2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練17 熱學(xué)
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1、課時跟蹤訓(xùn)練(十七) 熱學(xué) 1.(2018·湖北武漢市4月模擬)(1)(多選)關(guān)于固體和液體,下列說法正確的是________. A.晶體中的原子都是按照一定的規(guī)則排列的,其有空間周期性,因而原子是固定不動的 B.毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系,都是分子力作用的結(jié)果 C.液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點 D.在密閉容器中,液面上方的蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)時,從宏觀上看蒸發(fā)現(xiàn)象停止 E.空氣中水蒸氣的實際壓強(qiáng)越大,相對濕度就越大 (2)(10分)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D后又回到狀態(tài)A,其狀態(tài)變化過程中的V-T圖像如圖所示.已知該氣體在狀態(tài)A時
2、的壓強(qiáng)為1×105Pa,氣體在BC過程中吸熱1 000 J,在DA過程中放熱400 J. ①求氣體在C狀態(tài)時的壓強(qiáng). ②將該循環(huán)過程用p-V圖像表示出來. ③求氣體經(jīng)過一次循環(huán)又回到初態(tài)過程中,外界對氣體做的功. 解析 (1)分子的熱運動是永不停息的,A錯,毛細(xì)現(xiàn)象是液體表面層和附著層中分子間作用力的不同表現(xiàn)而產(chǎn)生的,B對.液晶是一種特殊的物質(zhì),對光的傳導(dǎo)具有各向異性,C對.飽和蒸汽與液體處于動態(tài)平衡狀態(tài),宏觀上看液體的量并未減少,蒸發(fā)像是停止,D對,相對濕度還與當(dāng)時溫度對應(yīng)的飽和氣壓有關(guān),空氣中水蒸汽的實際壓強(qiáng)大,相對濕度不一定大,E錯. (2)①氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)是等容氣溫過程
3、,由查理定律=知pB=2×105Pa 從B狀態(tài)到C狀態(tài)是等溫變化,由玻意耳定律pBVB=pCVC得pC=1×105Pa ②由氣體狀態(tài)方程=知pD=5×104Pa 結(jié)合氣體在V-T圖中的變化過程,可在p-V圖中作出其循環(huán)過程如圖所示 ③氣體在BC和DA段都是等溫變化,其內(nèi)能不變,因此BC過程中吸熱1 000 J,全部用于對外做功,即W1=Q1=1 000 J,DA過程中放熱400 J等于外界對氣體做功W2=Q2=400 J 因此外界對氣體的總功為W=W2-W1=-600 J 答案 (1)BCD (2)①1×105Pa ②答案見解析 ③-600 J 2.(2018·湖南長郡中學(xué)
4、高三月考)(1)(多選)下列說法中正確的是________. A.給車胎打氣,越壓越吃力,是由于分子間存在斥力 B.液體表面張力與浸潤現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn) C.懸浮在水中花粉顆粒的布朗運動反映了花粉中分子做無規(guī)則的熱運動 D.干濕泡溫度計的示數(shù)差越大,表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn) E.液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性 (2)2016年里約奧運會,贏得個人第23枚奧運金牌的菲爾普斯是青睞中國古老的拔罐療法的奧運選手之一,如今火罐已風(fēng)靡全球,若罐的容積為50 cm3,空氣溫度為27℃,已知大氣壓p0=1.0×105Pa,罐導(dǎo)熱性能良好. ①某次拔罐過程中,罐內(nèi)空氣
5、被加熱到57℃,求此時罐內(nèi)空氣質(zhì)量與室溫下罐內(nèi)空氣質(zhì)量的比; ②當(dāng)罐被扣到人體上之后,罐內(nèi)的空氣從57℃降溫到室溫,罐的容積由于皮膚變形減少2cm3,求降溫之后罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 解析 (1)給車胎打氣,越壓越吃力,是由于車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)不斷增大,選項A錯誤;液體表面張力是由于液體表面層分子比液體內(nèi)部分子間稀疏,分子間表現(xiàn)為引力,浸潤現(xiàn)象是由于隨著層里的分子比液體內(nèi)部分子密,分子表現(xiàn)為斥力,故液體表面張力與浸潤現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn),選項B正確;懸浮在水中花粉顆粒的布朗運動反映了水分子做無規(guī)則的熱運動,選項C錯誤;干濕泡溫度計的示數(shù)差越大,表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越
6、遠(yuǎn),選項D正確;液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性,選項E正確. (2)①罐的容積V1=50 cm3,罐內(nèi)空氣溫度T1=(27+273)K=300 K 此時包括溢出罐氣體在內(nèi)的氣體的總體積為V2,溫度為T2=330 K 又蓋呂薩克定律有=,解得V2=55 cm3 則57°時罐內(nèi)剩余氣體質(zhì)量與室溫下氣體質(zhì)量之比等于= ②降溫前罐內(nèi)氣體的總體積為V3=50 cm3,溫度為T3=330 K,壓強(qiáng)為p3=1.0×105Pa 降溫的后:V4=50 cm3,T4=300 K,p4=7 由=解得p4=0.95×105Pa 答案 (1)BDE (2)①= ②p4=0.95×105Pa
7、 3.(2018·泰安市一模)(1)(多選)分子在不停地做無規(guī)則運動,它們之間存在著相互作用.這兩種相互的因素決定了分子的三種不同的聚集形態(tài):固體、液體和氣體.下列說法正確的是( ) A.固體中的分子是靜止的,液體、氣體中的分子是運動的 B.液體表面層中分子間的相互作用表現(xiàn)為引力 C.液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 D.汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 E.有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高 (2)如圖,長度為4l、橫截面積為S的汽缸A、B導(dǎo)熱良好、內(nèi)壁光滑,A豎直固定、B水平固定,之間由一段容積可忽略的細(xì)管相連,整個裝置置于溫度為20℃、大氣壓為p0的環(huán)境中,活
8、塞C、D的質(zhì)量均為m.原長為2l的輕彈簧,一端連接活塞C、另一端固定在汽缸A底部.穩(wěn)定后活塞C距汽缸A底部,活塞D距汽缸B的底部3l.求 ①彈簧的勁度系數(shù)k; ②若在活塞D上施加一水平向左的力緩慢推動活塞D,使汽缸A中彈簧恢復(fù)原長,此時活塞D距汽缸B底的距離. 解析 (1)無論固體、液體和氣體,分子都在做永不停息的無規(guī)則運動,A錯.當(dāng)分子間距為r0時,分子引力和分子斥力相等,液體表面層的分子比較稀疏,分子間距大于r0,所以分子間表現(xiàn)為引力,B正確.蒸發(fā)是液體表面分子無規(guī)則運動的結(jié)果,C正確.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.而不是分子間相互排斥而產(chǎn)生的,D錯.冰在融化
9、的過程中吸收熱量溫度不升高,E正確. (2)①對活塞D,可知穩(wěn)定時,內(nèi)外氣體壓強(qiáng)相等. 對活塞C,mg=k,解得k= ②汽缸A中彈簧恢復(fù)原長,對活塞C,mg+p0S=pS,解得:p=2p0 對汽缸A、B中的氣體p0S=pS(21+x),解得:x= 此時活塞D距汽缸B底部的距離x=. 答案 (1)BCE (2)① ② 4.(2018·河南省石家莊市高三調(diào)研)(1)(多選)下列說法正確的是( ) A.空氣相對濕度越大時,空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越慢 B.分子間同時存在著引力和斥力,當(dāng)分子間距增大時,分子間的引力增大,斥力減小 C.液晶具有液體的流動性,同時具有晶
10、體的各向異性特征 D.液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動 E.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部 (2)如圖所示,兩氣缸A、B固定于水平面上,氣缸A及活塞a導(dǎo)熱良好,氣缸B及活塞b絕熱,活塞與氣缸間的摩擦忽略不計,初始狀態(tài)時,氣缸A、B中封閉了等量了理想氣體,氣柱長度均為L0=0.6 m,此時氣體溫度與外界溫度相等,均為27℃,氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相等,均為p0=1×105Pa,現(xiàn)通過電熱絲緩慢地對氣缸B中氣體加熱,直至氣缸B中氣體溫度達(dá)到600 K,該過程中環(huán)境溫度及外界大氣壓強(qiáng)一直保持不變,T=t+273 K,當(dāng)氣缸B中氣體溫度達(dá)到600 K時,求: ①氣缸A、B中氣
11、柱的長度LA、LB. ②氣缸A中封閉氣體的壓強(qiáng). 解析 (1)根據(jù)相對濕度的定義可知,A正確;分子間同時存在著引力和斥力,當(dāng)分子間距離增大時,引力和斥力都減小,B錯誤;液晶具有液體的流動性,同時具有晶體的各向異性的特征,C正確;液體中懸浮顆粒的運動稱為布朗運動,D正確;液體的表面張力的方向與液體表面相切,E錯誤. (2)①對活塞a、b整體由平衡條件可知pA=pB=p 對氣缸A中氣體= 對氣缸B中氣體= 即= 又T0=300 K且LA+LB=2L0 解得LA=0.4 m,LB=0.8 m ②對氣缸A中氣體pASLA=p0SL0 解得pA=1.5×105Pa 答案 (1)
12、ACD (2)①LA=0.4 m,LB=0.8 m?、?.5×105Pa 5.(2018·江西臨川一中3月模擬)(1)(多選)下列說法正確的是________. A.具有各向異性的固體一定是晶體 B.懸浮在液體中的小顆粒越大,布朗運動越劇烈 C.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 D.兩個分子間的引力或斥力均隨分子間距的增大而減小,但斥力比引力減小得更快 E.把兩塊純凈的鉛壓緊,它們會“粘”在一起,說明分子間只存在分子引力 (2)如圖所示,一絕熱汽缸倒立豎放在兩水平臺面上,缸內(nèi)一光滑活塞密封了一定質(zhì)量的理想氣體,在活塞下掛有一物塊,活塞與物塊的總重量G=30 N,活塞的橫截面
13、積S=3×10-3m2.活塞靜止時,缸內(nèi)氣體溫度t1=27 ℃,體積V1=3×10-3m3.外界的大氣壓強(qiáng)恒為p0=1×105Pa.缸內(nèi)有一個電阻絲,電阻絲的電阻值恒為R=5 Ω,電源電動勢E=18 V、內(nèi)阻r=1 Ω.閉合開關(guān)20 s后,活塞緩慢下降高度h=0.1 m,求: ①20 s內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量; ②20 s末缸內(nèi)氣體的溫度. 解析 (1)具有各向異性的固體一定是晶體,選項A正確;懸浮在液體中的小顆粒越大,液體分子對其碰撞的平衡性越大,布朗運動越不明顯,選項B錯誤;露珠呈球狀是由于液體表面分子較內(nèi)部烯疏,從而形成了表面張力的原因,選項C正確;分子間的引力和斥力均隨著分子間距離的
14、增大而減?。徊贿^斥力減小得快,引力減小得慢,選項D正確;把兩塊純凈的鉛壓緊,它們會“粘”在一起,說明這個區(qū)域分子間的引力大于分子間的斥力而表現(xiàn)為引力,不能說明分子間只存在引力,選項E錯誤. (2)①設(shè)缸內(nèi)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1,對活塞由受力平衡條件有p0S=G+p1S 在電熱絲對氣體加熱20 s的過程中,氣體對外界做的功為W=p1Sh 電阻絲產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt,其中I= 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU=Q-W 解得ΔU=873 J,即氣體的內(nèi)能增加了873 J. ②氣體做等壓膨脹,由蓋—呂薩克定律有= 解得T2=330 K,即缸內(nèi)氣體的溫度是57 ℃或330 K. 答案 (1)AC
15、D (2)①873 J?、?7 ℃或330 K
6.(2018·安徽省合肥市高三模擬)(1)如圖所示,假設(shè)甲分子(未畫出)固定在原點O處靜止不動,乙分子(未畫出)位于Ox軸不同位置處,兩條曲線分別表示分子間引力和斥力的大小隨兩分子間距離x的變化關(guān)系,E為兩曲線的交點.取無窮遠(yuǎn)處的分子勢能為零.下列判斷正確的是________.(填正確答案標(biāo)號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.x=x0時,分子間作用力為零
B.x 16、.x從x0開始逐漸增大,分子勢能也逐漸增大
(2)(10分)如圖所示,兩個質(zhì)量分別為m1=10 kg、m2=20 kg的長氣缸A、B(缸壁厚度不計)放置在水平地面上,分別用質(zhì)量均不計的活塞C、D將理想氣體M、N封閉在氣缸內(nèi),C、D用一跨過兩定滑輪且不可伸長的柔軟輕繩連接.系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),滑輪下方的輕繩沿豎直方向,C、D離地高度分別為h、3h,M、N的壓強(qiáng)為外界大氣壓p0=1.0×105Pa,N的溫度t1=27 ℃.已知C、D橫截面積均為S=0.01 m2,取g=10 m/s2,不計一切摩擦.若對N緩慢降溫,M的溫度始終保持在27 ℃,求A剛要離開地面時N的攝氏溫度.
解析 當(dāng)x=x 17、0時,分子引力與分子斥力平衡,分子間作用力為零,A正確;x 18、狀態(tài)方程有
=
其中T1=(273+27)K=300 K
由C、D各自受力平衡可得p2=p1
解得T2=260 K
A剛要離開地面時N的攝氏溫度t2=-13 ℃.
答案 (1)ACE (2)-13 ℃
7.(2018·漳州市八校聯(lián)考)(1)下列說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.一個熱力學(xué)系統(tǒng)吸收了熱量,其內(nèi)能不一定增加
B.絕熱情況下,外界對物體做了正功,物體的內(nèi)能也不一定增加
C.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%
D.第二類永動機(jī)是不可能制造出來的, 19、因為它不僅違反熱力學(xué)第一定律,也違反熱力學(xué)第二定律
E.熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度,從微觀角度看,一個孤立的系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展
(2)如圖所示的薄壁玻璃管,上端開口且較粗,截面積S1=2 cm2;下端封閉且較細(xì),截面積S1=1 cm2,上下管的長度均為L=12 cm.一段水銀柱把一質(zhì)量的理想氣體封閉在細(xì)管內(nèi),兩水銀面正好均在兩部分玻璃管的正中央位置.已知大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于76 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),氣體初始溫度為T1=264 K,重力加速度g取10 m/s2.
①若緩慢升高氣體溫度,求當(dāng)細(xì)管內(nèi)的水銀剛被全部排出時氣體的溫度T2;
②若繼續(xù)升高溫度,要使水銀不 20、溢出,則溫度T3不能超過多少?
解析 (1)一個熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能增量等于氣體從外界吸收的熱量與外界對它所做的功的和,所以A正確,B錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律“不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響”,可以判斷C正確;第二類永動機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律,但違反熱力學(xué)第二定律,D錯誤;在任何自然過程中,一個孤立的系統(tǒng)的熵不會減小,并且熵值越大,系統(tǒng)內(nèi)分子運動越無序,E正確.
(2)①設(shè)水銀全部進(jìn)入上端玻璃管時,水銀柱的長度為xS1+S2=xS1,得x==9 cm
初態(tài)壓強(qiáng)p1=p0+ph1+ph2=88 cmHg,末態(tài)壓強(qiáng)p2=p0+px=85 cmHg
體積V1=S2=6 21、cm3,V2=LS2=12 cm3
由理想氣體狀態(tài)方程=,解得T2=510 K
②繼續(xù)升高漸度氣體經(jīng)歷等壓過程,則
由蓋—呂薩克定律知,=
其中V3=LS2+(L-x)S1=18 cm3
解得T3=765 K
答案 (1)ACE (2)①510 K?、?65 K
8.(2018·重慶市名校聯(lián)盟高三下學(xué)期二次診斷)(1)下列說法中正確的是________.(填正確答案標(biāo)號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.由于兩個分子間的距離發(fā)生變化而使得分子勢能變化,則可以判定在這一過程中,分子間的相互作用力一定做了功
B.對某物體做功, 22、必定會使該物體的內(nèi)能增加
C.物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)
D.分子熱運動越劇烈,物體內(nèi)每個分子的動能越大
E.當(dāng)分子間距離增大時,分子間引力減小,分子間斥力也減小
(2)如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的氣缸Ⅰ和Ⅱ高度為h,左右兩端的橫截面積不同,其中Ⅱ的橫截面積為S,在它們的底部有一細(xì)管相連(細(xì)管的容積忽略不計),在兩氣缸內(nèi)均放置一個厚度不計的活塞,其質(zhì)量分別為mA=2m和mB=m,忽略活塞與氣缸的摩擦,兩活塞底部下方為理想氣體,開始時的溫度均為T0,上方為真空,當(dāng)活塞下方氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞底部相對于氣缸底的高度均為.現(xiàn)對氣體加熱,最終A、B兩活塞距離氣缸頂部都為.求:
( 23、ⅰ)活塞A的橫截面積;
(ⅱ)氣缸內(nèi)氣體最后的溫度T.
解析 (1)分子間距變化使分子勢能變化,則分子力一定做了功,A正確;做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,B錯誤;做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,做功可改變物體的體積,熱傳遞可改變物體的溫度,C正確;分子熱運動越劇烈,只能是物體分子平均動能越大,并不是每個分子的動能越大,D錯誤;當(dāng)分子間距離增大時,分子間的引力和斥力都減小,只是引力減小得更明顯,E正確.
(ⅰ)Ⅰ、Ⅱ內(nèi)的氣體壓強(qiáng)相等,設(shè)活塞A的橫截面積為SA,對活塞A、B受力分析可得
mAg=pSA
mBg=pSB
解得SA=2S
(ⅱ)在對氣體加熱時,氣體的壓強(qiáng)始終相等,開始時氣體的體積為V1=2S×+S×=S
最終氣體的體積為V2=2S×+S×=S
由蓋—呂薩克定律可得=,即=
故T=T0
答案 (1)ACE (2)(ⅰ)2S (ⅱ)T0
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