2019高考物理二輪復習 第18講 選修3-3 熱學專題訓練.docx

第18講選修3-3熱學非選擇題(每小題15分,共90分)1.(1)下列說法中正確的是()A.物體中分子熱運動動能的總和等于物體的內(nèi)能B.橡膠無固定熔點,是非晶體C.飽和汽壓與分子密度有關(guān),與溫度無關(guān)D.熱機的效率總小于100%E.對于同一種氣體,溫度越高,分子平均動能越大(2)在室溫恒定的實驗室內(nèi)放置著如圖所示的粗細均勻的L形管,管的兩端封閉且管內(nèi)充有水銀,管的上端和左端分別封閉著長度均為L0=15 cm的A、B兩部分理想氣體,已知豎直管內(nèi)水銀柱高度為H=20 cm,A部分氣體的壓強恰好等于大氣壓強。對B部分氣體進行加熱到某一溫度,保持A部分氣體溫度不變,水銀柱上升h=5 cm(已知大氣壓強為76 cmHg,室溫為300 K)。試求:水銀柱升高后A部分氣體的壓強;溫度升高后B部分氣體的溫度。2.(2018安徽六校二模)(1)兩個相鄰的分子之間同時存在著引力和斥力,它們隨分子之間距離r的變化關(guān)系如圖所示。圖中虛線是分子斥力和分子引力曲線,實線是分子合力曲線。當分子間距r=r0時,分子之間合力為零,則下列關(guān)于這兩個分子組成系統(tǒng)的分子勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線,可能正確的是。(2)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圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 。求:該氣體在狀態(tài)B時的溫度;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。3.(1)對下列幾種固體物質(zhì)的認識,正確的有()A.食鹽熔化過程中,溫度保持不變,說明食鹽是晶體B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說明蜂蠟是晶體C.天然石英表現(xiàn)為各向異性,是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同,是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同(2)如圖所示,雙缸圓柱形容器豎直放置,右邊容器高為H,截面積為S的上端封閉。左邊容器截面積為2S,其上端與外界相通,左邊容器中有一個可以在容器內(nèi)無摩擦滑動的質(zhì)量為M的活塞。兩容器由裝有閥門K的極細管道相連,汽缸、活塞和細管都是絕熱的。開始時閥門關(guān)閉,左邊容器中裝有理想氣體,平衡時活塞到容器底的距離為H,右邊容器內(nèi)為真空。現(xiàn)將閥門打開,活塞緩慢下降,直至系統(tǒng)達到新的平衡,此時理想氣體的溫度增加為原來的1.25倍,已知外界大氣壓強為p0,求:系統(tǒng)達到平衡時密封氣體的壓強;此過程中氣體內(nèi)能的增加量。4.(1)下列說法正確的是()A.運送沙子的卡車停在水平地面上,在緩慢卸沙過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內(nèi)氣體從外界吸熱B.民間常用“拔火罐”來治療某些疾病,方法是用鑷子夾酒精棉球,點燃,在罐內(nèi)繞一圈再抽出,迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上,火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上,其原因是,當火罐內(nèi)的氣體體積不變時,溫度降低,壓強減小C.晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的D.一定量的理想氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能一定增加E.分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生,并隨著分子間距的變化而變化,分子間引力和斥力都隨分子間距的減小而增大(2)如圖所示,粗細均勻的L形細玻璃管AOB,OA、OB兩部分長度均為20 cm,OA部分水平、右端開口,管內(nèi)充滿水銀,OB部分豎直、上端封閉?，F(xiàn)將玻璃管在豎直平面內(nèi)繞O點逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)53,此時被封閉氣體長度為x。緩慢加熱管內(nèi)封閉氣體至溫度T,使管內(nèi)水銀恰好不溢出管口。已知大氣壓強為75 cmHg,室溫為27 ,sin 53=0.8,cos 53=0.6,12369111。求:(1)氣體長度x;(2)溫度T。5.(1)下列說法正確的是()A.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,故液體表面存在張力B.懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運動,這種運動是分子熱運動C.把很多小的單晶體放在一起,就變成了非晶體D.第二類永動機沒有違背能量守恒定律E.絕對零度不可達到(2)如圖所示,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強1.2p0的理想氣體,p0與T0分別為大氣的壓強和溫度。已知:理想氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=T,為正的常量;容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的。求:汽缸內(nèi)氣體與大氣達到平衡時的體積V1;在活塞下降過程中,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。6.(2018吉林梅河口五中一模)(1)下列說法正確的是()A.當分子間距離為平衡距離時分子勢能最大B.飽和汽壓隨溫度的升高而減小C.對于一定質(zhì)量的理想氣體,當分子熱運動變劇烈時,壓強可以不變D.熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進行E.由于液體表面分子間距大于液體內(nèi)部分子間的距離,所以液體表面具有收縮的趨勢(2)如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓柱形導熱汽缸固定在水平面上,汽缸內(nèi)部被活塞封有一定質(zhì)量的理想氣體,活塞橫截面積為S,質(zhì)量和厚度都不計,活塞通過彈簧與汽缸底部連接在一起,彈簧處于原長。已知周圍環(huán)境溫度為T0,大氣壓強為p0,彈簧的勁度系數(shù)k=p0Sl0(S為活塞橫截面積),原長為l0,一段時間后,環(huán)境溫度降低,在活塞上施加一水平向右的壓力F,使活塞緩慢向右移動,當壓力增大到一定值時保持恒定,此時活塞向右移動了0.2l0,缸內(nèi)氣體壓強為1.1p0。()求此時缸內(nèi)的氣體的溫度T1;()對汽缸加熱,使氣體溫度緩慢升高,當活塞移動到距離汽缸底部1.2l0時,求此時缸內(nèi)的氣體溫度T2。答案精解精析非選擇題1.答案(1)BDE(2)114 cmHg579.2 K解析(1)物體中分子熱運動動能的總和與分子勢能的總和等于物體的內(nèi)能,故A錯誤;橡膠是非晶體,沒有固定的熔點,故B正確;飽和汽壓與溫度有關(guān),且隨著溫度的升高而增大,故C錯誤;熱機的效率無法達到100%,故D正確;溫度是分子平均動能的標志,溫度越高,分子平均動能越大,故E正確。(2)設(shè)L形管的橫截面積為S,水銀柱上升前后A部分氣體的壓強分別為pA和pA,氣體A的溫度并沒有發(fā)生變化,由玻意耳定律可得pAL0S=pA(L0-h)S解得pA=114 cmHg設(shè)水銀柱上升前后B部分氣體的壓強分別為pB和pB,溫度分別是T和T,則pB=pA+H,pB=pA+h+H由理想氣體狀態(tài)方程可得(pA+H)L0ST=(pA+H+h)(L0+h)ST解得T579.2 K2.答案(1)BCE(2)100 K200 J解析(1)由于r=r0時,分子之間的作用力為零,當r>r0時,分子間的作用力為引力,隨著分子間距離的增大,分子力做負功,分子勢能增加,當r<r0時,分子間的作用力為斥力,隨著分子間距離的減小,分子力做負功,分子勢能增加,故r=r0時,分子勢能最小。綜上所述,選項B、C、E正確,選項A、D錯誤。(2)AB過程,由查理定律有pATA=pBTB解得TB=100 KBC過程,由蓋呂薩克定律有VBTB=VCTC解得TC=300 K所以tC=27 由于狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同,氣體內(nèi)能相等,而AB過程是等容變化,氣體對外不做功,BC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。Q=pV=1105(310-3-110-3)J=200 J。3.答案(1)AD(2)p0+Mg2S14(Mg+2p0S)H解析(1)晶體在熔化過程中溫度保持不變,食鹽具有這樣的特點,則說明食鹽是晶體,選項A正確;蜂蠟的導熱特點是各向同性的,燒熱的針尖使蜂蠟熔化后呈橢圓形,說明云母片的導熱特點是各向異性的,故云母片是晶體,選項B錯誤;天然石英表現(xiàn)為各向異性,則該物質(zhì)微粒在空間的排列是規(guī)則的,選項C錯誤;石墨與金剛石皆由碳原子組成,但它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)是不同的,選項D正確。(2)設(shè)氣體壓強為p,活塞受力平衡,得2pS=Mg+2p0S得p=p0+Mg2S理想氣體發(fā)生等壓變化。設(shè)氣體初態(tài)的溫度為T,系統(tǒng)達到新平衡時活塞下降的高度為x,由蓋呂薩克定律得2HST=2S(H-x)+HS1.25T解得x=14H又系統(tǒng)絕熱,即Q=0外界對氣體做功為W=p2Sx根據(jù)熱力學第一定律有U=Q+W所以U=14(Mg+2p0S)H4.答案(1)ABE(2)17.1 cm364 K解析(1)在緩慢卸沙過程中,若車胎不漏氣,溫度不變,胎內(nèi)氣體的壓強減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C分析知,氣體的體積增大,對外做功,由熱力學第一定律可知,胎內(nèi)氣體需要從外界吸熱,故A正確;當火罐內(nèi)的氣體體積不變時,溫度降低,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C分析知,氣體的壓強減小,外界大氣壓強大于火罐內(nèi)氣體的壓強,從而使火罐緊緊地被“吸”在皮膚上,故B正確;單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的,而多晶體的物理性質(zhì)是各向同性的,故C錯誤;一定量的理想氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能不一定增加,還與氣體體積變化情況有關(guān),故D錯誤;分子間的引力與斥力同時存在,分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生,并隨著分子間距的變化而變化,分子間引力和斥力都隨分子間距的減小而增大,故E正確。(2)轉(zhuǎn)動過程,溫度不變,設(shè)玻璃管的橫截面積為Sp1=75 cmHg,L1=20 cmp2=75+x sin 53-(20-x) cos 53=63+1.4xL2=x由玻意耳定律得p1L1S=p2L2S得氣體長度x17.1 cm加熱管內(nèi)封閉氣體至溫度T時T1=(273+27)K=300 Kp3=(75+20 sin 53) cmHg=91 cmHg與初狀態(tài)比較,為等容變化,由查里定律得p1T1=p3T得T=364 K5.答案(1)ADE(2)12V12p0V+T0解析(1)處于液體表面層的分子較為稀薄,其分子間距較大,液體分子之間的引力大于斥力,合力表現(xiàn)為引力,故A正確;懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運動,這種運動是布朗運動,故B錯誤;把很多小的單晶體放在一起,就變成了多晶體,故C錯誤;第二類永動機沒有違背能量守恒定律,但是違背了熱力學第二定律,故D正確;絕對零度永遠無法達到,只可無限逼近,故E正確。(2)在氣體由壓強p=1.2p0下降到p0的過程中,氣體體積不變,溫度由T=2.4T0變?yōu)門1由查理定律得:pT=p0T1,解得T1=2T0在氣體溫度由T1變?yōu)門0過程中,體積由V減小到V1,氣體壓強不變由蓋呂薩克定律得VT1=V1T0解得V1=12V在活塞下降過程中,活塞對氣體做的功為W=p0(V-V1)在這一過程中,氣體內(nèi)能的減少為U=(T1-T0)由熱力學第一定律得,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q=W+U解得Q=12p0V+T06.答案(1)CDE(2)()0.88T0()1.8T0解析(1)當分子間距離r>r0時,隨著距離的增大,分子引力和斥力都減小,但斥力減小快,分子力表現(xiàn)為引力,分子之間的距離增大時,分子力做負功,分子勢能增大;相反r<r0,分子力表現(xiàn)為斥力,分子間距離越小,分子力做負功,分子勢能增大,故可知當分子間距離為r0時,分子具有最小勢能,A錯誤。飽和汽壓隨溫度的升高而增大,B錯誤。根據(jù)pVT=C可得,對于一定質(zhì)量的理想氣體,當分子熱運動變劇烈時,即溫度升高時,體積增大,壓強可能不變,C正確。由熵增加原理可知,一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增加的方向進行,D正確。由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離,液面分子間表現(xiàn)為引力,產(chǎn)生表面張力,從而使液體表面具有收縮的趨勢,故E正確。(2)()汽缸內(nèi)的氣體,初態(tài)時,壓強為p0,體積為V0=Sl0,溫度為T0末態(tài)時,壓強為p1=1.1p0,體積為V1=S(l0-0.2l0)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得p0V0T0=p1V1T1解得T1=0.88T0()當活塞移動到距汽缸底部1.2l0時體積為V2=1.2l0S,設(shè)氣體壓強為p2,由理想氣體狀態(tài)方程可得:p0V0T0=p2V2T2此時活塞受力平衡p0S+F-p2S+k(1.2l0-l0)=0當活塞向右移動了0.2l0后壓力F保持恒定,活塞受力平衡p0S+F-1.1p0S-0.2l0k=0解得T2=1.8T0