（通用版）2020版高考物理二轮复习 专题分层突破练16 热学（含解析）

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1、专题分层突破练16　热学 1.(多选)〔2018全国卷Ⅲ·33(1)〕 如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中(　　) A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 2.(多选)(2019江西名校联考)夏天的中午,雨过天晴,高三学生甲同学从家里出发骑自行车前往学校上课,则下列说法正确的是(　　) A.出发前,甲同学给自行车打气,若环境温度不变,发现越打气越困难,这是因为自行车车胎内气体气压增大 B.出发后,甲同学感觉十分闷热、潮湿,这

2、是因为此时空气相对湿度较大,人体皮肤水分不会蒸发 C.甲同学经过学校内池塘边时,发现池塘中莲花的花粉散落在水中,并且在缓慢运动,这是花粉在水中做布朗运动 D.来到教室,甲同学看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿,雨水附着在玻璃上,说明水对玻璃是浸润的 E.开始上课后,为了给教室降温,甲同学打开空调,此时空调机从教室内吸收的热量少于向教室外排放的热量 3.(多选)下列说法正确的是(　　) A.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 B.单晶体具有各向异性的性质 C.绝对湿度大,相对湿度不一定大 D.根据热力学第二定律可知,机械能不可能全部转化为物体的内能 E.液晶具有液体的流动

3、性,同时具有晶体的各向异性特征 4.(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是(　　) A.热量可以从低温物体传递到高温物体 B.物体放出热量,其内能一定减少 C.温度高的物体的内能一定大,但分子平均动能不一定大 D.若两分子间的距离减小,则分子间的引力和分子间的斥力均增大 E.若分子间的作用力表现为斥力,则分子间的势能随分子间距离的减小而增大 5.(多选)下列说法中正确的是(　　) A.单晶体和多晶体均存在固定的熔点 B.空气相对湿度越大,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,水蒸发越快 C.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性 D.用油膜法估测分子大小时,用

4、油酸溶液体积除以油膜面积,可估测油酸分子的直径 E.由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在张力 6.(多选)如图所示,在斯特林循环的p-V图象中,一定质量理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a,整个过程由两个等温和两个等容过程组成。下列说法正确的是(　　) A.从a到b,气体的温度一直升高 B.从b到c,气体与外界无热量交换 C.从c到d,气体对外放热 D.从d到a,单位体积中的气体分子数目增大 E.从b到c气体吸收的热量与从d到a气体放出的热量相同 7. (多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原

5、状态,其p-T图象如图所示,下列判断正确的是(　　) A.过程ab中是等容变化 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 8.(2019全国Ⅲ卷)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

6、为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  9.(2019全国Ⅲ卷)如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一段高度为2.0 cm的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg,环境温度为296 K。 (1)求细管的长度; (2)若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的温度。

7、 10. 如图所示,容器A和汽缸B都能导热,均处于27 ℃的环境中,汽缸B上方与大气连通,大气压强为p0=1.0×105 Pa。开始时阀门K关闭。A内为真空,其容积VA=1.2 L,B内活塞横截面积S=100 cm2、质量m=1 kg,活塞下方充有理想气体,其体积VS=4.8 L。活塞上方恰与汽缸上部接触但没有弹力。A与B间连通细管体积不计,打开阀门K后使活塞缓慢下移。不计摩擦,g取10 m/s2。 (1)求稳定后活塞的位置及活塞下移过程中汽缸B内气体对活塞做的功。 (2)稳定后将阀门K再次关闭,然后把整个装置放置于207 ℃的恒温槽中。求活塞稳定后汽缸B内气体的压强。

8、 11. (2019云南大理模拟)竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中,两臂分别灌有水银,水平部分有一空气柱,各部分长度如图所示,单位为 cm。现将管的右端封闭,从左管口缓慢倒入水银,恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中。已知大气压强p0=75 cmHg,环境温度不变,左管足够长。求: (1)此时右管封闭气体的压强; (2)左管中需要倒入水银柱的长度。 12. 如图甲所示,粗细均匀、横截面积为S的足够长的导热细玻璃管竖直放置,管内用质量为m的水银柱密封

9、着一定质量的理想气体,当环境温度为T(热力学温度),大气压强为p0时,理想气体的长度为l0,现保持温度不变,将玻璃管缓慢水平放置。重力加速度为g,不计摩擦。求: (1)稳定后气柱的长度; (2)若将环境温度降为T3(热力学温度),将玻璃管平放于光滑水平桌面上并让其以加速度a向左做匀加速直线运动(如图乙所示),求稳定后的气柱长度。 专题分层突破练16　热学 1.BCD　解析 根据理想气体方程pVT=C,气体的压强和体积都增加,所以气体温度升高,内能增加,A错、B对;气体的体积增大,气体对外做功,C对;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,其中ΔU

10、>0,W<0,所以Q>0,从外界吸收热量,D对;气体吸收的热量,一部分对外做功,另一部分增加了气体的内能,E错。 2.ADE　解析 车胎容积一定,向自行车内打气时,车胎内的气体越来越多,环境温度不变,气体压强越来越大,用打气筒打气时,车胎内气体对打气筒的压力越来越大,所以打气时感觉越来越费力,故选项A正确;感觉十分闷热、潮湿,这是因为此时空气相对湿度较大,人体皮肤表面的汗液难以蒸发,故选项B错误;布朗运动是微小颗粒的运动,在光学显微镜下能看到,肉眼看到的颗粒运动不是布朗运动,所以发现池塘中莲花的花粉散落在水中,并且在缓慢运动,这不是布朗运动,故选项C错误;浸润指液体与固体发生接触时,液体附着

11、在固体表面或渗透到固体内部的现象,此时看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿,雨水附着在玻璃上,说明水对玻璃是浸润的,故选项D正确;空调机在制冷过程中,从教室内吸收的热量少于向教室外放出的热量,因为电能也部分转化为热能,故选项E正确。 3.BCE　解析 表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非与液面垂直,A错误;单晶体具有各向异性的性质,B正确;对于不同的压强和温度,饱和汽压不同,故绝对湿度大时相对湿度不一定大,C正确;热力学第二定律有不同的表述:不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;热量不可以全部转化为功,但是机械能可以全部转化为内能,D错误;根据液晶特点和性

12、质可知:液晶既有液体的流动性,又具有单晶体的各向异性,E正确;故选BCE。 4.ADE　解析 根据热力学第二定律可知,热量可以从低温物体传递到高温物体,但要引起其他的变化,选项A正确;根据热力学第一定律,ΔU=W+Q,则物体放出热量,若对外做功,其内能不一定减少,选项B错误;温度高的物体的分子平均动能一定大,但内能不一定大,选项C错误;若两分子间的距离减小,则分子间的引力和分子间的斥力均增大,选项D正确;若分子间的作用力表现为斥力,则随分子间距离的减小,分子力做负功,则分子间的势能增大,选项E正确;故选ADE。 5.ACE　解析 单晶体和多晶体均存在固定的熔点,选项A正确;空气相对湿度越大

13、,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,水蒸发越慢,选项B错误;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,选项C正确;用油膜法估测分子大小时,用油酸溶液中含有的纯油酸的体积除以油膜面积,可估测油酸分子的直径,选项D错误;由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在张力,选项E正确;故选ACE。 6.ACD　解析 从a到b,体积不变,压强增大,温度一直升高,A正确;从b到c,温度不变,内能不变,压强减小,体积增大,对外做功,气体从外界吸收热量,B错误;从c到d,体积不变,压强减小,温度降低,内能减小,气体对外放热,C正确;从d到a,温度不变,压强增大,体积减小,单位体积中的气体

14、分子数目增大,D正确;从b到c气体吸收的热量等于气体对外做的功,从d到a气体放出的热量等于外界对气体做的功,两个过程体积变化相同,但压强不同,做的功不同,所以从b到c气体吸收的热量与从d到a气体放出的热量不同,E错误。故选ACD。 7.ADE　解析 由题图可知,ab过程,气体压强与热力学温度成正比,则气体发生等容变化,A正确;bc过程气体发生等温变化,气体内能不变,压强减小,由玻意耳定律可知,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体吸热,故B错误;由图象可知,ca过程气体压强不变,温度降低,由盖—吕萨克定律可知,其体积减小,外界对气体做功,W>0,气体温度降低,内能减少

15、,ΔU<0,由热力学第一定律可知,气体要放出热量,过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量,故C错误;a、b和c三个状态中,a状态的温度最低,温度是分子平均动能的标志,故分子平均动能最小,故D正确;由图象可知,bc过程气体发生等温变化,气体内能不变,压强减小,由玻意耳定律可知,体积增大,b、c状态气体的分子数密度不同,b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,故E正确。 8.答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积 解析 稀释后,油

16、酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1mL油酸酒精溶液的滴数n,得到一滴油酸酒精溶液的体积1mLn,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式d=VS可知,还需要测单分子层油膜的面积S。 9.答案 (1)41 cm　(2)312 K 解析 (1)设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为h;初始时,设水银柱上表面到管口的距离为h1,被密封气体的体积为V,压强为p;细管倒置时,气体体积为V1,压强为p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1　　　　　　　　① 由力的平衡条件有 p=p0+ρgh ② p1=p0-ρgh ③ 式中

17、,ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小,p0为大气压强。由题意有 V=S(L-h1-h) ④ V1=S(L-h) ⑤ 由①②③④⑤式和题给数据得 L=41cm ⑥ (2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T,由盖—吕萨克定律有 VT0=V1T ⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T=312K。 ⑧ 10.答案 (1)距汽缸顶部0.12 m　-121.2 J (2)1.212×105 Pa 解析 (1)未打开阀门K时有: pB=p0S+mgS=1.01×105Pa 打开阀门后,活塞缓慢下降。 如果活塞稳定时停留在汽缸底部,则此时气体体积减小为1.2L,压强会大于pB,不

18、符合实际,故最终活塞未与汽缸底部接触。所以气体的温度、压强均未变化,则体积也不变,设最终汽缸B中气体体积为V1 则有:VS=VA+V1,代入数据解得:V1=3.6L。 活塞下移距离为: d=VS-V1S=(4.8-3.6)×10-3100×10-4m=0.12m 所以稳定后活塞的位置距汽缸顶部为0.12m。 气体对活塞的作用力为:pS=p0S+mg=1×105×0.01N+10N=1010N 做功为:W=-pSd=-1010×0.12J=-121.2J。 (2)阀门K关闭,整个装置放置于207℃的恒温槽中,则活塞将上升,如果气体发生等压变化,设最终体积为V2,根据查理定律:V2T

19、2=V1T1, 解得:V2=5.76L>VB=4.8L 说明活塞最终停在汽缸顶部,根据理想气体状态方程有:pBV1T1=pB'VST2 代入数据解得:pB'=1.212×105Pa。 11.答案 (1)90 cmHg　(2)27 cm 解析 (1)设玻璃管的横截面积为S,对右管中的气体,初态p1=75cmHg,V1=30S 末态体积:V2=(30-5)S=25S 由玻意耳定律:p1V1=p2V2 解得:p2=90cmHg。 (2)对水平管中的气体,初态 p=p0+15cmHg=90cmHg,V=11S; 末态压强:p'=p2+20cmHg=110cmHg 根据玻意耳定律

20、:pV=p'V' 解得V'=9S,水平管中的空气柱长度变为9cm,此时原来左侧19cm水银柱已有11cm进入到水平管中,所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是110cm-75cm-8cm=27cm。 12.答案 (1)(mg+p0S)l0p0S　(2)p0S+mg3(p0S-ma)l0 解析 (1)初始时封闭气体的压强 p1=p0+mgS 水平放置时封闭气体的压强p2=p0 由理想气体方程可得:p1l0S=p2lS 解得l=(mg+p0S)l0p0S (2)当环境温度降为T3时,有:l2ST1=l3ST2 其中T1=T,T2=T13,l2=l 得l3=l3 当玻璃管向左以加速度a做匀加速运动时。有 (p0-p3)S=ma p3l4=p0l3 解得:l4=p0S+mg3(p0S-ma)l0。 13