【物理】2018届二轮复习热学学案（全国）

【物理】2018届二轮复习热学学案（全国）

热学 ‎　　‎ ‎1.(1)(5分)下列说法正确的是　　　　。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) ‎ A.某气体物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该物质的分子体积为V0=‎ B.一定量的理想气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加 C.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能是可能的 D.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性 E.气体放出热量,其分子的平均动能一定减小 气压保温瓶结构图 ‎(2)(10分)下图是一种气压保温瓶的结构示意图。其中出水管很细,体积可忽略不计,出水管口与瓶胆口齐平,用手按下按压器时,气室上方的小孔被堵塞,使瓶内气体压强增大,水在气压作用下从出水管口流出。最初瓶内水面低于水管口‎10 cm,此时瓶内气体(含气室)的体积为2.0×‎102 cm3,已知水的密度为1.0×‎103 kg/m3,按压器的自重不计,大气压p0=1.01×105 Pa,g取‎10 m/s2。求:‎ ‎(ⅰ)要使水从出水管口流出,瓶内水面上方的气体压强最小值;‎ ‎(ⅱ)当瓶内压强为1.16×105 Pa时,瓶内气体体积的压缩量。(忽略瓶内气体的温度变化)‎ 答案 (1)BCD　(2)(ⅰ)1.02×105 Pa　(ⅱ)‎25.9 cm3‎ 解析 (1)因为气体分子间的距离很大,根据题述,该物质的摩尔体积为V=,故该物质的分子体积为V0<,A错误;气体的压强是由大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的,它与分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数和分子平均动能有关,气体的温度降低时,分子的平均动能减小,所以在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数增加,B正确;利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的,C正确;布朗运动是固体颗粒在液体中的无规则运动,它反映了液体分子的无规则运动,D正确;气体放出热量时,若外界对气体做功,气体温度可能升高,其分子的平均动能增大,E错误。‎ ‎(2)(ⅰ)由题意知,瓶内外气压以及水的压强存在以下关系 p内=p0+p水=p0+ρgh水=1.02×105 Pa;‎ ‎(ⅱ)当瓶内气体压强为p=1.16×105 Pa时,设瓶内气体的体积为V,由玻意耳定律有 p0V0=pV 压缩量为ΔV=V0-V,已知瓶内原有气体体积V0=2.0×‎102 cm3‎ 解得ΔV=‎25.9 cm3。‎ ‎2.(2017湖北重点中学联考)(1)(5分)下列说法不正确的是　　　。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) ‎ A.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致 B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值 C.物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体 D.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现 E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少 ‎(2)(10分)‎ 如图所示,长为‎2L=‎20 cm 内壁光滑的汽缸放在水平面上,汽缸和活塞气密性良好且绝热,活塞的横截面积为S=‎10 cm2,活塞与墙壁之间连接一根劲度系数为k=50 N/m 的轻弹簧。当缸内气体温度为T0=‎27 ℃‎时,活塞恰好位于汽缸的中央位置,且轻弹簧处于原长状态。已知汽缸与活塞的总质量为m=‎4 kg,汽缸与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,大气压强为p0=1×105 Pa,重力加速度g取‎10 m/s2。现用电热丝对缸内气体缓慢加热,当活塞移到汽缸最右端时,缸内气温是多少?〚导学号88904174〛‎ 答案 (1)BCD　(2)630 K 解析 (1)竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力产生的浸润现象所致,A正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值,故B错误;物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体,不一定是非晶体,故C错误;气体之间分子距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的,并非由于分子之间的斥力造成,故D错误;汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,根据理想气体的状态方程=C可知,压强不变而体积增大,则气体的温度一定升高。温度是分子的平均动能的标志,温度升高则分子的平均动能增大,单个分子对器壁的撞击力增大,压强不变则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少,故E正确。‎ ‎(2)以汽缸和活塞组成的系统为研究对象,当弹簧压缩量为x时,假设汽缸仍静止,则kx<μmg,解得x<‎16 cm,故当活塞移到汽缸最右端时(x=‎10 cm),汽缸仍静止;活塞移到汽缸最右端时,设缸内气体压强为p,则pS=p0S+kL 以缸内气体为研究对象,初态压强p0=1×105 Pa,体积V0=SL,温度T0=300 K,活塞移到汽缸最右端时,缸内气体体积为V=2SL,设温度为T,根据理想气体状态方程,代入数据解得T=630 K。‎ ‎3.(2017·湖南师大附中月考)(1)(5分)下列说法正确的是　　　。(填正确选项前的字母。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) ‎ A.一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大 B.第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律 C.当分子间距r>r0‎ 时,分子间的引力随着分子间距的增大而增大,分子间的斥力随着分子间距的增大而减小,所以分子力表现为引力 D.大雾天气学生感觉到教室潮湿,说明教室内的相对湿度较大 E.一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的 ‎(2)(10分)‎ 如图所示,固定的绝热汽缸内有一质量为m的T形绝热活塞(体积可忽略),距汽缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计)。初始时,封闭气体温度为T0,活塞距离汽缸底部为1.5h0,两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为ρ,大气压强为p0,汽缸横截面积为S,活塞竖直部分长为1.2h0,重力加速度为g。试问:‎ ‎(ⅰ)初始时,水银柱两液面高度差多大?‎ ‎(ⅱ)缓慢降低汽缸内封闭气体的温度,当U形管两水银面相平时封闭气体的温度是多少?‎ 答案 (1)ADE　(2)(ⅰ)　(ⅱ)‎ 解析 (1)一定质量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,故A正确。第一类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律,而第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律,故B错误。当分子间距r>r0时,分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小,而且斥力减小更快,所以分子力表现为引力,故C错误。相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数,大气中相对湿度越大,水气蒸发得越慢,人就感觉越潮湿,故D正确。一定质量的单晶体在熔化过程中温度不变,分子的平均动能不变,所吸收的热量全部用来增大分子势能,故E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)被封闭气体压强p=p0+=p0+ρgh 初始时,液面高度差为h=。‎ ‎(ⅱ)降低温度直至液面相平的过程中,气体先等压变化,后等容变化。‎ 初状态:p1=p0+,V1=1.5h0S,T1=T0‎ 末状态:p2=p0,V2=1.2h0S 根据理想气体状态方程 代入数据,得T2=。‎ ‎4.(1)(5分)下列说法正确的是　　　　。(填正确选项前的字母。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) ‎ A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著 B.当分子力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的增大而减小 C.同种物质要么是晶体,要么是非晶体,不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 D.一定质量气体压强不变,温度升高时,吸收的热量一定大于内能的增加量 E.在温度不变的情况下,减小液面上方饱和汽的体积时,饱和汽的压强不变 ‎(2)(10分)如图所示,一连通器与贮有水银的瓶M用软管相连,连通器的两直管A和B竖直放置,两管粗细相同且上端封闭,直管A和B内充有水银,当气体的温度为T0时,水银面的高度差h=‎10 cm,两管空气柱长均为h1=‎10 cm,A管中气体的压强p1=20 cmHg。现使两管中的气体的温度都升高到2.4T0,同时调节M的高度,使B管中的水银面的高度不变,求流入A管的水银柱的长度。‎ 答案 (1)BDE　(2)‎‎2 cm 解析 (1)液体中悬浮微粒越大,受到液体分子撞击个数越多,越易保持平衡,布朗运动越不明显,故A错误;当分子力表现为斥力时,分子间距变大,分子力做正功,分子势能减小,故B正确;同种物质可以是晶体,也可以是非晶体,如水晶是晶体,加热熔化后再凝固就变成了石英玻璃,就是非晶体了,原因是空间结构被破坏了,形成了新的结构,故C错误;一定质量的气体压强不变,温度升高,其体积变大,对外做功,但内能增加,根据热力学第一定律,吸收的热量等于内能的增加量与气体对外做的功之和,故D正确;饱和汽的压强仅与温度有关,与饱和汽的体积无关,故E正确。‎ ‎(2)由题意可知,当温度为T0时,B管中气体的压强pB1=30 cmHg 当温度为2.4T0时,B管中气体体积不变,设其压强为pB2,B中气体状态变化为等容过程,由查理定律有 解得pB2=72 cmHg 当温度为T0时A管中气体的压强pA1=20 cmHg,体积为VA1=h1S,设流入A管的水银柱的长度为x,则 pA2=pA2-ρ(h+x)g=(62-x) cmHg VA2=(h1-x)S A中气体状态变化符合理想气体状态方程,则 解得:x=‎2 cm。‎ ‎5.(2017河南开封模拟)(1)(5分)下列说法正确的是　　。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) ‎ A.外界对封闭气体做功时,气体内能可能增大 B.晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大 C.空调既能制热又能制冷,说明在不自发地条件下热传递方向性可以逆向 D.油膜法估测分子大小的实验中,估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积 E.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 ‎(2)(10分)‎ 如图所示,一汽缸固定在水平地面上,通过活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞与缸壁的摩擦可忽略不计,活塞的截面积S=‎100 cm2。活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接,在平台上有另一物块B,A、B的质量均为m=‎62.5 kg,物块与平台间的动摩擦因数μ=0.8。两物块间距为d=‎10 cm。开始时活塞距缸底L1=‎10 cm,缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105 Pa,温度t1=‎27 ℃‎。现对汽缸内的气体缓慢加热,(g取‎10 m/s2)求:‎ ‎(ⅰ)物块A开始移动时,汽缸内的温度;‎ ‎(ⅱ)物块B开始移动时,汽缸内的温度。‎ 答案 (1)ACE　(2)(ⅰ)450 K　(ⅱ)1 200 K 解析 (1)根据热力学第一定律,外界对封闭气体做功时,如果气体不放热或者放出的热量小于外界做的功时,气体内能就会增大,选项A正确;晶体熔化时吸收热量,但是温度不变,则分子平均动能不变,选项B错误;空调既能制热又能制冷,说明在不自发地条件下热传递方向性可以逆向,选项C正确;油膜法估测分子大小的实验中,估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液中含有油酸的体积除以油膜的面积,选项D错误;生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,选项E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)物块A开始移动前气体做等容变化,则有p2=p0+=1.5×105 Pa 由查理定律有,解得T2=T1=450 K ‎(ⅱ)物块A开始移动后,气体做等压变化,到A与B刚接触时p3=p2=1.5×105 Pa;V3=(L1+d)S 由盖—吕萨克定律有,解得T3=T2=900 K 之后气体又做等容变化,设物块A和B一起开始移动时气体的温度为T4‎ p4=p0+=2.0×105 Pa,V4=V3‎ 由查理定律有,解得T4=T3=1 200 K。‎