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專題跟蹤訓(xùn)練(十六) 熱學(xué) 1．(2018全國卷Ⅲ)(1)(多選)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 (2)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當(dāng)U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變． [解析]　(1)一定量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項A錯誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知氣體的內(nèi)能一直增加，選項B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，選項C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，選項D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對外做功，選項E錯誤． (2)設(shè)U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p，此時原左、右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘′1和l′2.由力的平衡條件有 p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大?。? 由玻意耳定律有 p1l1＝pl′1② p2l2＝pl′2③ 兩邊氣柱長度的變化量大小相等 l′1－l1＝l2－l′2④ 由①②③④式和題給條件得 l′1＝22.5 cm l′2＝7.5 cm [答案]　(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm 2．(2018福州市高三質(zhì)檢)(1)(多選)根據(jù)熱學(xué)知識可以判斷，下列說法正確的是________． A．物體的溫度變化時，其分子平均動能一定隨之改變 B．載重汽車卸去貨物的過程中，外界對汽車輪胎內(nèi)的氣體做正功 C．當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，水中不會有水分子飛出水面 D．在壓強(qiáng)不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加 E．氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，若1摩爾該氣體的體積為V，則該氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)為 (2)如圖所示，開口向上豎直放置的內(nèi)壁光滑絕熱氣缸，氣缸下面有加熱裝置．開始時整個裝置處于平衡狀態(tài)，缸內(nèi)理想氣體Ⅰ 、Ⅱ兩部分高度均為L0，溫度均為T0.已知活塞A導(dǎo)熱、B絕熱，A、B質(zhì)量均為m，橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0保持不變，環(huán)境溫度保持不變．現(xiàn)對氣體Ⅱ緩慢加熱，當(dāng)A上升h時停止加熱．求： ①此時氣體Ⅱ的溫度； ②若在活塞A上逐漸添加鐵砂，當(dāng)鐵砂質(zhì)量等于m時，氣體Ⅰ的高度． [解析]　(1)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能就越大，選項A正確；載重汽車卸去貨物的過程中，汽車輪胎內(nèi)的氣體體積增大，對外界做功，選項B錯誤；當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，水中仍然有水分子飛出水面，只不過相同時間內(nèi)飛出水面的分子數(shù)和落入水中的分子數(shù)相等，達(dá)到一種動態(tài)平衡，選項C錯誤；影響壓強(qiáng)的兩個因素，一是單位時間內(nèi)對器壁單位面積的平均撞擊次數(shù)，二是撞擊的力度．在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度降低，分子的平均動能減小，對器壁的平均撞擊力度減小，只能是增加單位時間內(nèi)對器壁單位面積的平均撞擊次數(shù)，選項D正確；阿伏加德羅常數(shù)為NA＝，單位體積內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為n＝，則該氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)為N＝nNA＝，選項E正確． (2)①氣體Ⅱ這一過程為等壓變化 初狀態(tài)：溫度T0、體積V1＝L0S 末狀態(tài)：溫度T、體積V2＝(L0＋h)S 根據(jù)蓋—呂薩克定律可得：＝ 解得：T＝T0 ②氣體Ⅰ這一過程做等溫變化 初狀態(tài)：壓強(qiáng)p′1＝p0＋　體積V′1＝L0S 末狀態(tài)：壓強(qiáng)p′2＝p0＋　體積V′2＝L′1S 由玻意耳定律得：p′1L0S＝p′2L′1S 解得：L′1＝L0 [答案]　(1)ADE　(2)①T0　②L0 3．(2018太原一模)(1)(多選)下列說法正確的是________． A．布朗運動是液體分子的運動，說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則的熱運動 B．同一化學(xué)成分的某些物質(zhì)能同時以晶體的形式和非晶體的形式存在 C．溫度升高，物體的內(nèi)能一定增大 D．密度為ρ、體積為V、摩爾質(zhì)量為M的鋁所含原子數(shù)為NA E．在繞地球運行的“天宮二號”中自由漂浮的水滴成球型，這是表面張力作用的結(jié)果 (2)如圖所示，導(dǎo)熱良好的氣缸開口向上，豎直固定在水平面上．缸內(nèi)輕質(zhì)光滑活塞封閉一段一定質(zhì)量的理想氣體．一根不可伸長的細(xì)繩繞過定滑輪，一端拴住活塞，另一端拴著質(zhì)量為m的重物處于平衡狀態(tài)．此時氣體體積為V.用手托著重物，使其緩慢上升，直到細(xì)繩剛開始松馳但并未彎曲．已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞橫截面積為S，環(huán)境溫度保持不變． ①求從重物開始被托起到最高點的過程中，活塞下降的高度； ②之后從靜止釋放重物，重物下落到最低點時未與地面接觸，活塞在氣缸內(nèi)比最初托起重物前的位置上升了H.若氣體的溫度不變，求氣體吸收的熱量是多少． [解析]　(1)布朗運動是宏觀的物體的運動，不是液體分子的運動，A錯誤．天然水晶是晶體，石英玻璃是非晶體，二者的化學(xué)成分相同，B正確．若物體溫度升高時對外界做功，則內(nèi)能可能減小，C錯誤．質(zhì)量和摩爾質(zhì)量的比值就是物質(zhì)的量，物質(zhì)的量乘以阿伏加德羅常數(shù)就是原子個數(shù)，D正確．水滴成球形就是液體表面張力作用的結(jié)果，E正確． (2)①對氣缸內(nèi)封閉氣體分析可知 未托重物時p1＝p0－，氣體體積是V1＝V 托起重物時p2＝p0，氣體體積是V2＝V－h(huán)S 又溫度不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知：p1V1＝p2V2 解得h＝ ②理想氣體的溫度不變時內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q－W＝0 根據(jù)動能定理：Q＋mg(H＋h)－p0S(H＋h)＝0 可得Q＝(p0S－mg) [答案]　(1)BDE　(2)① ②(p0S－mg) 4．(2018南昌一模)(1)(多選)下列關(guān)于分子動理論和熱現(xiàn)象的說法中正確的是________． A．雨水沒有透過布雨傘是因為液體分子表面張力的作用 B．分子間的距離r增大，分子間的作用力一定做負(fù)功，分子勢能增大 C．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 D．懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運動越明顯 E．熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度 (2)如圖所示，一圓柱形絕熱氣缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體．活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h，此時封閉氣體的溫度為T1，現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體吸收熱量Q時，氣體溫度上升到T2.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸的摩擦．求： ①活塞上升的高度； ②加熱過程中氣體的內(nèi)能增加量． [解析]　(1)雨水沒有透過布雨傘是因為液體分子表面張力的作用，選項A正確；由于分子之間的距離等于平衡位置的距離r0時，分子力為零，分子勢能最小，若分子間距離小于平衡位置的距離r0，表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子間距離增大時，分子力做正功，分子勢能減小，選項B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，選項C正確；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運動越不明顯，選項D錯誤；熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度，選項E正確． (2)①氣體發(fā)生等壓變化，有＝ 解得Δh＝h ②加熱過程中氣體對外做功為 W＝pSΔh＝(p0S＋mg)h 由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能的增加量為 ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h [答案]　(1)ACE　(2)①h ②Q－(p0S＋mg)h 5．(2018蘭州高三診斷)(1)(多選)下列說法正確的是________． A．第二類永動機(jī)不能制成是因為自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 B．布朗運動就是分子的無規(guī)則運動 C．晶體一定具有各向異性 D．由物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)可以估算出一個物質(zhì)分子的質(zhì)量 E．在一個絕熱系統(tǒng)中，外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能一定增大 (2)如圖所示，在豎直放著的高為H的圓柱形氣缸內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封住一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與容器壁之間無摩擦，容器的橫截面積為S.開始時氣體的溫度為T0，活塞位于氣缸中部，現(xiàn)對氣缸緩慢加熱，當(dāng)活塞緩慢上升到距離頂部H處時再次平衡，此過程氣體吸收的熱量為Q＝p0HS，外界大氣壓始終為p0，重力加速度為g.求： ①此過程中氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量ΔU； ②再次平衡時氣體的溫度T. [解析]　(1)第二類永動機(jī)不能制成，違背了熱力學(xué)第二定律，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，A正確；布朗運動是懸浮在液體(或氣體)中的小顆粒的無規(guī)則運動，反映了液體分子的無規(guī)則運動，B錯誤；多晶體屬于晶體，多晶體具有各向同性，C錯誤；分子的質(zhì)量等于摩爾質(zhì)量與阿伏加德羅常數(shù)的比值，D正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，系統(tǒng)與外界沒有熱交換，即Q＝0，外界對系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)的內(nèi)能一定增大，E正確． (2)①由活塞受力平衡可知pS＝mg＋p0S，p＝＋p0 氣體對外做的功W＝pΔV＝ 由熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝－W＋Q 得ΔU＝p0HS－＝ ②氣缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量的理想氣體，加熱過程中氣體的壓強(qiáng)不變 初態(tài)時溫度為T0，體積為V1＝ 加熱后末態(tài)溫度為T，體積為V2＝ 由理想氣體狀態(tài)方程可知＝ 得T＝＝ [答案]　(1)ADE　(2)①?、? 6．(2018重慶調(diào)研)(1)(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象的描述，下列說法正確的是________． A．漂浮在水面上的花粉顆粒越大，撞擊花粉顆粒的水分子越多，布朗運動反而越不明顯 B．氣體的溫度越高，每個氣體分子的動能都越大 C．零攝氏度的水比等質(zhì)量的零攝氏度的冰的分子勢能大 D．對于一定質(zhì)量的理想氣體，如果體積增大，就會對外做功，所以內(nèi)能一定減少 E．熱量既能夠從高溫物體傳遞到低溫物體，也能夠從低溫物體傳遞到高溫物體 (2)如圖甲所示，形狀別致的玻璃管，上端開口且足夠長，較粗的部分橫截面積S1＝2 cm2，較細(xì)的部分橫截面積S2＝1 cm2，用適量的水銀在管內(nèi)密封氣體．封閉氣體初始溫度為57 ℃，氣柱長度L＝22 cm.現(xiàn)對封閉氣體緩慢加熱，氣體壓強(qiáng)隨體積變化的規(guī)律如圖乙所示，管內(nèi)氣體可視為理想氣體． ①求封閉氣體初始狀態(tài)的壓強(qiáng)p1； ②當(dāng)所有水銀剛好全部壓入細(xì)管時，求氣體溫度T2. [解析]　(1)液體中懸浮的顆粒越大，同一時刻撞擊它的分子越多，越容易達(dá)到平衡，布朗運動越不明顯，A正確；氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能越大，但每個氣體分子的動能不一定越大，B錯誤；零攝氏度的冰在融化成零攝氏度的水的過程中吸收的熱量主要用于增加分子間的勢能，所以等質(zhì)量的零攝氏度的冰和水相比較，冰的分子勢能較小，C正確；對于一定質(zhì)量的理想氣體，如果體積增大，就會對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，如果氣體從外界吸熱，則內(nèi)能不一定減少，D錯誤；熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，在外界影響下也能夠從低溫物體傳遞到高溫物體，比如電冰箱，E正確． (2)①加熱之初，封閉氣體體積V1＝S1L＝44 cm3 由p—V圖象可知p1＝80 cmHg ②由p—V圖象可知，所有水銀剛好全部壓入細(xì)管時， 封閉氣體的壓強(qiáng)p2＝82 cmHg 體積V2＝48 cm3 由理想氣體狀態(tài)方程，有＝ 解得T2＝369 K [答案]　(1)ACE　(2)①80 cmHg　②369 K