专辑17 热学（二）-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 17 热学（二） 1、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）如图是“用 DIS 研究在温度不变时，一定质量的气体压强 与体积的关系”的实验装置。 主要步骤如下： ①将压强传感器调零； ②把活塞移至注射器满刻度处； ③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机； ④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积 V，以及相应的压强传感器示数 p。 （1）实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证_____不变。为此，在封入气体前，应 ________________。 （2）其中一小组根据测量的数据，绘出 p- 1 V 图像如图所示。发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一 现象的可能原因是：_________。 （3）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录 4 组注射器上的刻度数值 V，以及相应的压强传感器示数 p。在 采集第 5 组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了 4 组数据，其余操作无误。 A． B. C. D. 该小组绘出的 V- 1 p 关系图像应是_______________，给出分析依据：_________________。 【答案】 (1). 质量 (2). 在活塞上均匀涂抹润滑油 (3). 注射器内的气体向外泄漏 (4). D (5). 测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积 V0 未计入，纵轴存在截距-V0，软管脱落后，气体向 外漏出，p 的测量值偏小，相应的横坐标 1 p 偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为-V0，故前后两条线相 交在此处。 【解析】 （1）[1]DIS 研究一定质量的气体压强与体积的关系，即质量、温度不变时气体的压强与体积的关系，所以 本实验保持温度不变，还需保证封闭气体质量不变； [2]为了防止漏气，需要在活塞上均匀涂抹润滑油； （2）[3]图线的上端出现了一小段弯曲，即当 1 V 增大，V 减小时，p 增加的程度不是线性关系，斜率减小说 明压强增加程度减小，其原因是注射器存在漏气现象； （3）[4][5]测量时，由于注射器与压强传感器连接部分气体的体积 V0 未计入，所以纵轴存在截距-V0；当软 管脱落后，由于气体向外漏出，p 的测量值偏小，相应的横坐标 1 p 偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍 为-V0，则前后两条线应相交在此处。 故绘出的 V- 1 p 关系图像应是 D。 2、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）某同学通过图 A 所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定 一颗形状不规则的冰糖的体积。 （1）图 A 中的 A 是_____传感器； （2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭 气体部分，是为了_______________；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重 做实验，这是为了___________。 （3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积 V 及对应压强 p，为了在 xOy 坐标系中获得直线图像， 应取 y 轴、x 轴分别为______（选填“V、 1 p ”或“p、 1 V ”） （4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图 B 所示，若已知传感器和注射器 连接处的软管容积为 V0，则这颗冰糖的体积为_______。 【答案】 (1). 压强 (2). 保持封闭气体的温度不变 (3). 保持封闭气体的质量不变 (4). V、 1 p (5). b+V0 【解析】 (1)[1]实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以由注射器上的刻度直接读出，因此传感器 A 是压强传 感器。 (2)[2][3]实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持气体 温度不变；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气 体质量不变。 (3)[4]由玻意耳定律 pV=C 可知 1V C p  所以 V 正比于 1 p ，为了在 xOy 坐标系中获得直线图像，应取 y 轴、x 轴分别为 V 和 1 p ； (4)[5]以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积 V 气=V+V0-V 冰糖 由玻意耳定律得 pV 气=C 则 1V C p 气 则有 0 1V V V V C p    气 冰糖 可得 0 1= - +V C V Vp 冰糖 当 1 =0p 时 V=-V0+V 冰糖=b 则冰糖的体积 V 冰糖=b+V0 3、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）某同学在地面用如图所示的模型模拟客机在高空时机舱的 换气过程。将外部压强为 p 的空气压缩后吸入内部，同时将内部原先的气体排出，以维持模型内压强为 1.2p 和空气的清洁。已知模型容积为 V，该同学认为：更换模型内全部空气的过程中机身内外的气体温度相同， 最少需要将体积为______的外部空气吸入。上述观点并不适用实际高空飞机吸入气体的情况，原因是______。 【答案】 (1). 1.2V (2). 实际高空中机舱内外气体温度不相同 【解析】 （1）因为更换模型内全部空气的过程中机身内外的气体温度相同，而模型内压强为 1.2p，同时外部压强为 p，根据压强与体积的关系，可知，最少需要将体积为 1.2V 外部空气吸入才能达到而模型内压强为 1.2p； （2）因为实际高空中机舱内外气体温度不相同，需要的外部空气的体积有变化。 4、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）如图（a）所示，在一个玻璃瓶中放入一个气球，把气球的 开口翻在玻璃瓶的瓶颈上。然后向气球吹气，如图（b）所示，气球不容易被吹大。这是因为当向气球内吹 入气体时，_______（选填“气球内”或“气球与锥形瓶之间”）的气体被密封且质量保持一定，体积 ________（选填“变大”“不变”或“变小”），压强_______（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 (1). 气球与锥形瓶之间 (2). 变小 (3). 变大 【解析】 [1][2][3]吹气球时，气球内的气体质量变大，压强变大，气球膨胀。由于瓶口被封住，气球内气体和气球与 锥形瓶之间气体总体积不变，等于锥形瓶的容积，气球膨胀，体积增大，气球与锥形瓶间气体质量一定， 体积减小，压强增大。 5、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）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。如下图所示，火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，然后迅速按到 皮肤上，自然降温后火罐内部气体体积_______（选填“不变”或者“减小”），内部气体压强_______外部 大气压（选填“大于”或“等于”或“小于”），使火罐紧紧吸附在皮肤上。 【答案】 (1). 减小 (2). 小于 【解析】 [1][2]火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，罐内气体受热排出，然后迅速按到皮肤上，气体经过热传递， 温度不断降低，气体的内能减小；火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，人的一部分的皮肤组织进入火罐内， 可知气体的体积减小；人的一部分的皮肤组织进入火罐内是由于火罐在内外气体压力差作用，可知气体压 强减小；故内部的压强小于外部大气压强； 6、（2021·上海市普陀区高三下学期 5 月二模）在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积的 关系”实验中。某同学按如下步骤进行实验： ①将注射器活塞移动到体积适中的V1 位置，接上软管和压强传感器，通过 DIS 系统记录下此时的体积 V1 与 压强 p1 ②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积。 ③读出注射器刻度表示的体积 V，通过 DIS 系统记录下此时的 V 与压强 p。 ④重复②③两步，记录 5 组数据。作 p﹣ 1 V 图。 （1）由相关数学知识可知，在软管内气体体积△V 不可忽略时，（1）在上述步骤中，该同学对器材操作的 错误是：___________。因为该操作通常会影响气体的___________（填写状态参量）。 （2）若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的 p﹣ 1 V 直线应是图 a 中的___________。（填 写编号）p﹣ 1 V 图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图 b 中的虚线）方程是 p=___________。（用 V1、p1、△V 表示） 【答案】 (1). 用手握住注射器前端 (2). 温度 (3). 1 (4). p1（ 0    V V V ） 【解析】 （1）[1][2]在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化，所以实验中，不能用手握住注射器前端，否则 会使气体的温度发生变化。 （2）[3]在 p﹣ 1 V 图像中，实验中因软管的体积不可忽略，气体测出的体积要比实际体积要小，所以压强 p 会偏大，最后拟合出的 p﹣ 1 V 直线应是图 a 中的 1 图线 （3）[4]在软管内气体体积△V 不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为 V1+△V，压强为 p1，末状态的 体积为 V+△V，压强为 p，由等温变化有： p1(V1+△V)=p(V+△V) 解得： p=p1（ 0     V V V V ） 当式中的 V 趋向于零时，有： p=p1（ 0    V V V ） 即该双曲线的渐近线（图 b 中的虚线）方程是： p=p1（ 0    V V V ） 7、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）体积为 V 的油滴，落在平静的水面上，扩展成面积为 S 的 单分子油膜，则该油滴的分子直径约为___________．已知阿伏伽德罗常数为 NA，油的摩尔质量为 M，则 一个油分子的质量为___________． 【答案】 (1). Vd S  (2). A Mm N  【解析】 单分子油膜可视为横截面积为 S，高度为分子直径 D 的长方体，则体积 V=SD，故分子直径约为 VD S  ； 取 1 摩尔油，含有 NA 个油分子，则一个油分子的质量为 A Mm N  ． 8、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）如图，通过橡皮球将烟雾吸入镶有玻璃的透明小盒中，在 强光照射下通过显微镜观察，可以观察到烟雾颗粒在做______运动；烟雾颗粒做这样运动的原因是：______。 【答案】 (1). 永不停息的无规则 (2). 见解析 【解析】 [1][2]在强光照射下通过显微镜观察，可以观察到烟雾颗粒在不停地做无规则运动；这是因为空气中气体分 子在做无规则运动，烟雾颗粒受到空气分子来自不同方向的撞击作用不能相互抵消，且不同时刻合力方向 不断改变，致使颗粒的运动状态不断发生变化。 9、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示，质量为 m、横截面积为 S、管壁厚度不计的玻璃 管，一端插入水银槽中，另一端用细绳悬挂于天花板，槽中水银面比管内水银面高 h．根据关系式 ________________，可以计算出细绳对玻璃管的拉力 F=______________。（已知大气压强为 P0，水银密度 为ρ，重力加速度为 g） 【答案】 (1). F+(p0+ρgh)S=mg+p0S (2). mg-ρghS 【解析】 [1]设封闭气体的压强为 p，则有 p=p0+ρgh 以玻璃管为研究对象，根据平衡条件可得 F+pS=mg+p0S 即 F+(p0+ρgh)S=mg+p0S [2]有上式整理得 F=mg-ρghS