解析版-2020年高考物理二輪專項(xiàng)訓(xùn)練熱學(xué)綜合計(jì)算題

絕密★啟用前2020年高考物理二輪專項(xiàng)訓(xùn)練熱學(xué)綜合計(jì)算題1.一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收了 4.2105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了 6M05J的功，問：(1)氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？【答案】 (1)減少1.8M05J(2)減少【解析】(1)氣體從外界吸熱為 Q=4.2X05J,氣體對(duì)外做功， W=-6X105J,由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q=(—6M05J)+(4.2105J)=-1.8X05J。AU為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了。所以氣體內(nèi)能減少了1.8X05J。(2)理想氣體不計(jì)分子勢(shì)能，內(nèi)能減少，說明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少。2.某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為v=20m/s,設(shè)空氣密度為p=1.3kg/m3,如果能利用該強(qiáng)風(fēng)進(jìn)行發(fā)電，并將其動(dòng)能的20%轉(zhuǎn)化為電能，現(xiàn)考慮橫截面積 S=20m2的風(fēng)車(風(fēng)車車葉轉(zhuǎn)動(dòng)形成圓面面積為 S),求:(1)利用上述已知量計(jì)算電功率的表達(dá)式 .(2)電功率大小約為多少？(取一位有效數(shù)字)【答案】(1)P=j^pS3/(2)2M04W【解析】(1)研究時(shí)間t內(nèi)吹到風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的空氣，則空氣質(zhì)量 m=pSvt空氣動(dòng)能&=Jmv2=:pSt3.由能量守恒有：E=20%Ek=j^pStV所以發(fā)電機(jī)電功率P=g=J^pSV(2)代入數(shù)據(jù)得：P=六X1.320浸0的2X14W..向一鍋開水投入了5個(gè)糖餡的甜湯圓，隨后投入了 5個(gè)肉餡的咸湯圓，甜、咸湯圓在沸水中翻滾，象征著封閉系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)自發(fā)的過程，隨后，用兩只碗各盛了 5個(gè)湯圓，每碗湯圓中共有六種可能：①全是甜的 ②全是咸的③1甜4咸④4甜1咸這是四種不平衡的宏觀態(tài)；⑤2甜3咸⑥3甜2咸這是兩種相對(duì)平衡的宏觀態(tài)

兩只碗各盛5個(gè)湯圓共有32種組合方式，我們稱為32個(gè)微觀態(tài)，試問:(1)以上六種宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的個(gè)數(shù)各是多少？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)圖表來表示(2)以上相對(duì)平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是多少？【答案】(1)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)個(gè)數(shù).宏觀態(tài)全是甜的全姑咸的1旗4成1甜1成2稠3成3甜2球做現(xiàn)惑個(gè)效11S10IC5TOC\o"1-5"\h\z(2)相對(duì)平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率為 -.O【解析】(1)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)個(gè)數(shù)宏觀態(tài)全見甜的全姑咸的1ar44甜1成2fir3成3甜Z或微觀態(tài)個(gè)效11S10ICTOC\o"1-5"\h\z(2)相對(duì)平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率為：10+10 5P1+1+5+5+10+10將)變化過程中溫.質(zhì)量一定的某種物質(zhì)，在壓強(qiáng)不變的條件下，由液態(tài)I向氣態(tài)出(可看成理想氣體)變化過程中溫度(T)隨加熱時(shí)間⑴變化的關(guān)系如圖所示.單位時(shí)間所吸收的熱量可看做不變 .(1)以下說法正確的是.A.在區(qū)間n,物質(zhì)的內(nèi)能不變B.在區(qū)間m,分子間的勢(shì)能不變C.從區(qū)間I到區(qū)間出，物質(zhì)的嫡增加D.在區(qū)間I,物質(zhì)分子的平均動(dòng)能隨著時(shí)間的增加而增大變慢”或快慢(2)在區(qū)間m,若將壓強(qiáng)不變的條件改為體積不變，則溫度升高(選填變快不變”)#說明理由.變慢”或快慢【答案】(1)BCD(2)變快【解析】(1)因?yàn)樵撐镔|(zhì)一直吸收熱量，體積不變，不對(duì)外做功，所以內(nèi)能一直增加， A錯(cuò)誤，D正確；又因?yàn)閰^(qū)間n溫度不變，所以分子動(dòng)能不變，吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為分子勢(shì)能，物體的內(nèi)能增加，理想氣體沒有分子力，所以理想氣體內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能不變， B正確；從區(qū)間I到區(qū)間出，分子運(yùn)動(dòng)的無序程度增大，物質(zhì)的嫡增加， D正確.(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+W根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有 =C可知，在吸收相同的熱量 Q時(shí)，壓強(qiáng)不變的條件下， V增加，W<0,AU1=Q—|W|；體積不變的條件下，W=0,AU2=Q；所以AUi<AU2,體積不變的條件下溫度升高變快 ..如圖所示，1mol的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、狀態(tài)C狀態(tài)D再回到狀態(tài)A.BCDA線段與橫軸平行，BA、CD的延長(zhǎng)線過原點(diǎn).(1)氣體從B變化到C的過程中，下列說法中正確的是.A.分子勢(shì)能增大B.分子平均動(dòng)能不變C.氣體的壓強(qiáng)增大D.分子的密集程度增大(2)氣體在A-B-C-D-A整個(gè)過程中，內(nèi)能的變化量為;其中A到B的過程中氣體對(duì)外做功W1,C到D的過程中外界對(duì)氣體做功W2,則整個(gè)過程中氣體向外界放出的熱量為.(3)氣體在狀態(tài)B的體積vb=40L,在狀態(tài)A的體積va=20L,狀態(tài)A的溫度tA=0C.求：①氣體在狀態(tài)B的溫度.②狀態(tài)B時(shí)氣體分子間的平均距離.(阿伏加德羅常數(shù)Na=6.01023mo11,計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【答案】(1)C(2)0W2—Wi(3)4109m【解析】(1)理想氣體分子勢(shì)能不計(jì)，故A錯(cuò)誤；氣體從B變化到C的過程中，體積不變，分子的pv密集程度不變，故D錯(cuò)誤；溫度升高，分子平均動(dòng)能增加，故B錯(cuò)誤；由卞=C知壓強(qiáng)增大，故C正確.AU=Q+W=0知(2)氣體在A一B一C-D一AU=Q+W=0知Q=(W1-W2),即氣體向外界放出的熱量為 W2-W1.VA(3)①VA(3)①A到B過程，由LA—知TB= =546TsVaK.②設(shè)氣體的平均距離為4X1(9m.②設(shè)氣體的平均距離為4X1(9m.6.斜面高0.6m,傾角為37。，質(zhì)量是1.0kg的物體從斜面頂端由靜止滑至斜面底端，已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為尸0.25,g取10m/s2,求:(1)物體到達(dá)斜面底端時(shí)的速度；TOC\o"1-5"\h\z(2)滑動(dòng)過程中有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 .【答案】(1)2,一匚m/s(2)2J【解析】(1)對(duì)物體從斜面頂端由靜止滑到斜面底端的過程中，由動(dòng)能定理得 WG+Wf=1mv2,7.七~— —J火|1 2故有mgh—mgcos0' =—mv2,sin62代入數(shù)據(jù)求得v=26m/s.(2)摩擦力做的功等于機(jī)械能的減少量且全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ^上「…h(huán)…'06…有Z\E=Wf=pmgosO-T~T=0.251M0X.8 J=2J.\o"CurrentDocument"sin6 0-o7.某同學(xué)家新買了一臺(tái)雙門電冰箱，冷藏室容積 107L,冷凍室容積118L,假設(shè)室內(nèi)空氣為理想氣體.(1)若室內(nèi)空氣摩爾體積為 22.5103m3/mol,阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mo「1,在家中關(guān)閉冰箱密封門后，電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有多少個(gè)空氣分子？(2)若室內(nèi)溫度為27C,大氣壓為1X105Pa,關(guān)閉冰箱密封門通電工作一段時(shí)間后，冷藏室溫度降為6C,冷凍室溫度降為-9C,此時(shí)冷藏室與冷凍室中空氣的壓強(qiáng)差多大？(3)冰箱工作時(shí)把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部，請(qǐng)分析說明這是否違背熱力學(xué)第二定律.【答案】(1)6.01024個(gè)(2)5.0103Pa⑶不違背巧?的 (107+118)X107 23人24人【解析】(1)N=r Na= e >6.0>0個(gè)=6.0X024個(gè)心田 22.5X10""(2)設(shè)氣體初始溫度為t0,壓強(qiáng)為P0；后來冷藏室與冷凍室中的溫度和壓強(qiáng)分別為 t1、P1和t2、P2,由于兩部分氣體分別做等容變化，根據(jù)查理定律P1273+以27$+門+ P1=277+的P°日m273+[2 門一口同理：P2=f_r._LP0，得Ap=pi—P2= po273+To 273+To代入數(shù)據(jù)得Ap=5.0M03Pa(3)不違背熱力學(xué)第二定律，因?yàn)闊崃坎皇亲园l(fā)的由低溫向高溫傳遞，電冰箱工作過程中要消耗電能.8.用鉆頭在鐵塊上鉆孔時(shí)，可用注入冷卻水的方法以防止鉆頭溫度的大幅度升高 .今注入20C的水5kg,10min后水的溫度上升到 100C并有部分冷卻水變成了水蒸氣 .如果已知鉆頭的功率為 10kW,鉆頭做的功有二轉(zhuǎn)變成了水和水蒸氣的內(nèi)能，則將有多少質(zhì)量的水變成了水蒸氣？ (已知水的比熱3容c=4.2X03Jkg1：C1,100C時(shí)水的汽化熱L=2.26106Jkg1)【答案】1.03kg【解析】根據(jù)功率的定義，鉆頭做的功為 亞總=團(tuán)=6><10，，而水的內(nèi)能增量^E=cmAt+Lm'=4.2>103X5X(100-20)C+2.26106m'J1.68106J+2.26106m'J(式中m為變成水蒸氣白^水的質(zhì)量).由能量守恒定律可知 刀W總=生即1.68M06J+2.26106m'J6M06\J.解得在這10min內(nèi)，變成水蒸氣的水的質(zhì)量為 m'=1.03kg.9.如圖所示，教室內(nèi)用橫截面積為 0.2m2的絕熱活塞，將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在圓柱形汽缸內(nèi)，活塞與汽缸之間無摩擦， a狀態(tài)是汽缸放在冰水混合物 (0C)中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài)，活塞離汽缸底部的高度為0.6m;b狀態(tài)是汽缸從容器中移出后達(dá)到的平衡狀態(tài)，活塞離汽缸底部的高度為0.65m.設(shè)室內(nèi)大氣壓強(qiáng)始終保持 1.0105Pa,忽略活塞質(zhì)量.IT(1)求教室內(nèi)的溫度；(2)若氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，內(nèi)能增加了 560J,求此過程中氣體吸收的熱量【答案】(1)295.75K(2)1560J【解析】(1)由題意知?dú)怏w做等壓變化，設(shè)教室內(nèi)溫度為 T2(2)氣體對(duì)外界做功為 W=p0S(h2-h1)=103根據(jù)熱力學(xué)第一定律得 Q=AU—W=1560J

.如圖甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣，活塞上放一祛碼，活塞和祛碼的總質(zhì)量為m.現(xiàn)對(duì)汽缸緩緩加熱，使汽缸內(nèi)的空氣溫度從 Ti升高到T2,空氣柱的高度增加了AL,已知加熱時(shí)氣體吸收的熱量為 Q,外界大氣壓強(qiáng)為po.求：甲 乙(1)甲 乙(1)此過程中被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少？(2)汽缸內(nèi)溫度為Ti時(shí)，氣柱的長(zhǎng)度為多少？(3)請(qǐng)?jiān)趫D乙的V—T圖上大致作出該過程的圖象 (包括在圖線上標(biāo)出過程的方向 ).丁皿【答案】(1)Q—(poS+mg)ZL(2)丁_丁(3)如圖所示【解析】(1)對(duì)活塞和祛碼：mg+poS-pS,Mg得p=po+—?dú)怏w對(duì)外做功W=pSAL=(poS+mg)zL由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W,得AU=Q—(poS+mg)zL匕匕LS(L⑵元二5五解得L=T2-T1(3)解得L=T2-T1(3)如圖所示.已知無煙煤的熱值約為 3.2107J/kg,一塊蜂窩煤約含煤 250g,水的比熱容是4.2?03J/(kgC).若煤完全燃燒釋放出的熱有 60%被水吸收，求一塊蜂窩煤完全燃燒后可將多少水從 10C加熱到100C?(保留三位有效數(shù)字).【答案】12.7kg【解析】煤完全燃燒放出的能量為： Qi=3.2107X250MO_3J=8M06J由題意QiX60%=cmAt,且At=(100—10)C=90C,解得m=12.7kg..某同學(xué)為測(cè)量地表植物吸收太陽(yáng)能的本領(lǐng)，做了如下實(shí)驗(yàn)：用一面積為 0.1m2的水盆盛6kg的水，經(jīng)太陽(yáng)垂直照射 15min,溫度升高5C,若地表植物每秒接收太陽(yáng)能的能力與水相等，試計(jì)算：[已知水的比熱容為4.2M03j/(kgC)](1)每平方米綠色植物每秒接收的太陽(yáng)能為多少焦耳？(2)若綠色植物在光合作用下每吸收 1kJ的太陽(yáng)能可放出0.05L的氧氣，則每公頃綠地每秒可放出多少氧氣？(1公頃=104m2)【答案】(1)1.4103J(2)700L【解析】根據(jù)水升溫吸收的熱量，便可求出單位面積單位時(shí)間吸收的太陽(yáng)能，進(jìn)而可求出每公頃綠地每秒放出的氧氣.(1)單位面積單位時(shí)間吸收的太陽(yáng)能為EN4.2X103X6X5 2P=——= J/(m2s)Sr0.1X15X60=1.4M03J/(m2s).L04X1.4X103(2)氧氣的體積為V= ^0.05L=70