2020高考物理二轮复习 课时巩固练13 热学课件

课时巩固练(13)热学(选修3－3)1．(2019·辽阳期末考试)(1)下列说法正确的是()A．液晶的光学性质表现为各向异性B．绝热条件下压缩气体，气体内能增加C．扩散现象表明物体分子间存在斥力D．温度、压力等因素可以改变液晶的光学性质E．气体放出热量时，其分子的平均动能一定减小(2)某热气球的球囊体积V1＝2.3×103m3。在热气球下方开口处燃烧液化气，使球囊内空气温度由T1＝270K开始逐渐升高，热气球离地后，徐徐升空，当球囊内空气温度T2＝300K时热气球停在空中。假设地面附近的大气压恒为p0，球囊体积始终不变。(ⅰ)求热气球停在空中时球囊内剩余空气与升空前球囊内空气的质量之比k；(ⅱ)若热气球停在空中时停止加热，同时将热气球下方开口处封住，求球囊内空气温度降为T3＝280K时球囊内的空气压强p(结果可用分式表示。)解析(1)液晶的光学性质表现为各向异性，且温度、压力等因素可以改变液晶的光学性质，A、D两项正确；绝热条件下压缩气体，没有热交换外界对气体做功，气体的内能增加，B项正确；扩散现象是由于物体分子热运动产生的，C项错误；气体放出热量，但可能外界对气体做功，气体的内能可能增加、减少或不变，E项错误。(2)(ⅰ)假设升温后气体(包括“跑掉”的空气)的总体积为V2，根据盖－吕萨克定律有V1T1＝V2T2，又k＝V1V2，解得k＝0.9。(ⅱ)根据查理定律有p0T2＝pT3，解得p＝14p015。答案(1)ABD(2)(ⅰ)0.9(ⅱ)1415p02．(2019·衡水中学测试三)(1)(多选)关于热现象和热学规律，下列说法正确的是()A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大C．温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显D．同一液体的饱和汽的压强与其温度、体积都有关系E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律(2)如图所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200kg，活塞质量m＝10kg，活塞横截面积S＝100cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度为g＝10m/s2。求：(ⅰ)汽缸内气体的压强p1；(ⅱ)汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？解析(1)因为气体分子间距离较大，故不能用阿伏加德罗常数求气体分子的体积，故A项错误；温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子的平均动能一定增大，B项正确；温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越少，冲力越不平衡，布朗运动越明显，C项正确；相同温度下，水的饱和汽的压强是一定的；不随体积的变化而变化，故D项错误；第二类永动机不可能制成的原因是其违背了热力学第二定律，故E项正确。(2)(ⅰ)以汽缸为研究对象，受力分析如图所示，列平衡方程：Mg＋p0S＝p1S，解得，p1＝Mg＋p0SS，代入数据得，p1＝3.0×105Pa。(ⅱ)设缸内气体温度升到t2时，活塞恰好会静止在汽缸口。该过程是等压变化过程，由盖—吕萨克定律得：V1T1＝V2T2，代入数据得t2＝327℃，气体体积增大，对外做功，同时温度升高内能增大，所以透热的汽缸一定从外界吸收热量。答案(1)BCE(2)(ⅰ)3.0×105Pa(ⅱ)327℃吸热3．(2019·湖北恩施州质检)(1)下列说法正确的是()A．饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态B．在晶体熔化过程中，尽管晶体的温度保持不变，但内能却会增加C．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小D．密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高，压强增大，是由于分子热运动的平均动能增大E．在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形这三方面的近似处理(2)如图所示，“L”形玻璃管ABC粗细均匀，开口向上，玻璃管水平部分长为30cm，竖直部分长为10cm，管中一段水银柱处于静止状态，水银柱在水平管中的部分长为10cm，竖直管中部分长为5cm，已知大气压强为P0＝75cmHg，管中封闭气体的温度为27°，求：(ⅰ)若对玻璃管中的气体缓慢加热，当竖直管中水银柱液面刚好到管口C时，管中封闭气体的温度升高多少？(保留一位小数)(ⅱ)若以玻璃管水平部分为转轴，缓慢转动玻璃管180°，使玻璃管开口向下，试判断玻璃管中水银会不会流出？如果不会流出，竖直管口水银液面离管中的距离为多少？解析(1)饱和蒸汽是指液体蒸发与蒸汽液化相平衡的状态，液体仍在蒸发，蒸汽仍在液化，A项错误；在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能要增加，故B项正确；当两分子间的距离大于平衡位置的间距r0时，分子力表现为引力，分子间的距离越大，克服分子力做功越多，分子势能越大，故C项错误；理想气体温度升高，分子平均动能增大，分子与器壁碰撞时产生的作用力变大，所以压强变大，故D项正确；在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜是呈单分子分布的；把油酸分子看成球形；分子之间没有空隙，紧密排列的假设，故E项正确。(2)(ⅰ)开始时，管中封闭气体的压强p1＝p0＋5cmHg＝80cmHg，气柱的长为l1＝20cm，气体加热后，当竖直管中水银柱液面刚好到管口C时，管中封闭气体的长度l2＝25cm，管中气体压强p2＝p0＋10cmHg＝85cmHg，根据理想气体状态方程有p1l1ST1＝p2l2ST2，即80×20300＝85×25T2，解得T2＝398.4K，升高的温度ΔT＝T2－T1＝98.4K。(ⅱ)若将玻璃管以水平部分为转轴，缓慢转动玻璃管180°，使玻璃管开口向下，假设水银不会流出，且竖直管中水银液面离管口距离为hcm，这时管中气体压强p3＝p0－(10－h)cmHg＝(65＋h)cmHg，管中封闭气柱的长l3＝(20＋5－h)cm＝(25－h)cm，根据玻意耳定律有p1l1S＝p3l3S，即80×20＝(65＋h)(25－h)，求得h＝±(517－20)cm，由于h0，舍去负值，因此水银不会流出，管中水银液面离管口的距离为(517－20)cm。答案(1)BDE(2)(ⅰ)98.4K(ⅱ)不会(517－20)4．(2019·全国卷Ⅰ)(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。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。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。(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃。氩气可视为理想气体。低于大于(ⅰ)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(ⅱ)将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强。解析(1)本题考查热力学第一定律、压强及其相关知识点。由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小。根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度。因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度。(2)本题考查气体实验定律及其相关知识点。(ⅰ)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1。由玻意耳定律p0V0＝p1V1，①被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V1′＝V1－V0，②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p2V2＝10p1V1′，③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107Pa。④(ⅱ)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3。由查理定律p3T1＝p2T0，⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108Pa。5．(1)(多选)下列说法中正确的是()A．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小B．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在永不停息地做无规则的热运动C．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用D．一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减少(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：(ⅰ)待测气体的压强；(ⅱ)该仪器能够测量的最大压强。解析(1)分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得快，故A项错误；布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则热运动，故B项错误；伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用，故C项正确；由理想气体状态方程pVT＝C可知，如果压强不变，体积增大，温度升高，那么它一定从外界吸热，故D项正确；由理想气体状态方程pVT＝C可知，体积不变，当温度降低时，压强减小，分子每秒平均碰撞次数减小，故E项正确。(2)(ⅰ)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＋14πd2l，①V1＝14πd2h，②由力学平衡条件得p1＝p＋ρhg，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＝ρπgh2d24V0＋πd2l－h。⑤(ⅱ)由题意知h≤l，⑥联立⑤⑥式有p≤πρgl2d24V0，该仪器能够测量的最大压强为pmax＝ρπgl2d24V0。答案(1)CDE(2)(ⅰ)ρπgh2d24V0＋πd2l－h(ⅱ)ρπgl2d24V06．(1)(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是()A．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加B．物体内部所有分子动能的总和叫作物体的内能C．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加D．一定质量的理想气体放出热量，它的内能可能增加E．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的(2)如图所示为某型号的太阳能空气集热器的简易图，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝400K，为减小集热器内部压强，集热器自动控制系统缓慢抽出部分气体，并使温度降为360K，此时，集热器内气体的压强回到p0。求：(ⅰ)T1＝400K时气体的压强；(ⅱ)温度降为360K时，集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。解析(1)橡皮筋被拉伸时，分子力做负功，分子间