2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題九 熱學(xué)限時(shí)檢測(cè)

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1、專題九　熱學(xué)(選修3-3模塊) 1.(2018·廣東肇慶二模)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.液體表面層中分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 B.固體中的分子是靜止的,液體、氣體中的分子是運(yùn)動(dòng)的 C.汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 D.液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 E.有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高 (2)(10分)如圖,密閉性能良好的杯蓋扣在盛有少量熱水的杯身上,杯蓋質(zhì)量為m,杯身與熱水的總質(zhì)量為M,杯子的橫截面積為S.初始時(shí)杯內(nèi)氣體的溫度為

2、T0,壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)p0相等.因杯子不保溫,杯內(nèi)氣體溫度將逐步降低,不計(jì)摩擦. ①求溫度降為T1時(shí)杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1; ②杯身保持靜止,溫度為T1時(shí)提起杯蓋所需的力至少多大? ③溫度為多少時(shí),用上述方法提杯蓋恰能將整個(gè)杯子提起? 解析:(1)當(dāng)分子間距離為r0時(shí),分子引力和斥力相等,液體表面層的分子比較稀疏,分子間距大于r0,所以分子間作用力表現(xiàn)為引力,故A正確;無論固體、液體還是氣體,分子都是在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程,汽化分蒸發(fā)和沸騰,不是分子間的相互排斥產(chǎn)生的,故C錯(cuò)誤;蒸發(fā)是液體表面分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況,在任何溫度下都能發(fā)生,故D正確

3、;冰在融化過程中吸收熱量但溫度不升高,故E正確. (2)①降溫過程中,氣體體積不變,根據(jù)查理定律得=解得p1=T1. ②當(dāng)杯蓋與杯身間的彈力恰好為零時(shí),提力最小,對(duì)杯蓋受力分析如圖(甲)所示.根據(jù)平衡條件 p1S+F=p0S+mg 因此最小提力為F=p0S+mg-p0S. ③設(shè)提起杯子時(shí)氣體壓強(qiáng)為p2,溫度為T2,杯身的受力分析如圖(乙)所示, 平衡時(shí)p0S=p2S+Mg,得p2=p0-,根據(jù)查理定律=,解得T2=T0-. 答案:(1)ADE　(2)①T1?、趐0S+mg-p0S ③T0- 2.(2018·山西二模)(1)(5分)關(guān)于分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律,下列說法正

4、確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.溫度升高,物體內(nèi)能就增大 B.內(nèi)能不同的物體,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同 C.氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)可能不變 D.分子間距離增大,分子間的相互作用力減小 E.氣體從單一熱源吸熱,可以全部用來對(duì)外做功 (2)(10分)如圖所示,在水平桌面上,導(dǎo)熱汽缸內(nèi)橫截面積為S的輕質(zhì)活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體.一質(zhì)量為m的砝碼盤(含砝碼)用輕繩經(jīng)光滑定滑輪與缸中活塞豎直相連接,活塞與汽缸壁間無摩擦.當(dāng)環(huán)境溫度為T時(shí),活塞與缸底的距離為h.現(xiàn)使環(huán)境溫度緩慢降為

5、. ①活塞再次平衡時(shí),活塞與缸底的距離是多少? ②保持環(huán)境溫度為不變,為使活塞返回原位置,需在盤中逐漸添加砝碼的質(zhì)量為Δm,求大氣壓強(qiáng)的大小. 解析:(1)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高,物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大,但因不知分子勢(shì)能變化情況,無法依據(jù)溫度變化判定內(nèi)能的變化,故A錯(cuò)誤;內(nèi)能與物體的物質(zhì)的量、溫度、體積都有關(guān),所以內(nèi)能不同的物體,物體的溫度可能相同,即分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同,故B正確;若氣體分子的平均動(dòng)能增大,則溫度一定升高;根據(jù)=C可知若溫度升高的同時(shí)體積也增大,則壓強(qiáng)不一定增大,可能不變,故C正確;分子間距離從平衡位置增大時(shí),分子間的相互作用力先增大

6、后減小,故D錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,氣體從單一熱源吸熱,可以全部用來對(duì)外做功,但會(huì)引起其他的變化,故E 正確. (2)①設(shè)再次平衡時(shí)活塞到汽缸底的高度為h1,環(huán)境溫度緩慢降低過程中汽缸中氣體壓強(qiáng)不變. 初狀態(tài):溫度T1=T,體積V1=hS 末狀態(tài):溫度T2=,體積V2=h1S 根據(jù)蓋—呂薩克定律可得= 可得活塞與缸底的距離h1=. ②設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0, 初狀態(tài):壓強(qiáng)p2=p0-,體積V2=h1S=S 末狀態(tài):壓強(qiáng)p3=p0-,體積V3=hS 由玻意耳定律有p2V2=p3V3 可得p0=g. 答案:(1)BCE　(2)①?、趃 3.(2018·陜西模擬)(1)(5

7、分)下列說法中正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.在較暗的房間里,看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng) B.氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律 C.隨著分子間距離增大,分子間作用力減小,分子勢(shì)能也減小 D.一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí),其內(nèi)能不變 E.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行 (2)(10分)如圖所示,兩端開口、粗細(xì)均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中,管的上部有一定長度的水銀,兩段空氣柱被封閉在左右兩側(cè)的豎直管中.開啟上部連通左右水銀的閥門A

8、,當(dāng)溫度為300 K平衡時(shí)水銀的位置如圖,其中左側(cè)空氣柱長度L1=50 cm,左側(cè)空氣柱底部的水銀面與水銀槽液面高度差為h2=5 cm,左右兩側(cè)頂部的水銀面的高度差為h1=5 cm,大氣壓為75 cmHg.求: ①右管內(nèi)氣柱的長度L2; ②關(guān)閉閥門A,當(dāng)溫度升至405 K時(shí),左側(cè)豎直管內(nèi)氣柱的長度L3.(大氣壓強(qiáng)保持不變) 解析:(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的“陽光柱”中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞,是由于氣體的流動(dòng),這不是布朗運(yùn)動(dòng),故A正確;麥克斯韋提出了氣體分子速率分布的規(guī)律,即“中間多,兩頭少”,故B正確;當(dāng)分子間表

9、現(xiàn)為引力時(shí),隨著分子間距離增大,分子勢(shì)能增大,故C錯(cuò)誤;一定量理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí),不吸收或放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,其內(nèi)能減小,故D錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行,故E正確. (2)①左管內(nèi)氣體壓強(qiáng):p1=p0+ph2=80 cmHg 右管內(nèi)氣體壓強(qiáng):p2=p1+ph1=85 cmHg, 設(shè)右側(cè)空氣柱底部的水銀面與水銀槽液面高度差為h3,則 p2=p0+ph3,解得h3=10 cm, 故右管內(nèi)氣柱長度為L2=L1-h1-h2+h3=50 cm. ②設(shè)玻璃管截面積為S,由理想氣體狀態(tài)方程有 = 即= 解得L3=60 cm.

10、 答案:(1)ABE　(2)①50 cm?、?0 cm 4.(2018·四川樂山二診)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.能源在利用過程中有能量耗散,這表明能量不守恒 B.沒有摩擦的理想熱機(jī)也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.非晶體的物理性質(zhì)具有各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性 D.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強(qiáng)不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱 E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而 增大 (2)(10分)如圖所示,豎直放置的汽缸,

11、活塞橫截面積為S=0.01 m2,厚度不計(jì),可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng).汽缸側(cè)壁有一個(gè)小孔,與裝有水銀的U形玻璃管相通.汽缸內(nèi)封閉了一段高為L=50 cm的氣柱(U形管內(nèi)的氣體體積不計(jì)).此時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為27 ℃,U形管內(nèi)水銀面高度差h1=5 cm.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,水銀的密度ρ=13.6×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2. ①求活塞的質(zhì)量m; ②若在活塞上緩慢添加M=26.7 kg的沙粒時(shí),活塞下降到距汽缸底部H=45 cm處,求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度. 解析:(1)能源在利用過程中有能量耗散,但能量是守恒的,故A錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,沒有摩

12、擦的理想熱機(jī)也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,故B正確;非晶體和多晶體的物理性質(zhì)具有各向同性而單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性,故C錯(cuò)誤;對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強(qiáng)不變,體積增大,則由理想氣體狀態(tài)方程可知,溫度一定增大,內(nèi)能增大,同時(shí)氣體對(duì)外做功,則由熱力學(xué)第一定律可知,它一定從外界吸熱,故D正確;當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),距離減小時(shí)分子力做負(fù)功,則分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大,故E正確. (2)①汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1=p0+ρgh1 活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S 聯(lián)立解得m=6.8 kg. ②活塞下降后氣體的壓強(qiáng)為p2,則有 p0S+(M+m)g=p2S 以

13、汽缸內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有= 解得T2=337.5 K,即t2=64.5 ℃. 答案:(1)BDE　(2)①6.8 kg?、?4.5 ℃ 5.(2018·重慶二模)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.凡是符合能量守恒定律的宏觀過程一定自發(fā)地發(fā)生而不引起其他變化 B.物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān) C.已知某種氣體的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該氣體分子之間的平均距離可以表示為 D.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的

14、第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡 E.汽缸里一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí),單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)可能不變 (2)(10分)如圖所示,質(zhì)量為m=6 kg的絕熱汽缸(厚度不計(jì)),橫截面積為S=10 cm2,倒扣在水平桌面上(與桌面有縫隙),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,活塞在汽缸內(nèi)可無摩擦滑動(dòng)且不漏氣.開始時(shí),封閉氣體的溫度為 t0=27 ℃,壓強(qiáng)p=0.5×105 Pa,g取10 m/s2,大氣壓強(qiáng)為p0=1.0× 105 Pa.求: ①此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力大小FN; ②通過電熱絲給封閉

15、氣體緩慢加熱到溫度t2,使汽缸剛好對(duì)水平桌面無壓力,求t2的值. 解析:(1)滿足能量守恒定律的宏觀過程不一定可以自發(fā)進(jìn)行,比如熱量就不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A錯(cuò)誤;溫度越高,熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例越大,故B正確;氣體的摩爾體積Vmol=,每個(gè)分子平均占有的空間V0==,則分子間的平均距離a= =,故C正確;如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡,故D正確;密閉在汽缸里的一定質(zhì)量理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí),根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程=C可知,氣體的溫度一定升高,氣體分子的平均動(dòng)能增大,則每一次對(duì)器壁的平均撞擊力增大,而氣體的壓

16、強(qiáng)不變,所以單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少,故E錯(cuò)誤. (2)①對(duì)汽缸受力分析,由平衡條件有 FN+pS=mg+p0S 解得FN=110 N. ②汽缸剛好和水平桌面無壓力時(shí),對(duì)汽缸受力分析有 p2S=mg+p0S 則氣體壓強(qiáng)p2=1.6×105 Pa 由查理定律= 解得T2=960 K.即t2=687 ℃. 答案:(1)BCD　(2)①110 N?、?87 ℃ 6.(2018·甘肅河西五市模擬)(1)(5分)下列說法正確的是　　　　. (填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)? A.單晶體冰糖磨碎

17、后熔點(diǎn)不會(huì)發(fā)生變化 B.足球充足氣后很難壓縮,是足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C.一定質(zhì)量的理想氣體,外界對(duì)氣體做功,其內(nèi)能不一定增加 D.脫脂棉脫脂的目的,在于使它從不能被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?以便吸取藥液 E.土壤里有很多毛細(xì)管,如果要把地下的水分沿著它們引到地表,可以將地面的土壤鋤松 (2)(10分)一個(gè)水平放置的汽缸,由兩個(gè)截面積不同的圓筒連接而成.活塞A,B用一長為4L的剛性細(xì)桿連接,L=0.5 m,它們可以在筒內(nèi)無摩擦地左右滑動(dòng).A,B的截面積分別為SA=40 cm2,SB=20 cm2,A,B之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,兩活塞外側(cè)(A的左方和B的右方)是壓強(qiáng)為p0

18、=1.0×105 Pa的大氣.當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為T1=525 K時(shí)兩活塞靜止于如圖所示的位置. ①現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體的溫度緩慢下降,當(dāng)溫度降為多少時(shí)活塞A恰好移到兩圓筒連接處? ②若在此變化過程中氣體共向外放熱500 J,求氣體的內(nèi)能變化了 多少? 解析:(1)單晶體冰糖磨碎后仍是單晶體,熔點(diǎn)不發(fā)生變化,故A正確;足球充足氣后很難壓縮是由于足球內(nèi)外的壓強(qiáng)差的原因,與氣體分子之間的作用力無關(guān),故B錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體,外界對(duì)氣體做功,或同時(shí)放出熱量,內(nèi)能不一定增加,故C正確;脫脂棉脫脂后,水能將其浸潤,便于吸取藥液,D正確;將地面的土壤鋤松,破壞了土壤里的毛細(xì)管,更有利于水分的保持,E錯(cuò)誤. (2)①對(duì)活塞A受力分析,活塞A向右緩慢移動(dòng)過程中,氣體發(fā)生等壓變化 由蓋—呂薩克定律有= 代入數(shù)據(jù)= 解得T2=300 K時(shí)活塞A恰好移到兩筒連接處. ②活塞向右移動(dòng)過程中,外界對(duì)氣體做功 W=p0·3L(SA-SB)=1×105×3×0.5×(4×10-3-2×10-3)J=300 J. 由熱力學(xué)第一定律得 ΔU=W+Q=(300-500)J=-200 J. 即氣體的內(nèi)能減少200 J. 答案:(1)ACD　(2)①300 K?、趦?nèi)能減少了200 J 7