【最新推荐】2020高考物理二轮课标通用专题能力训练16 热学 Word版含解析

专题能力训练16热学
(时间:45分钟满分:90分)
专题能力训练第41页
1.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。

A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著
B.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律
C.一定质量的理想气体,当它的压强、体积都增大时,其内能一定增加
D.因为液体表面层分子分布比内部稀疏,因此液体表面有收缩趋势
(2)(10分)如图所示,圆柱形汽缸开口向上,竖直放置在水平面上,汽缸足够长,内截面积为S,大气压强为p0。

一厚度不计、质量为m=p0S
2g
的活塞封住一定量的理想气体,温度为T0时缸内气体体积为V0。

先在活塞上缓慢放上质量为3m的沙子,然后将缸内气体温度缓慢升高到2T0,求稳定后缸内气体的体积。

答案:(1)CD(2)V0
解析:(1)微粒越小,温度越高,布朗运动越显著,选项A错误;第二类永动机不可能制成,是因为违背热力学第二定律,选项B错误;一定质量的理想气体,压强、体积都增大,温度必然升高,内能一定增加,选项C正确;液体表面有收缩趋势,表面层分子分布比内部稀疏,选项D正确。

(2)设初态气体压强为p1,放沙后压强为p2,体积为V2,升温后体积为V3,则有
p1=p0+mg
S
=1.5p0
p2=p0+4mg
S
=3p0
等温过程,由p1V0=p2V2得V2=0.5V0
等压过程,由V2
T0=V3
2T0
得V3=V0。

2.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。

A.相同质量的0 ℃的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大
B.大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体
C.气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关
D.气体在等压膨胀过程中温度一定不变
(2)(10分)一密闭容器有进气口和出气口可以和外部连通,将进气口和出气口关闭,此时容器内容积为V0,内部封闭气体的压强为p0,将气体缓慢加热,使气体温度由
T0=300 K 升至T1=350 K。

①求此时气体的压强;
②保持T1=350 K不变,缓慢由出气口抽出部分气体,使气体压强再变回到p0。

求容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。

答案:(1)AC (2)①76p 0 ②67
解析:(2)①设升温后气体的压强为p 1,
由查理定律得p 0T 0=p 1T 1
代入数据得p 1=76p 0。

②抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V ,由玻意耳定律得p 1V 0=p 0V
联立解得V=76V 0
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k ,由题意得k=V 0V =67。

3.(2019·全国卷Ⅰ)(1)(5分)某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好。

空气可视为理想气体。

初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。

现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。

此时,容器中空气的温度 (选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。

(2)(10分)热等静压设备广泛应用于材料加工中。

该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。

一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m 3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入炉腔中。

已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m 3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa;室温温度为27 ℃。

氩气可视为理想气体。

①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;
②将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。

答案:(1)低于 大于 (2)①3.2×107 Pa ②1.6×108 Pa
解析:(1)根据热力学第一定律可知,无热传递、做负功,容器中空气的内能必减少,则容器中空气的温度降低,低于外界温度。

压强取决于分子密集程度与温度,同样的压强,温度低的空气,分子密集程度大,密度大。

(2)①设初始时每瓶气体的体积为V 0,压强为p 0;使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1。

假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时,其体积膨胀为V 1。

由玻意耳定律 p 0V 0=p 1V 1①
被压入炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为
V 1'=V 1-V 0②
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p 2,体积为V 2。

由玻意耳定律 p 2V 2=10p 1V 1'③
联立①②③式并代入题给数据得
p 2=3.2×107 Pa ④
②设加热前炉腔的温度为T 0,加热后炉腔温度为T 1,气体压强为p 3。

由查理定律 p 3
T 1=p 2T 0⑤
联立④⑤式并代入题给数据得
p 3=1.6×108 Pa 。

4.(2018·全国卷Ⅰ)(1)(多选)(5分)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①②③④到达状态e,对此气体,下列说法正确的是。

A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
(2)(10分)如图所示,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。

开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。

现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为V
8
时,将K关闭,活塞平衡时其下方气
体的体积减小了V
6。

不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。

求流入汽缸内液体的质量。

答案:(1)BDE(2)15p0S
26g
解析:(1)过程①是等容变化,温度升高,压强增大,故A项错误;过程②中,体积增大,气体对外做功,故B项正确;过程④是等容变化,温度降低,放出热量,故C项错误;过程③是等温变化,温度不变,故状态c、d的内能相等,故D项正确;E项,由理想气体状态方
程pV
T =C可得T=pV
C
,连接Ob、Od,直线的斜率k=p
C
,Ob的斜率大于Od的斜率,故状态
d的压强小于状态b的压强,故E项正确。

(2)设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。

在活塞下移的过程中,活塞上下方气体的温度保持不变。

由玻意耳定律得
p0V
2
=p1V1
p0V
2
=p2V2
由已知条件得V1=V
2+V
6
−V
8
=13
24
V
V2=V
2−V
6
=V
3
设活塞上方液体的质量为m,由平衡条件得
p2S=p1S+mg。

联立以上各式得m=15p0S
26g
5.(2019·河北衡水模拟)(1)(多选)(5分)右图为分子间的作用力与分子间距离的关系曲线,正值表示斥力,负值表示引力,则下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是。

A.当分子间的距离r>r0时,分子间的作用力表现为引力
B.当r<r0且分子间的距离减小时,对分子间的斥力影响更大
C.当分子间的距离增大时,分子间的作用力会做负功,分子势能增大
D.当分子间的距离r=r0时,分子势能最小
E.若取分子间的距离无穷大时的分子势能为零,则分子间的距离r=r0时分子势能也为零
(2)(10分)如图所示,绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦,两活塞之间为真空,汽缸B活塞的面积为汽缸A活塞面积的2倍。

两汽缸内装有理想气体,两活塞处于平衡状态,汽缸A中气体的体积为V0,压强为p0,温度为T0,汽缸B中气体的体积为2V0。

缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的2倍。

设环境温度始终保持不变,汽缸A中活塞不会脱离汽缸A,求:
①停止加热达到稳定后汽缸B中气体的体积V B;
②停止加热达到稳定后汽缸A中气体的温度T A。

答案:(1)ABD(2)①V0②3T0
解析:(1)当分子间的距离r>r0时,分子间的引力大于斥力,分子间的作用力表现为引力,选项A正确;由题图可以看出,当r<r0且分子间的距离减小时,分子间的斥力随分子间距离变化较明显,选项B正确;当分子间的距离增大时,分子间的作用力可能做正功,也可能做负功,主要看初始时是r<r0还是r>r0,选项C错误;分子间作用力做正功,分子势能减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,当分子间的距离r=r0时,分子间作用力等于零,无论分子间距离增大还是减小,分子间作用力都做负功,所以r=r0时分子势能最小但不为零,选项D正确,选项E错误。

(2)①汽缸A末态压强为2p0,汽缸B活塞的面积为汽缸A活塞面积的2倍,初状态选
两活塞为研究对象,根据平衡条件有p A S A=p B S B,解得p B=p0
2
末状态选两活塞为研究对象,根据平衡条件有
2p0S A=p B'S B,解得p B'=p0
汽缸B中气体初末温度不变,根据玻意耳定律得
p B×2V0=p B'V B,解得汽缸B中气体体积V B=V0。

②两活塞移动的距离相同,汽缸B活塞面积为汽缸A活塞的面积的2倍,汽缸B中气
体体积减小了V0,则汽缸A中气体体积增加了V0
2,则加热后汽缸A中体积为V A=3V0
2
根据理想气体状态方程得p0V0
T0=2p0V A
T A
解得T A=3T0。

6.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。

A.密闭容器中装有某种液体及其饱和汽,若温度升高,同时增大容器的容积,饱和汽压可能会减小
B.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同温度下水的饱和汽压
C.单晶体具有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点
D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
E.一定质量的气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积的器壁平均碰撞的次数随着温度降低而增加
(2)(10分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图像如图所示。

已知该气体在状态A时的温度为27 ℃。

①求该气体在状态B和C时的温度。

②该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热?传递的热量是多少? 答案:(1)BDE(2)①177 ℃27 ℃②放热 1 200 J
解析:(1)饱和汽压只与温度有关,温度升高,饱和汽压增大,选项A错误;相对湿度是指空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压的比值,所以空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同温度下水的饱和汽压,选项B正确;单晶体和多晶体都具有固定的熔点,选项C错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子距离减小,克服斥力做功,故分子势能随分子间距离的减小而增大,选项D正确;一定质量的气体,在压强不变时,分子在单位时间单位面积上的冲击力不变,随着温度降低,分子的平均动能减小,分子每秒对单位面积的器壁平均碰撞的次数随着温度降低而增加,选项E 正确。

(2)①对一定质量的理想气体由图像可知,A→B等容变化,由查理定律得p A
T A =p B
T B
代入数据得T B=450 K,即t B=177 ℃
A→C由理想气体状态方程得p A V A
T A =p C V C
T C
代入数据得T C=300 K,即t C=27 ℃。

②由于T A=T C,该气体在状态A和状态C时的内能相等,ΔU=0 从A到B气体体积不变,外界对气体做功为0,
从B到C气体体积减小,外界对气体做正功,W=pΔV
由p-V图线与横轴所围成的面积可得
=1 200 J
W=(p B+p C)(V B-V C)
2
由热力学第一定律ΔU=W+Q
可得Q=-1 200 J
即气体向外界放出热量,传递的热量为1 200 J。