（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練16 熱學(xué)（含解析）

專題分層突破練16熱學(xué)1.(多選)2018全國卷·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)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。 為得到油酸分子的直徑,還需測(cè)量的物理量是。 9.(2019全國卷)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。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?；钊戏角∨c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)。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U=W+Q,其中U>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;浸潤指液體與固體發(fā)生接觸時(shí),液體附著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,U=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,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U=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,U<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+ghp1=p0-gh式中,、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)V1=S(L-h)由式和題給數(shù)據(jù)得L=41cm(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由式和題給數(shù)據(jù)得T=312K。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?；钊乱凭嚯x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: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=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: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=map3l4=p0l3解得:l4=p0S+mg3(p0S-ma)l0。13