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1、專題分層突破練16　熱學(xué) 1.(多選)〔2018全國(guó)卷Ⅲ·33(1)〕 如圖,一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中(　　) A.氣體溫度一直降低 B.氣體內(nèi)能一直增加 C.氣體一直對(duì)外做功 D.氣體一直從外界吸熱 E.氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功 2.(多選)(2019江西名校聯(lián)考)夏天的中午,雨過天晴,高三學(xué)生甲同學(xué)從家里出發(fā)騎自行車前往學(xué)校上課,則下列說法正確的是(　　) A.出發(fā)前,甲同學(xué)給自行車打氣,若環(huán)境溫度不變,發(fā)現(xiàn)越打氣越困難,這是因?yàn)樽孕熊囓囂?nèi)氣體氣壓增大 B.出發(fā)后,甲同學(xué)感覺十分悶熱、潮濕,這

2、是因?yàn)榇藭r(shí)空氣相對(duì)濕度較大,人體皮膚水分不會(huì)蒸發(fā) C.甲同學(xué)經(jīng)過學(xué)校內(nèi)池塘邊時(shí),發(fā)現(xiàn)池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運(yùn)動(dòng),這是花粉在水中做布朗運(yùn)動(dòng) D.來到教室,甲同學(xué)看到教室外的玻璃窗已經(jīng)被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說明水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的 E.開始上課后,為了給教室降溫,甲同學(xué)打開空調(diào),此時(shí)空調(diào)機(jī)從教室內(nèi)吸收的熱量少于向教室外排放的熱量 3.(多選)下列說法正確的是(　　) A.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部 B.單晶體具有各向異性的性質(zhì) C.絕對(duì)濕度大,相對(duì)濕度不一定大 D.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,機(jī)械能不可能全部轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能 E.液晶具有液體的流動(dòng)

3、性,同時(shí)具有晶體的各向異性特征 4.(多選)關(guān)于分子動(dòng)理論和物體的內(nèi)能,下列說法正確的是(　　) A.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體 B.物體放出熱量,其內(nèi)能一定減少 C.溫度高的物體的內(nèi)能一定大,但分子平均動(dòng)能不一定大 D.若兩分子間的距離減小,則分子間的引力和分子間的斥力均增大 E.若分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,則分子間的勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大 5.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.單晶體和多晶體均存在固定的熔點(diǎn) B.空氣相對(duì)濕度越大,空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越快 C.液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性 D.用油膜法估測(cè)分子大小時(shí),用

4、油酸溶液體積除以油膜面積,可估測(cè)油酸分子的直徑 E.由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,所以液體表面存在張力 6.(多選)如圖所示,在斯特林循環(huán)的p-V圖象中,一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d后再回到狀態(tài)a,整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成。下列說法正確的是(　　) A.從a到b,氣體的溫度一直升高 B.從b到c,氣體與外界無熱量交換 C.從c到d,氣體對(duì)外放熱 D.從d到a,單位體積中的氣體分子數(shù)目增大 E.從b到c氣體吸收的熱量與從d到a氣體放出的熱量相同 7. (多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原

5、狀態(tài),其p-T圖象如圖所示,下列判斷正確的是(　　) A.過程ab中是等容變化 B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D.a、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 8.(2019全國(guó)Ⅲ卷)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

6、為得到油酸分子的直徑,還需測(cè)量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 9.(2019全國(guó)Ⅲ卷)如圖,一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細(xì)管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K。 (1)求細(xì)管的長(zhǎng)度; (2)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時(shí)密封氣體的溫度。

7、 10. 如圖所示,容器A和汽缸B都能導(dǎo)熱,均處于27 ℃的環(huán)境中,汽缸B上方與大氣連通,大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105 Pa。開始時(shí)閥門K關(guān)閉。A內(nèi)為真空,其容積VA=1.2 L,B內(nèi)活塞橫截面積S=100 cm2、質(zhì)量m=1 kg,活塞下方充有理想氣體,其體積VS=4.8 L。活塞上方恰與汽缸上部接觸但沒有彈力。A與B間連通細(xì)管體積不計(jì),打開閥門K后使活塞緩慢下移。不計(jì)摩擦,g取10 m/s2。 (1)求穩(wěn)定后活塞的位置及活塞下移過程中汽缸B內(nèi)氣體對(duì)活塞做的功。 (2)穩(wěn)定后將閥門K再次關(guān)閉,然后把整個(gè)裝置放置于207 ℃的恒溫槽中。求活塞穩(wěn)定后汽缸B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

8、 11. (2019云南大理模擬)豎直放置的一粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管中,兩臂分別灌有水銀,水平部分有一空氣柱,各部分長(zhǎng)度如圖所示,單位為 cm?，F(xiàn)將管的右端封閉,從左管口緩慢倒入水銀,恰好使水平部分右端的水銀全部進(jìn)入右管中。已知大氣壓強(qiáng)p0=75 cmHg,環(huán)境溫度不變,左管足夠長(zhǎng)。求: (1)此時(shí)右管封閉氣體的壓強(qiáng); (2)左管中需要倒入水銀柱的長(zhǎng)度。 12. 如圖甲所示,粗細(xì)均勻、橫截面積為S的足夠長(zhǎng)的導(dǎo)熱細(xì)玻璃管豎直放置,管內(nèi)用質(zhì)量為m的水銀柱密封

9、著一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)環(huán)境溫度為T(熱力學(xué)溫度),大氣壓強(qiáng)為p0時(shí),理想氣體的長(zhǎng)度為l0,現(xiàn)保持溫度不變,將玻璃管緩慢水平放置。重力加速度為g,不計(jì)摩擦。求: (1)穩(wěn)定后氣柱的長(zhǎng)度; (2)若將環(huán)境溫度降為T3(熱力學(xué)溫度),將玻璃管平放于光滑水平桌面上并讓其以加速度a向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(如圖乙所示),求穩(wěn)定后的氣柱長(zhǎng)度。 專題分層突破練16　熱學(xué) 1.BCD　解析 根據(jù)理想氣體方程pVT=C,氣體的壓強(qiáng)和體積都增加,所以氣體溫度升高,內(nèi)能增加,A錯(cuò)、B對(duì);氣體的體積增大,氣體對(duì)外做功,C對(duì);根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,其中ΔU

10、>0,W<0,所以Q>0,從外界吸收熱量,D對(duì);氣體吸收的熱量,一部分對(duì)外做功,另一部分增加了氣體的內(nèi)能,E錯(cuò)。 2.ADE　解析 車胎容積一定,向自行車內(nèi)打氣時(shí),車胎內(nèi)的氣體越來越多,環(huán)境溫度不變,氣體壓強(qiáng)越來越大,用打氣筒打氣時(shí),車胎內(nèi)氣體對(duì)打氣筒的壓力越來越大,所以打氣時(shí)感覺越來越費(fèi)力,故選項(xiàng)A正確;感覺十分悶熱、潮濕,這是因?yàn)榇藭r(shí)空氣相對(duì)濕度較大,人體皮膚表面的汗液難以蒸發(fā),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是微小顆粒的運(yùn)動(dòng),在光學(xué)顯微鏡下能看到,肉眼看到的顆粒運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng),所以發(fā)現(xiàn)池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運(yùn)動(dòng),這不是布朗運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;浸潤(rùn)指液體與固體發(fā)生接觸時(shí),液體附著

11、在固體表面或滲透到固體內(nèi)部的現(xiàn)象,此時(shí)看到教室外的玻璃窗已經(jīng)被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說明水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的,故選項(xiàng)D正確;空調(diào)機(jī)在制冷過程中,從教室內(nèi)吸收的熱量少于向教室外放出的熱量,因?yàn)殡娔芤膊糠洲D(zhuǎn)化為熱能,故選項(xiàng)E正確。 3.BCE　解析 表面張力產(chǎn)生在液體表面層,它的方向平行于液體表面,而非與液面垂直,A錯(cuò)誤;單晶體具有各向異性的性質(zhì),B正確;對(duì)于不同的壓強(qiáng)和溫度,飽和汽壓不同,故絕對(duì)濕度大時(shí)相對(duì)濕度不一定大,C正確;熱力學(xué)第二定律有不同的表述:不可能從單一熱源吸熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響;熱量不可以全部轉(zhuǎn)化為功,但是機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,D錯(cuò)誤;根據(jù)液晶特點(diǎn)和性

12、質(zhì)可知:液晶既有液體的流動(dòng)性,又具有單晶體的各向異性,E正確;故選BCE。 4.ADE　解析 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,但要引起其他的變化,選項(xiàng)A正確;根據(jù)熱力學(xué)第一定律,ΔU=W+Q,則物體放出熱量,若對(duì)外做功,其內(nèi)能不一定減少,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;溫度高的物體的分子平均動(dòng)能一定大,但內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若兩分子間的距離減小,則分子間的引力和分子間的斥力均增大,選項(xiàng)D正確;若分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,則隨分子間距離的減小,分子力做負(fù)功,則分子間的勢(shì)能增大,選項(xiàng)E正確;故選ADE。 5.ACE　解析 單晶體和多晶體均存在固定的熔點(diǎn),選項(xiàng)A正確;空氣相對(duì)濕度越大

13、,空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越慢,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性,選項(xiàng)C正確;用油膜法估測(cè)分子大小時(shí),用油酸溶液中含有的純油酸的體積除以油膜面積,可估測(cè)油酸分子的直徑,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,所以液體表面存在張力,選項(xiàng)E正確;故選ACE。 6.ACD　解析 從a到b,體積不變,壓強(qiáng)增大,溫度一直升高,A正確;從b到c,溫度不變,內(nèi)能不變,壓強(qiáng)減小,體積增大,對(duì)外做功,氣體從外界吸收熱量,B錯(cuò)誤;從c到d,體積不變,壓強(qiáng)減小,溫度降低,內(nèi)能減小,氣體對(duì)外放熱,C正確;從d到a,溫度不變,壓強(qiáng)增大,體積減小,單位體積中的氣體

14、分子數(shù)目增大,D正確;從b到c氣體吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功,從d到a氣體放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功,兩個(gè)過程體積變化相同,但壓強(qiáng)不同,做的功不同,所以從b到c氣體吸收的熱量與從d到a氣體放出的熱量不同,E錯(cuò)誤。故選ACD。 7.ADE　解析 由題圖可知,ab過程,氣體壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比,則氣體發(fā)生等容變化,A正確;bc過程氣體發(fā)生等溫變化,氣體內(nèi)能不變,壓強(qiáng)減小,由玻意耳定律可知,體積增大,氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體吸熱,故B錯(cuò)誤;由圖象可知,ca過程氣體壓強(qiáng)不變,溫度降低,由蓋—呂薩克定律可知,其體積減小,外界對(duì)氣體做功,W>0,氣體溫度降低,內(nèi)能減少

15、,ΔU<0,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體要放出熱量,過程ca中外界對(duì)氣體所做的功小于氣體所放熱量,故C錯(cuò)誤;a、b和c三個(gè)狀態(tài)中,a狀態(tài)的溫度最低,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,故分子平均動(dòng)能最小,故D正確;由圖象可知,bc過程氣體發(fā)生等溫變化,氣體內(nèi)能不變,壓強(qiáng)減小,由玻意耳定律可知,體積增大,b、c狀態(tài)氣體的分子數(shù)密度不同,b和c兩個(gè)狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同,故E正確。 8.答案 使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積　單分子層油膜的面積 解析 稀釋后,油

16、酸在淺盤的水面上更容易形成一塊單分子層油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)n,得到一滴油酸酒精溶液的體積1mLn,之后根據(jù)濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。根據(jù)公式d=VS可知,還需要測(cè)單分子層油膜的面積S。 9.答案 (1)41 cm　(2)312 K 解析 (1)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時(shí),設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p;細(xì)管倒置時(shí),氣體體積為V1,壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1　　　　　　　?、? 由力的平衡條件有 p=p0+ρgh ② p1=p0-ρgh ③ 式中

17、,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強(qiáng)。由題意有 V=S(L-h1-h) ④ V1=S(L-h) ⑤ 由①②③④⑤式和題給數(shù)據(jù)得 L=41cm ⑥ (2)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T,由蓋—呂薩克定律有 VT0=V1T ⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得 T=312K。 ⑧ 10.答案 (1)距汽缸頂部0.12 m　-121.2 J (2)1.212×105 Pa 解析 (1)未打開閥門K時(shí)有: pB=p0S+mgS=1.01×105Pa 打開閥門后,活塞緩慢下降。 如果活塞穩(wěn)定時(shí)停留在汽缸底部,則此時(shí)氣體體積減小為1.2L,壓強(qiáng)會(huì)大于pB,不

18、符合實(shí)際,故最終活塞未與汽缸底部接觸。所以氣體的溫度、壓強(qiáng)均未變化,則體積也不變,設(shè)最終汽缸B中氣體體積為V1 則有:VS=VA+V1,代入數(shù)據(jù)解得:V1=3.6L。 活塞下移距離為: d=VS-V1S=(4.8-3.6)×10-3100×10-4m=0.12m 所以穩(wěn)定后活塞的位置距汽缸頂部為0.12m。 氣體對(duì)活塞的作用力為:pS=p0S+mg=1×105×0.01N+10N=1010N 做功為:W=-pSd=-1010×0.12J=-121.2J。 (2)閥門K關(guān)閉,整個(gè)裝置放置于207℃的恒溫槽中,則活塞將上升,如果氣體發(fā)生等壓變化,設(shè)最終體積為V2,根據(jù)查理定律:V2T

19、2=V1T1, 解得:V2=5.76L>VB=4.8L 說明活塞最終停在汽缸頂部,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有:pBV1T1=pB'VST2 代入數(shù)據(jù)解得:pB'=1.212×105Pa。 11.答案 (1)90 cmHg　(2)27 cm 解析 (1)設(shè)玻璃管的橫截面積為S,對(duì)右管中的氣體,初態(tài)p1=75cmHg,V1=30S 末態(tài)體積:V2=(30-5)S=25S 由玻意耳定律:p1V1=p2V2 解得:p2=90cmHg。 (2)對(duì)水平管中的氣體,初態(tài) p=p0+15cmHg=90cmHg,V=11S; 末態(tài)壓強(qiáng):p'=p2+20cmHg=110cmHg 根據(jù)玻意耳定律

20、:pV=p'V' 解得V'=9S,水平管中的空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?cm,此時(shí)原來左側(cè)19cm水銀柱已有11cm進(jìn)入到水平管中,所以左側(cè)管中倒入水銀柱的長(zhǎng)度應(yīng)該是110cm-75cm-8cm=27cm。 12.答案 (1)(mg+p0S)l0p0S　(2)p0S+mg3(p0S-ma)l0 解析 (1)初始時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng) p1=p0+mgS 水平放置時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0 由理想氣體方程可得:p1l0S=p2lS 解得l=(mg+p0S)l0p0S (2)當(dāng)環(huán)境溫度降為T3時(shí),有:l2ST1=l3ST2 其中T1=T,T2=T13,l2=l 得l3=l3 當(dāng)玻璃管向左以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)。有 (p0-p3)S=ma p3l4=p0l3 解得:l4=p0S+mg3(p0S-ma)l0。 13