考点十九热学计算——五年（2018-2022）高考物理真题专项汇编卷
新高考版
1.【2022山东卷】某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过
、两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体阀门相连的A B
视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为0p。求：
∆；
（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度需从A室充入B室的气体质量m
（2）鱼静止于水面下1H处时，B室内气体质量2m。
2.【2022广东卷】[选修3-3]
（1）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
（2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将80mL水装入容积为
380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230mL。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强0p取5
1.010kg/m
10m/s，水的密度ρ取33
⨯。求水底的压强p和水的深度⨯，重力加速度g取2
1.010Pa
h。
3.【2022湖南卷】[物理——选修3-3]
（1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是________。
A.A 端为冷端，B 端为热端
B.A 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B 端流出的
C.A 端流出的气体内能一定大于B 端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
（2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积09.9L V = 的导热汽缸下接一圆管，用质量190g m = 、横截面积210cm S = 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量210g m = 的U 形金属丝，活塞刚好处于A 位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B 。已知
A B 、间距离10cm h = ，外界大气压强50  1.0110Pa P =⨯ ，重力加速度取210m/s  ，环境温度保持不变。求
（i ）活塞处于A 位置时，汽缸中的气体压强1p ；
（ii ）活塞处于B 位置时，液体对金属丝拉力F 的大小。
4.【2021广东卷】【选修3-3】
（1）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强；从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能_____（选填“变大”，“变小”或“不变”）。
（2）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示。某种药瓶的容积为0.9mL ，内装有0.5mL 的药液，瓶内气体压强为51.010Pa ⨯。护士把注射器内横截面积为20.3cm 、长度为0.4cm 、压强为51.010Pa ⨯的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。
5.【2021河北卷】【选修3–3】
（1）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A B 、，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A 中细沙的质量大于B 中细沙的质量，重新平衡后，汽
缸A 内气体的内能___（填“大于”“小于”或“等于”)气缸B 中气体的内能。图2为重新平衡后A B 、汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线___（填图像中曲线标号）表示汽缸B 中气体分子的速率分布规律。
（2）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为33.010Pa ⨯。
（ⅰ）当夹层中空气温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；
（ⅱ）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。设环境温度为27℃，大气压强为51.010Pa ⨯。
6.【2021湖北卷】质量为m 的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面积为S 的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。当气缸如图a 竖直倒立静置时。缸内气体
体积为1V 。温度为1T 。已知重力加速度大小为g ，大气压强为0p 。
（1）将气缸如图b 竖直悬挂，缸内气体温度仍为1T ，求此时缸内气体体积2V ；
（2）如图c 所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为3V 时，求此时缸
内气体的温度。
7.【2021江苏卷】如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S ，与气缸底部相距L ，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为0p 和0t 。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L 后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q ，求该过程中
（1）内能的增加量U ∆；
（2）最终温度T 。
答案以及解析
1.答案：（1）Mma
V g
ρ（2）100
gH p m gH p ρρ++解析：本题考查牛顿第二定律和等温气体变化定律。
（1）设开始时鱼的体积为0,V B 室气体密度为 ρ气，
对鱼根据平衡条件得0Mg gV ρ=①
开始时B 室气体质量m V ρ=气②
B 室体积增大后，设增大的体积为ΔV ，对鱼根据牛顿第二定律得()0Δg V V Mg Ma ρ+-=③联立①②③解得A 室充入B 室的气体质量ΔΔMma m V V g
ρρ==气④（2）开始时B 室内气体体积为V ，气体压强为10p gH p ρ=+⑤
鱼静止于水面下1H 处时，B 室内气体体积也为V ，
气体压强为210p gH p ρ=+⑥
设鱼静止于水面下1H 处时，B 室内气体在压强为1p 时的体积为1V ，根据玻意耳定律得112p V p V =⑦联立⑤⑥⑦解得1010
gH p V V gH p ρρ+=+⑧此时B 室内气体质量10110gH p m V m gH p ρρρ+==
+气⑨2.答案：（1）不是；大于
（2）10m
解析：（1）本题考查热力学第二定律。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程通过空调的压缩机做功，消耗了能量，不是自发过程，由于空调消耗了电能，根据热力学第二定律，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，因此空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
（2）本题考查玻意耳定律的应用。
瓶内的气体发生等温变化，遵循玻意耳定律，则00p V pV =①
其中0380mL 80mL 300mL V =-=②
380mL 230mL 150mL V =-=③
联立①②③解得52.010Pa p =⨯⑤
由0p p gh
ρ=+联立④⑤解得10m h =⑥
3.答案：（1）ABE
（2）（i ）5110Pa p =；（ii ）1N
F =解析：（1）本题考查温度与分子平均速率的关系、气体的内能、热力学第二定律。由于从A 端流出的气体分子的热运动速率较小，从B 端流出的气体分子的热运动速率较大，所以A 端为冷端，B 端为热端，因此A 端流出的气体分子热运动的平均速率小于B 端流出的气体分子的平均速率，A 、B 项正确；由于不知道从A 端流出的气体分子数与从B 端流出的气体分子数的大小关系，故无法确定A 端流出的气体内能与从B 端流出的气体内能的大小关系，C 项错误；该装置气体进出的过程通过外力做功实现冷热气体的分离，满足能量守恒定律和热力学第二定律，D 项错误，E 项正确。（2）（i ）将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有0112()p S p S m m g
=++代入数据解得5110Pa
p =（ii ）当活塞在B 位置时，汽缸内压强为2p ，则有1020()
p V p V Sh =+代入数据解得429.910Pa
p =⨯将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有0212()p S p S m m g F
=+++联立解得1N
F =4.答案：（1）小于；不变
2018广东高考
（2）51.310Pa
⨯解析：（1）本题考查理想气体状态方程和气体分子的平均动能。瓶内气体温度不变，但体积减小，根据112212
p V p V T T =可知，气体压强增大。气体温度不变，气体分子的平均动能不变。（2）本题考查变质量的气体问题。
对瓶内与注射器内气体51110Pa p =⨯