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課時跟蹤訓練(十七) 熱學 1．(2018湖北武漢市4月模擬)(1)(多選)關于固體和液體，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．毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關系，都是分子力作用的結果 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越大，相對濕度就越大 (2)(10分)一定質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時的壓強為1105Pa，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． 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，對光的傳導具有各向異性，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，相對濕度還與當時溫度對應的飽和氣壓有關，空氣中水蒸汽的實際壓強大，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，由查理定律＝知pB＝2105Pa 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＝1105Pa ②由氣體狀態(tài)方程＝知pD＝5104Pa 結合氣體在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)①1105Pa?、诖鸢敢娊馕? ③－600 J 2．(2018湖南長郡中學高三月考)(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 E．液晶的光學性質與某些晶體相似，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，如今火罐已風靡全球，若罐的容積為50 cm3，空氣溫度為27℃，已知大氣壓p0＝1.0105Pa，罐導熱性能良好． ①某次拔罐過程中，罐內空氣被加熱到57℃，求此時罐內空氣質量與室溫下罐內空氣質量的比； ②當罐被扣到人體上之后，罐內的空氣從57℃降溫到室溫，罐的容積由于皮膚變形減少2cm3，求降溫之后罐內氣體的壓強(結果保留兩位有效數(shù)字)． 解析　(1)給車胎打氣，越壓越吃力，是由于車胎內氣體壓強不斷增大，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)越遠，選項D正確；液晶的光學性質與某些晶體相似，具有各向異性，選項E正確． (2)①罐的容積V1＝50 cm3，罐內空氣溫度T1＝(27＋273)K＝300 K 此時包括溢出罐氣體在內的氣體的總體積為V2，溫度為T2＝330 K 又蓋呂薩克定律有＝，解得V2＝55 cm3 則57時罐內剩余氣體質量與室溫下氣體質量之比等于＝ ②降溫前罐內氣體的總體積為V3＝50 cm3，溫度為T3＝330 K，壓強為p3＝1.0105Pa 降溫的后：V4＝50 cm3，T4＝300 K，p4＝7 由＝解得p4＝0.95105Pa 答案　(1)BDE　(2)①＝　②p4＝0.95105Pa 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導熱良好、內壁光滑，A豎直固定、B水平固定，之間由一段容積可忽略的細管相連，整個裝置置于溫度為20℃、大氣壓為p0的環(huán)境中，活塞C、D的質量均為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)則運動的結果，C正確．汽化是物質從液態(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，內外氣體壓強相等． 對活塞C，mg＝k，解得k＝ ②汽缸A中彈簧恢復原長，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?、? 4．(2018河南省石家莊市高三調研)(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℃，氣體壓強與外界大氣壓強相等，均為p0＝1105Pa，現(xiàn)通過電熱絲緩慢地對氣缸B中氣體加熱，直至氣缸B中氣體溫度達到600 K，該過程中環(huán)境溫度及外界大氣壓強一直保持不變，T＝t＋273 K，當氣缸B中氣體溫度達到600 K時，求： ①氣缸A、B中氣柱的長度LA、LB. ②氣缸A中封閉氣體的壓強． 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＝1.5105Pa 答案　(1)ACD　(2)①LA＝0.4 m，LB＝0.8 m?、?.5105Pa 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，缸內一光滑活塞密封了一定質量的理想氣體，在活塞下掛有一物塊，活塞與物塊的總重量G＝30 N，活塞的橫截面積S＝310－3m2.活塞靜止時，缸內氣體溫度t1＝27 ℃，體積V1＝310－3m3.外界的大氣壓強恒為p0＝1105Pa.缸內有一個電阻絲，電阻絲的電阻值恒為R＝5 Ω，電源電動勢E＝18 V、內阻r＝1 Ω.閉合開關20 s后，活塞緩慢下降高度h＝0.1 m，求： ①20 s內氣體內能的變化量； ②20 s末缸內氣體的溫度． 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增大而減??；不過斥力減小得快，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設缸內氣體初態(tài)壓強為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)熱力學第一定律有ΔU＝Q－W 解得ΔU＝873 J，即氣體的內能增加了873 J. ②氣體做等壓膨脹，由蓋—呂薩克定律有＝ 解得T2＝330 K，即缸內氣體的溫度是57 ℃或330 K. 答案　(1)ACD　(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的變化關系，E為兩曲線的交點．取無窮遠處的分子勢能為零．下列判斷正確的是________．(填正確答案標號．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．xx0時，分子力表現(xiàn)為引力，x從x0開始逐漸增大的過程中，分子力一直做負功，分子勢能逐漸增大到零，即x＝x0時，分子勢能為負值，D錯誤，E正確． (2)設A恰好離開地面時M的壓強為p1，C上升的高度為Δh，則對A受力分析有 p1S＝p0S－m1g 對M，根據(jù)玻意耳定律有 p0hS＝p1(h＋Δh)S 解得Δh＝h A恰好離開地面時D離地的高度為h1＝3h－Δh＝h 對N，根據(jù)理想氣體狀態(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．一個熱力學系統(tǒng)吸收了熱量，其內能不一定增加 B．絕熱情況下，外界對物體做了正功，物體的內能也不一定增加 C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱機的效率不可能達到100% D．第二類永動機是不可能制造出來的，因為它不僅違反熱力學第一定律，也違反熱力學第二定律 E．熵是系統(tǒng)內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，截面積S1＝1 cm2，上下管的長度均為L＝12 cm.一段水銀柱把一質量的理想氣體封閉在細管內，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p0相當于76 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強，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，求當細管內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，要使水銀不溢出，則溫度T3不能超過多少？ 解析　(1)一個熱力學系統(tǒng)內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；第二類永動機不違反熱力學第一定律，但違反熱力學第二定律，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)內分子運動越無序，E正確． (2)①設水銀全部進入上端玻璃管時，水銀柱的長度為xS1＋S2＝xS1，得x＝＝9 cm 初態(tài)壓強p1＝p0＋ph1＋ph2＝88 cmHg，末態(tài)壓強p2＝p0＋px＝85 cmHg 體積V1＝S2＝6 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)盟高三下學期二次診斷)(1)下列說法中正確的是________．(填正確答案標號．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，必定會使該物體的內能增加 C．物體的內能跟物體的溫度和體積有關 D．分子熱運動越劇烈，物體內每個分子的動能越大 E．當分子間距離增大時，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管相連(細管的容積忽略不計)，在兩氣缸內均放置一個厚度不計的活塞，其質量分別為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： (ⅰ)活塞A的橫截面積； (ⅱ)氣缸內氣體最后的溫度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能，B錯誤；做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，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內的氣體壓強相等，設活塞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