2021年高考物理大一轮复习 第十一章 热学章末检测(十一)

2021年高考物理大一轮复习第十一章热学章末检测（十一）
一、选择题(本大题共10小题，每小题6分，共60分，每小题至少一个选项符合题意)
1．在以下事例中，只是通过热传递的方式来改变物体内能的是( )
A．点燃的爆竹在空中爆炸
B．冬天暖气片为房间供暖
C．汽车的车轮与地面相互摩擦发热
D．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高
答案：B
2．关于热学知识的下列叙述中不正确的是( )
A．温度降低，物体内所有分子运动的速率不一定都变小
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
D．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
答案：B
3．(xx·广州测试)如图为某压力锅的结构简图，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，在气体把压力阀顶起之前，锅内气体( )
A．压强增大
B．内能不变
C．对外界做正功
D．分子平均动能增大
解析：选AD.在气体把压力阀顶起之前，气体做等容变化，由查理定律可知，随温度升高，气体压强增大，A项正确；温度是物体分子平均动能的标志，故D项正确；由热力学第一定律，气体吸热，但不对外做功，故气体内能增大，B、C项错．
4．(xx·黑龙江齐齐哈尔模拟)分子力比重力、引力等要复杂得多，分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂．图示为分子势能与分子间距离的关系图象，用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距，设r→∞时，E p＝0，则下列说法正确的是( )
A．当r＝r0时，分子力为零，E p＝0
B．当r＝r0时，分子力为零，E p为最小
C．当r0<r<10r0时，E p随着r的增大而增大
D．当r0<r<10r0时，E p随着r的增大而减小
E．当r<r0时，E p随着r的减小而增大
解析：选BCE.由E p－r图象可知，r＝r0时，E p最小，再结合F－r图象知此时分子力为0，则A项错误，B项正确；结合F－r图象可知，在r0<r<10r0内分子力表现为引力，当间距增大过程中，分子引力做负功分子势能增大，则C项正确，D项错误；结合F－r图象可知，在r<r0内分子力表现为斥力，当间距减小过程中，分子斥力做负功，分子势能增大，则E项正确.
5．(xx·吉林省吉林市质量检测)下列各种说法中正确的是 ( )
A．温度低的物体内能小
B．分子运动的平均速度可能为零，瞬时速度不可能为零
C．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引
D．0 ℃ 的铁和0 ℃的冰，它们的分子平均速率相同
E．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关解析：选CE.物体的内能为所有分子的动能和分子势能之和，物体的内能不仅与温度有关，还与物体的质量、体积有关，A错误．分子在永不停息地做无规则运动，所以瞬时速度可能为0，B错误．当液体与大气相接触，表面层内分子受其他分子的斥力和引力，其中引力大于斥力表现为相互吸引，故C项正确．因为温度是分子平均动能的标志，故D项错误．根据气体压强的定义可知，单位体积内的分子数和温度决定气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，所以E项正确．
6．(xx·北京海淀区适应性练习)下列说法中正确的是( )
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．物体的温度升高，物体内所有分子的动能都增大
C．在分子相互靠近的过程中，分子势能一定增大
D．在分子相互远离的过程中，分子引力和斥力都减小
解析：选D.如果物体对外放出热量大于外界对物体做的功，则物体的内能减小，选项A错误；温度是分子平均动能的宏观体现，所以温度升高只能说明分子的平均动能增大，不能说明每一个分子动能都增加，选项B错误；分子势能与分子间距离的关系如图甲所示，在r＝r0处，分子势能最小；所以随分子间距减小分子势能先减小后增大，选项C错误；分子力与分子间距关系如图乙所示，分子间引力和斥力都随着分子间距的增大而减小，选项D 正确．
7．(xx·河南六市联考)下列说法正确的是 ( )
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
C．物理性质各向同性的固体一定是非晶体
D．0 ℃的冰与0 ℃的水，分子的平均动能相同
E．即使使用高科技手段，也不能将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
解析：选BDE.根据热力学第三定律可知，绝对零度不可达到，所以A项错．水吸热后变成水蒸气，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，因W<0，则Q>ΔU，B 项正确．因为多晶体物质也具有各向同性的特点，所以C项错．温度是分子平均动能的标志，所以0 ℃的冰和0 ℃的水的分子平均动能相同，D项对．因为能量耗散后无法重新收集起来加以利用而不引起其他变化，符合热力学第二定律，所以E项正确．8．(xx·山东德州模拟)下列说法正确的是( )
A．PM2.5(指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物)的密度与空气密度接近，所以不容易降到地面
B．分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小
C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体D．水的饱和汽压随温度的升高而增大
E．液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向同性的特点
解析：选CD.PM2.5颗粒不易降落到地面的原因是它在空气中做布朗运动，选项A错误；分子间引力随分子间距离的增大而减小，选项B错误；根据热力学第二定律可知，选项C 正确；饱和汽压只与温度有关，随温度的增大，饱和汽压逐渐增大，选项D正确；液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点，选项E错误．9．下列说法中正确的是( )
A．悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显
B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间的分子力表现为斥力
C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
D．一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，则单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加
E．内能全部转化为机械能的热机是不可能制成的
解析：选ADE.悬浮在液体中的固体小颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动就越明显，选项A正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲，不能说明气体分子之间的分子力表现为斥力，选项B错误；当分子之间表现为引力时，分子势能随着分子之间距离的增大而增大，选项C错误；一定质量的理想气体，温度升高，体积减小时，单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加，所以其压强增大，选项D正确；热力学第二定律指出，任何热机的效率都不可能达到100%，选项E正确．
10．某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的汽缸将其开口向下，内有理想气体，并将汽缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气．把一温度计通过缸底小孔插入缸内．插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现给沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，则( )
A．外界对气体做功，内能增大
B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小
D．外界对气体做功，温度计示数增加
解析：选B.细沙漏出，汽缸内气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；汽缸导热良好，细沙慢慢漏出，外部环境温度稳定，气体温度不变，即内能不变，选项B正确．
二、非选择题(本大题共3小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(10分)(xx·河南周口模拟)“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下：
①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n ＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；
③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N ，小方格的边长l ＝20 mm.
根据以上信息，回答下列问题：
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ′是______mL ；
(2)油酸分子直径是________m.
解析：(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ′＝V 0n ×V 油V 总＝1100
×1500
mL ＝2×10－5 mL. (2)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去的原则，油膜形状占据的方格数大约为115个，
故面积S ＝115×20×20 mm 2＝4.6×104 mm 2，
油酸分子直径d ＝V ′S ＝2×10－5×103
4.6×10
4 mm ≈4.3×10－7 mm ＝4.3×10－10 m. 答案：(1)2×10－5(6分) (2)4.3×10－10(4分)
12．(12分)(xx·高考新课标全国卷Ⅱ)如图，一上端开口、下端封闭的细长
玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l 1＝25.0 cm 的空气柱，中间有一段长为
l 2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l 3＝40.0 cm.已知大气压强为p 0＝75.0
cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度
变为l 1′＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．
解析：研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气
压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解．
以cmHg 为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p 1＝p 0＋
l 2①(1分)
设活塞下推后，下部空气柱的压强为p 1′ ，由玻意耳定律得p 1l 1＝p 1′l 1′
②(3分)
如图，设活塞下推距离为Δl ，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l 3′＝l 3
＋l 1－l 1′－Δl ③(2分)
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p 2′，则
p 2′＝p 1′－l 2④(1分)
由玻意耳定律得
p 0l 3＝p 2′l 3′⑤(3分)
由①至⑤式及题给数据解得
Δl ＝15.0 cm.(2分)
答案：15.0 cm
13．(18分)(x x·高考江苏卷)一种海浪发电机的气室
如图所示. 工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空
气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭. 气室
先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装
置发电. 气室中的空气可视为理想气体．
(1)下列对理想气体的理解，正确的有________．
A ．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
B ．只要气体压强不是很高就可视为理想气体
C ．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关
D ．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律
(2)压缩过程中，两个阀门均关闭. 若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内
能增加了 3.4×104 J ，则该气体的分子平均动能______ (选填“增大”、“减小”或“不
变”)，活塞对该气体所做的功________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104 J.
(3)上述过程中， 气体刚被压缩时的温度为 27 ℃， 体积为 0.224 m 3, 压强为 1 个标
准大气压. 已知 1 mol 气体在 1 个标准大气压、0 ℃ 时的体积为 22.4 L, 阿伏加德罗
常数N A ＝ 6.02 ×1023 mol －1
. 计算此时气室中气体的分子数. (计算结果保留一位有效数字)
解析：(1)理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，选项A 、D 正确，选项B 错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项C 错误．(6分)
(2)因为理想气体的内能完全由温度决定，当气体的内能增加时，气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能增大．
根据热力学第一定律，ΔU ＝Q ＋W ，由于Q ＝0，所以W ＝ΔU ＝3.4×104 J ．(4分)
(3)设气体在标准状态时的体积为V 1，等压过程为： V T ＝V 1
T 1
(3分)
气体物质的量为：n ＝V 1
V 0
，(2分)
分子数为：N ＝nN A (2分)
代入数据得N ＝5×1024(或N ＝6×1024)．(1分)
答案：(1)AD (2)增大 等
于 (3)5×1024或6×1024
30358 7696 皖122852 5944 奄7QrO 34461 869D 蚝W32506 7EFA 绺t31613 7B7D 筽34015 84DF 蓟。