2019年高考物理大二輪復習 專題七 選修3-3 熱學 專題跟蹤訓練16 熱學

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1、專題跟蹤訓練(十六) 熱學 1．(2018·全國卷Ⅲ)(1)(多選)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p—V圖中從a到b的直線所示．在此過程中________． A．氣體溫度一直降低 B．氣體內能一直增加 C．氣體一直對外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 (2)在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左邊氣體的壓強為12.0 cmHg.現將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過

2、水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變． [解析]　(1)一定量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項A錯誤；根據理想氣體的內能只與溫度有關，可知氣體的內能一直增加，選項B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，選項C正確；根據熱力學第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，選項D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內能，一部分對外做功，選項E錯誤． (2)設U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強相等，設為p，此時原左、右兩

3、邊氣柱長度分別變?yōu)閘′1和l′2.由力的平衡條件有 p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大小． 由玻意耳定律有 p1l1＝pl′1② p2l2＝pl′2③ 兩邊氣柱長度的變化量大小相等 l′1－l1＝l2－l′2④ 由①②③④式和題給條件得 l′1＝22.5 cm l′2＝7.5 cm [答案]　(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm 2．(2018·福州市高三質檢)(1)(多選)根據熱學知識可以判斷，下列說法正確的是________． A．物體的溫度變化時，其分子平均動能一定隨之改變 B．載重汽車卸去貨物的過程中，外界對

4、汽車輪胎內的氣體做正功 C．當水面上方的水蒸氣達到飽和狀態(tài)時，水中不會有水分子飛出水面 D．在壓強不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數隨著溫度降低而增加 E．氣體的摩爾質量為M，分子質量為m，若1摩爾該氣體的體積為V，則該氣體單位體積內的分子數為 (2)如圖所示，開口向上豎直放置的內壁光滑絕熱氣缸，氣缸下面有加熱裝置．開始時整個裝置處于平衡狀態(tài)，缸內理想氣體Ⅰ 、Ⅱ兩部分高度均為L0，溫度均為T0.已知活塞A導熱、B絕熱，A、B質量均為m，橫截面積為S，外界大氣壓強為p0保持不變，環(huán)境溫度保持不變．現對氣體Ⅱ緩慢加熱，當A上升h時停止加熱．求： ①此時氣體Ⅱ的溫度； ②若

5、在活塞A上逐漸添加鐵砂，當鐵砂質量等于m時，氣體Ⅰ的高度． [解析]　(1)溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能就越大，選項A正確；載重汽車卸去貨物的過程中，汽車輪胎內的氣體體積增大，對外界做功，選項B錯誤；當水面上方的水蒸氣達到飽和狀態(tài)時，水中仍然有水分子飛出水面，只不過相同時間內飛出水面的分子數和落入水中的分子數相等，達到一種動態(tài)平衡，選項C錯誤；影響壓強的兩個因素，一是單位時間內對器壁單位面積的平均撞擊次數，二是撞擊的力度．在壓強不變的情況下，溫度降低，分子的平均動能減小，對器壁的平均撞擊力度減小，只能是增加單位時間內對器壁單位面積的平均撞擊次數，選項D正確；阿伏加德羅常

6、數為NA＝，單位體積內氣體的物質的量為n＝，則該氣體單位體積內的分子數為N＝nNA＝，選項E正確． (2)①氣體Ⅱ這一過程為等壓變化 初狀態(tài)：溫度T0、體積V1＝L0S 末狀態(tài)：溫度T、體積V2＝(L0＋h)S 根據蓋—呂薩克定律可得：＝ 解得：T＝T0 ②氣體Ⅰ這一過程做等溫變化 初狀態(tài)：壓強p′1＝p0＋　體積V′1＝L0S 末狀態(tài)：壓強p′2＝p0＋　體積V′2＝L′1S 由玻意耳定律得：p′1L0S＝p′2L′1S 解得：L′1＝L0 [答案]　(1)ADE　(2)①T0　②L0 3．(2018·太原一模)(1)(多選)下列說法正確的是________． A．

7、布朗運動是液體分子的運動，說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則的熱運動 B．同一化學成分的某些物質能同時以晶體的形式和非晶體的形式存在 C．溫度升高，物體的內能一定增大 D．密度為ρ、體積為V、摩爾質量為M的鋁所含原子數為NA E．在繞地球運行的“天宮二號”中自由漂浮的水滴成球型，這是表面張力作用的結果 (2)如圖所示，導熱良好的氣缸開口向上，豎直固定在水平面上．缸內輕質光滑活塞封閉一段一定質量的理想氣體．一根不可伸長的細繩繞過定滑輪，一端拴住活塞，另一端拴著質量為m的重物處于平衡狀態(tài)．此時氣體體積為V.用手托著重物，使其緩慢上升，直到細繩剛開始松馳但并未彎曲．已知大氣壓強為p0，活塞橫

8、截面積為S，環(huán)境溫度保持不變． ①求從重物開始被托起到最高點的過程中，活塞下降的高度； ②之后從靜止釋放重物，重物下落到最低點時未與地面接觸，活塞在氣缸內比最初托起重物前的位置上升了H.若氣體的溫度不變，求氣體吸收的熱量是多少． [解析]　(1)布朗運動是宏觀的物體的運動，不是液體分子的運動，A錯誤．天然水晶是晶體，石英玻璃是非晶體，二者的化學成分相同，B正確．若物體溫度升高時對外界做功，則內能可能減小，C錯誤．質量和摩爾質量的比值就是物質的量，物質的量乘以阿伏加德羅常數就是原子個數，D正確．水滴成球形就是液體表面張力作用的結果，E正確． (2)①對氣缸內封閉氣體分析可知 未托重

9、物時p1＝p0－，氣體體積是V1＝V 托起重物時p2＝p0，氣體體積是V2＝V－h(huán)S 又溫度不變，根據理想氣體狀態(tài)方程可知：p1V1＝p2V2 解得h＝ ②理想氣體的溫度不變時內能不變，根據熱力學第一定律：ΔU＝Q－W＝0 根據動能定理：Q＋mg(H＋h)－p0S(H＋h)＝0 可得Q＝(p0S－mg) [答案]　(1)BDE　(2)① ②(p0S－mg) 4．(2018·南昌一模)(1)(多選)下列關于分子動理論和熱現象的說法中正確的是________． A．雨水沒有透過布雨傘是因為液體分子表面張力的作用 B．分子間的距離r增大，分子間的作用力一定做負功，分子勢能增大

10、 C．自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性 D．懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數越多，布朗運動越明顯 E．熵是物體內分子運動無序程度的量度 (2)如圖所示，一圓柱形絕熱氣缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉一定質量的理想氣體．活塞的質量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h，此時封閉氣體的溫度為T1，現通過電熱絲緩慢加熱氣體，當氣體吸收熱量Q時，氣體溫度上升到T2.已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸的摩擦．求： ①活塞上升的高度； ②加熱過程中氣體的內能增加量． [解析]　(1)雨水沒有透過布雨傘是因為液體分子表面張力的作用，選項A正確；由于

11、分子之間的距離等于平衡位置的距離r0時，分子力為零，分子勢能最小，若分子間距離小于平衡位置的距離r0，表現為斥力，當分子間距離增大時，分子力做正功，分子勢能減小，選項B錯誤；根據熱力學第二定律，自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，選項C正確；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數越多，布朗運動越不明顯，選項D錯誤；熵是物體內分子運動無序程度的量度，選項E正確． (2)①氣體發(fā)生等壓變化，有＝ 解得Δh＝h ②加熱過程中氣體對外做功為 W＝pS·Δh＝(p0S＋mg)h 由熱力學第一定律知內能的增加量為 ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h [答案]　(1

12、)ACE　(2)①h ②Q－(p0S＋mg)h 5．(2018·蘭州高三診斷)(1)(多選)下列說法正確的是________． A．第二類永動機不能制成是因為自然界中涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性 B．布朗運動就是分子的無規(guī)則運動 C．晶體一定具有各向異性 D．由物質的摩爾質量和阿伏加德羅常數可以估算出一個物質分子的質量 E．在一個絕熱系統(tǒng)中，外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內能一定增大 (2)如圖所示，在豎直放著的高為H的圓柱形氣缸內用質量為m的活塞密封住一定質量的理想氣體，活塞與容器壁之間無摩擦，容器的橫截面積為S.開始時氣體的溫度為T0，活塞位于氣缸中部，現對氣缸緩慢加熱，當活塞

13、緩慢上升到距離頂部H處時再次平衡，此過程氣體吸收的熱量為Q＝p0HS，外界大氣壓始終為p0，重力加速度為g.求： ①此過程中氣缸內氣體內能的變化量ΔU； ②再次平衡時氣體的溫度T. [解析]　(1)第二類永動機不能制成，違背了熱力學第二定律，說明自然界中涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，A正確；布朗運動是懸浮在液體(或氣體)中的小顆粒的無規(guī)則運動，反映了液體分子的無規(guī)則運動，B錯誤；多晶體屬于晶體，多晶體具有各向同性，C錯誤；分子的質量等于摩爾質量與阿伏加德羅常數的比值，D正確；根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，系統(tǒng)與外界沒有熱交換，即Q＝0，外界對系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)的內能一定增大，E正

14、確． (2)①由活塞受力平衡可知pS＝mg＋p0S，p＝＋p0 氣體對外做的功W＝pΔV＝ 由熱力學第一定律可知ΔU＝－W＋Q 得ΔU＝p0HS－＝ ②氣缸內封閉的一定質量的理想氣體，加熱過程中氣體的壓強不變 初態(tài)時溫度為T0，體積為V1＝ 加熱后末態(tài)溫度為T，體積為V2＝ 由理想氣體狀態(tài)方程可知＝ 得T＝＝ [答案]　(1)ADE　(2)①?、? 6．(2018·重慶調研)(1)(多選)關于熱現象的描述，下列說法正確的是________． A．漂浮在水面上的花粉顆粒越大，撞擊花粉顆粒的水分子越多，布朗運動反而越不明顯 B．氣體的溫度越高，每個氣體分子的動能都越大 C

15、．零攝氏度的水比等質量的零攝氏度的冰的分子勢能大 D．對于一定質量的理想氣體，如果體積增大，就會對外做功，所以內能一定減少 E．熱量既能夠從高溫物體傳遞到低溫物體，也能夠從低溫物體傳遞到高溫物體 (2)如圖甲所示，形狀別致的玻璃管，上端開口且足夠長，較粗的部分橫截面積S1＝2 cm2，較細的部分橫截面積S2＝1 cm2，用適量的水銀在管內密封氣體．封閉氣體初始溫度為57 ℃，氣柱長度L＝22 cm.現對封閉氣體緩慢加熱，氣體壓強隨體積變化的規(guī)律如圖乙所示，管內氣體可視為理想氣體． ①求封閉氣體初始狀態(tài)的壓強p1； ②當所有水銀剛好全部壓入細管時，求氣體溫度T2. [解析]　(1

16、)液體中懸浮的顆粒越大，同一時刻撞擊它的分子越多，越容易達到平衡，布朗運動越不明顯，A正確；氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能越大，但每個氣體分子的動能不一定越大，B錯誤；零攝氏度的冰在融化成零攝氏度的水的過程中吸收的熱量主要用于增加分子間的勢能，所以等質量的零攝氏度的冰和水相比較，冰的分子勢能較小，C正確；對于一定質量的理想氣體，如果體積增大，就會對外做功，根據熱力學第一定律，如果氣體從外界吸熱，則內能不一定減少，D錯誤；熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，在外界影響下也能夠從低溫物體傳遞到高溫物體，比如電冰箱，E正確． (2)①加熱之初，封閉氣體體積V1＝S1L＝44 cm3 由p—V圖象可知p1＝80 cmHg ②由p—V圖象可知，所有水銀剛好全部壓入細管時， 封閉氣體的壓強p2＝82 cmHg 體積V2＝48 cm3 由理想氣體狀態(tài)方程，有＝ 解得T2＝369 K [答案]　(1)ACE　(2)①80 cmHg　②369 K 8