2020高考物理二輪復習 專題能力訓練 專題十四 熱學

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1、專題能力訓練14　熱學 (時間:45分鐘　滿分:90分) 1.(1)(多選)(5分)下列說法正確的是　　　　。 A.液體中懸浮的微粒越大,布朗運動越顯著 B.第二類永動機不可能制成,因為它違反能量守恒定律 C.一定質(zhì)量的理想氣體,當它的壓強、體積都增大時,其內(nèi)能一定增加 D.因為液體表面層分子分布比內(nèi)部稀疏,因此液體表面有收縮趨勢 (2)(10分)如圖所示,圓柱形汽缸開口向上,豎直放置在水平面上,汽缸足夠長,內(nèi)截面積為S,大氣壓強為p0。一厚度不計、質(zhì)量為m=的活塞封住一定量的理想氣體,溫度為T0時缸內(nèi)氣體體積為V0。先在活塞上緩慢放上質(zhì)量為3m的砂子,然后將缸內(nèi)氣體溫度緩

2、慢升高到2T0,求穩(wěn)定后缸內(nèi)氣體的體積。 2.(1)(多選)(5分)下列說法正確的是　　　　。 A.相同質(zhì)量的0 ℃的水的分子勢能比0 ℃的冰的分子勢能大 B.大顆粒的鹽磨成了細鹽,就變成了非晶體 C.氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁發(fā)生碰撞的次數(shù),與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度都有關(guān) D.氣體在等壓膨脹過程中溫度一定不變 (2)(10分)一密閉容器有進氣口和出氣口可以和外部連通,將進氣口和出氣口關(guān)閉,此時容器內(nèi)容積為V0,內(nèi)部封閉氣體的壓強為p0,將氣體緩慢加熱,使氣體溫度由T0=300 K 升至T1=350 K。 ①求此時氣體的壓強。 ②保持T1=3

3、50 K不變,緩慢由出氣口抽出部分氣體,使氣體壓強再變回到p0。求容器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值。 3.(2020·山東青島統(tǒng)考) (1)(多選)(5分)下列有關(guān)熱現(xiàn)象的敘述中正確的是　　　　。 A.布朗運動是液體分子無規(guī)則的運動 B.分子間不可能同時存在引力和斥力 C.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,但一定要引起其他的變化 D.一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹過程,其溫度一定升高 (2)(10分)若一條魚兒正在水下10 m處戲水,吐出一個體積為1 cm3的氣泡。氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體,且氣體質(zhì)量保持不變,大氣

4、壓強為p0=1.0×105 Pa,g取 10 m/s2,湖水溫度保持不變。 ①氣泡在上升的過程中,氣體吸熱還是放熱?請簡述理由。 ②氣泡到達湖面時的體積多大? 4.(1)(多選)(5分)下列說法正確的是　　　　。 A.溫度低的物體內(nèi)能小 B.外界對物體做功時,物體的內(nèi)能一定增加 C.溫度低的物體分子運動的平均動能小 D.一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣,則吸收的熱量大于增加的內(nèi)能 E.物體吸收熱量后,內(nèi)能不一定增加 (2) (10分)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B。此過程中,氣體壓強p=

5、1.0×105 Pa,吸收的熱量Q=7.0×102 J,求此過程中氣體內(nèi)能的增量。 5.(2020·貴州八校聯(lián)考) (1)(多選)(5分)以下說法正確的是　　　　。 A.已知阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾質(zhì)量和密度,可算出該氣體分子間的平均距離 B.為了保存玉米地的水分,可以鋤松地面,破壞土壤里的毛細管 C.隨著分子間距離的增大,分子間的引力和斥力都減小,但斥力減小得快,合力表現(xiàn)為引力 D.物質(zhì)是晶體還是非晶體,比較可靠的辦法是從各向異性或各向同性來判斷 E.能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性 (2)(10分)如圖所示,為厚度和質(zhì)量不計

6、,橫截面積為S=10 cm2的絕熱汽缸倒扣在水平桌面上,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,開始時,氣體的溫度為T0=300 K,壓強為 p=0.5×105 Pa,活塞與汽缸底的距離為h=10 cm,活塞與汽缸可無摩擦滑動且不漏氣,大氣壓強為p0=1.0×105 Pa。求: ①此時桌面對汽缸的作用力FN; ②現(xiàn)通過電熱絲給氣體緩慢加熱到T,此過程中氣體吸收熱量為Q=7 J,內(nèi)能增加了ΔU=5 J,整個過程活塞都在汽缸內(nèi),求T的值。 6.(1)(5分)下列說法正確的是　　　　。 A.將一塊晶體

7、敲碎后,得到的小顆粒是非晶體 B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì) C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變 (2)(10分)(2020·湖南長望瀏寧四縣調(diào)研)如圖所示,一圓柱形絕熱汽缸豎直放置,通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體?；钊馁|(zhì)量為m,橫截面積為S,與容器底相距h?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,當氣體的溫度為T1時活塞上升了h。已知大氣壓強為p0。重力加速度為g,不計活

8、塞與汽缸間摩擦。 ①求溫度為T1時氣體的壓強; ②現(xiàn)停止對氣體加熱,同時在活塞上緩慢添加砂粒,當添加砂粒的質(zhì)量為m0時,活塞恰好回到原來位置,求此時氣體的溫度。 參考答案 1.答案:(1)CD　(2)V0 解析:(1)微粒越小,溫度越高,布朗運動越顯著,選項A錯誤;第二類永動機不可能制成,是因為違背熱力學第二定律,選項B錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體,壓強、體積都增大,溫度必然升高,內(nèi)能一定增加,選項C正確;液體表面有收縮趨勢,表面層分子分布比

9、內(nèi)部稀疏,選項D正確。 (2)設(shè)初態(tài)氣體壓強為p1,放砂后壓強為p2,體積為V2,升溫后體積為V3,則有 p1=p0+=1.5p0 p2=p0+=3p0 等溫過程,由p1V0=p2V2得V2=0.5V0 等壓過程,由得V3=V0 2.答案:(1)AC　(2)①p0?、? 解析:(2)①設(shè)升溫后氣體的壓強為p1, 由查理定律得 代入數(shù)據(jù)得p1=p0。 ②抽氣過程可等效為等溫膨脹過程,設(shè)膨脹后氣體的總體積為V,由玻意耳定律得p1V0=p0V 聯(lián)立解得V=V0 設(shè)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為k,由題意得k=。 3.答案:(1)CD　(2)①吸熱　理由見解析　②2 cm3

10、 解析:(1)布朗運動不是液體分子無規(guī)則的運動,因為分子是用人的肉眼看不到的,它是液體分子運動時對花粉不規(guī)則碰撞的反映,故選項A錯誤;分子間可以同時存在引力和斥力,故選項B錯誤;熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,但一定要對它做功,也就是要引起其他的變化,選項C正確;一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹過程,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C可知,其溫度一定會升高的,故選項D正確。 (2)①氣泡上升的過程中體積增大,對外做功,由于保持溫度不變,故內(nèi)能不變,由熱力學第一定律可得,氣泡需要吸熱。 ②氣泡初始時的壓強 p1=p0+ρgh=2.0×105 Pa 氣泡浮到水面上的氣壓 p1=p0=1.0×10

11、5 Pa 由氣體的等溫變化可知,p1V1=p2V2 代入數(shù)據(jù)可得V2=2 cm3。 4.答案:(1)CDE　(2)5.0×102 J 解析:(1)溫度是分子平均動能的標志,溫度越低,分子的平均動能越小,但物體的內(nèi)能不一定越小,所以選項A錯誤,C正確;改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞,ΔU=W+Q,所以選項B錯誤,D、E正確。 (2)理想氣體經(jīng)歷等壓變化,由蓋—呂薩克定律得 解得VB=8.0×10-3 m3 對外做的功W=p(VB-VA)=1.0×105×(8.0×10-3-6.0×10-3) J=2.0×102 J 根據(jù)熱力學第一定律得ΔU=Q-W 解得ΔU=7.0×102

12、J-2.0×102 J=5.0×102 J。 5.答案:(1)ABE　(2)①50 N　②720 K 解析:(1)摩爾體積V=,氣體分子所占空間V0=,所以可以求得分子間的平均距離,選項A正確;鋤松土壤可以破壞土壤形成的毛細管,可以保存土壤里的水分,所以選項B正確;當分子間距離小于r0時表現(xiàn)為斥力,大于r0時表現(xiàn)為引力,所以隨著分子間距離的增大,合力是有時表現(xiàn)為斥力,有時表現(xiàn)為引力,且引力和斥力都減小,選項C錯誤;晶體和非晶體一般從熔點來判斷,選項D錯誤;根據(jù)熱力學定律可知,宏觀自然過程自發(fā)進行是有其方向性,能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性,選項E正確。 (2)①對汽缸受力分析,

13、由平衡條件有 FN+pS=p0S 得FN=(p0-p)S=50 N。 ②設(shè)溫度升高至T時活塞距離汽缸底H,則 氣體對外界做功 W=p0ΔV=p0S(H-h) 由熱力學第一定律ΔU=Q-W 解得H=12 cm。 氣體溫度從T0升高到T的過程,由理想氣體狀態(tài)方程,得 解得T=T0=720 K。 6.答案:(1)BCD　(2)①+p0?、赥1 解析:(1)晶體敲碎后,得到的小顆粒仍為晶體,選項A錯誤;某些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì),選項B正確;同種元素構(gòu)成的固體,可形成不同的晶體,比如金剛石和石墨,選項C正確;在合適條件下,某些晶體和非晶體可相互轉(zhuǎn)變,選項D正確;晶體在熔化過程中,溫度不變,內(nèi)能增加,選項E錯誤。 (2)①設(shè)氣體壓強為p1,由活塞平衡知p1S=mg+p0S 解得p1=+p0。 ②設(shè)溫度為T1時氣體為初態(tài),回到原位置時為末態(tài),則有 初態(tài):壓強p1=+p0,溫度T1,體積V1=2hS 末態(tài):壓強p2=+p0,溫度T2,體積V2=hS 由理想氣體的狀態(tài)方程有 代入初、末態(tài)狀態(tài)參量解得 T2=T1。