2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理選考 考點1 熱學(xué)限時集訓(xùn)
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1、考點1 熱學(xué) [限時45分鐘] 1.(2018·石家莊一模)(1)(多選)下列說法中正確的是 A.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體的對流形成的 B.液體表面張力與浸潤現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn) C.只要兩物體的質(zhì)量、溫度、體積相等,兩物體的內(nèi)能一定相等 D.分子間引力和斥力都是隨著分子間距離的減小而增大 E.自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的 (2)如圖7-15所示,在兩端封閉粗細(xì)均勻的豎直玻璃管內(nèi),用一可自由移動的絕熱活塞A封閉體積相等的兩部分氣體。開始時玻璃管內(nèi)的氣體溫度都為T0=480 K,下部分氣體的壓強(qiáng)p=1.25×105 Pa,活塞質(zhì)量m=0.
2、25 kg,玻璃管內(nèi)的橫截面積S=1 cm2?,F(xiàn)保持玻璃管下部分氣體溫度不變,上部分氣體溫度緩慢降至T,最終玻璃管內(nèi)上部分氣體體積變?yōu)樵瓉淼?,若不計活塞與玻璃管壁間的摩擦,g= 10 m/s2,求此時: 圖7-15 ①下部分氣體的壓強(qiáng); ②上部分氣體的溫度T。 解析 (1)液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是液體分子的無規(guī)則熱運動造成的,A錯誤;液體的表面張力和浸潤現(xiàn)象,都是分子力作用的表現(xiàn),B正確;內(nèi)能還與物質(zhì)的量有關(guān),相同溫度、體積下等質(zhì)量的兩物體,內(nèi)能不一定相等,C錯誤;根據(jù)分子力的特點可知,分子間同時存在著引力和斥力,分子間的引力和斥力都是隨著分子間距離的減小而增大,D正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定
3、律,自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的,E正確。 (2)①設(shè)初狀態(tài)時兩部分氣體體積均為V0 對下部分氣體,等溫變化 pV0=p2V V=V0 解得p2=1×105 Pa ②對上部分氣體,初態(tài)p1=p- 末態(tài)p′2=p2- 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有= 解得T=270 K。 答案 (1)BDE (2)①1×105 Pa?、?70 K 2.(1)(多選)下列說法中正確的是 A.布朗運動是懸浮在氣體或液體中固體顆粒分子的無規(guī)則運動 B.分子間距離增大時,分子間的引力和斥力都減小 C.溫度相同的不同物體,它們分子的平均動能一定相同 D.在潮濕的天氣
4、里,空氣的相對濕度小,有利于蒸發(fā) E.一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)等容過程和等壓過程溫度均由T1升高到T2,等壓過程比等容過程吸收的熱量多 (2)內(nèi)徑相同、導(dǎo)熱良好的“⊥”形細(xì)管豎直放置,管的水平部分左、右兩端封閉,豎直管足夠長并且上端開口與大氣相通。管中有水銀將管分成三部分,A、B兩部分封有理想氣體,各部分長度如圖7-16中所示。將水銀緩慢注入豎直管中直到B中氣柱長度變?yōu)? cm,取大氣壓P0=76 cmHg,設(shè)外界溫度不變。求: 圖7-16 ①此時A、B兩管中氣柱長度之比; ②注入管中水銀柱的長度。 解析 (1)布朗運動是懸浮在氣體或液體中固體顆粒的無規(guī)則運動,不是固體顆粒分子
5、的無規(guī)則運動,選項A錯誤;分子間距離增大時,分子間的引力和斥力都減小,選項B正確;根據(jù)溫度的微觀意義,溫度相同的不同物體,它們分子的平均動能一定相同,選項C正確;在潮濕的天氣里,空氣的相對濕度大,不利于蒸發(fā),選項D錯誤;由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),等容過程不對外做功,一定質(zhì)量的理想氣體,分別經(jīng)過等容過程和等壓過程溫度均由T1升高到T2,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,等壓過程比等容過程吸收的熱量多,選項E正確。 (2)①對A氣體:pA1LA1S=pA2LA2S 對B氣體:pB1LB1S=pB2LB2S 且pA1=pB1,pA2=pB2,LA1=20 cm,LB1=10 cm,LB2=8 cm
6、聯(lián)立解得:LA2=16 cm,LA2∶LB2=2∶1 ②據(jù)題意:pB1=96 cmHg,LB1=10 cm,LB2=8 cm pB1LB1S=pB2LB2S 解得:pB2=120 cmHg 可得注入水銀柱的長度: L=(120-76-20) cm+(LA1-LA2)+(LB1-LB2) 解得:L=30 cm。 答案 (1)BCE (2)①2∶1 ②30 cm 3.(2018·武漢調(diào)研)(1)(多選)關(guān)于固體和液體,下列說法正確的是 A.晶體中的原子都是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間周期性,因而原子是固定不動的 B.毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系,都是分子力作用的
7、結(jié)果 C.液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點 D.在密閉容器中,液面上方的蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)時,從宏觀上看蒸發(fā)現(xiàn)象停止 E.空氣中水蒸氣的實際壓強(qiáng)越大,相對濕度就越大 (2)如圖7-17所示,一水平放置的兩端開口的固定氣缸內(nèi)有兩個卡環(huán)C、D,活塞A的橫截面積是活塞B的2倍,兩活塞用一根長為2L的不可伸長的輕線連接。已知大氣壓強(qiáng)為P0,兩活塞與缸壁間的摩擦忽略不計,氣缸始終不漏氣。當(dāng)兩活塞在圖示位置時,封閉氣體的溫度為T0?,F(xiàn)對封閉氣體加熱,使其溫度緩慢上升到T,此時封閉氣體的壓強(qiáng)可能是多少? 圖7-17 解析 (1)晶體中的原子都是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間周期性,
8、但是原子在平衡位置附近振動,選項A錯誤;毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系,都是分子力作用的結(jié)果,選項B正確;液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點,選項C正確;在密閉容器中,液面上方的蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)時,從宏觀上看蒸發(fā)現(xiàn)象停止,選項D正確;空氣中的水蒸氣的實際壓強(qiáng)越大,絕對濕度越大,相對濕度不一定就越大,選項E錯誤。 (2)升溫時封閉氣體先做等壓膨脹,設(shè)活塞B的橫截面積為S,當(dāng)活塞B剛移至CD處時封閉氣體的溫度為T′,則:= 解得:T′=T0 ①當(dāng)T≤T0時,p=p0 ②當(dāng)T>T0時,= 解得:p=p0。 答案 (1)BCD (2)P0 4.(2018·鄭州質(zhì)檢
9、)(1)(多選)下列說法中正確的是 A.布朗運動間接反映了分子運動的無規(guī)則性 B.兩個相鄰的分子間的距離增大時,分子間的引力增大,斥力減小 C.溫度相同的氫氣和氧氣中,氫氣分子和氧氣分子的平均速率不同 D.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E.不違背能量守恒定律的第二類永動機(jī)是有可能制成的 (2)如圖7-18所示,兩個截面積都為S的圓柱形容器,右邊容器高為H,上端封閉,左邊容器上端是一個可以在容器內(nèi)無摩擦滑動的質(zhì)量為M的活塞。兩容器由裝有閥門的極細(xì)管道相連,容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的。開始時閥門關(guān)閉,左邊容器中裝有理想氣體,平衡時活塞到容器底的距離為H,右邊容器內(nèi)為真空?,F(xiàn)將閥
10、門緩慢打開,活塞便緩慢下降,直至系統(tǒng)達(dá)到新的平衡,此時理想氣體的熱力學(xué)溫度增加為原來的1.2倍,已知外界大氣壓強(qiáng)為P0,求此過程中活塞下降的距離和氣體內(nèi)能的增加量。 圖7-18 解析 (1)布朗運動是指懸浮在液體(或氣體)中的小顆粒的無規(guī)則運動,其間接反映了液體(或氣體)分子運動的無規(guī)則性,A正確;兩分子間距離增大時,分子間的引力和斥力都減小,B錯誤;溫度是分子平均動能的標(biāo)志,因此溫度相同的氫氣和氧氣的分子平均動能相等,由于氫氣分子與氧氣分子的質(zhì)量不同,則氫氣分子和氧氣分子的平均速率不同,C正確;熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化,D正確;違背熱力學(xué)第一定律和違背熱力
11、學(xué)第二定律的永動機(jī)都不可能制成,E錯誤。 (2)設(shè)氣體壓強(qiáng)為p,由活塞受力平衡得pS=Mg+p0S 設(shè)氣體初態(tài)的溫度為T,系統(tǒng)達(dá)到新平衡時活塞下降的高度為x,由蓋—呂薩克定律得= 解得x=H 又系統(tǒng)絕熱,即Q=0 外界對氣體做功為W=pSx 根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU=W+Q=(Mg+p0S)H 答案 (1)ACD (2)H (Mg+p0S)H 5.(2018·東北三省四市聯(lián)合模擬)(1)(多選)下列說法中正確的是 A.物體從外界吸熱,其內(nèi)能不一定增大 B.液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向同性的特點 C.溫度相同的氫氣和氧氣,它們分子的平均速率不相同 D.用氣體的摩爾
12、體積和阿伏加德羅常數(shù)可以估算氣體分子的體積 E.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時,分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 (2)如圖7-19所示,兩豎直且正對放置的導(dǎo)熱氣缸底部由細(xì)管道(體積忽略不計)連通,兩活塞a、b用剛性輕桿相連,可在兩氣缸內(nèi)無摩擦地移動。上、下兩活塞(厚度不計)的橫截面積分別為S1=10 cm2、S2= 20 cm2,兩活塞總質(zhì)量為M=5 kg,兩氣缸高度均為H=10 cm。氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體,系統(tǒng)平衡時活塞a、b到氣缸底部距離均為l=5 cm(圖中未標(biāo)出)。已知大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105 Pa,環(huán)境溫度為T0=300 K,重力加速度g取10 m/s2。
13、 圖7-19 ①若緩慢升高環(huán)境溫度,使活塞緩慢移到一側(cè)氣缸的底部,求此時環(huán)境溫度; ②若保持溫度不變,用豎直向下的力緩慢推活塞b,在活塞b由開始運動到氣缸底部過程中,求向下推力的最大值。 解析 (1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU=Q+W,物體從外界吸收熱量,其內(nèi)能不一定增加,A正確;液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點,B錯誤;溫度相同的氫氣和氧氣,氫氣分子和氧氣分子的平均動能相同,由于氫氣分子和氧氣分子的質(zhì)量不相同,則它們分子的平均速率不相同,C正確;摩爾體積除以阿伏加德羅常數(shù)算出的是氣體分子占據(jù)的空間,氣體分子間的空隙很大,所以氣體分子占據(jù)的空間不等于氣體分子的體積,D錯誤;
14、當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時,分子間距離減小,分子力做負(fù)功,分子力和分子勢能隨分子間距離的減小而增大,E正確。 (2)①氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高,氣體體積變大,故活塞向上移動,由蓋-呂薩克定律得:= 代入數(shù)據(jù)得:T=400 K ②設(shè)初始?xì)怏w壓強(qiáng)為p1,由平衡條件有 p0S1+p1S2=Mg+p0S2+p1S1 代入數(shù)據(jù)得:p1=1.5×105 Pa 活塞b剛要到達(dá)氣缸底部時,向下的推力最大,此時氣體的體積為HS1,壓強(qiáng)為p2 由玻意耳定律,p1(lS1+lS2)=p2HS1 代入數(shù)據(jù)得:p2=2.25×105 Pa 由平衡條件有:p0S1+p2S2=Mg+p0S2+p2S1+F
15、 代入數(shù)據(jù)得:F=75 N。 答案 (1)ACE (2)①400 K ②75 N 6.(2018·福建質(zhì)檢)(1)(多選)下列說法正確的是 A.理想氣體從外界吸熱后內(nèi)能一定增大 B.同一液體在不同溫度下的飽和蒸汽壓不同 C.懸浮在液體中的顆粒越大布朗運動越明顯 D.當(dāng)兩分子間的引力和斥力大小相等時分子勢能最小 E.葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 (2)某潛艇位于海面下200 m深處。如圖,艇上有一個容積為3 m3的貯氣鋼筒,筒內(nèi)貯有壓縮氣體,壓縮氣體的壓強(qiáng)為2.0×107 Pa。將貯氣鋼筒內(nèi)一部分壓縮氣體通過節(jié)流閥壓入水艙,排出海水10 m3(節(jié)流閥可控制其兩端
16、氣壓不等,水艙有排水孔和海水相連),在這個過程中氣體溫度視為不變。海面大氣壓為1.0 ×105 Pa,海水密度取1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2。求: 圖7-20 ①海面下200 m深處的壓強(qiáng)P1; ②貯氣鋼筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)p2。 解析 (1)理想氣體從外界吸熱若同時對外做功,則內(nèi)能不一定增大,A錯誤。某種液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān),因此同一液體在不同溫度下的飽和蒸汽壓不同,B正確。顆粒越大,與其相撞的液體分子個數(shù)越多,來自各方向的撞擊越趨近于平衡,從而引起顆粒的布朗運動越不明顯,C錯誤。分子間同時存在斥力和引力,當(dāng)分子間距離大于平衡位置的距離r0時,分子
17、力表現(xiàn)為引力,分子距離越大,分子勢能越大;當(dāng)分子間距離小于平衡位置的距離r0時,分子力表現(xiàn)為斥力,分子距離越小,分子勢能越大;所以當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時,分子勢能最小,D正確。液體表面層的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力,正是因為這種張力的作用使葉面上的小露珠呈球形,E正確。 (2)①設(shè)海面下200 m深處的壓強(qiáng)為p1 p1=p0+p海水gh 代入數(shù)據(jù)得 p1=2.1×106 Pa。 ②設(shè)貯氣鋼筒內(nèi)原有氣體的壓強(qiáng)為p,注入水艙的氣體注入前在貯氣鋼筒內(nèi)的體積為V,由玻意耳定律,有 pV=p1V1,其中V1=V水=10 m3 設(shè)貯氣鋼筒
18、容積為V0,對貯氣鋼筒內(nèi)剩余的氣體,由玻意耳定律,有p(V0-V)=p2V0 代入數(shù)據(jù)得 p2≈1.3×107 Pa。 答案 (1)BDE (2)①2.1×106 Pa?、?.3×107 Pa 7.(2018·貴州適應(yīng)性考試)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖7-21所示,若該氣體在狀態(tài)A時的溫度為17 ℃,求: 圖7-21 (1)氣體在狀態(tài)C時的溫度; (2)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C與外界交換的熱量。 解析 ①設(shè)狀態(tài)A的壓強(qiáng)、體積與溫度分別為pA、VA、TA,狀態(tài)C的壓強(qiáng)、體積與溫度分別為pc、VC、TC,由理想氣體狀態(tài)方程得= 已知TA=290 K 代入數(shù)據(jù)得TC=290 K 則tC=17 ℃ ②由熱力學(xué)第一定律得ΔU=W+Q 狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同,ΔU=0,狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體膨脹對外做功,所以氣體從外界吸收熱量 Q=ΔU-W=-p×ΔV=-200 J。 即氣體從外界吸熱200 J。 答案 (1)tC=17 ℃ (2)200 J 9
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