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單元質(zhì)檢十三　熱學(xué) (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共6小題,每小題7分,共42分。每小題選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得7分;每選錯1個扣4分,最低得分為0分) 1.(2019寧夏銀川一中月考)下列說法中正確的是(　　) A.當兩分子間距離大于平衡距離r0時,分子間的距離越大,分子勢能越小 B.葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C.在空氣中一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣,則吸收的熱量大于增加的內(nèi)能 D.對一定質(zhì)量的氣體做功,氣體的內(nèi)能不一定增加 E.熱量不可以從低溫物體向高溫物體傳遞 答案BCD 解析A、當兩分子間距離大于平衡距離r0時,分子間的距離增大,分子力做負功,分子勢能增加,A錯誤;B、液體表面張力的作用會使表面積最小,所以葉面上的小露珠呈球形,B正確;C、由于液體變成氣體體積變大,要對外做功,由熱力學(xué)第一定律知,吸收的熱量大于增加的內(nèi)能,C正確;D、對一定質(zhì)量的氣體做功時,氣體可能對外放熱,氣體的內(nèi)能不一定增加,D正確;E、根據(jù)熱力學(xué)第二定律:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,如果有外界作用,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞,E錯誤。故選BCD。 2.(2019云南紅河戈奎中學(xué)月考)下列說法正確的是(　　) A.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,分子每秒與器壁平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減少 B.晶體熔化時吸收熱量,分子平均動能一定增大 C.空調(diào)既能制熱又能制冷,說明在不自發(fā)地條件下熱傳遞方向性可以逆向 D.外界對氣體做功時,其內(nèi)能一定會增大 E.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時,需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素,可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成 答案ACE 解析A、一定量的氣體,在體積不變時,溫度降低,壓強減小,根據(jù)氣體壓強原理知道分子每秒平均碰撞次數(shù)也減少,故A正確;B、晶體都有固定的熔點,故B錯誤;C、根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體,但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體,故C正確;D、根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,當外界對氣體做功的同時,對外放熱,其內(nèi)能可能會增大,也可能減小,也可能不變,故D錯誤;E、生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時,需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素,可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成,故E正確。故選ACE。 3.(2018廣東佛山一質(zhì)檢)下列說法正確的是(　　) A.擴散現(xiàn)象說明分子總在做無規(guī)則熱運動 B.物體吸熱,物體分子平均動能必定增大 C.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 D.分子間距等于分子間平衡距離時,分子勢能最小 E.一切熱現(xiàn)象的自發(fā)過程總是向分子熱運動的無序性增大的方向進行 答案ADE 解析不同的物質(zhì)相互接觸時,彼此進入對方的現(xiàn)象叫擴散。擴散的實質(zhì)是分子的相互滲入,表明一切物質(zhì)的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動,故A正確;改變物體溫度的方法有兩個:做功、熱傳遞,物體吸熱的同時又對外做功,分子平均動能未必增大,故B錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化。故C錯誤;分子間距等于分子間平衡距離時,若增大距離分子力表現(xiàn)為引力做負功,其分子勢能增加,若減小距離時表現(xiàn)為斥力做負功,其分子勢能增加,則分子間距等于分子間平衡距離時,分子勢能最小。故D正確;熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行”,故E正確;綜上分析,正確選項為ADE。 4.(2018全國卷Ⅰ)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e,對此氣體,下列說法正確的是 (　　) A.過程①中氣體的壓強逐漸減小 B.過程②中氣體對外界做正功 C.過程④中氣體從外界吸收了熱量 D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E.狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 答案BDE 解析過程①是等容變化,溫度升高,壓強增大,故A項錯誤;過程②中,體積增大,氣體對外做功,故B項正確;過程④是等容變化,溫度降低,放出熱量,故C項錯誤;過程③是等溫變化,溫度不變,故狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等,故D項正確;過程②為等壓變化,故pb=pc,過程③為等溫變化,體積增大,故pc>pd,所以pb>pd,故E項正確。 5.(2018全國卷Ⅱ)對于實際的氣體,下列說法正確的是(　　) A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能 B.氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢能 C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能 D.氣體的體積變化時,其內(nèi)能可能不變 E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能 答案BDE 解析氣體的內(nèi)能是指所有氣體分子熱運動的動能和相互作用的勢能之和,不包括分子的重力勢能和氣體整體運動的動能,選項A、C錯誤,B、E正確;氣體體積變化時,其分子勢能可能增加、可能減小,而分子的動能可能增加、可能減小,其內(nèi)能可能不變,選項D正確。 6.(2018全國卷Ⅲ)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外做功 答案BCD 解析根據(jù)理想氣體方程pVT=C,氣體的壓強和體積都增加,所以氣體溫度升高,內(nèi)能增加,A錯、B對;氣體的體積增大,氣體對外做功,C對;根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,其中ΔU>0,W<0,所以Q>0,從外界吸收熱量,D對;氣體吸收的熱量,一部分對外做功,另一部分增加了氣體的內(nèi)能,E錯。 二、非選擇題(本題共5小題,共58分) 7.(8分)(2018山東濰坊模擬)在“用油膜法估測油酸分子直徑”的實驗中,某同學(xué)按如下操作: a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液,測出其體積; b.在裝有水、撒適量痱子粉的淺盤中滴入一滴已配制好的溶液,使薄膜形狀穩(wěn)定; c.將玻璃板放在淺盤上,將油膜形狀描繪在玻璃板上; d.將玻璃板平放在坐標紙上,計算出油膜的面積,根據(jù)油酸體積和面積計算出油酸分子的直徑。 (1)其中有操作錯誤的步驟是　　　　; (2)已知油酸酒精溶液中油酸體積占比例為k,N滴油酸溶液體積為V,一滴油酸溶液形成油膜的面積為S,則油酸分子的直徑為　　　　。 答案(1)a　(2)kVNS 解析(1)要測出一滴油酸酒精溶液的體積,即在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液,測出其體積為V,則一滴該溶液的體積為V1=VN,故有操作錯誤的步驟是a; (2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V0=kVN,一滴油酸酒精溶液形成的油膜面積為S,那么油酸分子直徑為d=kVNS。 8.(12分)(1)如圖所示為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗裝置,氣體的壓強可從儀表上讀出,一段空氣柱被橡膠塞和柱塞封閉在針筒內(nèi),從刻度尺上可讀出空氣柱的長度。實驗過程中氣體壓縮太快會使氣體溫度　　　　(選填“升高”“不變”或“降低”)。實驗中氣體向外漏氣,測得氣體的體積與壓強的乘積　　　　　(選填“變大”“不變”或“變小”)。 (2)如圖所示是探究氣體等溫變化規(guī)律的簡易裝置圖,下表是某小組的數(shù)據(jù)。若要研究p、V之間的關(guān)系,繪制圖象時應(yīng)選用　　　選填“p-V”或“p-1V”作為坐標系;仔細觀察發(fā)現(xiàn)pV的值越來越小,可能的原因是　　　　　　　　。 答案(1)升高　變小　(2)p- 1V　漏氣 解析(1)實驗過程中氣體壓縮太快,外界對氣體做了功,而氣體向外界散熱較少,氣體的內(nèi)能增大,氣體溫度升高;實驗過程中,氣體做等溫變化,氣體的壓強p、體積V和溫度T之間滿足關(guān)系式pV=nRT,其中n為氣體的摩爾數(shù),R為常數(shù),T為氣體溫度,也恒定不變,如果實驗中氣體向外漏氣,那么n就會減小,所以氣體的體積與壓強的乘積變小。(2)由表得,pV近似為定值,用p-1V坐標時,圖象類似為直線,而用p-V作為坐標系時為曲線,所以應(yīng)選用p-1V作為坐標系。 系統(tǒng)pV的值下降,可能原因是溫度下降、有氣體泄漏等原因,因是等溫變化,所以是漏氣。 9.(12分)(2018河南鄭州質(zhì)檢)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 ℃。求: (1)該氣體在狀態(tài)B時的溫度; (2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量。 答案(1)-173 ℃　(2)200 J 解析(1)對于理想氣體:A→B過程, 由查理定律得pATA=pBTB, 解得TB=100K, 所以tB=TB-273℃=-173℃。 (2)B→C過程,由蓋—呂薩克定律得VBTB=VCTC, 解得TC=300K,所以tC=TC-273℃=27℃。 由于狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同,氣體內(nèi)能相等,而A→B過程是等容變化氣體對外不做功,B→C過程中氣體體積膨脹對外做功,即從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體對外做功,故氣體應(yīng)從外界吸收熱量,即Q=pΔV=1105(310-3-110-3)J=200J。 10. (12分)(2019河北衡水中學(xué)月考)如圖所示,一細U型管兩端開口,用兩段水銀柱封閉了一段空氣柱在管的底部,初始狀態(tài)時氣體溫度為280 K,管的各部分尺寸如圖所示,圖中封閉空氣柱長度L1=20 cm。其余部分長度分別為L2=15 cm,L3=10 cm,h1=4 cm,h2=20 cm;現(xiàn)使氣體溫度緩慢升高,取大氣壓強為p0=76 cmHg,求: (1)氣體溫度升高到多少時右側(cè)水銀柱開始全部進入豎直管; (2)氣體溫度升高到多少時右側(cè)水銀柱與管口相平。 答案(1)630 K　(2)787.5 K 解析(1)設(shè)U型管的橫截面積是S,以封閉氣體為研究對象,其初狀態(tài):p1=p0+h1=(76+4)cmHg=80cmHg,V1=L1S=20S 當右側(cè)的水銀全部進入豎直管時,水銀柱的高度:h=h1+L3=(4+10)cm=14cm,此時左側(cè)豎直管中的水銀柱也是14cm 氣體的狀態(tài)參量:p2=p0+h=(76+14)cmHg=90cmHg,V2=L1S+2L3S=20S+210S=40S 由理想氣體的狀態(tài)方程得:p1V1T1=p2V2T2 代入數(shù)據(jù)得:T2=630K (2)水銀柱全部進入右管后,產(chǎn)生的壓強不再增大,所以左側(cè)的水銀柱不動,右側(cè)水銀柱與管口相平時,氣體的體積:V3=L1S+L3S+h2S=20S+10S+20S=50S 由蓋—呂薩克定律:V2T2=V3T3 代入數(shù)據(jù)得:T3=787.5K 11.(14分)(2018山西孝義一模)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,大氣壓強為p0=1.0105 Pa。開始時閥門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?；钊戏角∨c汽缸上部接觸但沒有彈力。A與B間連通細管體積不計,打開閥門K后使活塞緩慢下移。不計摩擦,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)氣體對活塞做的功。 (2)穩(wěn)定后將閥門K再次關(guān)閉,然后把整個裝置放置于207 ℃的恒溫槽中。求活塞穩(wěn)定后汽缸B內(nèi)氣體的壓強。 答案(1)-121.2 J　(2)1.212105 Pa 解析(1)未打開閥門K時有:pB=p0S+mgS=1.01105Pa 打開閥門后,活塞緩慢下降。 如果活塞穩(wěn)定時停留在汽缸底部,則此時氣體體積減小為1.2L,壓強會大于pB,不符合實際,故最終活塞未與汽缸底部接觸。 所以氣體的溫度、壓強均未變化,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)10-310010-4m=0.12m 所以穩(wěn)定后活塞的位置距汽缸頂部為0.12m。 氣體對活塞的作用力為:pS=p0S+mg=11050.01+10N=1010N 做功為:W=-pSd=-10100.12J=-121.2J (2)閥門K關(guān)閉,整個裝置放置于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:V2T2=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=pBVST2 代入數(shù)據(jù)解得:pB=1.212105Pa