2011-2020年高考物理试卷分类汇编之096.热学综合和热学实验（含答案及解析）

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第96节 热学综合和热学实验
热学综合
1.2013年上海卷5．液体与固体具有的相同特点是
A．都具有确定的形状 B．体积都不易被压缩
C．物质分子的位置都确定 D．物质分子都在固定位置附近振动
答案：B
解析：液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩，选项B正确。
2.2013年北京卷13．下列说法正确的是
A．液体中悬浮的微粒的无规则运动称为布朗运动
B．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．物体对外界做功，其内能一定减少
【答案】A
【 解析】布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故A正确B错误；物体从外界吸收热量，有可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，物体对外做功，有可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故CD错误。本题选A。
3.2019年北京卷15.下列说法正确的是
A. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
答案：A
解析：温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A正确；
内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B错误；
气体的压强是大量气体分子持续撞击器壁产生的，与气体分子的密集程度以及分子运动的激烈程度有关，即与气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关，故C错误；
温度是分子平均动能的标志，所以气体膨胀对外做功且温度降低，分子平均动能一定变小，故D错误。
4.2012年理综四川卷
14．物体由大量分子组成，下列说法正确的是
A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大
B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
C．物体的内能跟物体的温度和体积有关
D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
答案：C
解析：分子热运动符合统计规律“中间多、两头少”，分子热运动越剧烈，物体内个别分子的动能可能更小，故A错；当r>r0时，引力随着分子间距离减小而增大，当r5.2013年广东卷
18.图6为某同学设计的喷水装置，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有
A.充气后，密封气体压强增加
B.充气后，密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后，密封气体对外界做正功
D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光
答：AC
解析：由于温度不变，故充气后，密封气体的分子平均动能不变，故B错误；充气过程为等温过程，气体原来的压强为1.0 atm、体积为0.6 L；后来气体的体积变为0.5 L，根据玻意耳定律，p1V1＝p2V2可知p2增大，故A正确；由于打开阀门后，由于压强减小，体积增大，密封气体对外界做正功，故C正确；由于打开阀门后，体积变大，压强变小，当封闭气体压强变小到与外界压强相等时候，再不喷水了，不再充气也不能把水喷光，故D错误。
6. 2014年物理上海卷
20.如图，在水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸璧之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同。略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。若始末状态A、B的压强变化量△pA、△pB均大于零，对活塞压力的变化量为△FA、△FB，则
A．A体积增大 B．A体积减小 C．△FA>△FB D．△pA<△pB
【答案】AD
【解析】以两个活塞和杆整体为研究对象，初始时刻，PASA= PBSB，将左端倾斜平衡后，由于温度升高，气体体积变大，活塞向B端移动，A项正确，B项错误；仍以两个活塞为研究对象，
P'ASA+mgsinθ= P'BSB；△pA<△pB，D项正确；压力的变化量：△FA＜△FB，C项错误。
7.2015年广东卷17.图6为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气 （ A B ）
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
解析：当内筒中水加热升温时，金属内筒和隔热外筒间封闭的空气温度也将升高，其内能增大，故选项A正确；又由于其体积不变，根据查理定律可知，其压强也增大，故选项B正确；因气体体积、分子数不变，即分子间间距不变，因此分子间引力和斥力都不变，故选项C错误；温度升高，分子的热运动加剧，其平均速率增大，但分子的运动仍然为无规则运动，某时刻，对某个分子而言，其速率可能会很小，故选项D错误。
热学实验
1. 2011年上海卷
27．（5分）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，
⑴某同学操作步骤如下：
①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；
②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；
③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：
⑵若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。
答案：（1）②在量筒中滴入N滴溶液，③在水面先撒上痱子粉。（2）1.2×10－9。
解析：本题考查用油膜法估测分子直径大小的实验。（1）实验中②步骤，通过在量筒中滴入N滴溶液，测出N滴溶液的体积，再取平均计算出每一滴溶液的体积，这样通过放大方法减小每一滴溶液的体积的测量误差；③步骤中为了让油酸酒精溶液更好地形成单分子油膜，可事先撒上痱子粉。（2）一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积等于分子直径与油墨面积的乘积，即V＝SD，得油酸分子直径D＝＝m＝1.2×10－9m。
2. 2011年理综全国卷
22．（6分）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
⑴上述步骤中，正确的顺序是__________。（填写步骤前面的数字）
⑵将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留l位有效数字）
答案：（1）④①②⑤③；（2）5×10－10
解析：（1）依据实验顺序，首先配置混合溶液（④），然后在浅盘中放水和痱子粉（①），将一滴溶液滴入浅盘中（②），将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状（⑤），最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油墨的总面积（③），故正确的操作顺序为④①②⑤③；
（2）一滴油酸酒精溶液的体积为：V＝＝SD，其中S＝0.13cm2，
故油酸分子直径D＝＝＝5×10－10m。
3.2013年上海卷
29．（7分）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下：
①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。
②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。（玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2）
（1）若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，ΔV示针筒内气体的体积，Δp1、Δp2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_____________________、________________。
（2）由实验数据得烧瓶容积V0=________ml，大气压强p0=________Pa。
（3）（单选题）倒U形玻璃管A内气体的存在
A．仅对容积的测量结果有影响
B．仅对压强的测量结果有影响
C．对二者的测量结果均有影响
D．对二者的测量结果均无影响
答案：（1）p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; p0V0=( p0-△p2) (V0+△V);
（2）560 9.58×104 （3）A
解析：
（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0;
对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=( p0-△p2) (V0+△V)；
（2）联立解得 V0＝△V=56×10ml=560ml；
p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10 Pa=9.58×104 Pa。
（3）倒U形玻璃管A内气体的存在仅对容积的测量结果有影响，选项A正确。
4. 2012年物理上海卷
28．（6分）右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内的水银面等高。
（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管____________（填：“向上”或“向下”移动，直至____________；
（2）（单选）实验中多次改变气体温度， 用Δt表示气体升高的摄氏温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是 （ ）
答案：（1）向下，B、C两管内水银面等高，（2）A，
解析：（1）为使气体压强不变应使两侧水银面相平，由于温度升高，左侧气体体积膨胀，为使两边液面相平，需使右侧玻璃管向下移动；
（2）由于左侧发生的是等压变化，即
因此Δh—Δt图象是一条过坐标原点的直线，因此A选项正确。
5.2015年上海卷29．（9分）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。
（1）（单选题）此温度计的特点是
（A）刻度均匀，刻度值上小下大
（B）刻度均匀，刻度值上大下小
（C）刻度不均匀，刻度值上小下大
（D）刻度不均匀，刻度值上大下小
（2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有
（A）液体密度 （B）玻璃泡大小
（C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细
（3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需____ ____。
答案：（1）A （2）BC
（3）偏大；调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm，然后读数
解析：（1）玻璃管很细，其中因液面上升而改变气体的体积可以不计，也就是说可以认为气体是一个等容变化，此时，气体的压强与热力学温度成正比，所以刻度均匀，刻度值上小下大，故选A。
（2）因为这个温度计要求玻璃泡体积很大，而左玻璃管内径很细，误差才小，所以选BC。
（3）因为该温度计是在标准大气压下标的刻度，所以当大气压是75cmHg时，用该温度计测得的温度值偏大。为测得准确的温度，在测量时需要调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm，也就是76cmHg（相当于标准大气压），然后读数。
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