【物理】2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：章末整合提升13热学

【物理】2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：章末整合提升13热学

章末整合提升 ‎1．(2017·全国卷Ⅰ)(1)氧气分子在0 ℃和100 ℃‎ 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．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．图中两条曲线下面积相等 B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ‎(2)如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃，气缸导热．‎ ‎①打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；‎ ‎②接着打开K3，求稳定时活塞的位置；‎ ‎③再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．‎ ‎(1)命题意图：本题考查考生对气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的理解．‎ 解析：根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误．‎ ‎(2)命题意图：本题考查玻意耳定律、查理定律及其相关的知识点．‎ 解析：①设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得 p0V＝p1V1，①‎ ‎(3p0)V＝p1(2V－V1)，②‎ 联立①②式得 V1＝，③‎ p1＝2p0.④‎ ‎②打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下气体压强为p2.‎ 由玻意耳定律得 ‎(3p0)V＝p2V2，⑤‎ 由⑤式得 p2＝p0, ⑥‎ 由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2′＝p0.‎ ‎③设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容过程中，由查理定律得 ＝，⑦‎ 将有关数据代入⑦式得 p3＝1.6p0.‎ 答案：(1)ABC　(2)①　2p0　②上升直到B的顶部 ‎③1.6p0‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅱ)(1)如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．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．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 ‎(2)一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.‎ ‎①求该热气球所受浮力的大小；‎ ‎②求该热气球内空气所受的重力；‎ ‎③设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．‎ ‎(1)命题意图：本题考查气体内能、气体分子的平均动能、热力学第一定律．‎ 解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误．‎ ‎(2)命题意图：本题考查气体实验定律及力的平衡．‎ 解析：①设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为 ρ0＝，①‎ 在温度为T时的体积为VT，密度为 ρT＝，②‎ 由盖－吕萨克定律得 ＝，③‎ 联立①②③式得 ρT＝ρ0，④‎ 气球所受的浮力为 F＝ρTbgV，⑤‎ 联立④⑤式得 F＝.⑥‎ ‎②气球内热空气所受的重力为 G＝ρTaVg，⑦‎ 联立④⑦式得 G＝.⑧‎ ‎③设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mg＝F－G－m0g，⑨‎ 联立⑥⑧⑨式得 m＝ρ0VT0－m0.‎ 答案：(1)ABD　(2)①　② ‎③ρ0VT0－m0‎ ‎3．(2017·全国卷Ⅲ)(1)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a ‎.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．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量 ‎(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通．开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图乙所示．设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变．已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：‎ ‎①待测气体的压强；‎ ‎②该仪器能够测量的最大压强．‎ ‎(1)命题意图：本题考查气体的内能、理想气体状态方程、热力学第一定律、等容变化、等压变化、等温变化．‎ 解析：ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误．‎ ‎(2)命题意图：本题结合受力平衡考查玻意耳定律．‎ 解析：①水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p.提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则 V＝V0＋πd2l，①‎ V1＝πd2h，②‎ 由力学平衡条件得 p1＝p＋ρgh，③‎ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1，④‎ 联立①②③④式得 p＝.⑤‎ ‎②由题意知 h≤l，⑥‎ 联立⑤⑥式有 p≤，⑦‎ 该仪器能够测量的最大压强为 pmax＝.‎ 答案：(1)ABD　(2)①　②