押题精选15 热学-2021年高考物理108所名校押题精选（解析版）

押题精选 15 热学 1．研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液 态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动。下列说法正确的是（ ） A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动 B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈 【答案】D 【详解】AB．布朗运动是固态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则的运动，可以间接反映气体 分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故 AB错误； C．在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是很多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规 则运动的轨迹，故 C错误； D．在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗运 动越剧烈，故 D正确。 故选 D。 2．2021年 3月中旬，我国大部分地区经历了近 10年来最强的沙尘暴，给人们的生活带来了极大不便。假 设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变，关于这团沙尘暴，以下说法正确的是（ ） A．该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其它物质颗粒无规则运动的 动能和势能的总和 B．该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度逐渐升高、风势逐渐减弱，则其内能 逐渐减小 C．沙尘暴中的沙尘颗粒具有波动性 D．沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动 【答案】C 【详解】A．内能是指物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，而不是物体宏观运动的动能和 势能的总和，故 A错误； B．从低温到高温，内能增加，内能的宏观表现是温度，温度越高，内能越大，温度越低，内能越小，故 B 错误； C．任何运动的物体都具有波粒二象性，故 C正确； D．沙尘暴的运动是气流运动形成的，而布朗运动只能用显微镜观察，肉眼是看不到的，故 D错误。 故选 C。 3．据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或 液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在 10-3～103μm之间。已知布朗运动微粒 大小通常在 10-6m数量级。下列说法正确的是 （ ） A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动 B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因 为气体浮力作用 【答案】B 【详解】AB.布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，所以它反映 的是气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故 B 正确，A错误； C. 在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动 的轨迹，故 C错误， D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动；固态或液态颗粒能 长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的，不是浮力作用的结果，故 D错误。 故选 B。 4．下列说法正确的是（ ） A．甲图中的酱油蛋是布朗运动的结果 B．乙图中的水黾可以停在水面，是因为水的表面张力 C．丙图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润 D．丁图中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．甲图中的酱油蛋是扩散现象，是分子无规则运动的结果，A错误； B．乙图中的水黾可以停在水面，是因为水的表面张力，B正确； C．丙图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，C错误； D．由热力学第二定律可得，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但电冰箱的制冷系统能够不断的冰 箱内的热量传递到外面是由于电动机做功，不违背热力学第二定律，D错误； 故选 B。 5．氢弹造价高，寿命短，难保存。最主要的原因就是其中的氚核 3 1H 会发生β衰变生成氦核 3 2He，其半衰期 为 12.5年。若一枚氢弹中有 1kg氚核 3 1H ，假设氚核 3 1H 衰变产生的电子全部定向运动，已知电子电荷量为 1.6×10-19C，阿伏加德罗常数为 6×1023mol-1，1年约为 3.2×107s。则一个半衰期内形成的平均电流约为（ ） A．4×10-4A B．4×10-2A C．8A D．8×10-2A 【答案】B 【详解】阿伏伽德罗常数是联系微观和宏观的桥梁。1kg氚核所含分子数 A mN N M  其中 m=1kg，M为氚核摩尔质量。半衰期 T内，有 1 2 N 个分子发生衰变，即释放 1 2 N 个电子，又 qI t  其中 t=T 1 2 q Ne 得 24 10I   A 故选 B。 6．网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、 膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的 p—V图像中， 一定质量的理想气体从状态 A依次经过状态 B、C和 D后再回到状态 A，整个过程由两个等温过程和两个 等容过程组成，状态 A和状态 D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是 （ ） A．状态 B→状态 C的过程中，单位体积中的气体分子数目增大 B．状态 B气体的温度大于状态 D气体的温度 C．状态 A对应的是图丙中的图线① D．状态 C中每个气体分子的动能都比状态 A中的大 【答案】C 【分析】本题考查理想气体状态方程、分子动理论，目的是考查学生的理解能力。 【详解】A．由题图知状态 B→状态 C的过程中气体的体积不变，所以密度不变，即单位体积中的气体分子 数目不变，选项 A错误； B．由状态 B→状态 C的过程为等容变化，状态 C的气体压强大于状态 B的气体压强，TC>TB，而 D CT T ， 所以 TD>TB，选项 B错误； C．因当温度升高、分子热运动加剧时，速率较大的分子所占百分比增高，分布曲线的峰值向速率大的方动 移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽、变平坦，由题图知状态 A的温度低，所以对应的是图线①， 选项 C正确； D．温度是分子平均动能的标志，不代表每个分子的动能，选项 D错误。故选 C。 7．某同学用如图装置“研究一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关系”。测得初始状态的压强为 0p ， 温度为 0t 。现逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强 p和温度 t， 并记录下每次测量结果与初始值的差 值 p 和 t 。该过程中下列图像一定正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】CD.由公式 pV nRT 可知 nRp T V  则 p T   ， p t   故 C正确，D错误； AB.由公式 pV nRT 可知  273nR nRp T t V V    若横坐标是摄氏温度，则 B正确，若横坐标是绝对温度，则 A正确， 本题选一定正确的故选 C。 8．如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘 20cm处松手让 它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把 100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察 指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确 的是（ ） A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C．步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D．步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 【答案】D 【详解】步骤①和②都从相同的高度下落，不同的是豆粒的个数，故它模拟的气体压强与分子密集程度的 关系，也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力；而步骤②和③的豆粒个数相同，让它 们从不同的高度落下，豆粒撞击的速率不同，所以它们模拟的是分子的速率与气体压强的关系，或者说是 气体的分子平均动能与气体压强的关系； 故选 D。 9．2020年 1月 1日TPMS（胎压监测系统）强制安装法规已开始执行。汽车行驶时TPMS显示某一轮胎 内的气体温度为 27℃，压强为 240kPa，已知该轮胎的容积为 30L，阿伏加德罗常数为 23 16.0 10 molAN   ， 0℃、1 atm下 1mol任何气体的体积均为 22.4L，1atm 100kPa 。则该轮胎内气体的分子数约为（ ） A． 231.8 10 B． 241.8 10 C． 238.0 10 D． 248.0 10 【答案】B 【详解】设胎内气体经过一定过程后温度变为 2 0 C 273KT    ，压强变为 2 100kPap  ，体积变为 2V ， 则由理想气体方程得 1 1 2 2 1 2 pV p V T T  所以 1 2 1 2 2 1 65.52LpTVV p T   该状态下气体的物质的量为 2 65.52L 2.925mol 22.4L/mol Vn V    所以气体的分子数约为 241.755 10Am nN   故选 B。 10．如图，是某同学利用气缸设计的汽车加速度传感器示意图，将气缸水平固定在汽车上且开口向后，内 壁光滑，用活塞封闭一定质量气体，通过活塞的移动判断汽车加速和减速的情况。若气缸和活塞均绝热， 汽车由匀速变为加速前进，气缸内气体（ ） A．单位体积内的分子数变多 B．分子的平均动能变大 C．单位时间分子撞击活塞的次数减小 D．内能变大 【答案】C 【详解】AC．对活塞进行受力分析，如图所示 当汽车匀速时，由平衡关系可知 0p S pS 0p p 当汽车加速时，由平衡关系变为加速运动，且加速度 a方向向左，由牛顿第二定律可得 0p S pS ma  故可知 0p p 压强变小，即体积变大。故单位体积内的分子数变少；单位时间内分子撞击活塞的次数减少，故 A错误，C 正确； BD．由热学第一定律可知 U Q W   题中绝热，故可知 Q等于 0，体积变大，W为负值，故内能减小，分子平均动能也减小，故 BD错误； 故选 C。 11．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁 扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸 盘牢牢地被固定在墙壁上。若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（ ） A．吸盘内气体压强增大 B．吸盘内气体分子的密度增大 C．吸盘内气体分子的平均速率增大 D．吸盘内气体要吸收热量 【答案】D 【详解】ABC．吸盘内封闭了一定质量的理想气体，由图可知，吸盘内的气体体积变大，吸盘内气体分子 的密度减小；温度不变，吸盘内气体分子的平均动能不变，平均速率不变；温度不变，体积变大，由玻意 耳定律可知，吸盘内气体压强减小，故 ABC错误； D．理想气体温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内气体要吸 收热量，故 D正确。 故选 D。 12．呼吸机在抗击新冠肺炎的战疫中发挥了重要的作用。呼吸机的工作原理可以简述为：吸气时会将气体 压入患者的肺内，当压力上升到一定值时，呼吸机会停止供气，呼气阀也会相继打开，患者的胸廓和肺就 会产生被动性的收缩，进行呼气。若吸气前肺内气体的体积为 0V ，肺内气体压强为 0p （大气压强）。吸入 一些压强为 0p 的气体后肺内气体的体积变为V ，压强为 p，若空气视为理想气体，整个过程温度保持不变， 则吸入气体的体积为（ ） A． 0V V B． 0 pV p C．  0 0 p V V p  D． 0 0 0 pV p V p  【答案】D 【详解】设压入的气体体积为 1V ，气体做等温变化，则 0 0 0 1pV p V p V  解得 0 0 1 0 = pV p VV p  故 D正确，ABC错误。 故选 D。 13．下列说法错误的是（ ） A．一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可以同时湮灭，转化为 光子 B．为避免自感引起火灾，大功率电动机的开关应装在金属壳中，或浸在绝缘油中 C．制作晶体管、集成电路只能使用单晶体，如单晶硅、单晶锗 D．相机的镜头镀膜后在阳光下是彩色的，产生的原因是光的衍射 【答案】D 【详解】A．一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可以同时湮灭， 转化为光子，A正确； B．电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中，最好使用油浸开关，即把开关的触点浸在绝缘油中， 避免在断开开关时，由于自感出现电火花，B正确； C．晶体管、集成电路的工作性能与材料的微观结构有关，材料内原子的排列不能是杂乱无章的，所以制作 晶体管、集成电路只能用单晶体，C正确； D．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色，这是光的薄膜干涉现象，D错误。 故选 D。 14．小明同学在清洗玻璃试管时发现：将盛有半管水的试管倒扣在水槽中时水并不会流入盆中，且管内水 面下凹，如图所示。他又在水槽中滴入一滴蓝色的硫酸铜溶液，一段时间后试管中的水也变蓝了。对于上 述现象，下列说法中正确的是（ ） A．试管中水面下凹是由于管中气体压强引起的 B．试管中水面下凹说明水对玻璃是不浸润的 C．试管中的水变蓝是由于硫酸铜分子间存在斥力 D．试管中的水变蓝是由于硫酸铜分子扩散引起的 【答案】D 【详解】AB．试管中水面下凹是由于水对玻璃是浸润的，选项 AB错误； CD．试管中的水变蓝是由于硫酸铜分子扩散引起的，选项 C错误，D正确。 故选 D。 15．为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作。给储液 罐打足气，打开开关就可以让药液喷撒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气 体（ ） A．内能不断减小 B．压强不断减小 C．外界对气体做功 D．气体对外放热 【答案】B 【详解】A．由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A错误； B．随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B正确； CD．气体的体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，CD错误。 故选 B。 16．电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞 跃的主要动力。如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率，已知1kg标准煤完全燃烧 时产生的热量约为 72.93 10 J 。则（ ） A．发电站的发电效率约为 40% B．提高输送电压可以提高发电站的发电效率 C．1kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为 69.4 10 J D．用户端消耗1kW h 的电能，发电站需要烧0.5kg的标准煤 【答案】C 【详解】A．发电站的发电效率约为90% 40% 99% 35.64%   ，A错误； B．提高输送电压并不能提高发电站的发电效率，B错误； C．1kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为 7 62.93 10 J 35.64% 90% 9.4 10 J     C正确； D．由于 61kW h 3.6 10 J   6 6 3.6 10 J 0.38kg 9.4 10 J / kg    用户端消耗1kW h 的电能，发电站需要烧约0.38kg的标准煤，D错误。 故选 C。 17．五颜六色的气球是很多小孩非常喜欢的玩具。将一个气球从较冷的室外带到较温暖的室内（室内外温 差较大），一段时间后球内气体状态稳定，气球无漏气现象。在此过程中关于气球内气体说法正确的是（ ） A．分子平均间距减小 B．分子平均动能减小 C．气体的压强不会发生变化 D．气体吸收的热量大于内能的增加量 【答案】D 【详解】A．温度升高，气球体积膨胀，分子平均间距增大。A错误； B．温度升高，分子的平均动能增大。B错误； C．根据气体状态方程，因为气体温度及体积均变大，所以其压强无法确定。C错误； D．气体温度升高，内能增大，气球膨胀，对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收的热量大于内能的增 加量。D正确。 故选 D。 18．如图所示，一定质量的理想气体从状态 a依次经过状态 b、c和 d再回到状态 a的过程，a→b是温度为 T1的等温过程，c→d是温度为 T2的等温过程，b→c和 d→a为绝热过程（气体与外界无热量交换），这就是 著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率 为 2 1 1 T T    。下列说法正确的是（ ） A．a→b过程气体对外界做功且吸收热量 B．b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量 C．c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少 D．由卡诺循环可知热机效率可能达到 100% 【答案】A 【详解】A．a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据 热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故 A正确； B．b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知 b→c过程气 体对外做的功等于气体内能的减少量，故 B错误； C．c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单 位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故 C错误； D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不可能达 到 100%，故 D错误。 故选 A。 19．分子势能 pE 随分子间距离 r变化的图像（取 r趋近于无穷大时 pE 为零），如图所示。将两分子从相距 r 处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是（ ） A．当 2r r 时，释放两个分子，它们将开始远离 B．当 2r r 时，释放两个分子，它们将相互靠近 C．当 1r r 时，释放两个分子， 2r r 时它们的速度最大 D．当 1r r 时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小 【答案】C 【详解】由图可知，两个分子在 r=r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力 恰好为 0。 AB．结合分子之间的作用力的特点可知，当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所 以假设将两个分子从 r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故 A、B错误； C．由于 r10 为斥力,F