2019屆高考物理二輪專題復習 專題九 熱學限時檢測.doc

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專題九　熱學(選修3-3模塊) 1.(2018廣東肇慶二模)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.液體表面層中分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 B.固體中的分子是靜止的,液體、氣體中的分子是運動的 C.汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 D.液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 E.有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高 (2)(10分)如圖,密閉性能良好的杯蓋扣在盛有少量熱水的杯身上,杯蓋質(zhì)量為m,杯身與熱水的總質(zhì)量為M,杯子的橫截面積為S.初始時杯內(nèi)氣體的溫度為T0,壓強與大氣壓強p0相等.因杯子不保溫,杯內(nèi)氣體溫度將逐步降低,不計摩擦. ①求溫度降為T1時杯內(nèi)氣體的壓強p1; ②杯身保持靜止,溫度為T1時提起杯蓋所需的力至少多大? ③溫度為多少時,用上述方法提杯蓋恰能將整個杯子提起? 解析:(1)當分子間距離為r0時,分子引力和斥力相等,液體表面層的分子比較稀疏,分子間距大于r0,所以分子間作用力表現(xiàn)為引力,故A正確;無論固體、液體還是氣體,分子都是在永不停息地做無規(guī)則運動,故B錯誤;汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程,汽化分蒸發(fā)和沸騰,不是分子間的相互排斥產(chǎn)生的,故C錯誤;蒸發(fā)是液體表面分子無規(guī)則運動的情況,在任何溫度下都能發(fā)生,故D正確;冰在融化過程中吸收熱量但溫度不升高,故E正確. (2)①降溫過程中,氣體體積不變,根據(jù)查理定律得p0T0=p1T1解得p1=p0T0T1. ②當杯蓋與杯身間的彈力恰好為零時,提力最小,對杯蓋受力分析如圖(甲)所示.根據(jù)平衡條件 p1S+F=p0S+mg 因此最小提力為F=p0S+mg-T1T0p0S. ③設提起杯子時氣體壓強為p2,溫度為T2,杯身的受力分析如圖(乙)所示, 平衡時p0S=p2S+Mg,得p2=p0-MgS,根據(jù)查理定律p0T0=p2T2,解得T2=T0-MgT0p0S. 答案:(1)ADE　(2)①p0T0T1?、趐0S+mg-T1T0p0S ③T0-MgT0p0S 2.(2018山西二模)(1)(5分)關于分子動理論和熱力學定律,下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.溫度升高,物體內(nèi)能就增大 B.內(nèi)能不同的物體,分子熱運動的平均動能可能相同 C.氣體分子熱運動的平均動能增大,氣體的壓強可能不變 D.分子間距離增大,分子間的相互作用力減小 E.氣體從單一熱源吸熱,可以全部用來對外做功 (2)(10分)如圖所示,在水平桌面上,導熱汽缸內(nèi)橫截面積為S的輕質(zhì)活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體.一質(zhì)量為m的砝碼盤(含砝碼)用輕繩經(jīng)光滑定滑輪與缸中活塞豎直相連接,活塞與汽缸壁間無摩擦.當環(huán)境溫度為T時,活塞與缸底的距離為h.現(xiàn)使環(huán)境溫度緩慢降為T2. ①活塞再次平衡時,活塞與缸底的距離是多少? ②保持環(huán)境溫度為T2不變,為使活塞返回原位置,需在盤中逐漸添加砝碼的質(zhì)量為Δm,求大氣壓強的大小. 解析:(1)溫度是分子平均動能的標志,溫度升高,物體內(nèi)大量分子熱運動的平均動能增大,但因不知分子勢能變化情況,無法依據(jù)溫度變化判定內(nèi)能的變化,故A錯誤;內(nèi)能與物體的物質(zhì)的量、溫度、體積都有關,所以內(nèi)能不同的物體,物體的溫度可能相同,即分子熱運動的平均動能可能相同,故B正確;若氣體分子的平均動能增大,則溫度一定升高;根據(jù)pVT=C可知若溫度升高的同時體積也增大,則壓強不一定增大,可能不變,故C正確;分子間距離從平衡位置增大時,分子間的相互作用力先增大后減小,故D錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,氣體從單一熱源吸熱,可以全部用來對外做功,但會引起其他的變化,故E 正確. (2)①設再次平衡時活塞到汽缸底的高度為h1,環(huán)境溫度緩慢降低過程中汽缸中氣體壓強不變. 初狀態(tài):溫度T1=T,體積V1=hS 末狀態(tài):溫度T2=T2,體積V2=h1S 根據(jù)蓋—呂薩克定律可得V1T1=V2T2 可得活塞與缸底的距離h1=h2. ②設大氣壓強為p0, 初狀態(tài):壓強p2=p0-mgS,體積V2=h1S=h2S 末狀態(tài):壓強p3=p0-mg+ΔmgS,體積V3=hS 由玻意耳定律有p2V2=p3V3 可得p0=(m+2Δm)Sg. 答案:(1)BCE　(2)①h2　②(m+2Δm)Sg 3.(2018陜西模擬)(1)(5分)下列說法中正確的是　　　　.(填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.在較暗的房間里,看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運動不是布朗運動 B.氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律 C.隨著分子間距離增大,分子間作用力減小,分子勢能也減小 D.一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時,其內(nèi)能不變 E.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 (2)(10分)如圖所示,兩端開口、粗細均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中,管的上部有一定長度的水銀,兩段空氣柱被封閉在左右兩側的豎直管中.開啟上部連通左右水銀的閥門A,當溫度為300 K平衡時水銀的位置如圖,其中左側空氣柱長度L1=50 cm,左側空氣柱底部的水銀面與水銀槽液面高度差為h2=5 cm,左右兩側頂部的水銀面的高度差為h1=5 cm,大氣壓為75 cmHg.求: ①右管內(nèi)氣柱的長度L2; ②關閉閥門A,當溫度升至405 K時,左側豎直管內(nèi)氣柱的長度L3.(大氣壓強保持不變) 解析:(1)布朗運動是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無規(guī)則運動,在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的“陽光柱”中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞,是由于氣體的流動,這不是布朗運動,故A正確;麥克斯韋提出了氣體分子速率分布的規(guī)律,即“中間多,兩頭少”,故B正確;當分子間表現(xiàn)為引力時,隨著分子間距離增大,分子勢能增大,故C錯誤;一定量理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時,不吸收或放出熱量,同時對外做功,其內(nèi)能減小,故D錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行,故E正確. (2)①左管內(nèi)氣體壓強:p1=p0+ph2=80 cmHg 右管內(nèi)氣體壓強:p2=p1+ph1=85 cmHg, 設右側空氣柱底部的水銀面與水銀槽液面高度差為h3,則 p2=p0+ph3,解得h3=10 cm, 故右管內(nèi)氣柱長度為L2=L1-h1-h2+h3=50 cm. ②設玻璃管截面積為S,由理想氣體狀態(tài)方程有 p1L1ST1=(p0+ph2+pL3-pL1)L3ST2 即8050300=(75+5+pL3-50)L3405 解得L3=60 cm. 答案:(1)ABE　(2)①50 cm?、?0 cm 4.(2018四川樂山二診)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.能源在利用過程中有能量耗散,這表明能量不守恒 B.沒有摩擦的理想熱機也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機械能 C.非晶體的物理性質(zhì)具有各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性 D.對于一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱 E.當分子間作用力表現(xiàn)為斥力時,分子勢能隨分子間距離的減小而 增大 (2)(10分)如圖所示,豎直放置的汽缸,活塞橫截面積為S=0.01 m2,厚度不計,可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動.汽缸側壁有一個小孔,與裝有水銀的U形玻璃管相通.汽缸內(nèi)封閉了一段高為L=50 cm的氣柱(U形管內(nèi)的氣體體積不計).此時缸內(nèi)氣體溫度為27 ℃,U形管內(nèi)水銀面高度差h1=5 cm.已知大氣壓強p0=1.0105 Pa,水銀的密度ρ=13.6103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2. ①求活塞的質(zhì)量m; ②若在活塞上緩慢添加M=26.7 kg的沙粒時,活塞下降到距汽缸底部H=45 cm處,求此時汽缸內(nèi)氣體的溫度. 解析:(1)能源在利用過程中有能量耗散,但能量是守恒的,故A錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,沒有摩擦的理想熱機也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機械能,故B正確;非晶體和多晶體的物理性質(zhì)具有各向同性而單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性,故C錯誤;對于一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,則由理想氣體狀態(tài)方程可知,溫度一定增大,內(nèi)能增大,同時氣體對外做功,則由熱力學第一定律可知,它一定從外界吸熱,故D正確;當分子間作用力表現(xiàn)為斥力時,距離減小時分子力做負功,則分子勢能隨分子間距離的減小而增大,故E正確. (2)①汽缸內(nèi)氣體的壓強為p1=p0+ρgh1 活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S 聯(lián)立解得m=6.8 kg. ②活塞下降后氣體的壓強為p2,則有 p0S+(M+m)g=p2S 以汽缸內(nèi)封閉氣體為研究對象根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有p1LST1=p2HST2 解得T2=337.5 K,即t2=64.5 ℃. 答案:(1)BDE　(2)①6.8 kg　②64.5 ℃ 5.(2018重慶二模)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.凡是符合能量守恒定律的宏觀過程一定自發(fā)地發(fā)生而不引起其他變化 B.物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關 C.已知某種氣體的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該氣體分子之間的平均距離可以表示為3MρNA D.如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡,那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡 E.汽缸里一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時,單位時間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)可能不變 (2)(10分)如圖所示,質(zhì)量為m=6 kg的絕熱汽缸(厚度不計),橫截面積為S=10 cm2,倒扣在水平桌面上(與桌面有縫隙),汽缸內(nèi)有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上,活塞與汽缸封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞在汽缸內(nèi)可無摩擦滑動且不漏氣.開始時,封閉氣體的溫度為 t0=27 ℃,壓強p=0.5105 Pa,g取10 m/s2,大氣壓強為p0=1.0 105 Pa.求: ①此時桌面對汽缸的作用力大小FN; ②通過電熱絲給封閉氣體緩慢加熱到溫度t2,使汽缸剛好對水平桌面無壓力,求t2的值. 解析:(1)滿足能量守恒定律的宏觀過程不一定可以自發(fā)進行,比如熱量就不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A錯誤;溫度越高,熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例越大,故B正確;氣體的摩爾體積Vmol=Mρ,每個分子平均占有的空間V0=VmolNA=MρNA,則分子間的平均距離a= 3V0=3MρNA,故C正確;如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡,那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡,故D正確;密閉在汽缸里的一定質(zhì)量理想氣體發(fā)生等壓膨脹時,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C可知,氣體的溫度一定升高,氣體分子的平均動能增大,則每一次對器壁的平均撞擊力增大,而氣體的壓強不變,所以單位時間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少,故E錯誤. (2)①對汽缸受力分析,由平衡條件有 FN+pS=mg+p0S 解得FN=110 N. ②汽缸剛好和水平桌面無壓力時,對汽缸受力分析有 p2S=mg+p0S 則氣體壓強p2=1.6105 Pa 由查理定律pT0=p2T2 解得T2=960 K.即t2=687 ℃. 答案:(1)BCD　(2)①110 N?、?87 ℃ 6.(2018甘肅河西五市模擬)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　. (填正確答案標號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.單晶體冰糖磨碎后熔點不會發(fā)生變化 B.足球充足氣后很難壓縮,是足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結果 C.一定質(zhì)量的理想氣體,外界對氣體做功,其內(nèi)能不一定增加 D.脫脂棉脫脂的目的,在于使它從不能被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?以便吸取藥液 E.土壤里有很多毛細管,如果要把地下的水分沿著它們引到地表,可以將地面的土壤鋤松 (2)(10分)一個水平放置的汽缸,由兩個截面積不同的圓筒連接而成.活塞A,B用一長為4L的剛性細桿連接,L=0.5 m,它們可以在筒內(nèi)無摩擦地左右滑動.A,B的截面積分別為SA=40 cm2,SB=20 cm2,A,B之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,兩活塞外側(A的左方和B的右方)是壓強為p0=1.0105 Pa的大氣.當汽缸內(nèi)氣體溫度為T1=525 K時兩活塞靜止于如圖所示的位置. ①現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體的溫度緩慢下降,當溫度降為多少時活塞A恰好移到兩圓筒連接處? ②若在此變化過程中氣體共向外放熱500 J,求氣體的內(nèi)能變化了 多少? 解析:(1)單晶體冰糖磨碎后仍是單晶體,熔點不發(fā)生變化,故A正確;足球充足氣后很難壓縮是由于足球內(nèi)外的壓強差的原因,與氣體分子之間的作用力無關,故B錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體,外界對氣體做功,或同時放出熱量,內(nèi)能不一定增加,故C正確;脫脂棉脫脂后,水能將其浸潤,便于吸取藥液,D正確;將地面的土壤鋤松,破壞了土壤里的毛細管,更有利于水分的保持,E錯誤. (2)①對活塞A受力分析,活塞A向右緩慢移動過程中,氣體發(fā)生等壓變化 由蓋—呂薩克定律有3LSA+LSBT1=4LSBT2 代入數(shù)據(jù)30.540+0.520525K=40.520T2 解得T2=300 K時活塞A恰好移到兩筒連接處. ②活塞向右移動過程中,外界對氣體做功 W=p03L(SA-SB)=110530.5(410-3-210-3)J=300 J. 由熱力學第一定律得 ΔU=W+Q=(300-500)J=-200 J. 即氣體的內(nèi)能減少200 J. 答案:(1)ACD　(2)①300 K　②內(nèi)能減少了200 J