2019高考物理大二輪復習 專題七 熱學 專題能力訓練16 熱學.doc

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專題能力訓練16　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=p0S2g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的沙子,然后將缸內(nèi)氣體溫度緩慢升高到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=350 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.(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,大氣壓強為p0=1.0105 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.(2018全國卷Ⅰ)(1)(多選)(5分)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷過程①②③④到達狀態(tài)e,對此氣體,下列說法正確的是　　　　　。 A.過程①中氣體的壓強逐漸減小 B.過程②中氣體對外界做正功 C.過程④中氣體從外界吸收了熱量 D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E.狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 (2) (10分)如圖所示,容積為V的汽缸由導熱材料制成,面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分,汽缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連,細管上有一閥門K。開始時,K關(guān)閉,汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強均為p0?，F(xiàn)將K打開,容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸,當流入的液體體積為V8時,將K關(guān)閉,活塞平衡時其下方氣體的體積減小了V6。不計活塞的質(zhì)量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。 5.(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,一圓柱形絕熱汽缸豎直放置,通過活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體?；钊馁|(zhì)量為m,橫截面積為S,與容器底部相距h。現(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沙粒,當添加沙粒的質(zhì)量為m0時,活塞恰好回到與容器底部相距位置,求此時氣體的溫度。 6.(1)(多選)(5分)關(guān)于氣體的內(nèi)能,下列說法正確的是　　　　(填正確答案標號)。 A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體,內(nèi)能一定相同 B.氣體溫度不變,整體運動速度越大,其內(nèi)能越大 C.氣體被壓縮時,內(nèi)能可能不變 D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中,內(nèi)能一定增加 (2)(10分)在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強大于氣泡表面外側(cè)水的壓強,兩壓強差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp=2σr,其中σ=0.070 N/m?，F(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升。已知大氣壓強p0=1.0105 Pa,水的密度ρ=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2。 ①求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強差; ②忽略水溫隨水深的變化,在氣泡上升到十分接近水面時,求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值。 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,表面層分子分布比內(nèi)部稀疏,選項D正確。 (2)設初態(tài)氣體壓強為p1,放沙后壓強為p2,體積為V2,升溫后體積為V3,則有 p1=p0+mgS=1.5p0 p2=p0+4mgS=3p0 等溫過程,由p1V0=p2V2得V2=0.5V0 等壓過程,由V2T0=V32T0得V3=V0。 2.答案 (1)AC　(2)①76p0?、?7 解析 (2)①設升溫后氣體的壓強為p1, 由查理定律得p0T0=p1T1 代入數(shù)據(jù)得p1=76p0。 ②抽氣過程可等效為等溫膨脹過程,設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=76V0 設剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為k,由題意得k=V0V=67。 3.答案 (1)CD　(2)①吸熱　理由見解析　②2 cm3 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pVT=C可知,其溫度一定會升高,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=2.0105 Pa 氣泡浮到水面上的氣壓 p1=p0=1.0105 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)BDE　(2)15p0S26g 解析 (1)過程①是等容變化,溫度升高,壓強增大,故A項錯誤;過程②中,體積增大,氣體對外做功,故B項正確;過程④是等容變化,溫度降低,放出熱量,故C項錯誤;過程③是等溫變化,溫度不變,故狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等,故D項正確;E項,由理想氣體狀態(tài)方程可知pVT為定值,狀態(tài)d相對于狀態(tài)b,V和T均增大,故p應減小,故E項正確。 (2)設活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強為p1;下方氣體的體積為V2,壓強為p2。在活塞下移的過程中,活塞上下方氣體的溫度保持不變。由玻意耳定律得 p0V2=p1V1 p0V2=p2V2 由已知條件得V1=V2+V6-V8=1324V V2=V2-V6=V3 設活塞上方液體的質(zhì)量為m,由平衡條件得 p2S=p1S+mg 聯(lián)立以上各式得m=15p0S26g。 5.答案 (1)ABE　(2)①mgS+p0 ②(m+m0)g+p0S4(mg+p0S)T1 解析 (1)摩爾體積Vm=Mρ,氣體分子所占空間V0=VmNA,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)進行是有其方向性的,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設氣體壓強為p1,由活塞平衡可得p1S=mg+p0S 解得p1=mgS+p0 ②設溫度為T1時氣體為初態(tài),活塞回到與容器底部相距h2位置時為末態(tài),體積為V2,溫度為T2,有 初態(tài):p1=mgS+p0;溫度T1;V1=2hS 末態(tài):p2=(m+m0)gS+p0;溫度T2;V2=h2S 由理想氣體的狀態(tài)方程p1V1T1=p2V2T2得T2=(m+m0)g+p0S4(mg+p0S)T1。 6.答案 (1)CDE　(2)①28 Pa?、?.3 解析 (1)氣體的內(nèi)能在宏觀上由物質(zhì)的量、溫度和體積決定,質(zhì)量相同的氣體,物質(zhì)的量不一定相同,選項A錯誤。若是理想氣體,不考慮分子勢能,其內(nèi)能由物質(zhì)的量和溫度共同來決定;若是一定質(zhì)量的理想氣體,其內(nèi)能僅由溫度來決定,選項D正確。由pVT=C(C為常數(shù))知,一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中,溫度一定升高,內(nèi)能一定增加,選項E正確。氣體整體運動的速度對應氣體的宏觀動能,屬于機械能,選項B錯誤。改變內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞。氣體被壓縮時,外界對氣體做功,但氣體吸、放熱情況不知,氣體內(nèi)能可能升高、不變或降低,故選項C正確。 (2)①當氣泡在水下h=10 m處時,設其半徑為r1,氣泡內(nèi)外壓強差為Δp1,則 Δp1=2σr1 ① 代入題給數(shù)據(jù)得 Δp1=28 Pa② ②設氣泡在水下10 m處時,氣泡內(nèi)空氣的壓強為p1,氣泡體積為V1;氣泡到達水面附近時,氣泡內(nèi)空氣的壓強為p2,內(nèi)外壓強差為Δp2,其體積為V2,半徑為r2。 氣泡上升過程中溫度不變,根據(jù)玻意耳定律有p1V1=p2V2 ③ 由力學平衡條件有 p1=p0+ρgh+Δp1 ④ p2=p0+Δp2 ⑤ 氣泡體積V1和V2分別為 V1=43πr13 ⑥ V2=43πr23 ⑦ 聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得 r1r23=p0+Δp2ρgh+p0+Δp1⑧ 由②式知,Δpi?p0(i=1,2)故可略去⑧式中的Δpi項。代入題給數(shù)據(jù)得 r2r1=32≈1.3。 ⑨