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2020高考物理二轮复习专题十二热学对对练含解析
高考总复习 热学 2020年高考必备 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 考点一 分子动理论 内能 固体、液体 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 考点二 气体 热力学定律 33(2) 33(2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(1) (2) 33(2) 考点一 分子动理论 内能 固体、液体 命题角度1分子动理论 内能 固体、液体 高考真题体验·对方向 1.〔2018全国Ⅱ·33(1)〕对于实际的气体,下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能 答案BDE 解析气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B、E正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确. - 29 - 高考总复习 2.〔2015全国Ⅰ·33(1)〕下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变 答案BCD 解析晶体敲碎后,得到的小颗粒仍为晶体,选项A错误;某些晶体在不同方向上有不同的光学性质,选项B正确;同种元素构成的固体,可形成不同的晶体,比如金刚石和石墨,选项C正确;在合适条件下,某些晶体和非晶体可相互转变,选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,内能增加,选项E错误. 3.〔2015全国Ⅱ·33(1)〕关于扩散现象,下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 答案ACD 解析扩散现象是固体、液体或气体分子永不停息做无规则运动所致,其剧烈程度与温度有关,扩散现象不是化学反应,A、C、D项正确而B、E项错误. - 29 - 高考总复习 1.分子势能、分子力与分子间距离的关系 2.把握定量估算方法 (1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用,依据分子数N与摩尔数n之间的关系N=nNA,并结合密度公式进行分析计算. (2)注意建立正方体分子模型或球体分子模型. (3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质,分子之间的距离远大于分子的大小,气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小. 典题演练提能·刷高分 1.(2019山东潍坊二模)关于固体、液体的性质,下列说法正确的是 (填正确答案的标号). A.非晶体不可能转化为晶体 B.单晶体有确定的熔点,多晶体没有确定的熔点 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点 - 29 - 高考总复习 D.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端变钝,这是由于液体表面张力的作用 E.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”,诗中荷叶和露水表现为不浸润 答案CDE 解析有的非晶体在一定条件下可以转化为晶体,则A错误;单晶体和多晶体都有确定的熔点,选项B错误;彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点,选项C正确;玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端变钝,这是由于液体表面张力的作用,选项D正确;唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”,诗中荷叶和露水表现为不浸润,选项E正确. 2.(多选)(2019重庆模拟)关于固体和液体,下列说法正确的是 (填正确答案的标号). A.晶体一定有确定的熔点 B.晶体一定有确定的几何形状 C.有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体 D.所有物质都具有液晶态 E.在液体表面任意画一条线,线两侧的液体间的作用力是引力 答案ACE 解析晶体有确定的熔点,故A正确;单晶体有一定几何形状,多晶体没有确定的几何形状,故B错误;晶体和非晶体区别在于内部分子排列,有些通过外界干预可以相互转化,如把晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒进冷水中,会变成柔软的非晶硫,再过一段时间又会转化为晶体硫,故C正确;并不是所有物质都具有液晶态,故D错误;液体表面层分子距离大于液体内部分子距离,在液体表面任意画一条线,线两侧的液体间的作用力是引力,故E正确.故选ACE. 3.下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.热量能够自发地从内能多的物体传递到内能少的物体 B.同一时刻,教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能是相同的 C.当水中两个水分子间的分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小 D.液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离,所以液体表面存在表面张力 E.在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体 答案BCE - 29 - 高考总复习 解析热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,选项A错误;同一时刻,教室内空气中氮气和氧气因为温度相同,则分子平均动能是相同的,选项B正确;当水中两个水分子间的分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小,选项C正确;液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在表面张力,选项D错误;在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体,例如天然石英是晶体,熔融过的石英却是非晶体.把晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒进冷水中,会变成柔软的非晶硫,再过一段时间又会转化为晶体硫,故E正确.故选BCE. 4.下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是有液体表面张力 B.晶体凝固时放出热量,但分子平均动能不变 C.气体如果失去容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 D.一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程,温度均由T1升高到T2,则等容过程比等压过程吸收的热量少 E.一个绝热容器中盛有气体,假设把气体中分子速率很大的,如大于vm的分子全部取走,则气体的温度会下降,此后气体中不存在速率大于vm的分子 答案ABD 解析表面张力有使液体的表面积最小化的趋势,故荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是有液体表面张力,A正确;晶体凝固时温度不变,所以分子平均动能不变,B正确;气体如果失去容器的约束就会散开,这是因为分子在做无规则运动的原因,C错误;一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程,温度均由T1升高到T2,内能增量ΔU相同,根据热力学第一定律,等容过程Q=ΔU,等压过程吸收的热量Q=ΔU-W,而等压过程气体对外做功W<0,所以等容过程比等压过程吸收的热量少,D正确;取走vm的分子后,由于碰撞等原因,仍然会出现速率大于vm的分子,E错误. 5.下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.零摄氏度的物体的内能为零 B.气体如果失去了容器的约束会散开,这是因为气体分子热运动的结果 C.温度相同的氧气和臭氧气体,分子平均动能相同 D.理想气体,分子之间的引力、斥力依然同时存在,且分子力表现为斥力 E.浸润现象是分子间作用力引起的 答案BCE 解析一切物体都有内能,故A错;气体如果失去了容器的约束会散开,这是因为气体分子热运动的结果,故B正确;温度是平均动能的标志,所以温度相同的氧气和臭氧气体,分子平均动能相同,故C正确;理想气体忽略分子间作用力,分子力为零,故D错误;浸润现象是分子间作用力引起的,与分子力有关,故E正确. 6.关于热现象,下列说法正确的是 (填正确答案标号). - 29 - 高考总复习 A.两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小 B.液晶像液体一样具有流动性,其光学性质与某些晶体相似,具有各向同性 C.处于失重状态的宇宙飞船中,由于消除了重力的影响,一大滴水银的表面将收缩为球面,水银滴成为球形 D.液面上部的蒸汽达到饱和时,就没有液体分子从液面飞出,所以从宏观上来看液体不再蒸发 E.热量可以自发地从高温物体向低温物体传递,但要从低温物体向高温物体传递,必须有第三者的介入 答案ACE 解析两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小,选项A正确;液晶像液体一样具有流动性,其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,选项B错误;处于失重状态的宇宙飞船中,由于消除了重力的影响,一大滴水银的表面将收缩为球面,水银滴成为球形,选项C正确;液面上部的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有分子进入液体中,从宏观上看,液体不再蒸发,故D错误;热量可以自发地从高温物体向低温物体传递,但要从低温物体向高温物体传递,必须有第三者的介入,选项E正确.故选ACE. 7.下列说法中正确的是 (填正确答案标号). A.温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质 B.大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体 C.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值 D.分子质量不同的两种气体,温度相同时其分子的平均动能相同 E.理论上,第二类永动机并不违背能量守恒定律,所以随着人类科学技术的进步,第二类永动机是有可能研制成功的 答案ACD 解析温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质,选项A正确;大颗粒的盐磨成了细盐,不改变晶体的结构,故还是晶体,选项B错误;空气的绝对湿度是指大气中水蒸气的实际压强;空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值,选项C正确;温度是分子平均动能的标志,故分子质量不同的两种气体,温度相同时其分子的平均动能相同,选项D正确;第二类永动机并不违背能量守恒定律,但是违背热力学第二定律,所以随着人类科学技术的进步,第二类永动机也不可能研制成功,选项E错误.故选ACD. 命题角度2用油膜法估测分子的大小 高考真题体验·对方向 - 29 - 高考总复习 〔2019全国Ⅲ·33(1)〕用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是 .实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以 . 为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是 . 答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积 解析稀释后,油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜.把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n,得到一滴油酸酒精溶液的体积1mLn,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积.根据公式d=VS可知,还需要测单分子层油膜的面积S. 典题演练提能·刷高分 1.(2019河北石家庄模拟)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知油酸的摩尔质量M=0.3 kg·mol-1,密度ρ=0.9×103 kg·m-3,则油酸的分子直径约为 m.将2 cm3的油酸溶于酒精,制成400 cm3的油酸酒精溶液,已知2 cm3溶液有100滴,则1滴油酸酒精溶液滴到水面上,随着酒精溶于水,油酸在水面上形成的最大面积约为 m2.(取NA=6×1023 mol-1,结果保留一位有效数字) 答案1×10-9 0.1 解析油酸的摩尔体积Vmol=Mρ,一个油酸分子的体积V=VmolNA,已知V=43πD23,油酸的分子直径D=36MπρNA,代入数值解得D≈1×10-9 m,1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积V1=2400×2100 cm3=1×10-10 m3,最大面积S=V1D,解得S=0.1 m2. 2.(2019北京东城二模)已知铜的摩尔质量为M,铜的密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( ) A.1个铜原子的质量为NAM B.1个铜原子的质量为MNA C.1个铜原子所占的体积为MNAρ D.1个铜原子所占的体积为ρMNA - 29 - 高考总复习 答案B 解析一个铜原子的质量为MNA,故A错,B正确;一个铜原子所占的体积为MρNA,故CD错.故选B. 3.物体是由大量分子组成的,分子非常微小,在“用油膜法估测分子大小”的实验中,利用许多不溶性的长链脂肪酸在适当溶剂的帮助下能在水面上铺开,会形成厚度为一个分子的表面膜的特性,将微观量的测量转化为宏观量的测量. (1)实验中,如果油酸酒精溶液体积浓度为b,N滴油酸酒精溶液的总体积为V,如果1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S,则估算油酸分子直径大小的表达式为d= . (2)实验中,把玻璃板盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓,如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则油酸膜的面积是 cm2. 答案VbNS 60 解析一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为VbN,所以分子直径d=VbNS.根据大于半格的算1格,小于半格的舍去,总共60格,即60 cm2. 考点二 气体 热力学定律 命题角度1热力学定律 高考真题体验·对方向 1.〔2019全国Ⅰ·33(1)〕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,压强大于外界压强.现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界压强相同.此时,容器中空气的温度 (填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度 (填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度. 答案低于 大于 解析根据热力学第一定律可知,容器中的空气无热传递、做负功,内能必减少,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. - 29 - 高考总复习 2.〔2018全国Ⅰ·33(1)〕如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确的是 (填正确答案标号). 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 答案BDE 解析过程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,由理想气体方程可知pVT为定值,状态d相对于状态b,V和T均增大,故p应减小,故E项正确. 3.〔2018全国Ⅲ·33(1)〕 如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示.在此过程中 (填正确答案标号). A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 答案BCD - 29 - 高考总复习 解析根据理想气体方程pVT=C,气体的压强和体积都增加,所以气体温度升高,内能增加,A错、B对;气体的体积增大,气体对外做功,C对;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,其中ΔU>0,W<0,所以Q>0,从外界吸收热量,D对;气体吸收的热量,一部分对外做功,另一部分增加了气体的内能,E错. 4. 〔2017全国Ⅱ·33(1)〕如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,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汽缸.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). 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 答案ABD 解析由于隔板右侧是真空,隔板抽开后,气体自发扩散至整个汽缸,并不做功也没有热量交换,所以自发扩散前后内能相同,故选项A正确,选项C错误;气体被压缩过程中,外界对气体做功,没有热量交换,根据ΔU=W+Q,气体的内能增大,故选项B、D正确;气体被压缩过程中,温度升高,分子平均动能增大,故选项E错误. 5. 〔2017全国Ⅲ·33(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). A.在过程ab中气体的内能增加 - 29 - 高考总复习 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 答案ABD 解析在过程ab中,气体体积不变,压强变大,根据pVT=C知,气体温度升高,则内能增加,A正确;在过程ca中,气体体积减小,外界对气体做功,B正确;在过程ab中,气体体积不变,气体不对外做功,外界也不对气体做功,C错;在过程bc中,气体进行的是等温变化,ΔU=0,气体体积变大,对外做功,W<0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,故Q>0气体从外界吸收热量,D正确;根据pVT=C知,在过程ca中,气体温度降低,则ΔU<0,而外界对气体做功,W>0,故一定有Q<0,气体放热,E错. - 29 - 高考总复习 1.应用热力学第一定律应注意的问题 (1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系. (2)对公式ΔU=Q+W符号的规定 符号 W Q ΔU + 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 - 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 (3)三种特殊情况 ①若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量. ②若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加量. ③若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量. 特别提醒:对理想气体,ΔU仅由温度决定,W仅由体积决定,绝热情况下,Q=0. 2.热力学第二定律的理解应用 高温 物体低温 物体 功热量 气体体 积V1气体体积 V2(较大) - 29 - 高考总复习 不同气体 A和B混合气 体A、B 典题演练提能·刷高分 1.(2019山西二模)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、be、cd、de四个过程到达状态e,其中ba的延长线经过原点,bc连线与横轴平行,de连线与纵轴平行.下列说法正确的是 .(填正确答案的标号) A.ab过程中气体从外界吸热 B.bc过程中气体内能不变 C.cd过程中气体从外界吸热 D.de过程中外界对气体做功 E.状态a的气体体积比状态d的气体体积小 答案ACE 解析由理想气体状态方程:pVT=C,图线斜率代表体积的倒数,ab过程中图线斜率不变,故气体的体积不变,不做功,又温度升高,内能增大,由W+Q=ΔU,故A正确;bc过程为等压过程,热力学温度升高,气体体积增大,内能增大,故B错误;cd过程pT减小,则气体体积增大,气体对外做功,气体温度升高内能增大,由热力学第一定律W+Q=ΔU可知,Q为正值,即气体要从外界吸热,故C正确;de段为等温过程,压强降低,气体体积增大,对外做功,D错误;由于图线斜率代表体积的倒数,由图可知,Oa的斜率大于Od的斜率,则状态a的体积小于状态d的体积,故E正确. 2.(多选)(2019江西南昌模拟)下列叙述和热力学定律相关,其中正确的是( ) A.第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律 C.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功,且不产生其他影响 答案AC - 29 - 高考总复习 解析第一类永动机不消耗能量却源源不断对外做功,违背了能量守恒定律,所以不可能制成,A正确;电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是压缩机做功的结果,不违背热力学第二定律,B错误;能量耗散说明宏观热现象的发生具有方向性,C正确;物体从单一热源吸收热量可以全部用于做功,但一定引起其他影响,D错误. 3. 如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再由状态B变化到状态C,最后由状态C变化到状态A.气体完成这个循环,内能的变化ΔU= ,对外做功W= ,气体从外界吸收的热量Q= .(用图中已知量表示) 答案0 12p0V0 12p0V0 解析气体完成一个循环过程,温度的变化量为零,则内能的变化ΔU=0;对外做功等于图中三角形ABC的面积,即W=12p0V0;根据热力学第一定律可知,气体吸热Q=W=12p0V0. 4.(1)关于下列实验及现象的说法,正确的是 (填正确答案标号). A.图甲说明薄板是非晶体 B.图乙说明气体速率分布随温度变化且T1>T2 C.图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关 D.图丁说明水黾受到了浮力作用 (2)氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性,已知某轿车的氙气灯泡的容积为V,其内部氙气的密度为ρ,氙气摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA.则灯泡中氙气分子的总个数为 ,灯泡点亮后其内部压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”). - 29 - 高考总复习 (3)如图为一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T的变化关系图象.由状态A变化到状态B的过程中气体吸收热量Q1=220 J,气体在状态A的压强为p0=1.0×105 Pa.求: ①气体在状态B时的温度T2; ②气体由状态B变化到状态C的过程中,气体向外放出的热量Q2. 答案(1)C (2)ρVMNA 增大 (3)①600 K ②120 J 解析(1)图甲说明薄板的导热性能是各向同性,则薄板是非晶体或多晶体.故A项错误;图乙说明气体速率分布随温度变化,T1时速率低的占的比例比T2时多,速率大的占的比例比T2时少,则T1查看更多