2013年高考物理 考前回歸教材單元綜合突破十一 熱學(xué)

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1、2013年高考物理考前回歸教材之單元綜合突破十一 (熱學(xué)) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分． 考試時(shí)間為90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1．分子動(dòng)理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱學(xué)性質(zhì)．據(jù)此可判斷下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性 B．分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大 C．分子勢(shì)能隨著分子間距離的

2、增大，可能先減小后增大 D．在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素 解析：A選項(xiàng)中小炭粒做布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，故A是正確的；B選項(xiàng)中分子間的相互作用力在間距rr0的范圍內(nèi)，隨分子間距的增大而減小，故B是錯(cuò)誤的；C選項(xiàng)中分子勢(shì)能在rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨r的增大而增大，故C選項(xiàng)是正確的；D選項(xiàng)中真空環(huán)境是為防止其他雜質(zhì)的介入，而高溫條件下，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，有利于所摻入元素分子的擴(kuò)散，故錯(cuò)誤選項(xiàng)為B. 答案：B 2．在一定溫度下，某種理想氣體的速率分

3、布應(yīng)該是(　　) A．每個(gè)分子速率都相等 B．每個(gè)分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少 C．每個(gè)分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布是均勻的 D．每個(gè)分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很多． 解析：由麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律知，氣體分子速率大部分集中在某個(gè)數(shù)值附近，速率很大的和速率很小的分子數(shù)目都很少，所以B正確． 答案：B 3．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)槲镔|(zhì)微粒是規(guī)則排列的 B．有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu) C．凡各向同性的物質(zhì)

4、一定是非晶體 D．晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的 解析：晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定的，A、B、D正確；各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，C錯(cuò)誤． 答案：C 4．一房間內(nèi)，上午10時(shí)的溫度為15℃，下午2時(shí)的溫度為25℃.假定大氣壓無(wú)變化，則下午2時(shí)與上午10時(shí)相比較，房間內(nèi)的(　　) A．空氣密度增大 B．空氣分子的平均動(dòng)能增大 C．空氣分子的速率都增大 D．空氣質(zhì)量增大 解析：溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能變大，平均每個(gè)分子給器壁的沖量將變大，但氣壓并未改變，可見(jiàn)單位體積的分子數(shù)一定減少，所以有ρ空減小，m空＝ρ空V減?。? 答案：

5、B 圖1 5．如圖1所示，U形管封閉端內(nèi)有一部分氣體被水銀封住，已知大氣壓為p0，則被封閉部分氣體的壓強(qiáng)p(以汞柱為單位)為(　　) A．p0＋h2　　　　　　 B．p0－h(huán)1 C．p0－(h1＋h2) D．p0＋h2－h(huán)1 解析：取最低液面為研究對(duì)象，列出平衡方程．選右邊最低液面為研究對(duì)象，右邊液面受到向下的大氣壓強(qiáng)p0，在相同高度的左邊液面受到液柱h1向下的壓強(qiáng)h1，上面氣體向下的壓強(qiáng)p，根據(jù)連通器原理可知：p＋h1＝p0，得：p＝p0－h(huán)1，所以選項(xiàng)B正確． 答案：B 圖2 6．如圖2所示，固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別

6、盛有氣體甲和乙．現(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過(guò)程中(　　) A．外力對(duì)乙做功；甲的內(nèi)能增加 B．外力對(duì)乙做功；乙的內(nèi)能不變 C．乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加 D．乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變 解析：當(dāng)活塞P向B移動(dòng)時(shí)，活塞壓縮氣體對(duì)氣體乙做功，乙的內(nèi)能增加，溫度升高．由于隔板B是導(dǎo)熱的，乙升溫后會(huì)傳遞熱量給甲，由于氣體與外界是絕熱的，故當(dāng)最后達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度比最初的溫度有所升高，甲、乙的內(nèi)能均增加，選項(xiàng)A、C正確． 答案：AC 7．如圖3所示，氣缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光

7、滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿與外界連接緩慢地向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過(guò)桿對(duì)外做功，若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功，因此此過(guò)程違反熱力學(xué)第二定律 B．氣體是從單一熱源吸熱，但并不全部用來(lái)對(duì)外做功，所以此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律 C．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 解析：氣體是從單一熱源吸熱，氣體從外部環(huán)境吸收熱量，然后全部用來(lái)做功，保持自己的內(nèi)能不變，要保持外部環(huán)境溫度不變，需要有別的變化來(lái)維持，另外，外界必須發(fā)生某種變化，才能拉動(dòng)桿．

8、故此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律． 答案：C 8．關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論，下列敘述正確的是(　　) A．第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律 B．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增加 C．外界對(duì)物體做功，則物體的內(nèi)能一定增加 D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來(lái)看這兩種改變方式是有區(qū)別的 解析：第二類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第二定律并不違反能量守恒定律，故A錯(cuò)．據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知內(nèi)能的變化由做功W和熱傳遞Q兩個(gè)方面共同決定，只知道做功情況或只知道傳熱情況，則無(wú)法確定內(nèi)能的變化情況，故B、C錯(cuò)誤．做功和熱傳遞都可改變物體的內(nèi)能，但做功是不同形式能

9、的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞是同種形式能間的轉(zhuǎn)移，這兩種方式是有區(qū)別的，故D正確． 答案：D 9．(2011·山東卷)人類對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān) B．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的 C．溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 解析：液體體積與分子間相對(duì)位置相聯(lián)系，從宏觀上看，分子勢(shì)能與體積有關(guān)，A正確．多晶體表現(xiàn)各向同性，B錯(cuò)誤．溫度升高，分子速率增大，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，C錯(cuò)誤．露珠表面張力使其表面積收縮到最小，呈球狀，D正確． 答案：AD 10．(2011·江蘇卷)如圖4所示，一演示

10、用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開(kāi)熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量 B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身 C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高 D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 解析：形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，伸展劃水時(shí)一部分熱量轉(zhuǎn)變?yōu)樗娃D(zhuǎn)輪的動(dòng)能，另一部分釋放到空氣中，根據(jù)能量守恒定律可知只有D項(xiàng)正確． 答案：D 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)

11、 二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分) 11．(2011·江蘇卷) 圖5 如圖5所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對(duì)汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在此過(guò)程中，氣體分子平均動(dòng)能________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了________． 解析：氣體等壓膨脹，由＝C可知T增大，所以氣體分子平均動(dòng)能增大．由熱力學(xué)第一定律可得：ΔU＝Q－p0(V2－V1)． 答案：增大　Q－p0(V2－V1) 12．一定量的理想氣體與兩種實(shí)際氣體Ⅰ、Ⅱ在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下做等壓變化時(shí)的V—

12、T關(guān)系如圖6(a)所示，圖中＝.用三份上述理想氣體作為測(cè)溫物質(zhì)制成三個(gè)相同的溫度計(jì)，然后將其中兩個(gè)溫度計(jì)中的理想氣體分別換成上述實(shí)際氣體Ⅰ、Ⅱ.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)環(huán)境溫度為T(mén)0時(shí)，三個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)各不相同，如圖6(b)所示，溫度計(jì)(ⅱ)中的測(cè)溫物質(zhì)應(yīng)為實(shí)際氣體________(圖中活塞質(zhì)量忽略不計(jì))；若此時(shí)溫度計(jì)(ⅱ)和(ⅲ)的示數(shù)分別為21℃和24℃，則此時(shí)溫度計(jì)(ⅰ)的示數(shù)為_(kāi)_______℃；可見(jiàn)用實(shí)際氣體作為測(cè)溫物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生誤差．為減小在T1～T2范圍內(nèi)的測(cè)量誤差，現(xiàn)針對(duì)T0進(jìn)行修正，制成如圖6(c)所示的復(fù)合氣體溫度計(jì)，圖中無(wú)摩擦導(dǎo)熱活塞將容器分成兩部分，在溫度為T(mén)1時(shí)分別裝入適量

13、氣體Ⅰ和Ⅱ，則兩種氣體體積之比VⅠ∶VⅡ應(yīng)為_(kāi)_______． 圖6 解析：本實(shí)驗(yàn)是在教材探索性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考查考生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等能力，從而突出了對(duì)創(chuàng)新能力的考查．從V—T圖象可看出，溫度為T(mén)1時(shí)，氣體的體積相同；溫度為T(mén)0時(shí)，ⅱ的體積要小，所以溫度計(jì)ⅱ中的測(cè)溫物質(zhì)應(yīng)為實(shí)際氣體Ⅱ，在溫度為T(mén)0時(shí)，Tⅱ＝21℃，Tⅲ＝24℃，由于＝＝，代入數(shù)據(jù)可得T0＝23℃，對(duì)T0校正，在溫度T1時(shí)裝入氣體體積比為2∶1. 答案：Ⅱ　23　2∶1 三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有

14、數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．利用所學(xué)的熱學(xué)知識(shí)，回答下列問(wèn)題： (1)我們知道分子熱運(yùn)動(dòng)的速率是比較大的，常溫下能達(dá)到幾百米每秒，生活中一些污染企業(yè)排放刺激性廢氣，同時(shí)發(fā)出噪聲，聲波在空氣中傳播速度約為340 m/s.按說(shuō)離得較遠(yuǎn)的人聞到氣味和聽(tīng)到噪聲應(yīng)差不多同時(shí)發(fā)生，而實(shí)際上往往是聽(tīng)到噪聲較長(zhǎng)時(shí)間后才會(huì)聞到氣味，為什么？ (2)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾年來(lái)，出現(xiàn)了許多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等，摩擦焊接是使焊件的兩個(gè)接觸面高速地向相反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)加上很大的壓力(約每平方厘米加幾千到幾萬(wàn)牛頓的力)，瞬間就焊成一個(gè)整體了．試用所學(xué)知識(shí)分析摩擦焊接的原理． 解析：(1)分

15、子熱運(yùn)動(dòng)速率雖然較大，但分子之間的碰撞是很頻繁的，由于頻繁的碰撞使分子的運(yùn)動(dòng)不再是勻速直線運(yùn)動(dòng)，分子到鼻孔前走過(guò)了一段曲折的路程，況且引起人的嗅覺(jué)需要一定量的分子；聲波傳播速率與分子熱運(yùn)動(dòng)速率差不多，傳播距離也相等，但聲波在空氣中沿直線傳播，到達(dá)接收者的時(shí)間較短，所以聽(tīng)到噪聲較長(zhǎng)時(shí)間后，才會(huì)聞到發(fā)出的氣味． (2)摩擦焊接是利用分子引力作用．焊件的兩個(gè)接觸面高速地向相反方向旋轉(zhuǎn)且加上很大的壓力，就可以使兩個(gè)接觸面發(fā)生熔化使大多數(shù)分子之間的距離達(dá)到分子力發(fā)生明顯作用的范圍，靠摩擦熔化使大量的分子距離達(dá)到表現(xiàn)引力的距離范圍，使兩個(gè)焊件成為一個(gè)整體． 答案：見(jiàn)解析 14．新華社北京2008年1

16、1月12日電：在中國(guó)探月工程一期即“嫦娥一號(hào)”圓滿成功的同時(shí)，中國(guó)探月工程二期也已啟動(dòng)．其中，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星將于2011年底前完成發(fā)射．已知大氣壓強(qiáng)是由于大氣的重力而產(chǎn)生的，某學(xué)校興趣小組的同學(xué)，通過(guò)查資料知道：月球半徑R＝1.7×106 m，月球表面重力加速度g＝1.6 m/s2.為開(kāi)發(fā)月球的需要，設(shè)想在月球表面覆蓋一層厚度為h的大氣，使月球表面附近的大氣壓達(dá)到p0＝1.0×105 Pa，已知大氣層厚度h＝1.3×103 m比月球半徑小得多，假設(shè)月球表面初始沒(méi)有空氣．試估算 (1)應(yīng)在月球表面添加的大氣層的總質(zhì)量m； (2)月球大氣層的分子數(shù)為多少？ (3)分子間的距離為多少？(空氣的平

17、均摩爾質(zhì)量M＝2.9×10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1) 解析：(1)月球的表面積S＝4πR2，月球大氣的重力與大氣壓力大小相等mg＝p0S，所以大氣的總質(zhì)量m＝ 代入數(shù)據(jù)可得 m＝×1.0×105 kg ≈2.27×1018 kg. (2)月球大氣層的分子數(shù)為 N＝NA＝×6.0×1023個(gè) ≈4.7×1043個(gè)． (3)可以認(rèn)為每一個(gè)氣體分子占據(jù)空間為一個(gè)立方體，小立方體緊密排列，其邊長(zhǎng)即為分子間的距離．設(shè)分子間距離為a，大氣層中氣體的體積為V，則有V＝4πR2h，a＝ a＝＝≈1.0×10－9 m. 答案：(1)2.27×101

18、8 kg　(2)4.7×1043個(gè)　(3)1.0×10－9 m 圖7 15．(2011·浙江自選)吸盤(pán)是由橡膠制成的一種生活用品，其上固定有掛鉤用于懸掛物體．如圖7所示，現(xiàn)有一吸盤(pán)，其圓形盤(pán)面的半徑為2.0×10－2 m，當(dāng)其與天花板輕輕接觸時(shí)，吸盤(pán)與天花板所圍容積為1.0×10－5m3；按下吸盤(pán)時(shí)，吸盤(pán)與天花板所圍容積為2.0×10－6m3，盤(pán)內(nèi)氣體可看作與大氣相通，大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa.設(shè)在吸盤(pán)恢復(fù)原狀過(guò)程中，盤(pán)面與天花板之間緊密接觸，吸盤(pán)內(nèi)氣體初態(tài)溫度與末態(tài)溫度相同．不計(jì)吸盤(pán)的厚度及吸盤(pán)與掛鉤的重量． (1)吸盤(pán)恢復(fù)原狀時(shí)，盤(pán)內(nèi)氣體壓強(qiáng)為_(kāi)_______；

19、 (2)在掛鉤上最多能懸掛重為_(kāi)_______的物體； (3)請(qǐng)判斷在吸盤(pán)恢復(fù)原狀過(guò)程中盤(pán)內(nèi)氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述理由． 解析：(1)吸盤(pán)恢復(fù)原狀時(shí)盤(pán)內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化由p1V1＝p2V2可得p2＝＝＝Pa ＝2.0×104Pa. (2)由平衡條件可得，G＝(p0－p2)S＝100 N. (3)吸盤(pán)恢復(fù)原狀過(guò)程中盤(pán)內(nèi)氣體發(fā)生等溫膨脹，其內(nèi)能不變卻對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱． 答案：(1)2.0×104Pa　(2)100 N　(3)吸熱　簡(jiǎn)述理由見(jiàn)解析 圖8 16．如圖8，一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封，上端封閉但留有一抽氣孔．管內(nèi)

20、下部被活塞封住一定量的氣體(可視為理想氣體)，氣體溫度為T(mén)1.開(kāi)始時(shí)，將活塞上方的氣體緩慢抽出，當(dāng)活塞上方的壓強(qiáng)達(dá)到p0時(shí)，活塞下方氣體的體積為V1，活塞上方玻璃管的容積為2.6V1.活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0.繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封．整個(gè)抽氣過(guò)程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變．然后將密封的氣體緩慢加熱．求： (1)活塞剛碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度； (2)當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)． 解析：(1)活塞上方的壓強(qiáng)為p0時(shí)，活塞下方氣體的體積為V1，抽氣過(guò)程為等溫過(guò)程，活塞上面抽成真空時(shí)，下面氣體的壓強(qiáng)為0.5p0.由玻意耳定律得＝① 式中V是抽成真空時(shí)活塞下面氣體的體積．此后，氣體等壓膨脹，由蓋·呂薩克定律得 ＝② 式中T′是活塞碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度．由①②得 T′＝1.2T1.③ (2)活塞碰到頂部后的過(guò)程是等容升溫過(guò)程．由查理定律得 ＝④ 式中p2是氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)．由③④式得p2＝0.75p0.⑤ 答案：(1)1.2T1　(2)0.75p0