2020高考物理二轮 专题训练22 热学部分(选修3－3)

2020高考物理二轮专题训练22热学部分(选修33) 1(8分)如图1所示，在水平固定的筒形绝热汽缸中，用绝热的活塞封闭一部分气体，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气活塞的横截面积为0.2 m2，外界大气压强为105 Pa，气体温度为27 时，活塞与汽缸底相距45 cm用一个电阻丝R给气体加热，活塞将会缓慢移动，使汽缸内温度升高到77 图1(1)活塞移动了多大距离？(2)已知被封闭气体的温度每升高1 ，其内能增加74.8 J，求电阻丝对气体提供的热量为多少？(3)请分析说明，升温后单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数如何变化2(8分)(1)一种油的密度为，摩尔质量为M取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴将其中一滴滴在广阔水面上形成面积为S的单分子油膜，求阿伏加德罗常数(2)如图2所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左边汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9 p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现缓慢加热缸内气体，当气体的温度升高到多高时，活塞恰好到达A处？ 图23(8分)如图3所示，导热性能良好的汽缸竖直放置，开始时汽缸内封闭着长度为l022 cm的空气柱，现用竖直向下的力压活塞，使封闭空气柱的长度变为l2 cm，人对活塞做功100 J，已知大气压强P01105Pa，活塞的横截面积S1 cm2，不计活塞重力，封闭气体可视为理想气体图3(1)若压缩过程缓慢，求压缩后气体的压强；(2)说明上述缓慢压缩过程中压强变化的微观原因；(3)若以一定的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？4(8分)(1)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是_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，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大D一定温度下，饱和汽的压强是一定的E第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律F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(2)如图4所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由B变化到状态C已知状态A的温度为300 K图4求气体在状态B的温度；由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由5(8分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图5所示已知该气体在状态A时的温度为27 图5(1)试求气体在状态B、C时的温度(2)试求气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量(3)该气体从状态B到状态C的过程中，对外做功为200 J，那么气体从状态A到状态C的过程中传递的热量是多少？是吸热，还是放热？6(8分)某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图6所示已知： 图6该装置密封气体的体积为560 cm3，玻璃管内部横截面积为05 cm2，瓶口外的有效长度为48 cm当气温为7 时，水银柱刚好处在瓶口位置(1)求该气温计能测量的最高气温(2)假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收32 J热量，问在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？(已知大气压为1105Pa)7(8分)两个完全相同的钢瓶，甲装有3 L的液体和1 L、6个大气压的高压气体；乙内有1个大气压的4 L气体；现将甲瓶倒置按如图7所示连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中，(不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强)(1)试分析在压装过程中随着甲瓶内液体减少，甲瓶内部气体压强如何变化，试用分子动理论作出解释(2)甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体？ 图78(8分)(1)下列说法中正确的是()A气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律C压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大(2)一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图8、9所示，pT和VT图各记录了其部分变化过程，试求：图8图9温度为600 K时气体的压强在pT图象上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整9(8分)(1)关于分子运动和热现象的说法，正确的是_(填入正确选项前的字母)A布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动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100 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加D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 (2)如图10所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30 cm3，气压表读数为1.1105 Pa若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2105 Pa不计活塞与汽缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变简要说明活塞移动过程中，被封闭气体是吸热还是放热？求活塞稳定后气体的体积 图1010(8分)(1)下列说法正确的是_A区分晶体与非晶体的最有效方法是看有没有规则的几何外形B已知某种液体的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该液体分子间的平均距离可以表示为或 C分子间距离减小时，分子力一定增大D空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比值(2)用活塞将一定量的理想气体密封在汽缸内，当汽缸开口竖直向上时封闭气柱的长度为h将汽缸慢慢转至开口竖直向下时，封闭气柱的长度为4h/3已知汽缸的导热性能良好，活塞与缸壁间的摩擦不计，外界温度不变，大气压强为P0此过程气体是吸热还是放热？_汽缸开口向上时，缸内气体的压强为多少？答案1(1)7.5 cm(2)5 240 J(3)见解析解析(1)气体发生的是等压变化，设活塞面积为S，开始时V1SL1，T1300 K，升温后V2SL2，T2350 K应有 (1分)解得L2525 cm (1分)即活塞移动的距离xL2L175 cm (1分)(2)气体对外做功 Wp0Sx1 500 J (1分)气体内能增加量U74850 J3 740 J (1分)由热力学第一定律得QUW5 240 J (1分)(3)温度升高后，分子热运动的平均动能增加，平均每次对器壁的撞击力度增加，而压强不变，所以单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少 (2分)2(1)或(2)363 K3(1)1.1106 Pa(2)见解析(3)82 J解析(1)设压缩后气体的压强为p，由玻意耳定律得p0V0pV(2分)代入数据解得p1.1106Pa(1分)(2)微观原因：缓慢压缩时温度近似保持不变，气体分子的平均动能不变，由于气体体积减小，分子数密集程度变大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞冲击力变大，导致气体压强变大(2分)(3)大气压力对封闭气体做功W1p0S(l0l)2 J人的压力做功W2100 J对气体所做的总功WW1W2102 J(1分)对外散热Q20 J由热力学第一定律得UWQ82 J(2分)4(1)BCD(2)1 200 K见解析解析(1)BCD(全对得4分，不全对的，选对1个给1分，选错1个扣1分，扣完为止)(2)由理想气体的状态方程， (1分)得气体在状态B的温度TB1 200 K (1分)由状态BC，气体做等容变化，由查理定律得：，TBTC600 K (1分)故气体由B到C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小根据热力学第一定律UWQ，可知气体要放热 (1分)5(1)173 27 (2)0 (3)200 J吸收6(1)19 (2)增加08 J7(1)见解析(2)2 L解析(1)缓慢压缩过程中甲瓶内气体膨胀，单位体积内的分子数减少，温度不变，分子的平均动能不变，单位时间内撞击到单位器壁面积上的分子数减少，压强变小 (2分)(2)设甲内液体最多有x L进入乙瓶，乙瓶中灌装液体前，气体压强为p乙1 atm，体积为V乙4 L；灌装后体积最小变为V乙(4x) L，此时乙瓶中压强与甲瓶内压强相等，为p，由等温变化得：p乙V乙pV乙 (2分)甲瓶中气体开始气压为p甲6 atm，体积为V甲1 L，结束后压强为p，体积为V甲(1x) L由等温变化得：p甲V甲pV甲 (2分)联立代入解得：x2 L (2分)8(1)D(2)见解析图解析(1)D (2分)(2)p11.0105 Pa，V12.5 m3，T1400 KV23 m3，T2600 K (1分)由理想气体方程： (2分)得：p21.25105 Pa (1分)由题图可知，温度在400 K到500 K之间时，体积恒定，由查理定律得，pCT ，温度在500 K到600 K之间时，可经计算得压强p恒定，由盖吕萨克定律知VCT，而图中图象显示体积与温度也成正比，符合条件，温度从500 K升高到600 K，压强不变，为p1.25105 Pa从而可得pT图象，如图所示 (2分)9(1)AC(2)见解析15 cm3解析(1)AC (4分)(2)活塞缓慢移动的过程中，理想气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律知，气体向外放热 (2分)根据玻意耳定律：p1V1p2V2活塞移动后气体的体积为：V230 cm315 cm3 (2分)10(1)BD(2)吸热p0