2021年高考物理真题和模拟题分类汇编专题15热学含解析

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-3、3-4）

第一部分 热学（选修3-3）

专题1.15 与液柱相关的气体计算问题（能力篇）

1．（8分）（2021沈阳重点高中8月检测） 如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm．若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K．

（1）求细管的长度；

（2）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的热力学温度．

【名师解析】.（1）设细管的长度为l，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1．由玻意耳定律有

pV=p1V1①

由力的平衡条件有

p=p0–ρgh③

式中，p、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有

V=S（L–h1–h）④

V1=S（L–h）⑤

由①②③④⑤式和题给条件得

L=41cm⑥

（2）设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖–吕萨克定律有

10VVTT⑦

由④⑤⑥⑦式和题给数据得

T=312K⑧

2.（2020全国高考模拟10）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

【名师解析】：设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2，由力的平衡条件有

专题一 运动的描述 匀变速直线运动的研究

专题二 相互作用

专题三 牛顿运动定律

专题四 曲线运动 万有引力与航天 专题五 机械能及其守恒定律

专题六 碰撞与动量守恒

专题七 静电场

专题八 磁 场

专题九 电磁感应

专题十 交变电流

专题十一 近代物理

专题十二 热 学

专题十三 机械振动与机械波 光

专题十四 力学实验

专题十五 电学实验

专题十六 力学综合计算

专题十七 电学综合计算

专题一 运动的描述 匀变速直线运动的研究

1．(2021·6月浙江选考)用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示，下列说法正确的是( )

A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫可视为质点

B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球可视为质点

C．研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿可视为质点

D．研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马可视为质点

2．(多选)(2021·高考广东卷)赛龙舟是端午节的传统活动。下列v－t和s－t图象描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其他龙舟在途中出现船头并齐的有( )

3．(2021·高考全国卷甲)如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若θ由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将( )

A．逐渐增大

B．逐渐减小

C．先增大后减小

D．先减小后增大

专题二 相互作用

1．(2021·6月浙江选考)质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，下列说法正确的是( )

A．秋千对小明的作用力小于mg

B．秋千对小明的作用力大于mg

C．小明的速度为零，所受合力为零

D．小明的加速度为零，所受合力为零

第 1 页 / 共 24 页 第一部分 保分模块前置

专题1.1 热学问题

目录

【专题知识网络构建】 .............................................................................................................................................. 1

【专题高考定位】 ...................................................................................................................................................... 1

【突破高考题型】 ...................................................................................................................................................... 2

题型一 分子动理论 固体和液体 .................................................................................................................. 2

题型二 气体实验定律 理想气体状态方程 .................................................................................................. 5

题型三 热力学定律与气体实验定律的综合 ................................................................................................ 10

2024高考物理真题分项解析

专题15带电粒子在磁场中运动

1.（2024高考重庆卷）有人设计了一粒种子收集装置。如图所示，比荷为qm的带正点的粒子，由固

定于M点的发射枪，以不同的速率射出后，沿射线MN方向运动，能收集各方向粒子的收集器固定

在MN上方的K点，O在MN上，且KO垂直于MN。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强度大小

为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，速率为v0的粒子运动到O点时，打开磁场开关，该粒子全

被收集，不计粒子重点，忽略磁场突变的影响。

（1）求OK间的距离；

（2）速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求MO间的距离；

（3）速率为4v0的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的

时刻为计时O点。求打开磁场的那一时刻。

【答案】（1）02mvqB（2）023mvqB（3）3mqB

【解析】

（1）当粒子到达О点时打开磁场开关，粒子做匀速圆周运动，设轨迹半径为r1，如图所示由洛伦兹力提供向心力得

2001vqvBmr其中

0122mvOKrqB(2)速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关，则粒子在磁场中运动的轨迹半径

r2=4r1如图所示，由几何关系有

（4r1-2r1）2＋MO2=(4r1)2解得

012323mvMOrqB

(3)速率为4v0的粒子射出一段时间t到达N点，要使粒子仍然经过K点，则N点在O点右侧，如图所示

由几何关系有

（4r1-2r1）2＋ON2=(4r1)2解得

012323mvONrqB粒子在打开磁场开关前运动时间为04MONOtv解得3mtqB

2.（2024年高考海南卷）如图，在xOy坐标系中有三个区域，圆形区域Ⅰ分别与x轴和y轴相切于

P点和S点。半圆形区域Ⅱ的半径是区域Ⅰ半径的2倍。区域Ⅰ、Ⅱ的圆心12,OO连线与x轴平行，

半圆与圆相切于Q点，QF垂直于x轴，半圆的直径MN所在的直线右侧为区域Ⅲ。区域Ⅰ、Ⅱ分别

有磁感应强度大小为B、2B的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向外。区域Ⅰ下方有一粒子源和加速