图，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h0＝4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离1＝12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1＝283K，大气压强p0＝76cmHg。
（i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？
right360680（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多少？
14．（2020?新课标Ⅱ）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H＞＞h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。
（i）求进入圆筒内水的高度l；
（ii）保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。
2020年高考真题汇编——热学部分
参考答案与试题解析
一．选择题（共4小题）
1．【解答】 A、从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加的更快，故A错误；
B、由图可知，在r＝r0时分子力为零，故从r＝r2到r＝r1分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；
C、分子势能在r＝r0时最小，故从r＝r2到r＝r0分子势能一直在减小，故C错误；
D、从r＝r2到r＝r1分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D正确；
故选：D。
2．【解答】 由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据，因为VB＞VA，则有：TB＞TA，
而状态B到状态C是一个等容过程，则有：，因为pB＞pC，则有：TB＞TC，
对状态A和C，依据理想气体状态参量方程，则有：，解得：TA＝TC，
综上分析，可知，故C正确，ABD错误。
故选：C。
3．【解答】 A、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据＝C可知体积增加、压强减小，故A错误；
B、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，故B正确；
C、根据热力学第一定律△U＝W+Q，气体温度不变则内能不变，气体对外做功、则吸收热量，故C错误；
D、温度是分子平均动能的标志，温度不变则分子的平均动能不变，故D错误。
故选：B。
4．【解答】 A、根据p﹣V图象的面积表示气体做功，得气体在a→b过程中对外界做的功为：Wab＝＝，b→c过程中气体对外界做的功为：Wbc＝＝，所以气体在a→b过程中对外界做的功等于在b→c过程中对外界做的功故A错误；
B、气体在a→b过程中，因为a、b两个状态的pV相等，所以Ta＝Tb，即△Uab＝0，根据热力学第一定律△U＝Q+W可知，从外界吸收的热量为Qab＝；气体在b→c过程中，因为c状态的pV大于b状态的pV，所以Tb＜Tc，即△Ubc＞0，根据热力学第一定律△U＝Q+W可知，在b→c过程中从外界吸收的热量为：Qbc＝△Ubc+，则有：Qab＜Qbc，故B错误；
C、在c→a过程中，气体等压压缩，温度降低，即△Uca＜0，根据热力学第一定律△U＝Q+W可知，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故C正确；
D、因为Ta＝Tb，而一定质量理想气体的内能只与温度有关，所以气体在c→a过程中内能的减少量等于b→c过程中内能的增加量，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共2小题）
5．【解答】 A、玻璃是一种非晶体，没有固定的熔点，故A正确。
B、玻璃是一种非晶体，没有天然的规则的几何形状，故B错误。
C、玻璃是一种非晶体，在物理性质上表现为各向同性，故沿不同方向的导热性能相同，故C正确。
D、只有组成晶体的物质微粒才有规则地、周期性地在空间排列；玻璃是一种非晶体，其分子在空间上并不呈周期性排列，故D错误。
故选：AC。
6．【解答】 一定质量的理想气体内能仅与温度有关，温度不变则内能不变，由于用外力作用在活塞上，使其缓慢下降过程中环境温度保持不变，则气体温度不变、内能不变，根据热力学第一定律△U＝W+Q可知，外界对气体做功，气体要放出热量，根据理想气体的状态方程＝C可知，气体体积减小，压强增大，故BCD正确、AE错误。
故选：BCD。
三．填空题（共3小题）
7．【解答】 一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，这时蒸发和液化达到了动态平衡，此时仍然有酒精分子从液面飞出，只不过飞出的酒精分子和液化的酒精分子一样多；
当处于饱和汽状态温度升高时，分子平均动能增大，单位时间内逸出液面的酒精分子数增多，于是原来的动态平衡状态被破坏，瓶中酒精饱和汽的密度增大，压强变大，导致单位时间内返回的酒精分子数增多，从而达到新的条件下的动态平衡；
故答案为：有，增大。
8．【解答】 A、汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热的过程不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B、冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低需要对外发出热量或对外做功，而保温杯隔断了热传递过程，水也没有对外做功，所以该过程违背热力学第一定律；
C、某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，该过程不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律；
D、冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，但要消耗电能，引起了其它变化，该过程不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律。
故答案为：B；C。
9．【解答】 若一分子固定于原点O，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，分子体现引力，分子力做正功，分子势能减小；
在间距由r2减小到r1的过程中，分子体现引力，分子做正功，分子势能减小；
规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，在间距小于r1过程中，分子体现斥力，分子力负功，分子势能增加，因此在间距等于r1处，势能小于零，
故答案为：减小；减小；小于。
四．解答题（共5小题）
10．【解答】 根据p﹣V图象的面积的物理意义，理想气体从状态A到状态B的过程中，外界对气体做的功为：
W1＝p（VA﹣VB）
从状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为：W2＝0
根据热力学第一定律得：△U＝（W1+W2）+Q
由于气体在状态A和状态C的温度相同，故有：△U＝0
代入数据解得：Q＝2×105J
即该过程中气体吸收的热量Q为2×105J；
答：该过程中气体吸收的热量Q为2×105J。
11．【解答】 设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，
罐的容积为V0，由题意知：
p1＝p0、T1＝450K、V1＝V0、T2＝300K、V2＝①
由理想气体状态方程得：＝②
解得：p2＝0.7p0③
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V′0，由题意知：
p3＝p0、V3＝V'0、p4＝p2④
由玻意耳定律得：p0V′0＝p2V4⑤
联立②⑤式，代入数据得V4＝⑥
设抽出的气体的体积为△V，由题意知
△V＝V4﹣⑦
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为：⑧
联立③⑤⑥⑦⑧式，代入数据得：＝。
答：应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为。
12．【解答】 （i）对两罐中的甲、乙气体，气体发生等温变化，根据玻意尔定律有：
pV+＝p′?3V
解得甲乙中气体最终压强为：p′＝
（ii）若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强为p，根据玻意尔定律得：p′V＝pV′
计算可得：
由密度定律解得质量之比等于：＝＝
答：（i）两罐中气体的压强为；
（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为。
13．【解答】 （i）设左、右管的截面积为S。
密封气体初始体积为V1＝（2H﹣l﹣h0）S＝20S，压强为p1＝p0+ρgh0＝76cmHg+4cmHg＝80cmHg
密封气体先经等温压缩过程体积变为V2＝HS＝18S，压强变为p2＝p0+ρgh
由玻意耳定律有：p1V1＝p2V2
解得：p2≈88.9cmHg
此时水银柱的高度为：h＝12.9 cm；
（ii）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3＝（2H﹣h）S，温度变为T3，由盖昌萨克定律有：
＝
代入数据解得：T3＝363K
答：（i）此时水银柱的高度为12.9cm；
（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363K。
14．【解答】 （i）设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V0和V1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有：
p1V1＝p0V0
V0＝hS
V1＝（h﹣l）S
p1＝p0+ρg（H﹣l）
联立以上各式并考虑到H＞＞h＞l，解得：l＝
（ⅱ）设水全部排出后筒内气体的压强为p2；此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有：
p2V0＝p0V3
其中p2＝p0+ρgH
设需压入筒内的气体体积为V，依题意：
V＝V3﹣V0
联立解得：V＝
答：（i）进入圆筒内水的高度l为；
（ii）保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积为。