专题21 热力学定律-2021年等级考上海市高三上学期期中期末(一模)物理试题汇编(详解版)

2021年高考上海市高三上学期期中期末物理试题汇编21热力学定律（7个选择题，11个填空题，共18个题目）1（2021·上海市延安中学高三上学期11月期中如图，开口向下的玻璃管插入水银槽中，管内封闭了一段气体气体长度为管内外水银面高度差为若保持玻璃管不动向水银槽内舀出少许水银（ A.l增大增大 B.l减小增大 C.l增大减小 D.l减小减2上海市嘉定区一中高三上学期11月期中如图所示一定质量的气体被封闭在高H的容器下部活塞质量m、横截面积S容器上方与大气接通，大气压强p0。初始时，活塞静止在容器正中间。不计活塞摩擦，保持温度不变，缓慢将活塞上部抽成真空，最终容器内被封闭的气体压强是（ ）mgA.一定是 B.一定s

pmg0 s2mg

mg

mg

mgC. 或0 ss 2

D.介于 s

0 s 之间某个值23（2021·上海市奉贤区高三上学期1月一模期末如图，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。若把玻璃管缓慢向上提起，但管口不离开液面，则管内气的长度（ ）A.L1和L2都变小C.L1变大，L2变小

B.L1和L2都变大D.L1变小，L2变大4（2021·上海市奉贤区高三上学期1月一模期末如图所示是一定质量的理想气体的P-T图像，按图箭头从状态a变化到状态b，再变化到状态c。则在此过程中气体体积（ ）A.减小后增大C.先增大后减小

B.先减小后不变D.先增大后不变5（2021·1如图所示，一只贮有空气密闭烧瓶用玻璃管与水银气压计相连，气压计的A、B管内汞面在同一水平面上．现缓慢降低烧瓶内空气的温度，同时缓慢移动气压计A管，使气压计B管的水银面保持在原来的水平面上，则 的A.管应向上移动B管应向下移动C.管应向上移动D.管应向下移动611M面的细线系在光滑斜面上．气缸内有一个质量为m的活塞，活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气．气缸内密封有一定质量的理想气体．如果大气压强增大（温度不变，则（）气体的体积增大细线的张力增大气体的压强增大斜面对气缸的支持力增大7（2021·11如图所示，一根粗细均匀，两端封闭的玻璃管中有一段水t（上段空气）和段空气）和t（下段空气，而水银柱没有移动，比较t及t212的大小，可知（）t1

t2

t1

t2t1

t2

无法确定8（2021·上海交大附中高三上学期11月期中如图所示的是“研究一定质量的气体在体积不变时，其强与温度的关系”的实验装置，其中对应的传感器传感器，传感器传感器。9（2021·上海市九校高三上学期1月一模期末夏天的阳光烤暖了大地，使地面附近的空气变热，形成.内能选填“升高”“降低”或“不变”).10（2021·1如图所示，两端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管中间有一段水银柱将管中气体分成体积相等的两部分，管内气体的温度始终与环境温度相同．一段时间后，发现下面气体的体积比原来大了，则可以判断环境温 了（升或降，下面气体压强变化上面气体压强的变化量（大于、“等”或小”）．11（2021·11一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面

p0

。经过太阳暴晒，气体温度由T0

300K升至T1

350K。求此时气体的压强；保持T1

350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p，求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。012（2021·上海市奉贤区高三上学期1月一模期末如图所示，两端封闭的均匀半圆（圆心为O）封闭一定质量理想气体，管内有不计质量、可自由移动的、绝热活塞P，将管内气体分成两部分。开始时OP与管道的水平直径的夹角为=45，此时两部分气体压强均为P=1.010，温度相同。若缓慢升高左侧气体的温度，而保持右侧气体温度不变，当活塞缓慢移动到管道最低点（不计摩擦）时，右侧气体的压强。若缓慢升高左侧气体的温度时，为保持活塞位置不变，则右侧气体的温度同时缓慢升高，应为左侧气温度 倍。13（2021·1月一模期末如图所示，竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒4倍，细筒足够长，粗筒中AB两轻质活塞间封有一定量的理想气体，气柱长l=10cm。活塞A上方为水H=3cm和使之处于平衡状态。若外界大气压始终为p0=76cmHg27℃。p1；保持温度不变，向上缓慢推动活塞B，试计算粗筒中的水银柱刚好完全进入细筒时，封闭气体的压强p2和活塞B上升的距离x；在第2问的基础上，固定活塞B的位置不变，将装置放入57入水银，为保证活塞Ah’为多少？p－V图上定性画出气体状态变化的整个过程。14（2021·上海市嘉定区一中高三上学期11月期中一定质量的气体经历b、cd四段变化过程，压强与热力学温度的关系如图所示，气体体积在增大的过程。忽略气体分子势能，气体的内能增大的过程。15（2021·上海市金ft区高三上学期1月一模期末固定三通管的AB管竖直CD管水平，水银在管子A端封闭了一定量的气体。初始时封闭空气柱长度为管内水银柱长如图所示。打开阀门后端气体将经过程；稳定后，空气柱的长度（已知大气压强为水银的密度为，重力加速度为g）16（2021·上海市浦东新区高三上学期1月一模期末某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温（填高”“低”“等外界温度，容器中空气的密（“大”“小于或等于”）外界空气的密度．17（2021·1如图，固定密闭容器内储有一定量的水，若拔掉容器底部的软木塞，可能观察到的现象。18（2021·11kg的活塞位于气缸口处，并将一定质量27C的气体封闭于气缸中，如图甲所示，不计活塞与缸壁间摩擦。将气缸顺时针缓慢旋177C不变。则此时气体压强Pa。之后保持温度不变，在活塞上方kg的重物，活塞可将气体的体积压缩一半（大气压强为1.0105Pa）2021年高考上海市高三上学期期中期末物理试题汇编21热力学定律（7个选择题，11个填空题，共18个题目）1（2021·上海市延安中学高三上学期11月期中如图，开口向下的玻璃管插入水银槽中，管内封闭了一段气体气体长度为管内外水银面高度差为若保持玻璃管不动向水银槽内舀出少许水银（ l【答案】A【解析】

l减小增大 C.l增大减小 D.l减小减小少许水银时液面与水银柱上升相同的高度，分析压强的变化情况，看能否平衡。由题意可知变化过程等温变化；先假设向水银槽内舀出少许水银时水银柱不动PghP0h增大，则封闭气体压强Pl增大；根据h增大。故A正确，BCD故选A。

PghP0各个状态参量的变化情况。211H的容器下部，活塞质量m、横截面积S容器上方与大气接通，大气压强。初始时，活塞静止在容器正中间。不计活摩擦，保持温度不变，缓慢将活塞上部抽成真空，最终容器内被封闭的气体压强是（ ）mgA.一定是 B.一定s

pmg0 s2mg

mg

mg

mgC. 或0 ss 2

D.介于 s

0 s 之间某个值2【答案】C【解析】【分析】变化，进而得到上升距离。汽缸内气体原来的压强为p、后来的压强为p，活塞上升至高度为h，对活塞受力分析，根据平衡条件得pSpSmg0变化后属于等温变化，由玻意耳定律得

pVpV2VSHVSh联立得mgpS，则hH0

p

pSHmgH02Sh0mgpS，则hH，可得0

p

pmg0 S2C正确，ABD错误；故选C。

pmgS【点睛】本题考查气体定律的综合运用，解题关键是要分析好压强P、体积V两个参量的变化情况。3（2021·1如图，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的长度（ ）A.L1和L2都变小C.L1变大，L2变小【答案】B【解析】由玻意耳定律

B.L1和L2都变大D.L1变小，L2变大PLSC2 2 2PPh2 1PLSC11 1把玻璃管缓慢向上提起，L2增大，P2减小，P1减小，L1增大，B正确，ACD错误。故选B。4（2021·上海市奉贤区高三上学期1月一模期末如图所示是一定质量的理想气体的P-T图像，按图箭头从状态a变化到状态b，再变化到状态c。则在此过程中气体体积（ ）A.先减小后增大C.先增大后减小【答案】C【解析】根据理想气体状态方程公式

B.先减小后不变D.先增大后不变pVCT得由图象可得

VCTpT ，，V 0a 2，，

V b p

V c 2p0 0 0所以.

状态a变化到状态b，再变化到状态c在此过程中气体体积先增大后减小，故C正确，ABD错误。故选C。5（2021·1如图所示，一只贮有空气密闭烧瓶用玻璃管与水银气压计相连，气压计的AB气压计A管，使气压计B管的水银面保持在原来的水平面上，则 的A.管应向上移动B管应向下移动C.管应向上移动D.管应向下移动【答案】B【解析】气压计BB管水银面不变，所以A管必须下移，故B正确，ACD错误．611M面的细线系在光滑斜面上．气缸内有一个质量为m的活塞，活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气．气缸内密封有一定质量的理想气体．如果大气压强增大（温度不变，则（）气体的体积增大细线的张力增大气体的压强增大斜面对气缸的支持力增大【答案】C【解析】0设大气压强为PPSPS=PS，P0A错误，C正确．对封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡得，细线拉力与大气压强度的改变没有关系，即细线的张力不变，故B错误．对封闭气体和0汽缸及活塞整体受力平衡得，斜面的支持力与大气压强度的改变没有关系，故D错误．故选C．.7（2021·11如图所示，一根粗细均匀，两端封闭的玻璃管中有一段水t（上1段空气）和2

（下段空气，而水银柱没有移动，比较t1

及2

的大小，可知（ ）t1

t2

t1

t2t1

t2

无法确定【答案】A【解析】2 1 由图示可知，气体压强：p=p+h＞p，设气体的温度为T2 1 pp解得：

T ttTpp因为p、T相同，初始压强大的小，则故选A。

tt1 28（2021·上海交大附中高三上学期11月期中如图所示的是“研究一定质量的气体在体积不变时，其强与温度的关系”的实验装置，其中对应的传感器传感器，传感器传感器。【答案】 (1).压强 (2).温度【解析】压强传感器只需要联通就可以和待测气体保持压强相同，因此上方是压强传感器温度传感器需要和待测气体充分接触，才能达到温度平衡，因此应该在储气罐保持密切接触，因此B温度传感器。9（2021·上海市九校高三上学期1月一模期末夏天的阳光烤暖了大地，使地面附近的空气变热，形成.内能选填“升高”“降低”或“不变”).【答案】 (1).减小 (2).降低【解析】暖气团在上升过程中膨胀，对外做正功，由热力学第一定律知内能减小；温度降低。10（2021·上海市浦东新区高三上学期1月一模期末如图所示，两端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管间有一段水银柱将管中气体分成体积相等的两部分，管内气体的温度始终与环境温度相同．一段时间后，发现下面气体的体积比原来大了，则可以判断环境温 了（升或降，下面气体压强的变化上面气体压强的变化量（大于、“等”或小”）．【答案】 (1).升高 (2).等于【解析】下面部分体积变大，则说明水银柱发生了向上运动，则其受力出现了不平衡；若气体温度变化则压强变化，p假设两部分气体体积不变，则压强变化量为△p＝T1

△t，若升温则增加，若降温则减小，两部分气体的温p度变化量相同，则压强的变化量大小决定于1T1

，因下端气体的压强大于上端气体的压强，温度相同，则得下端部分的压强变化量大于上端的压强的变化量．则若温度降低压强都减小，下面降的多，则水银柱会向下移动，若升温则下面气体压强增加的多，水银柱向上移动．据此可知本题中温度升高；最终稳定时，据p =p -ρgh，可△p =△p ．上 下 上 下．11（2021·11一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面

p0

T0

300K升至T1

350K。求此时气体的压强；保持T1

350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p，求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。076【答案】 (1). p60【解析】

(2).6∶7p，由于气体做等谷变化，根据查理定律得p p0T T0 1又T 300K，T0 1

350Kpp p760pV m根据克拉伯龙方程 R，得集热器内气体的体积不变，则得剩余气体的质量与原来总质量的比值T m6m 7012（2021·上海市奉贤区高三上学期1月一模期末如图所示，两端封闭的均匀半圆（圆心为O）封闭一定质量理想气体，管内有不计质量、可自由移动的、绝热活塞P，将管内气体分成两部分。开始时OP与管道的水平直径的夹角为=45，此时两部分气体压强均为P=1.010，温度相同。若缓慢升高左侧气体的温度，而保持右侧气体温度不变，当活塞缓慢移动到管道最低点（不计摩擦）时，右侧气体的压强。若缓慢升高左侧气体的温度时，为保持活塞位置不变，则右侧气体的温度同时缓慢升高，应为左侧气温度 倍。【答案】 (1).1.5×105 (2).1【解析】(1)[1]对于管道右侧气体，由于气体做等温变化，则有：p0V1＝p2V22V V2 3 1解得p2＝1.5×105Pa(2)[2]左右两边气体的体积均不变，则对左侧气体p p0 左T T0 左对右侧气体p p0 右T T0 右则即右侧气体的温度应为左侧气体温度1

p =p左 右T =T左 右13（2021·1月一模期末如图所示，竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒4倍，细筒足够长，粗筒中AB两轻质活塞间封有一定量的理想气体，气柱长l=10cm。活塞A上方为水H=3cm和使之处于平衡状态。若外界大气压始终为p0=76cmHg27℃。p1；保持温度不变，向上缓慢推动活塞B，试计算粗筒中的水银柱刚好完全进入细筒时，封闭气体的压强和活塞Bx；在第2问的基础上，固定活塞B的位置不变，将装置放入57入水银，为保证活塞Ah’为多少？p－V图上定性画出气体状态变化的整个过程。【答案】(1)81cmHg【答案】(1)81cmHg；(2)4cm；(3)9cm；(4)

pp1

g(hH)76cmHg(23)cmHg81cmHg4倍，则水银柱完全推入细筒时有H4Hh(432)cm14cm所以p pgH76cmHg14cmHg90cmHg2 0设封闭气体后来的高度为l'，粗筒截面积为S，因为温度不变，根据玻意耳定律有plSp1 2

l'S得l9cm则xlHl'(1039)cm4cmpT2

3即pTp2 390cmHg p3(27327)K (27357)K得p99cmHg3又ppg(Hh)3 0得h9cm如图所示14（2021·11一定质量的气体经历b、cd四段变化过程，压强与热力学温度的关系如图所示，气体体积在增大的过程。忽略气体分子势能，气体的内能增大的过程。【答案】 (1).c过程 (2).b过程【解析】[1][2]a因此内能不变；b过程温度升高，压强增大，由于图像的斜率不变，因此气体的体积不变，由于b过程温度升高，因此气体的内能增大；c过程压强减小，温度不变，由玻意耳定律可得，气体体积增大，由于c过程温度不变，因此气体的内能不变；的d过程温度降低，压强减小，由于图线的斜率不变，因此气体的体积不变，由于d过程气体的温度降低，因此气体的内能减小；综上所述，气体体积在增大的过程是c过程，气体的内能在增大的过程是b过程；15（2021·上海市金ft区高三上学期1月一模期末固定三通管的AB管竖直CD管水平，水银在管子A端封闭了一定量的气体。初始时封闭空气柱长度为管内水银柱长如图所示。打开阀门后端气体将经过程；稳定后，空气柱的长度（已知大气压强为水银的密度为，重力加速度为g）【答案】 (1).等温压缩

p2gh lp gh【解析】[2]端气体进行等温变化，设管的横截面积是S，阀门打开前，封闭气体的压强是P1，打开后，压强为P2，根据玻意耳定律PVPV11 22而PP0 1

g2hPP0 2

gh并且VlS，V1 2

l'S联立可得

l'

p2gh lp gh由上式可看出，气柱的长度减小了，则封闭气体经历了等温压缩。16（2021·上海市浦东新区高三上学期1月一模期末某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温（填高”“低”“等外界温度，容器中空气的密（“大”“小于或等于”）外界空气的密度．【答案】 (1).低于 (2).大于【解析】Q0W0，根据热力学UQW0，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：PVnRT又m，m为容器