高2021届高2018级高三物理二轮复习资料训练16

训练(16) 热学

1.(1)(2020·辽宁辽阳二模)(多选)下列说法正确的是( )

A.食盐晶体中的钠离子、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性

B.液晶既有液体的流动性,又有晶体的各向异性

C.功可以全部转化为热量,但热量不能全部转化为功

D.水黾能停在水面上,是因为液体表面张力的作用

E.外界对物体做功时,物体的内能一定增加

ABD [食盐晶体中的钠离子、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性.故A 正确；液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征的一类物质.所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性.故B 正确；根据热力学第二定律,热量也可以全部转化为功,但必须发生其他的一些变化.故C 错误；水黾能停在水面上,是因为液体表面张力的作用.故D 正确；根据热力学第一定律,外界对物体做功(W >0),但如果和外界热交换不明确的话,物体的内能也不一定增加.故E 错误.]

(2)一根足够长的两端开口的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深),管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞横截面积S ＝2 cm 2,活塞下封闭着长L ＝21 cm 的气柱,气体的温度t 1＝7 ℃,外界大气压取p 0＝1.0×105 Pa(相当于75 cm 汞柱高的压强).

①对封闭气体加热,使其温度升高到t 2＝47 ℃,此时气柱为多长？

②在活塞上施加一个竖直向上的拉力F ＝4 N.保持气体的温度t 2不变,平衡后管内外水银面的高度差为多少？

解析 ①根据盖－吕萨克定律有：V 1T 1＝V 2T 2即L 1T 1＝L 2T 2

解得L 2＝T 2T 1L 1＝320280

×21 cm ＝24 cm. ②在活塞上施加拉力后,气体的压强：

p 3＝p 0－F S ＝1.0×105－42×10

－4＝8.0×104 Pa ＝60 cmHg

由于Δp ＝p 2－p 3＝(75－60)cmHg ＝15 cmHg

所以管内外的水银面的高度差为Δh ＝15 cm.

[试题参考答案]①24 cm ②15 cm

2.(2020·山东菏泽一模)(1)(多选)关于对分子动理论、气体和晶体等知识的理解,下列说法正确的是____________.

A.温度高的物体,其分子的平均动能一定大

B.饱和汽压的大小与饱和汽的体积有关

C.晶体在物理性质上可能表现为各向同性

D.温度升高,气体的压强一定变大

E.热量可以从低温物体传给高温物体

ACE [温度是分子平均动能的标志,温度升高时,分子的平均动能增大,故A 正确；液体的饱和汽压只与温度有关,而与饱和汽的体积无关,故B 错误；单晶体因排列规则其物理性质为

各向异性,而多晶体因排列不规则表现为各向同性,故C 正确；根据理想气体的状态方程：pV T

＝C ,可知,温度升高,气体的压强不一定增大,还要看体积变化,故D 错误；热量不能自发的从低温物体传给高温物体,但在引起其他变化的情况下可以由低温物体传给高温物体,故E 正确.]

(2)如图所示,绝热性能良好的汽缸开口向上,缸中用绝热性能良好的活塞封闭一段气体,气柱的长为h ,活塞与汽缸内壁无摩擦且气密性良好,活塞的质量为m ,横截面积为S ,大气压强为p 0,开始时缸中气体的温度为T 0,重力加速度为g .

①若在汽缸上放一个质量为m 的物块,再给缸中气体加热,使气柱长仍为h ,则加热后气体的温度为多少？

②若只给缸中气体缓慢加热,当气体温度为2T 0时,电热丝产生的热量为Q ,则气体的内能增加多少？

解析 ①没有放物块时,缸内气体的压强为p 1＝p 0＋mg S

放一个质量为m 的物块后,缸内气体的压强为

p 2＝p 0＋2mg S

则有：p 1T 0＝p 2T 2

解得：T 2＝p 0S ＋2mg p 0S ＋mg

T 0； ②若只给缸中气体缓慢加热,气体发生等压变化,当气体温度为2T 0时,设活塞上升的高度为H ,则有

hS T 0＝(H ＋h )S 2T 0

解得：H ＝h

此过程气体对外做功

W ＝p 1SH ＝⎝

⎛⎭⎫p 0＋mg S Sh ＝p 0Sh ＋mgh 根据热力学第一定律,气体的内能增加量为

ΔE ＝Q －W ＝Q －p 0Sh －mgh .

[试题参考答案]①p 0S ＋2mg p 0S ＋mg T 0

②Q －p 0Sh －mgh 3.(2020·河北张家口联考)(1)(多选)下列说法正确的是________.

A.分子间距离增大,则分子间作用力的合力减小

B.使用毛笔难以在石蜡纸上写字,这是因为墨水不浸润石蜡纸

C.第一类永动机不可制成,是因为违背了热力学第二定律

D.不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响

E.一定质量的理想气体等压膨胀,一定吸收热量

BDE [当分子间的距离增大时,分子间作用力的合力可能先减小后增大,故A 错误；使用毛笔难以在石蜡纸上写字,这是墨水不浸润石蜡纸的原因,故B 正确；第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功,违背了能量守恒定律,所以不可能制成,故C 错误；热力学第二定

律指出：不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功,而不产生其他影响,故D 正确；由公式pV T

＝C 知,一定质量理想气体在等压膨胀过程中温度升高,内能增大,气体一定吸收热量,故E 正确.故选B 、D 、E.]

(2)如图所示,一端封闭、粗细均匀的U 形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气

体封闭在管中.当温度为300 K 时,被封闭的气柱长为20 cm,两边水银柱高度差h ＝4 cm,大气压强p 0＝76 cmHg(可认为保持不变).

①若缓慢改变封闭气体温度,当温度为多少时,左右管内水银液面平齐？

②若保持封闭气体温度不变,从左侧管口用一设备缓慢把水银抽出,则抽出水银柱多长时(以处于管内长度为准),能使左右管内水银面平齐？(结果保留两位小数)

解析 ①由题可知,封闭气体初始压强为p 1＝p 0＋h ＝80 cmHg

气柱长度为L 1＝20 cm,温度为T 1＝300 K

温度变化后气体压强为p 2＝p 0＝76 cmHg,气柱长度为L 2＝18 cm 由理想气体状态方程：p 1L 1S T 1＝p 2L 2S T 2

, 得到：T 2＝256.5 K ；

②设抽掉部分水银后,气柱长度为L 3,则压强变为p 3＝p 0

由玻意耳定律：p 1L 1S ＝p 3L 3S ,得到L 3≈21.05 cm

则抽掉水银长度为ΔL ＝h ＋2(L 3－L 1)＝6.10 cm.

[试题参考答案]①256.5 K ②6.10 cm

4.(1)(多选)一定质量的理想气体,由初始状态A 开始,按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化,最后又回到初始状态A ,即A →B →C →A (其中BC 与纵轴平行,CA 与横轴平行),这一过程称为一个循环.在这一循环中,对于该气体,下列说法正确的有____________.

A.从状态A 变化到状态B ,分子的平均动能增大

B.从状态B 变化到状态C ,气体的内能减小

C.从状态C 变化到状态A ,气体吸收热量

D.从状态B 变化到状态C ,分子的平均动能逐渐减小