专题14热学（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题14热学（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题14热学 ‎1．（多选）【2016·海南卷】一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p–V图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是：（）‎ A．气体经历过程1，其温度降低 B．气体经历过程1，其内能减小 C．气体在过程2中一直对外放热 D．气体在过程2中一直对外做功 E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同 ‎【答案】ABE ‎【名师点睛】本题考查了判断气体吸热与放热情况、气体内能如何变化，分析清楚图示图象、由理想气体状态方程与热力学第一定律即可正确解题。‎ ‎2．【2016·江苏卷】如题12A-1图所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J．在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J．求气体完成一次循环对外界所做的功．‎ ‎【答案】8J ‎【解析】完成一次循环气体内能不变ΔU=0，吸收的热量Q=(20+12–4–20)J=8 J 由热力学第一定律ΔU=Q+W得，W=-8 J 气体对外做功为8 J．‎ ‎【方法技巧】重点考查热力学第一定律，本题的关键在于气体完成一次循环气体内能不变，从而结合热力学定律求解问题。‎ ‎3．（多选）【2015·全国新课标Ⅰ·33（1）】下列说法正确的是：（）‎ 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，有些晶体在不同的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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 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 ‎【名师点睛】晶体和非晶体的考点，要深化认识.‎ ‎4．【2015·山东·37（2）】扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强P0。当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为P0，温度仍为303K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：‎ ‎（ⅰ）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；‎ ‎（ⅱ）当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。‎ ‎【答案】（ⅰ）1.01P0；（ⅱ）0.02P0S ‎【解析】（ⅰ）气体进行等容变化，开始时，压强P0，温度T0=300K；当温度上升到303K且尚未放气时，压强为P1，温度T1=303K；根据可得：‎ ‎（ⅱ）当内部气体温度恢复到300K时，由等容变化方程可得：，‎ 解得 当杯盖恰被顶起时有：‎ 若将杯盖提起时所需的最小力满足：，‎ 解得：‎ ‎【规律总结】找到各个状态的状态参量，通过等容变化列得方程；注意各个状态变化的特点，并能对杯盖受力分析.‎ ‎5．【2014·上海·30】（10分）如图，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280K时，被封闭的气柱长L=22cm，两边水银柱高度差h=16cm，大气压强=76cmHg。‎ ‎（1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？‎ ‎（2）封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎（2）设此时封闭气体压强为，封闭气体的长度，根据理想气体状态方程可得 计算可得 此时作用液面高度差 左端液面上升，右端上升，所以开口端注入水银的长度为 ‎【方法技巧】物体的平衡，结合理想气体状态方程。‎ ‎1．（多选）某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位速率区间内的分子数百分率，由图可知：（）‎ A、气体的所有分子，其速率都在某个数值附近 B、某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等 C、高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率 D、高温状态下分子速率的分布范围相对较小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】对于物理学中的基本概念和规律要深入理解，理解其实质，不能只是停留在表面上，同时要通过练习加强理解。‎ ‎2．（多选）下列说法中正确的是：（）‎ A、布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B、气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C、一定量的水变成的水蒸气，其分子之间的势能增加 D、只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 E、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，故A正确；温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表现；气体温度升高，分子的平均动能增加，有些分子的速率增加，也有些分子的速率会减小，只是分子的平均速率增加，故B错误；一定量的水变成的水蒸汽，温度没有变化，分子的平均动能不变，但是在这个过程中要吸热，内能增加，所以分子之间的势能必定增加，故C正确；温度是分子平均动能的标志，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故D正确；将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其它影响，即消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，故E错误。‎ ‎【名师点睛】正确解答本题要掌握：温度是分子平均动能的标志；布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动；物体的内能；正确理解好应用热力学第二定律；本题考查了有关分子运动和热现象的基本知识，对于这些基本知识一定注意加强记忆和积累．其中对热力学第二定律的几种不同的表述要准确理解。‎ ‎3．（多选）下面说法中正确的是：（）‎ A.所有晶体沿各个方向的物理性质和化学光学性质都相同 B.足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果 C.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 E.一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多 ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】单晶体具有各向异性．多晶体具有各向同性．足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因；根据热力学第一定律解释其内能的变化；体积不变，单位体积内分子数不变，温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数增大。‎ ‎4．（多选）下列说法中正确的是：（）‎ A、已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为 ‎，则这种物体的分子体积为 B、当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 C、饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等 D、自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 E、一定质量理想气体对外做功，内能不一定减小，但密度一定减小 ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ 若该种物质是固体或液体，物质的摩尔质量为M，密度为，阿伏伽德罗常数为，则该种物质的分子体积为，对气体分子该计算方式不成立，故A错误；当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，分子势能最小，故B正确；饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等，C正确；自然界发生的一切过程能量都守恒，但是根据熵增原理，一切与热运动有关的宏观过程都是不可逆的，故D错误；一定质量理想气体对外做功，但可能吸收热量，根据热力学第一定律公式，内能不一定减少；体积变大，密度变小，故E正确；‎ ‎【名师点睛】熵增原理表明，在绝热条件下，只可能发生的过程，其中表示可逆过程；表示不可逆过程，过程是不可能发生的．但可逆过程毕竟是一个理想过程．因此，在绝热条件下，一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大，直到达到平衡态 ‎5．（多选）下列说法中，正确的是：（）‎ A、扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关 B、温度高的物体分子运动的平均速率大 C、一定质量的理想气体，匀强不变，温度升高，分子间的平均距离一定增大 D、热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”‎ E、气体分子单位时间内单位面积器壁碰撞次数与单位体积内气体的分子数和气体温度有关 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】扩散现象和布朗运动的剧烈程度与温度有关．温度是分子平均动能的量度．根据气态方程分析气体体积的变化，从而确定分子间平均距离的变化．再结合热力学第二定律和压强的微观意义分析 ‎6．（多选）下面说法中正确的是：（）‎ A.所有晶体沿各个方向的物理性质和化学光学性质都相同 B.足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果 C.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 E.一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多 ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ 单晶体具有各向异性，即单晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质不同．故A错误．足球充足气后很难压缩是由于足球内外有压强差的原因，与气体分子之间的作用力无关．故B错误．根据热力学第二定律知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性．故C正确．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，由气态方程知温度升高，内能增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律△U=Q+W可知，气体一定吸收热量，故D正确．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，则平均速率增大，单位时间内撞击单位面积上的分子数增多．故E正确．故选CDE。‎ ‎【名师点睛】此题考查了晶体、热力学第二定律、热力学第一定律、气体的压强等知识点；加强对基本概念的记忆，基本方法的学习利用，是学好3-3的基本方法．对于气体状态参量的变化，要根据气态方程分析。‎ ‎7．如图所示，用销钉固定的活塞把导热气缸分隔成两部分，A部分气体压强PA=6．0×105 Pa，体积VA=1L；B部分气体压强PB=2．0×105 Pa，体积VB=3L ‎．现拔去销钉，外界温度保持不变，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气，A、B两部分气体均为理想气体．求活塞稳定后A部分气体的压强．‎ ‎【答案】‎ ‎【名师点睛】此题是考查理想气体的状态变化方程的应用；关键是选择研究对象，并能确定气体的状态变化参量，同时要能关联两部分气体的关系.‎ ‎8．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0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。‎ ‎（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）‎ ‎（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。‎ ‎【答案】（i）180mmHg（ii）364K ‎（ii）当右侧水槽的水温加热至T/时，U形管左右水银柱高度差为Δp。‎ 玻璃泡C中气体的压强为: ⑥‎ 玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得⑦‎ 联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T/=364K ⑧‎ ‎【名师点睛】本题考查了理想气体状态方程的应用，关键是正确选择研究对象，并能分析气体的状态参量以及分析ABC中气体压强的关系。‎ ‎1．（多选）下列说法正确的是：（）‎ A．温度低的物体内能小 B．外界对物体做功时，物体的内能一定增加 C．温度低的物体分子运动的平均动能小 D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能 E．物体吸收热量后，内能不一定增加 ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ 由于物质的量不确定，所以不能说温度低的物体内能小，选项A错误；根据ΔU＝W＋Q可知外界对物体做功时，还要看物体的吸热、放热情况，所以物体的内能不一定增加，选项B错误；温度是分子平均动能的标志，所以温度低的物体分子运动的平均动能小，选项C正确；一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃ 的水蒸气，由于气体体积增大，对外做功，即W＜0，根据ΔU＝W＋Q可知吸收的热量大于增加的内能，选项D正确；根据ΔU＝W＋Q可知物体吸收热量后，还要看物体对外做功情况，所以内能不一定增加，选项E正确；故选CDE。‎ ‎【名师点睛】此题考查了选修3-3‎ 中常见的基本知识，都比较简单，只要加强记忆均能回答；尤其是热力学第一定律ΔU＝W＋Q，主要是理解各个物理量的含义及符号规则，内能增加时ΔU为正，吸热时Q为正，外界对气体做功时W为正.‎ ‎2．（多选）下列说法中正确的是：（）‎ A．布朗运动并不是液体分子的运动，但它说明分子永不停息地做无规则运动 B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点 D．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小 E．将大颗粒的盐磨成细盐，就变成非晶体 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】该题考查了热学部分的几个基础知识点；关键是掌握布朗运动的现象和实质；其次要会分析分子力随距离的变化，以及分子力做功与分子势能变化关系，这些是重点考察内容。‎ ‎3．（多选）关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是：（）‎ A．在10 r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力 B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零 C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小 D．分子间距离越大，分子间的斥力越小 E．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢 ‎【答案】ADE ‎【解析】‎ 在10 r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力和斥力，选项A正确；分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；当分子间作用力表现为引力时，随分子间的距离增大，克服分子力做功，故分子势能增大，选项C错误；分子间距离越大，分子间的引力和斥力都是越小的，选项D错误；两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢 ，选项E正确；故选ADE ‎【名师点睛】此题是对分子力及分子势能的考查；要知道分子间引力和斥力是同时存在的，随分子距离增大，引力和斥力均减小，但是斥力减小的快，引力减小的慢；在分力力为零的位置，分子势能最小；分子力做功等于分子势能的变化.‎ ‎4．（多选）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是：（）‎ A、温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B、外界对物体做功，物体内能一定增加 C、温度越高，布朗运动越显著 D、当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 E、当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】该题重点是掌握分子动理论的基本内容，知道影响物体内能的因素；会分析分子力做功与分子势能的改变关系 ‎5．（多选）如图质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热气缸内。活塞可在气缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对一理想气体十分缓慢地加热。设气缸处在大气中，大气压强恒定。经过一段较长时间后，下列说法正确的是：（）‎ A、气缸中气体的压强比加热前要大 B、气缸中气体的压强保持不变 C、气缸中气体的体积比加热前要大 D、气缸中气体的内能可能和加热前一样大 E．活塞在单位时间内受气缸中分子撞击的次数比加热前要少 ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ 气缸内封闭气体的压强，则知加热时封闭气体的压强保持不变．故A错误，B正确；封闭气体发生等压变化，根据盖•吕萨克定律知，温度上升时，气体的体积增大，故C正确；一定质量的理想气体内能只跟温度有关，温度升高，气体的内能增加．故D 错误；温度升高，分子的平均动能增大，体积增大，单位时间气体分子数减少，由于气体的压强不变，根据压强的微观含义知活塞在单位时间内受气缸中分子撞击的次数比加热前减少，故E正确．‎ ‎【名师点睛】气体加热时，封闭气体发生等压变化，可根据盖•吕萨克定律列式知温度上升，气体发生等压变化，可根据热力学第一定律求内能的变化量．由压强的决定因素：分子平均动能和单位体积内的分子数分析单位时间内分子撞击气缸的次数 ‎6．（多选）下列说法正确的是：（）‎ A、只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积 B、在一定温度下，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C、一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少 D、一定温度下，水的饱和汽的压强是一定的 E、由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】气体分子间距较大，无法根据阿伏加德常数求解分子的体积；布朗运动取决于温度和固体颗粒的大小；相同温度下，水的饱和汽的压强是一定的；液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间的引力大于斥力，合力为引力；从而呈收缩趋势；‎ ‎7．如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h0。现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。然后再对气缸缓慢加热，让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0，大气温度为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦。求：‎ ‎(1)所添加砂粒的总质量； (2)活塞返回至原来位置时缸内气体的温度。‎ ‎【答案】（1）（2）2 T0‎ ‎【解析】‎ 解得T1＝2 T0‎ ‎【名师点睛】此题是对气体状态变化方程的考查；解题时要弄清气体的状态并能找到气体的状态变化参量，根据气态方程列式解答.‎ ‎8．如图所示，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为400ml，现用注射器缓慢向烧瓶中注水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，已知大气压强为75cmHg柱，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变，求：‎ ‎（1）共向玻璃管中注入了多大体积的水？‎ ‎（2）试分析此过程中气体吸热还是放热，气体的内能如何变化．‎ ‎【答案】（1）100ml；（2）气体放热，气体的内能不变．‎ ‎【解析】‎ ‎（1）初状态：P1=75cmHg，V1=400ml 注入水后，P2=100cmHg 由玻意耳定律得：P1V1=P2V2‎ 代入数据，解得：V2=300ml 注入水的体积：△V=V1﹣V2=100ml ‎（2‎ ‎）气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，那么它的内能也不变；根据题意气体的体积减小，说明外界对气体做功，又由热力学第一定律得出：气体对外放热．‎ ‎【名师点睛】本题考查了求气体压强与体积问题，根据题意确定初末状态的状态参量、熟练应用查理定律即可正确解题；本题难度不大，是一道基础题。‎ ‎ ‎