（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練17 熱學(xué)

專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練(十七)1(2019·全國(guó)卷)(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同此時(shí)，容器中空氣的溫度_(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度_(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度(2)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中已知每瓶氬氣的容積為3.2×102 m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 .氬氣可視為理想氣體()求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；()將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227 ，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)解析(1)由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性能良好，容器中空氣與外界沒(méi)有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，空氣內(nèi)能減小根據(jù)理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度(2)()設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1.假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1.由玻意耳定律p0V0p1V1被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為V1V1V0設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為V2.由玻意耳定律p2V210p1V1聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p23.2×107 Pa()設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)0，加熱后爐腔溫度為T(mén)1，氣體壓強(qiáng)為p3.由查理定律聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p31.6×108 Pa答案(1)低于大于(2)()3.2×107 Pa()1.6×108 Pa2(2019·全國(guó)卷)(1)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_.為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是_(2)如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無(wú)水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K.()求細(xì)管的長(zhǎng)度；()若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度解析(1)如果不稀釋油酸，無(wú)法形成單分子油膜層，因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋?zhuān)褂退嵩跍\盤(pán)的水面上形成一塊單分子層油膜以便測(cè)量油膜厚度，即分子直徑可以用累積法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比，即d，故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外，還需要測(cè)量單分子層油膜的面積(2)()設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V1，壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律有pVp1V1由力的平衡條件有pp0ghp1p0gh式中，、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)由題意有VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和題給條件得L41 cm()設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T(mén)0和T，由蓋呂薩克定律有由式和題給數(shù)據(jù)得T312 K答案(1)使油酸在淺盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積(2)()41 cm()312 K3(2019·石家莊一模)(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T(mén)的理想氣體，右側(cè)為真空現(xiàn)抽掉隔板，氣體的最終溫度仍為T(mén)B圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯C圖丙為同一氣體在0 和100 兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線(xiàn)，兩圖線(xiàn)與橫軸所圍圖形的面積不相等D圖丁中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力E圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，利用此原理把地下的水分引上來(lái)，就用磙子壓緊土壤(2)如圖所示，有一足夠深的容器內(nèi)裝有密度1.0×103 kg/m3的液體，現(xiàn)將一端開(kāi)口、另一端封閉，質(zhì)量m25 g、截面面積S2.5 cm2的圓柱形玻璃細(xì)管倒插入液體中(細(xì)管本身玻璃的體積可忽略不計(jì))，穩(wěn)定后用活塞將容器封閉，此時(shí)容器內(nèi)液面上方的氣體壓強(qiáng)p01.01×105 Pa，玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度l120 cm.已知所有裝置導(dǎo)熱良好，環(huán)境溫度不變，重力加速度g取10 m/s2.求玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)；若緩慢向下推動(dòng)活塞，當(dāng)玻璃細(xì)管底部與液面平齊時(shí)(活塞與細(xì)管不接觸)，求容器液面上方的氣體壓強(qiáng)解析(1)對(duì)圖甲，由于右側(cè)為真空，抽掉隔板，氣體不對(duì)外做功，因?yàn)槿萜鹘^熱與外界無(wú)法熱傳遞，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能不變，最終溫度不變，選項(xiàng)A正確；對(duì)圖乙，在某一瞬間跟微粒相撞的液體分子越多，由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)得越明顯，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖丙中，兩圖線(xiàn)與橫軸所圍圖形的面積相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖丁中，由于液體蒸發(fā)，液體表面層中分子之間的距離比液體內(nèi)部分子之間的距離大，液體表面層中分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)D正確；圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，是毛細(xì)現(xiàn)象，利用此原理把地下的水分引上來(lái)，就用磙子壓緊土壤，減小毛細(xì)管的直徑，選項(xiàng)E正確(2)解法一：以玻璃管為研究對(duì)象，受力平衡可得：p1Sp0Smg解得管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)p1p01.02×105 Pa當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí)，設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2，容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為pp2pgl2玻璃管受力平衡：p2SpSmg對(duì)玻璃管內(nèi)的氣體由玻意耳定律有p1l1Sp2l2S聯(lián)立解得：l20.1 m，p2.03×105 Pa解法二：玻璃管受力平衡，浮力等于重力，假設(shè)此時(shí)容器內(nèi)液面與玻璃管內(nèi)液面的距離為h0，有：mgh0Sg解得：h0設(shè)此時(shí)玻璃管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1，有：p1p0gh0解得：p1p01.02×105 Pa當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí)，設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2，容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為p，則mgl2Sg解得l2對(duì)于玻璃管內(nèi)氣體，由玻意耳定律有p1l1Sp2l2S可得壓強(qiáng)：p2又pgl2p2可解得：p2.03×105 Pa答案(1)ADE(2)1.02×105 Pa2.03×105 Pa4(2019·武漢市畢業(yè)生調(diào)研)(1)如圖是人教版教材35封面的插圖，它是通過(guò)掃描隧道顯微鏡拍下的照片：48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄”為了估算鐵原子直徑，查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度7.8×103 kg/m3，摩爾質(zhì)量M5.6×102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023 mol1.若將鐵原子簡(jiǎn)化為球體模型，鐵原子直徑的表達(dá)式D_，鐵原子直徑約為_(kāi)m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(2)如圖所示，總?cè)莘e為3V0、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，一橫截面積為S的輕質(zhì)薄活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞左側(cè)由跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的重物相連，氣缸右側(cè)封閉且留有抽氣孔活塞右側(cè)氣體的壓強(qiáng)為p0，活塞左側(cè)氣體的體積為V0，溫度為T(mén)0.將活塞右側(cè)抽成真空并密封，整個(gè)抽氣過(guò)程中缸內(nèi)氣體溫度始終保持不變?nèi)缓髮⒚芊獾臍怏w緩慢加熱已知重物的質(zhì)量滿(mǎn)足關(guān)系式mgp0S，重力加速度為g.求：活塞剛碰到氣缸右側(cè)時(shí)氣體的溫度；當(dāng)氣體溫度達(dá)到2T0時(shí)氣體的壓強(qiáng)解析(1)由題意可知，一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為m，一個(gè)鐵原子的體積為V，又V3，整理得鐵原子的直徑為D，代入數(shù)據(jù)解得D3×1010 m.(2)當(dāng)活塞右側(cè)的氣體壓強(qiáng)為p0時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為p1，對(duì)活塞受力分析，有p1p02p0右側(cè)抽成真空時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為p2，有p2p0設(shè)此時(shí)左側(cè)氣體體積為V2，由玻意耳定律有p1V0p2V2解得V22V0緩慢加熱氣體，氣體發(fā)生等壓變化，活塞與氣缸右側(cè)接觸時(shí)，體積V33V0，氣體的溫度為T(mén)3，由蓋呂薩克定律有解得T31.5T0氣體溫度升高到1.5T0之后，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律有解得p4p0答案(1)3×1010(2)1.5T0p05(2019·江西省八校聯(lián)考)(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A當(dāng)分子間距r>r0時(shí)，分子間的引力隨著分子間距的增大而增大，分子間的斥力隨著分子間距的增大而減小，所以分子力表現(xiàn)為引力B一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，它的內(nèi)能可能增加C大霧天氣學(xué)生感覺(jué)到教室潮濕，說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大D第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)和第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因都是違背了能量守恒定律E一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中分子勢(shì)能一定是增大的(2)一質(zhì)量M10 kg、高度L35 cm的圓柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，氣缸內(nèi)有一厚度可忽略的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量m4 kg、橫截面積S50 cm2.溫度t027 時(shí)，用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來(lái)，如圖甲所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L132 cm.如果用繩子系住氣缸底，將氣缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái)，如圖乙所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L228 cm，兩種情況下氣缸都處于豎直狀態(tài)，取重力加速度g10 m/s2，零攝氏度對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度為273 K.求當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)；圖乙狀態(tài)時(shí)，在活塞下掛一質(zhì)量m03 kg的物體，如圖丙所示，則溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞將從氣缸中脫落(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析(1)當(dāng)分子間距rr0時(shí)，分子間引力等于斥力，分子間距r>r0時(shí)，分子間的引力和斥力均隨分子間距的增大而減小，但斥力減小得快，因此分子力表現(xiàn)為引力，A錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量的同時(shí)如果外界對(duì)它做功，則氣體的內(nèi)能可能增加，B正確；相對(duì)濕度為空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與相同溫度下水的飽和汽壓的比值，大氣中相對(duì)濕度越大，人就感覺(jué)到越潮濕，故大霧天氣學(xué)生感覺(jué)到教室潮濕，說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大，C正確；第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因并不是違背了能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，D錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，吸收熱量，分子勢(shì)能增大，E正確(2)由圖甲狀態(tài)到圖乙狀態(tài)，氣體做等溫變化由玻意耳定律有：p1L1Sp2L2S其中p1p0p2p0所以L(fǎng)1SL2S可解得p01.04×105 Pa活塞脫落的臨界狀態(tài)：氣柱體積V3LS壓強(qiáng)p3p0設(shè)臨界溫度為t，則有得t78.56 答案(1)BCE(2)1.04×105 Pa78.56 8