高考物理二輪復(fù)習(xí)專題八第1講熱學(xué)練習(xí)(含解析)

PAGE7-熱學(xué)1．(高考北京卷)關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無(wú)關(guān)B．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C．分子間同時(shí)存在著引力和斥力D．分子間的引力總是隨分子間距增大而增大解析：選C.在其他條件不變的情況下，溫度越高，氣體擴(kuò)散得越快，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；分子間同時(shí)存在著引力和斥力，故C正確；分子間的引力總是隨著分子間距增大而減小，故D錯(cuò)誤．2．(衡水高三調(diào)研)(1)下列說(shuō)法中正確的是()A．－2℃時(shí)水已經(jīng)結(jié)為冰，水分子停止了熱運(yùn)動(dòng)B．物體溫度越高，物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大C．內(nèi)能不同的物體，物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同D．一定質(zhì)量的氣體分子的平均速率增大，氣體的壓強(qiáng)可能減小E．熱平衡是指一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)不再改變時(shí)所處的狀態(tài)(2)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的狀態(tài)變化．①已知從A到B的過(guò)程中，氣體對(duì)外放出600J的熱量，則從A到B，氣體的內(nèi)能變化了多少？②試判斷氣體在狀態(tài)B、C的溫度是否相同．如果知道氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC＝300K，則氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為多少？解析：(1)分子做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；物體溫度越高，分子的平均動(dòng)能就越大，物體的內(nèi)能不同，但溫度可能相同則物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同，選項(xiàng)B、C正確；一定質(zhì)量的氣體分子的平均速率增大，氣體分子溫度升高，但壓強(qiáng)與溫度和體積均有關(guān)，若氣體的體積也增大，則壓強(qiáng)不一定增大，也可能減小，選項(xiàng)D正確；處于熱平衡的系統(tǒng)溫度保持不變，但是壓強(qiáng)和體積等物理量可以改變，故E錯(cuò)誤．(2)①?gòu)腁到B，外界對(duì)氣體做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3J＝900J根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能的變化量ΔU＝W＋Q＝900J－600J＝300J.②根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pCVC,TC)代入數(shù)據(jù)可得TB＝TC根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入數(shù)據(jù)可得TA＝1200K.答案：(1)BCD(2)①300J②1200K3．(武漢4月調(diào)研)(1)下列說(shuō)法正確的是()A．第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，也違反了能量守恒定律B．布朗運(yùn)動(dòng)的規(guī)律反映出分子熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，即小顆粒的運(yùn)動(dòng)是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C．在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果D．干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果E．從微觀上看，氣體壓強(qiáng)的大小與分子平均動(dòng)能和分子的密集程度有關(guān)(2)如圖所示，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過(guò)滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口h＝50cm，活塞面積S＝10cm2，封閉氣體的體積為V1＝1500cm3，溫度為0℃，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，物體重力G＝50N，活塞重力及一切摩擦不計(jì)．緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體吸收了Q＝60J的熱量，使活塞剛好升到缸口．求：①活塞剛好升到缸口時(shí)，氣體的溫度；②汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界做的功；③氣體內(nèi)能的變化量．解析：(1)第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，但沒(méi)有違反能量守恒定律，A項(xiàng)錯(cuò)誤．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮于液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，B項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)①封閉氣體初態(tài)：V1＝1500cm3，T1＝273K末態(tài)：V2＝1500cm3＋50×10cm3＝2000cm3緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體做等壓變化則有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得T2＝364K.②設(shè)封閉氣體做等壓變化的壓強(qiáng)為p對(duì)活塞：p0S＝pS＋G汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界做功W＝pSh解得W＝25J.③由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量ΔU＝Q－W得ΔU＝35J故汽缸內(nèi)的氣體內(nèi)能增加了35J.答案：(1)CDE(2)①364K②25J③35J4．(1)(陜西漢中高三一模)以下說(shuō)法正確的是()A．晶體一定具有規(guī)則的形狀且有各向異性的特征B．液體的分子勢(shì)能與液體的體積有關(guān)C．水的飽和汽壓隨溫度變化而變化D．組成固體、液體、氣體的物質(zhì)分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點(diǎn)陣”E．分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定相同(2)如圖，用質(zhì)量m＝1kg的絕熱活塞在絕熱汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦力忽略不計(jì)，開(kāi)始時(shí)活塞距離汽缸底部的高度h1＝0.5m，氣體的溫度t1＝27℃.現(xiàn)用汽缸內(nèi)一電熱絲(未畫出)給氣體緩慢加熱，加熱至t2＝267℃，活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度h2處，此過(guò)程中被封閉氣體增加的內(nèi)能增加ΔU＝400J．已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞橫截面積S＝5.0×10－4m2，求：①初始時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2；②此過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q.解析：(1)單晶體一定具有規(guī)則的形狀，且有各向異性的特征，而多晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；分子勢(shì)能的產(chǎn)生是由于分子間存在作用力，微觀上分子間距離的變化引起宏觀上體積的變化，分子間作用力變化，分子勢(shì)能才變化，選項(xiàng)B正確；水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度越高，飽和汽壓越大，選項(xiàng)C正確；只有晶體的分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點(diǎn)陣”，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定相同，選項(xiàng)E正確．(2)①開(kāi)始時(shí)，活塞受力平衡，有p0S＋mg＝p1S解得p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa氣體做等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得eq\f(h1S,T1)＝eq\f(h2S,T2)解得h2＝0.9m.②氣體在膨脹過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W＝－p1ΔV＝－1.2×105×(0.9－0.5)×5×10－4J＝－24J由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q解得Q＝ΔU－W＝400J－(－24J)＝424J.答案：(1)BCE(2)①0.9m②424J5．(1)氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示．下列說(shuō)法正確的是()A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C．圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100℃時(shí)的情形D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E．與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大(2)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)．初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過(guò)K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27℃，汽缸導(dǎo)熱．①打開(kāi)K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；②接著打開(kāi)K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；③再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃，求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)．解析：(1)根據(jù)氣體分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化曲線的意義可知，題圖中兩條曲線下面積相等，選項(xiàng)A正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形，選項(xiàng)B正確；題圖中實(shí)線占百分比較大的分子速率較大，分子平均動(dòng)能較大，根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，可知實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100℃時(shí)的情形，選項(xiàng)C正確；根據(jù)分子速率分布圖可知，題圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由分子速率分布圖可知，與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．(2)①設(shè)打開(kāi)K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1.依題意，被活塞分開(kāi)的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過(guò)程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②聯(lián)立①②式得V1＝eq\f(V,2) ③p1＝2p0. ④②打開(kāi)K3后，由④式知，活塞必定上升．設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2.由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2⑤由⑤式得p2＝eq\f(3V,V2)p0 ⑥由⑥式知，打開(kāi)K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時(shí)p2為p′2＝eq\f(3,2)p0.③設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1＝300K升高到T2＝320K的等容過(guò)程中，由查理定律得eq\f(p′2,T1)＝eq\f(p3,T2) ⑦將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0.答案：(1)ABC(2)見(jiàn)解析6．(山東十校聯(lián)考)(1)下列說(shuō)法中，正確的是()A．非晶體呈各向同性，晶體也有可能呈各向同性B．物塊在自由下落過(guò)程中，分子的平均動(dòng)能增大，分子勢(shì)能減小C．布朗運(yùn)動(dòng)雖不是分子運(yùn)動(dòng)，但是它證明了組成固體顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(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，用來(lái)表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫做溫度E．若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則氣泡內(nèi)部氣體(視為理想氣體)內(nèi)能不變(2)內(nèi)徑相同、導(dǎo)熱良好的“T”形細(xì)管豎直放置，管的水平部分左、右兩端封閉，豎直管足夠長(zhǎng)且上端開(kāi)口與大氣相通，水銀將水平管中的理想氣體分為兩部分，此時(shí)外界溫度t1＝27℃，各部分長(zhǎng)度如圖所示．外界大氣壓p0＝76cmHg.求：①若外界溫度保持不變，緩慢從管口注入水銀，直到水平管中右側(cè)氣柱長(zhǎng)度減小到28cm時(shí)注入的水銀柱長(zhǎng)度；②在①的狀態(tài)下，水平管中右側(cè)氣柱再次恢復(fù)為30cm時(shí)的環(huán)境溫度(用攝氏溫度表示)．解析：(1)非晶體呈各向同性，多晶體也有可能呈各向同性，而單晶體大多表現(xiàn)為各向異性，A正確；分子動(dòng)能與分子勢(shì)能都與機(jī)械能無(wú)關(guān)，物塊在自由下落過(guò)程中，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，而分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)能不變，B錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，是液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映，不是組成固體顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第零定律，如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(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，用來(lái)表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫做溫度，D正確；溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則分子的平均動(dòng)能不變；而且氣體的內(nèi)能與體積無(wú)關(guān)，所以氣泡內(nèi)部氣體(視為理想氣體)內(nèi)能不變，E正確．(2)①注入水銀的過(guò)程中，水平管內(nèi)封閉的氣體做等溫變化以水平管右側(cè)氣柱為研究對(duì)象，設(shè)管的橫截面積為S，水銀柱高度h1＝22cm由玻意耳定律p1SL1＝p2SL2其中L1＝30cm，L2＝28cm，p1＝p0＋h1＝98cmHg解得，p2＝105cmHg，豎直管內(nèi)水銀柱高度h2＝29cm由于水平管左右兩側(cè)壓強(qiáng)相等，所以左側(cè)氣柱長(zhǎng)度由15cm變?yōu)?4cm則需要注入的水銀柱長(zhǎng)度Δh＝h2－h(huán)1＋3cm＝10cm.②對(duì)水平管右側(cè)氣柱，設(shè)環(huán)境溫度為T2時(shí)，氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)1＝30cm，壓強(qiáng)為p3，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p2SL2,T1)＝eq\f(p3SL1,T2)其中L1＝30cm，L2＝28cm，p2＝105cmHg，p3＝108cmHg，T1＝300K解得，T2≈331K所以，t2＝58℃.答案：(1)ADE(2)見(jiàn)解析7.(1)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到初態(tài)a.下列說(shuō)法正確的是()A．在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B．在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C．在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D．在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量E．在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量(2)一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2.K1長(zhǎng)為l，頂端封閉，K2上端與待測(cè)氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通．開(kāi)始測(cè)量時(shí)，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時(shí)水銀已進(jìn)入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖(b)所示．設(shè)測(cè)量過(guò)程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)均保持不變．已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為ρ，重力加速度大小為g.求：①待測(cè)氣體的壓強(qiáng)；②該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)．解析：(1)ab過(guò)程，氣體壓強(qiáng)增大，體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，A項(xiàng)正確；ab過(guò)程發(fā)生等容變化，氣體對(duì)外界不做功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能僅由溫度決定，bc過(guò)程發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，bc過(guò)程，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸熱，D項(xiàng)正確；ca過(guò)程發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，B項(xiàng)正確；ca過(guò)程，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界放熱，E項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)①水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住，設(shè)此時(shí)被封