2020高考物理二輪 專題訓(xùn)練22 熱學(xué)部分(選修3－3)

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1、2020高考物理二輪專題訓(xùn)練22　熱學(xué)部分(選修3－3) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(8分)如圖1所示，在水平固定的筒形絕熱汽缸中，用絕熱的活塞封閉一部分氣體，活塞與汽缸之間無摩擦且不漏氣．活塞的橫截面積為0.2 m2，外界大氣壓強(qiáng)為105 Pa，氣體溫度為27 ℃時(shí)，活塞與汽缸底相距45 cm．用一個(gè)電阻絲R給氣體加熱，活塞將會(huì)緩慢移動(dòng)，使汽缸內(nèi)溫度升高到77 ℃． 圖1 (1)活塞移動(dòng)了多大距離？ (2)已知被封閉氣體的溫度每升高1 ℃，其內(nèi)能增加74.8 J，求電阻絲對氣體提供的熱量為多少？ (3)請分析說明，升溫后單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的碰

2、撞次數(shù)如何變化． 2．(8分)(1)一種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M．取體積為V的油慢慢滴出，可滴n滴．將其中一滴滴在廣闊水面上形成面積為S的單分子油膜，求阿伏加德羅常數(shù)． (2)如圖2所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計(jì)，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，B左邊汽缸的容積為V0，A、B之間的容積為0.1V0．開始時(shí)活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0.9 p0(p0為大氣壓強(qiáng))，溫度為297 K，現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，當(dāng)氣體的溫度升高到多高時(shí)，活塞恰好到達(dá)A處？ 圖2 3．(8分)如圖3所示，

3、導(dǎo)熱性能良好的汽缸豎直放置，開始時(shí)汽缸內(nèi)封閉著長度為l0＝22 cm的空氣柱，現(xiàn)用豎直向下的力壓活塞，使封閉空氣柱的長度變?yōu)閘＝2 cm，人對活塞做功100 J，已知大氣壓強(qiáng)P0＝1×105Pa，活塞的橫截面積S＝1 cm2，不計(jì)活塞重力，封閉氣體可視為理想氣體． 圖3 (1)若壓縮過程緩慢，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)； (2)說明上述緩慢壓縮過程中壓強(qiáng)變化的微觀原因； (3)若以一定的速度壓縮氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？ 4．(8分)(1)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是________ A．只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子

4、的體積 B．懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯 C．一定質(zhì)量的理想氣體，保持氣體的壓強(qiáng)不變，溫度越高，體積越大 D．一定溫度下，飽和汽的壓強(qiáng)是一定的 E．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律 F．由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間只有引力，沒有斥力，所以液體表面具有收縮的趨勢 (2)如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再由B變化到狀態(tài)C．已知狀態(tài)A的溫度為300 K． 圖4 ①求氣體在狀態(tài)B的溫度； ②由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由． 5．(8分)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化

5、到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖象如圖5所示．已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃． 圖5 (1)試求氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度． (2)試求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能的變化量． (3)該氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，對外做功為200 J，那么氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中傳遞的熱量是多少？是吸熱，還是放熱？ 6．(8分)某學(xué)?？萍寂d趣小組，利用廢舊物品制作了一個(gè)簡易氣溫計(jì)：在一個(gè)空葡萄酒瓶中插入一根兩端開口的玻璃管，玻璃管內(nèi)有一段長度可忽略的水銀柱，接口處用蠟密封，將酒瓶水平放置，如圖6所示．已知： 圖6 該裝置密封氣體的體積為5

6、60 cm3，玻璃管內(nèi)部橫截面積為0．5 cm2，瓶口外的有效長度為48 cm．當(dāng)氣溫為7 ℃時(shí)，水銀柱剛好處在瓶口位置． (1)求該氣溫計(jì)能測量的最高氣溫． (2)假設(shè)水銀柱從瓶口處緩慢移動(dòng)到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收3．2 J熱量，問在這一過程中該氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(已知大氣壓為1×105Pa) 7．(8分)兩個(gè)完全相同的鋼瓶，甲裝有3 L的液體和1 L、6個(gè)大氣壓的高壓氣體；乙內(nèi)有1個(gè)大氣壓的4 L氣體；現(xiàn)將甲瓶倒置按如圖7所示連接，將甲瓶內(nèi)液體緩慢壓裝到乙瓶中，(不計(jì)連接管道的長度和體積以及液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)) (1)試分析在壓裝過程中隨著甲瓶內(nèi)液體減少，甲瓶

7、內(nèi)部氣體壓強(qiáng)如何變化，試用分子動(dòng)理論作出解釋． (2)甲瓶最多可向乙瓶內(nèi)壓裝多少液體？ 圖7 8．(8分)(1)下列說法中正確的是(　　) A．氣體的溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈，分子的平均動(dòng)能增大，撞擊器壁時(shí)對器壁的作用力增大，從而氣體的壓強(qiáng)一定增大 B．第二類永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律 C．壓縮一定量的氣體，氣體的內(nèi)能一定增加 D．分子a從遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b，當(dāng)a到達(dá)受b的作用力為零處時(shí)，a的動(dòng)能一定最大 (2)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化，如圖8、9所示，p－T和V－T圖各記錄了

8、其部分變化過程，試求： 　　 　 　　圖8　　　　　　　　　　圖9 ①溫度為600 K時(shí)氣體的壓強(qiáng)． ②在p－T圖象上將溫度從400 K升高到600 K的變化過程補(bǔ)充完整． 9．(8分)(1)關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說法，正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的字母) A．布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的運(yùn)動(dòng) B．氣體的溫度升高，每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都增加 C．一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加 D．空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí)，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作不遵守?zé)崃W(xué)第二定律 (2)如圖10所示，豎直放置

9、的圓筒形注射器，活塞上端接有氣壓表，能夠方便測出所封閉理想氣體的壓強(qiáng)．開始時(shí)，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)氣體體積為30 cm3，氣壓表讀數(shù)為1.1×105 Pa．若用力向下推動(dòng)活塞，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離，穩(wěn)定后氣壓表讀數(shù)為2.2×105 Pa．不計(jì)活塞與汽缸內(nèi)壁間的摩擦，環(huán)境溫度保持不變． ①簡要說明活塞移動(dòng)過程中，被封閉氣體是吸熱還是放熱？ ②求活塞穩(wěn)定后氣體的體積． 圖10 10．(8分)(1)下列說法正確的是________ A．區(qū)分晶體與非晶體的最有效方法是看有沒有規(guī)則的幾何外形 B．已知某種液體

10、的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該液體分子間的平均距離可以表示為或 C．分子間距離減小時(shí)，分子力一定增大 D．空氣的相對濕度等于水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓的比值 (2)用活塞將一定量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)，當(dāng)汽缸開口豎直向上時(shí)封閉氣柱的長度為h．將汽缸慢慢轉(zhuǎn)至開口豎直向下時(shí)，封閉氣柱的長度為4h/3．已知汽缸的導(dǎo)熱性能良好，活塞與缸壁間的摩擦不計(jì)，外界溫度不變，大氣壓強(qiáng)為P0． ①此過程氣體是吸熱還是放熱？________ ②汽缸開口向上時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？ 答案 1．(1)7.5 cm　(2)5 240 J　(3)見解析 解析　(1)氣體

11、發(fā)生的是等壓變化，設(shè)活塞面積為S，開始時(shí)V1＝SL1，T1＝300 K，升溫后V2＝SL2，T2＝350 K 應(yīng)有＝ (1分) 解得L2＝＝52．5 cm (1分) 即活塞移動(dòng)的距離x＝L2－L1＝7．5 cm (1分) (2)氣體對外做功 W＝p0Sx＝1 500 J

12、 (1分) 氣體內(nèi)能增加量ΔU＝74．8×50 J＝3 740 J (1分) 由熱力學(xué)第一定律得Q＝ΔU＋W＝5 240 J (1分) (3)溫度升高后，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加，平均每次對器壁的撞擊力度增加，而壓強(qiáng)不變，所以單位時(shí)間內(nèi)對器壁單位面積的撞擊次數(shù)減少． (2分) 2．(1)或　(2)363 K 3．(1)1.1×106 Pa　(2)見解析　(3)82 J 解析　(1

13、)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律得 p0V0＝pV(2分) 代入數(shù)據(jù)解得p＝1.1×106Pa(1分) (2)微觀原因：緩慢壓縮時(shí)溫度近似保持不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，由于氣體體積減小，分子數(shù)密集程度變大，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對容器壁單位面積的碰撞沖擊力變大，導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)變大．(2分) (3)大氣壓力對封閉氣體做功W1＝p0S(l0－l)＝2 J 人的壓力做功W2＝100 J 對氣體所做的總功W＝W1＋W2＝102 J(1分) 對外散熱Q＝－20 J 由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q＝82 J(2分) 4．(1)BCD　(2)①1 200 K　②見解析 解析　(1)B

14、CD(全對得4分，不全對的，選對1個(gè)給1分，選錯(cuò)1個(gè)扣1分，扣完為止) (2)①由理想氣體的狀態(tài)方程＝， (1分) 得氣體在狀態(tài)B的溫度TB＝＝1 200 K (1分) ②由狀態(tài)B→C，氣體做等容變化，由查理定律得： ＝，TB＝TC＝600 K． (1分) 故氣體由B到C為等容變化，不做功，但溫度降低，內(nèi)能減?。鶕?jù)熱力學(xué)第一定律 ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w要放熱．

15、 (1分) 5．(1)－173 ℃　27 ℃　(2)0 (3)200 J　吸收 6．(1)19 ℃　(2)增加0．8 J 7．(1)見解析　(2)2 L 解析　(1)緩慢壓縮過程中甲瓶內(nèi)氣體膨脹，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，單位時(shí)間內(nèi)撞擊到單位器壁面積上的分子數(shù)減少，壓強(qiáng)變小． (2分) (2)設(shè)甲內(nèi)液體最多有x L進(jìn)入乙瓶，乙瓶中灌裝液體前，氣體壓強(qiáng)為p乙＝1 atm，體積為V乙＝4 L；灌裝后體積最小變?yōu)閂乙′＝(4－x) L，此時(shí)乙瓶中壓強(qiáng)與甲瓶內(nèi)壓強(qiáng)相等，為p，由

16、等溫變化得：p乙V乙＝pV乙′① (2分) 甲瓶中氣體開始?xì)鈮簽閜甲＝6 atm，體積為V甲＝1 L，結(jié)束后壓強(qiáng)為p，體積為 V甲′＝(1＋x) L 由等溫變化得：p甲V甲＝pV甲′② (2分) 聯(lián)立①②代入解得：x＝2 L (2分) 8．(1)D　(2)見解析圖 解析　(1)D (

17、2分) (2)①p1＝1.0×105 Pa，V1＝2.5 m3，T1＝400 K V2＝3 m3，T2＝600 K (1分) 由理想氣體方程：＝ (2分) 得：p2＝＝1.25×105 Pa (1分) ②由題圖可知，溫度在400 K到500 K之間時(shí)，體積恒定，由查理定律得，p＝CT ，溫度在500 K到600 K之間時(shí)，可經(jīng)計(jì)算得壓強(qiáng)p恒定，由蓋—呂薩克定律知V＝C′T，而圖中圖象顯示體積與溫度也成正比，符合條件，溫度從500 K升高到600 K，壓強(qiáng)不變，為p＝1.25×105 Pa．從而可得p－

18、T圖象，如圖所示． (2分) 9．(1)AC　(2)①見解析?、?5 cm3 解析　(1)AC (4分) (2)①活塞緩慢移動(dòng)的過程中，理想氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體向外放熱． (2分) ②根據(jù)玻意耳定律：p1V1＝p2V2 活塞移動(dòng)后氣體的體積為：V2＝＝×30 cm3＝15 cm3 (2分) 10．(1)BD　(2)①吸熱?、趐0