2020高考物理 章末质量检测（十三）热学（含解析）鲁科版选修3-3

热学(时间：45分钟)1.(1)(5分)下列有关饱和汽和气体湿度说法正确的是_。 (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.与液体处于动态平衡下的蒸汽为饱和汽B.在相同温度下，不同液体的饱和汽压几乎相等C.一般液体的饱和汽压与温度成非线性关系，温度越高，饱和汽压越大D.空气的绝对湿度一定时，环境温度越高，相对湿度越小E.饱和汽基本性质和理想气体一样，都适用于理想气体状态方程(2)(10分)一定质量的理想气体由状态A沿直线变化到状态B，其pV图象如图1所示。已知气体处于状态A时，TA300 K，大气压强p01.0105 Pa，求在此变化过程中，图1()气体从外界吸收的热量Q；()气体的最高温度。解析(1)根据饱和汽的定义可知，A正确；饱和汽压是液体的一个重要性质，它取决于液体的种类和温度，故相同温度下不同液体的饱和汽压一般是不同的，B错误；温度越高，分子运动越剧烈，饱和汽压越大，饱和汽压与温度成非线性关系，C正确；空气中水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度，空气绝对湿度不变时，温度越高，水的饱和汽压越大，空气的相对湿度越小，D正确；饱和汽不适用于理想气体状态方程，E错误。(2)()由理想气体状态方程(1分)代入数据可解得TB300 K(1分)故该理想气体的内能不变，U0，由热力学第一定律可知QW(1分)又因为WpV，所以QpV，数值上等于pV图线与坐标轴所围的面积(1分)代入数据可解得Q400 J(1分)()由C(常量)可知，当pV最大时，气体的温度最高由图象可知，p108V4105 (Pa)(1分)得pV108V24105V(Pam3)108(V2103)24102(Pam3)(1分)故当V2103 m3时，pV有最大值(1分)由理想气体状态方程可得(1分)解得Tm400 K(1分)答案(1)ACD(2)()400 J()400 K2.(1)(5分)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是_。(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.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.对某物体做功，可能会使该物体的内能增加C.密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D.一定质量的100 的水吸收热量后变成100 的水蒸气，系统的内能保持不变E.物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能就越大(2)(10分)2015全国卷，33(2)如图2，一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m12.50 kg，横截面积为S180.0 cm2；小活塞的质量为m21.50 kg，横截面积为S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距为l40.0 cm；气缸外大气的压强为p1.00105 Pa，温度为T303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1495 K。现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取 10 m/s2。求：图2()在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；()缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。解析(1)知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个气体分子占据的平均空间，不能算出单个气体分子的体积，选项A错误；对物体做功可能会增加物体的内能，热传递和做功是改变内能的两种方式，选项B正确；由查理定律可得，密封的体积不变的气体，温度升高，压强增大，故气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，选项C正确；100 的水变成100 的水蒸气，吸收热量，内能增大，选项D错误；温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，选项E正确。(2)()大小活塞在缓慢下移过程中，受力情况不变，气缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律得初状态V1(S1S2)，T1495 K末状态V2lS2代入可得T2T1330 K()对大、小活塞受力分析则有m1gm2gpS1p1S2p1S1pS2可得p11.1105 Pa缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡过程中，气体体积不变，由查理定律得，T3T303 K解得p21.01105 Pa答案(1)BCE(2)()330 K()1.01105 Pa3.(1)(5分)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.一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离可能变小B.分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，分子间的引力减小、斥力减小C.布朗运动是由液体各部分的温度不同而引起的D.外界对气体做功，气体内能可能减少E.热量不可能由低温物体传递给高温物体(2)(10分)如图3所示，两个边长为10 cm的正方体密闭导热容器A、B，用一很细的玻璃管连接，玻璃管的下端刚好与B容器的底部平齐，玻璃管竖直部分长为L30 cm，初始时刻阀门K1、K2均关闭，B容器中封闭气体的压强为15 cmHg。外界环境温度保持不变。 图3()打开阀门K1，让水银缓慢流入B容器，求最终B容器中水银的高度；()再打开阀门K2，向B容器中充入p075 cmHg的气体，使B容器中恰好没有水银，求充入气体的体积。解析(1)一定质量的理想气体，压强变小时，若温度降低、体积减小，则分子间的平均距离变小，选项A正确；分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，引力和斥力均减小，当分子间距离减小时，引力和斥力均增大，选项B正确；布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动，选项C错误；外界对气体做功，若气体放出热量，根据热力学第一定律，气体内能可能减少，选项D正确；压缩机做功可以使热量由低温物体传递给高温物体，选项E错误。(2)()打开阀门K1，稳定后，设B容器中水银的高度为h，容器底面积为S初始时，B中封闭气体体积V110 cmS气体压强p115 cmHg(1分)稳定时，B中封闭气体体积V2(10 cmh)S(1分)气体压强p210hLh(1分)据玻意耳定律，得p1V1p2V2(2分)得h5 cm(另一解不符合题意，舍去)(1分)()再打开阀门K2，设向B容器中充入气体的体积为V时，B容器中恰好没有水银B中封闭气体压强p340 cmHg(1分)由p1V1p0Vp3V1(2分)解得V cm3或V3.3104 m3(1分)答案(1)ABD(2)()5 cm()3.3104 m34.(1)(5分)关于固体、液体和气体，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.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性B.固体可以分为晶体和非晶体，非晶体和多晶体都没有确定的几何形状C.毛细现象及浸润现象的产生均与表面张力有关，都是分子力作用的结果D.空气中水蒸气的实际压强越大，相对湿度就越大E.大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布(2)(10分)如图4所示，一个开口向右的圆筒气缸固定于地面上，距缸底2L处固定一个中心开孔的隔板a，在小孔处装有一个能向左开启的单向阀门b，c是一截面积为S的活塞。开始时隔板左侧封闭的理想气体压强为1.5p0；隔板右侧封闭了另一部分同种理想气体，刚开始活塞c与隔板间的距离为L。现对活塞c施加一水平向左的力F，其大小由0缓慢增大到F0时，b恰好打开。已知外界大气压强为p0，气体温度保持不变，活塞与隔板厚度均不计，活塞与气缸、阀门与隔板间的摩擦也不计。求：图4()F0的大小；()当力F缓慢增大到1.2F0时，活塞c到缸底的距离；()当力F缓慢增大到2F0时，缸内气体压强。解析 (1)液晶在光学性质上具有各向异性，A项错误；空气中水蒸气的实际压强越大，绝对湿度越大；水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比值决定相对湿度的大小，D项错误；固体可以分为晶体和非晶体，晶体又分为单晶体和多晶体，其中单晶体具有确定的几何形状，非晶体和多晶体没有确定的几何形状，B项正确；毛细现象和浸润现象均是液体表面层分子力作用的宏观表现，C项正确；由气体分子的统计规律可知，气体分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布，E项正确。(2)()对阀门，刚打开时左右气体压强应相等，即右侧气体压强也为1.5p0，故对c有，1.5p0Sp0SF0(2分)故F00.5p0S(1分)()对右侧气体，从开始到b刚打开的过程根据玻意耳定律得p0LS1.5p0L1S(1分)解得L1(1分)对全部气体，当F为1.2F0时，气体压强为p01.6p0根据玻意耳定律有1.5p01.6p0L2S(1分)解得L22.5L(1分)( )当力为2F0时，设隔板右侧气体压强为p，则p2p0根据玻意耳定律有1.5p02p0L3S(1分)解得L32L，故全部气体恰在隔板a左侧(1分)则压强为2p0(1分)答案(1)BCE(2)()0.5p0S()2.5L()2p05.(1)(5分)如图5所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是_。(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)图5A.AB过程温度升高，压强不变B.BC过程体积不变，压强变小C.BC过程体积不变，压强不变D.CD过程体积变小，压强变大E.CD过程温度不变，压强变小(2)(10分)如图6所示，竖直放置的均匀细U形管，左管上端封闭，长OA30 cm，右管足够长且上端开口，底部管长AB20 cm。初始时左右两管水银面等高、且水银柱高为10 cm，左管中封闭气体温度为27 。已知大气压强为p075 cmHg，g取10 m/s2。图6()若对左管中封闭气体加热，直至左、右管中水银面形成5 cm长的高度差，则此时封闭气体的温度为多少摄氏度？()若保持封闭气体温度为27 不变。使U形管在竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动，则当左管的水银恰好全部进入AB内时，加速度为多大？解析(1)由题图可知，在AB的过程中，气体温度升高，体积变大，且体积与温度成正比，由C可知，气体压强不变，故选项A正确；在BC的过程中，体积不变，而温度降低，由C可知，气体压强变小，故选项B正确，C错误；在CD的过程中，气体温度不变，体积变小，由C可知，气体压强变大，故选项D正确，E错误。(2)()设U形管的横截面积为S状态一：V120 cmS、T1273t1300 K、p1p075 cmHg(1分)状态二：V222.5 cmS、T2273t2、p2p05 cm Hg80 cmHg(1分)由理想气体状态方程有(2分)解得t287 (1分)()设水银密度为，左管的水银恰好全部进入AB时状态三：V330 cmS、p3由玻意耳定律有p1V1p3V3(1分)AB段水银柱的质量mSABAB段水银柱右侧所受压强p3p0gh2(1分)由牛顿第二定律有p3Sp3Sma(1分)h220 cm、AB20 cm解得a22.5 m/s2，方向水平向左(2分)答案(1)ABD(2)()87 ()22.5 m/s2方向水平向左- 8 -