高中物理高考二轮复习专题08热学

高中物理高考二轮复习专题08热学

‎2019年高中物理高考二轮复习专题08：热学 一、多选题（共9题；共27分）‎ ‎1.以下说法正确的是（   ） ‎ A. 固体的扩散现象表明固体分子间也存在空隙           B. 自然界符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生 C. 布朗运动是固体小颗粒分子的运动，能反映液体分子的热运动规律           D. 一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，所有分子的动能总和不变 E. 空调可制冷也可制热，说明在自发状态下热传递的方向是可逆的 ‎【答案】 A,B,D ‎ ‎【解析】【解答】根据热力学第二定律可知，自然界符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生，A符合题意；固体的扩散现象表明固体分子间也存在空隙，B符合题意；布朗运动是固体小颗粒的运动，不是颗粒分子的运动，能反映液体分子的热运动规律，C不符合题意；温度是分子平均动能的标志，则一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，所有分子的动能总和不变，D符合题意；热力学第二定律的内容可以表述为：热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体；空调可制冷也可制热，说明不是在自发状态下热传递的方向是可逆的，选项E错误；‎ 故答案为：ABD.‎ ‎【分析】固体的扩散现象表明固体分子间也存在空隙；布朗运动是液体中固体小颗粒的运动，不是颗粒分子的运动，能反映液体分子的热运动规律；温度是分子平均动能的标志，100℃的水变成100℃的水蒸气，所有分子的动能总和不变；根据热力学第二定律可知，自然界符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生，热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响。‎ ‎2.下列说法正确的是（    ） ‎ A. 一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少          B. 高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 C. 干湿泡湿度计的湿泡显示的温度等于干泡显示的温度，这表明空气的相对湿度为100%          D. 热量不可能从低温物体传到高温物体 E. 附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润 ‎【答案】 A,C,E ‎ ‎【解析】【解答】一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，由 知，气体的增大，单位体积内的分子数减少，温度升高，气体分子的平均动能增大，而压强不变，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少，A符合题意；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，B不符合题意；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度与干泡显示的温度差距越大，空气的相对湿度越小．则知干湿泡湿度计的湿泡显示的温度等于干泡显示的温度，这表明空气的相对湿度为100%，C符合题意；在外界的影响下，热量可以从低温物体传到高温物体，如空调、冰箱，D不符合题意；附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液面分子间表现为斥力，液体与固体间表现为浸润，E符合题意．‎ 故答案为：ACE ‎【分析】一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，理想气体状态方程 知，气体的增大，单位体积内的分子数减少，温度升高，气体分子的平均动能增大，而压强不变，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度与干泡显示的温度差距越大，空气的相对湿度越小．则知干湿泡湿度计的湿泡显示的温度等于干泡显示的温度，这表明空气的相对湿度为100%；在外界的影响下，热量可以从低温物体传到高温物体；附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液面分子间表现为斥力，液体与固体间表现为浸润．‎ ‎3.下列说法正确的是（   ） ‎ A. 做功和热传递都能改变物体的内能                      B. 当气体温度升高时,外界对气体一定做正功 C. 饱和汽的体积越大,饱和汽压越大                         D. 单晶体和多晶体都具有确定的熔点 E. 气体能够充满容器的整个空间,是气体分子无规则运动的结果 ‎【答案】 A,D,E ‎ ‎【解析】【解答】做功和热传递都能改变物体的内能，A符合题意；当气体温度升高时，气体的体积不一定减小，则外界对气体不一定做正功，B不符合题意；饱和汽压与饱和汽的体积无关，C不符合题意；单晶体和多晶体都具有确定的熔点，D符合题意；气体能够充满容器的整个空间，是气体分子无规则运动的结果，选项E正确；‎ 故答案为：ADE.‎ ‎【分析】内能的改变途径有做功和热传递两种方式；温度升高时内能增加有可能是吸热不是做功；饱和气压只与温度有关；晶体都具有固定熔点；气体自由扩散是由于分子的无规则运动。‎ ‎4.如图所示的四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（   ）‎ A. 微粒运动(即布朗运动)就是物质分子的无规则热运动          B. 当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C. 食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的          D. 小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 E. 热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体 ‎【答案】B,D,E ‎ ‎【解析】【解答】微粒运动(即布朗运动)不是物质分子的无规则热运动，而是液体分子无规则热运动的表现，A不符合题意；当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，分子力表现为零，B符合题意；食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的，C不符合题意．小草上的露珠呈球形 的主要原因是液体表面张力的作用，D符合题意．热量总是自发的从高温物体传到低温物体，即从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体，选项E正确；‎ 故答案为：BDE.‎ ‎【分析】布朗运动的对象是固体颗粒不是分子；r0的位置分子引力等于分子斥力；食盐晶体各向异性；露珠是分子引力的体现；热量都是自发从温度高到温度低，温度决定平均动能。‎ 二、综合题（共7题；共75分）‎ ‎5.如图所示，固定在水平面上的汽缸长L=1m，汽缸中有横截面积S=100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当缸内气体温度T0=300K大气压强p0=1×105Pa时，活塞在汽缸右端开口处，现用外力把活塞从汽缸右端缓慢向左推至气柱长度l=80cm，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，缸内气体温度不变。‎ ‎ ‎ ‎（1）求活塞静止在气柱长度l=80cm时外力的大小F； ‎ ‎（2）如果不用外力而缓慢降低缸内气体的温度，使活塞从汽缸右端开口处移至气柱长度l=80cm处，求此时缸内气体的温度T。 ‎ ‎【答案】（1）解：在此过程中，缸内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有： ‎ 由活塞受力平衡条件有： ‎ 解得：F=250N ‎ （2）解：在此过程中，缸内气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有： ‎ 解得：T=240K ‎【解析】【分析】（1）利用等温变化结合气态方程可以求出末状态的压强，利用平衡方程可以求出外力的大小； （2）利用气态方程结合等压变化可以求出末状态的温度。‎ ‎ ‎ ‎6.如图所示，一足够长的粗细均匀的玻璃管，由水银柱封闭着一段空气柱。当开口向下竖直放置时，管内水银柱长15cm，空气柱长75cm。(外界大气压强恒为p0=75cmHg，环境温度T0=300K不变) ‎ ‎ ‎ ‎（1）现将管口向上竖直放置，空气柱长度变为多少? ‎ ‎（2）若保持开口向上，对试管缓慢加热，使管内空气柱长度重新变为75cm，此时管内气体的温度是多少? ‎ ‎【答案】 （1）解：玻璃管开口向上放置时封闭气体压强为P1=P0+PL0=90cmHg，玻璃管开口向下放置时封闭气体压强为：P2=P0-PL0=60cmHg，空气柱长L2=75cm； 气体发生等温变化，由玻意耳定律得：P1L1S=P2L2S， 代入数据解得：L1=50cm； （2）解：气体进行等压变化，根据   ‎ 解得T2=450K ‎【解析】【分析】（1）利用液体压强和液面高度的关系结合气态方程可以求出空气柱的长度； （2）利用气态方程可以求出温度的大小。 ‎ ‎ ‎ ‎7.如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，底部到顶部的高度为18cm，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A用绳系于天花板上，用一块绝热板托住B，使它们内部密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.0×105Pa，然后缓慢松开绝热板，让B下沉，当B下沉了2cm时，停止下沉并处于静止状态。求： ‎ ‎ ‎ ‎（1）此时金属筒内气体的压强。 ‎ ‎（2）若当时的温度为27℃，欲使下沉后的套筒恢复到原来位置，应将气体的温度变为多少℃？ ‎ ‎【答案】 （1）解：设缸体横截面积为Scm2 ， 缸内气体做等温变化 初态：p1=1.0×105Pa，V1=18S， 中间态：V2=20S cm3 根据玻意耳定律，p1V1=p2V2 ， 解得： （2）解：中间态：V2=20S cm3 ， T2=300K，末态：V3=18S cm3 ， ‎ ‎ 根据盖吕萨克定律得到： 故： ‎ t=270-273=-3℃‎ ‎【解析】【分析】（1）金属筒B缓慢下降时内部气体发生等温变化，利用理想气体的状态方程可以求出内部气体后来的压强； （2）恢复到原来过程中金属筒内部发生等压变化，则利用理想气体的状态方程可以求出气体后来的温度。‎ ‎8.一内壁光滑、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一轻活塞．初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示．已知大气压强 cmHg，环境温度不变． ‎ ‎ ‎ ‎（1）求右侧封闭气体的压强 ； ‎ ‎（2）现用力向下缓慢推活塞，直至管内两边水银柱高度相等并达到稳定．求此时右侧封闭气体的压强 ； ‎ ‎（3）求第(2)问中活塞下移的距离x ． ‎ ‎【答案】 （1）解：以管内水银柱为研究对象，则有： （2）解：当两边的水银柱高度相等时，左边水银柱下降7.5cm，右边水银柱上升了7.5cm，所以右侧封闭气体的高度变为12.5cm，则对于右边封闭的气体有： ， ； ， ‎ 根据玻意耳定律： ‎ 所以： ‎ ‎ （3）解：设当两边水银柱高度相等时左边水银柱的高度为h，则此时，左右两边的封闭气体的压强相等，所以则对于左边封闭的气体有： ， ， ， ‎ 根据玻意耳定律： ‎ 所以： ‎ 则塞下降的距离： ‎ ‎【解析】【分析】（1）利用液面高度和大气压强的关系可以求出气体的压强； （2）利用气体的状态方程可以求出右边气体的压强大小； （3）利用气体的状态方程可以求出左边气体的体积大小，利用几何关系可以求出活塞下降的高度。 ‎ ‎ ‎ ‎9.如图，由u形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为 的水槽中，A的容积是B的2倍 、B和C中都装有空气，A中气体压强为90cmHg，阀门S将A和B两部分隔开，U 形管内左右水银柱高度恰好相等 打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左边水银柱比右边的低 假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．‎ ‎（1）求玻璃泡C中气体的压强 以cmHg为单位   ‎ ‎（2）将右侧水槽的水从 加热到多少摄氏度时，U形管内左右水银柱高度又相等？ ‎ ‎【答案】（1）解： 设B的体积为V，玻璃泡B、C中气体的压强为 ，设想把B中气体压强由 变为 气体，由玻意耳定律 ‎ ‎ 打开阀门S前后，对A、B中的气体，根据玻意耳定律得 ‎ ‎ 解得： ‎ ‎ （2）解： 、B气体的压强  ‎ 当右侧水槽的水加热前后，对玻璃泡C中的气体，体积不变，根据查理定律得 ‎ ‎ 解得  ‎ ‎ ‎ ‎【解析】【分析】打开阀门时，气体先进行等温变化，再发生等容变化，由玻意耳定律和查理定律可解。‎ ‎10.一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图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为300K。则：‎ ‎（1）该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？ ‎ ‎（2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？ ‎ ‎【答案】（1）解：状态A： =300K，PA=3×105Pa，VA=1×10-3m3‎ 状态B：PB=1×105Pa，VB=1×10-3m3‎ 状态C：PC=1×105Pa，VC=3×10-3m3‎ A到B过程等容变化，由等容变化规律得： ，代入数据得：‎ TB=100K=-173℃‎ B到C为等压变化，由等压变化规律得：  ，代入数据得：‎ ‎=300K=27℃‎ ‎ （2）解：由热力学第一定律得：‎ ‎△U=Q+W，因为△U=0故：Q=-W 在整个过程中，气体在B到C过程对外做功 所以：W=-p△V=-1×105×（3×10-3-1×10-3）=-200J 即：Q=200J，是正值，故在这个过程中吸热 ‎【解析】【分析】（1）气体从状态A到状态B，体积不变压强变小，利用物态方程求出B点的温度，同理求出C点的温度。 （2）利用热力学第一定律：△U=Q+W，比较A、C两个状态的△U和过程中的W来判断Q的正负即可。‎ ‎11.竖直放置的气缸内壁光滑、导热良好，横截面积为S=100cm²，厚度不计的活塞质量为m=20kg，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气开始时如图甲所示，气缸开口竖直向下放置，活塞与气缸底的距离为H1= 30cm，气体温度T1=300K，大气压强为Po=1.0×105Pa，现将气缸缓慢的转到开口竖直向上的位置，如图乙所示取重力加速度g=10m/s².求：‎ ‎（1）稳定时活塞与气缸底的距离H2； ‎ ‎（2）稳定后，当环境温度缓慢升至T2=375K过程中缸内气体内能增加ΔU=210J，则该过程中缸内气体吸收的热量Q为多大? ‎ ‎【答案】（1）解：设甲、乙两图中稳定时缸内气体压强分别为p1、p2 ， 则由平衡条件可知 p1S+mg=p0S                       ①      ‎ P0S+mg=p2S                       ②       ‎ 对缸内气体，由玻意耳定律得：p1H1S= p2H2S           ③       ‎ 由①②③解得H2=20cm ‎ （2）解：若环境温度缓慢升至T2=375K，缸内气体作等压变化，活塞上升，设稳定时活塞与气缸底的距离为H3 ， 由盖—吕萨克定律得  ④      ‎ 由热力学第一定律可得ΔU=W+Q                  ⑤    ‎ 其中W为气体膨胀对外做的功，有W=－p2S(H3－H2)   ⑥                    ‎ 由④⑤⑥解得Q=270J ‎【解析】【分析】气缸缓慢的由开口向下转到开口竖直向上的位置，缸内气体作等温变化，由玻意耳定律可得H2 ， 当环境温度升高时，缸内气体作等压变化，由盖—吕萨克定律得H3 ， 然后由热力学第一定律可得气体膨胀对外做的功。‎