高考物理 第八章 热学(A卷)练习

第八章 热学（A卷）一、本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.下列说法正确的是()A.从单一热源吸收的热量全部用来对外做功是可能的B.机械能全部转化为内能是可能的C.热量可以从低温物体转移到高温物体D.第二类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律解析：在能引起其他变化或者有外界条件干预时，从单一热源吸热并全部用来做功和热量从低温物体传递给高温物体都是可能的.而机械能全部转化为内能更是可能出现，如物体在粗糙水平面上运动时，摩擦力做功将机械能转化为内能.第二类永动机是因为违反了热力学第二定律而不可制成，故选ABC.答案：ABC2.一定质量的气体处于平衡状态，其压强约一个大气压，现在设法使其与外界无热量交换的条件下体积变大，达到另一个平衡状态，则()A.状态时气体分子间的作用力比状态时的小B.状态时气体的内能比状态时的大C.状态时气体的压强比状态时的小D.从状态到状态，外界对气体做功解析：本题是对热力学第一定律、气体以及气体分子间的作用力的考查，当气体由平衡状态无热量交换的膨胀到状态时，由于系统仍然是气态，故分子之间的作用力可以忽略不计，选项A错误；由气体的温度、压强与体积的关系可知，状态的压强较小，选项C错误；由于与外界无热量交换，但是气体膨胀对外界做功，故内能减少，选项B正确；选项D错误.答案：B3.把一定的热量传给一定量的气体，则（）A.该气体的内能一定增加B.该气体的内能有可能减小C.该气体的压强一定不会减小D.该气体的体积一定不会减小解析：气体吸收一定的热量，可能同时对外做功.若气体吸收的热量小于气体对外做的功，则内能将减少，所以A错误，B正确.气体吸收热量，可能同时对外做功，则气体体积将增大，气体分子密集程度变小，所以气体压强可能减小，C、D均错误. 答案：B4.如图所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的水和水银的同一深度处.已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大.现让两种液体的温度同时、缓慢地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等.若忽略绳子、水和水银由于温度的变化而引起的体积膨胀,则以下判断正确的是()A.因为同一深度处水的压强较小，所以A球膨胀过程中对外做的功较多B.因为同一深度处水银的压强较大，所以B球膨胀过程中内能增加较多C.膨胀过程中，A球吸收的热量较多D.膨胀过程中，B球吸收的热量较多解析：本题考查的是热力学第一定律的主要内容.A、B两球所处的环境初末状态一致，故两球的体积增量和温度增量均相同，所以内能增量相同，选项B错误.但A球位于水中，B球位于水银中，由于同一深度处水的压强较小，故A球膨胀过程中对外做功较少，选项A错误.由E=W+Q的关系可知，B球膨胀过程中对外做功较多，故B球膨胀过程中吸收热量较多，选项D正确.答案：D5.如图所示，质量一定的活塞将一定质量的气体封在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦.不计分子间相互作用的势能.a态时气体温度80 ；b态时气体温度是20 .气体从a态缓慢变到b态的过程中，大气压强始终保持不变，活塞保持平衡，下列说法中正确的是()A.从a态到b态的过程中外界对气体做的功一定小于气体向外界释放的热量B.与a态相比，b态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量相等C.在相同时间内，a、b两态的气体分子对活塞的冲量不相等D.气体放出的热量等于气体减少的内能与活塞减少的重力势能之和解析：气体从a态变化到b态，体积减小，外界对气体做功，但气体温度降低，气体平均分子动能减少，因气体分子之间分子势能忽略，故内能减少，可知外界对气体做功的量小于气体放热的量，A正确.气体在单位时间内对活塞的冲量的宏观体现就是气体分子对活塞的平均撞击相等，对于同一活塞，即压强相等，因两种状态气体对活塞的压力总是等于重力和大气压力之和的，所以B符合实际情况，正确，C选项与B矛盾，错误；在活塞下降的过程中，活塞减少的重力势能全部用于对气体做功，根据功能关系及能量守恒定律，气体减少的内能应为活塞对气体做的功和气体放出的热量之和，所以D错误.选AB.答案：AB6.夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下受暴晒，车胎极易爆裂.对于这一现象有以下几种描述（暴晒过程中内胎容积几乎不变）车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果.在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大.在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少描述正确的是（）A. B.C. D.解析：车胎爆裂是由于车胎内气体吸收外界热量内能增加，温度升高，分子热运动加剧，压强增大.车胎在爆裂瞬间对外界做功，内能减小温度降低.答案：B7.右图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气.以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（）A.E甲不变，E乙减小 B.E甲增大，E乙不变C.E甲增大，E乙减小 D.E甲不变，E乙不变解析：活塞对甲气体做功，乙气体膨胀对外做功.答案：C8.下列说法正确的是（）A.1 kg 0 水的内能比1 kg 0 冰的内能小B.气体膨胀，它的内能一定减少C.已知阿伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，就可估算出该气体中分子的平均距离D.对于一定量的理想气体，当分子热运动变剧烈时，压强必变大解析：由于冰变为水需要吸收热量，故同质量的水的内能大于冰的内能，选项A是错误的.改变物体的内能有两种方式，做功和热传递，只有对外做功，内能不一定减小，故选项B错误.气体的摩尔质量和密度可以计算出气体的摩尔体积，由摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算一个气体分子所占的体积，故选项C是正确的.影响气体压强的因素除与气体的温度有关，还与气体的体积有关，故选项D是错误的.答案：C9.将一个分子从靠近另一分子最近的位置由静止开始释放，在远离的过程中有（）A.rr0时，分子势能不断增大，动能不断减小B.r=r0时，分子势能最小，动能最大C.rr0时，分子势能不断减小，动能不断增加D.r具有最大值时，分子动能为零，分子势能最大解析：由分子间的作用力的知识可知，当rr0时，分子力表现为引力，分子势能随着距离的增大而增大；当rr0分子力表现为斥力，分子势能随着分子间的距离增大而减小；所以当r=r0时，分子势能最小，动能最大.故A、C、D错B对.答案：B10.如图所示，将一绝热气缸放在静止的电梯之中，缸内封闭了一定质量的气体，绝热活塞可无摩擦上下移动，且不漏气，活塞重力不能忽略.现开动电梯匀加速上升一段时间后，缸内气体达到新的平衡，则缸内气体()A.压强减小，内能增大 B.体积减小，内能没有变C.压强和内能都增大 D.体积增大，内能减小解析：开动电梯匀加速上升，活塞相对气缸向下移动，达到新的平衡，封闭气体体积减小，外界对气体做功，此过程没有热量交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加.体积减小，分子势能减小，分子平均动能增大，故温度升高.气体体积减小，温度升高，可知压强必增大.综上所述可得C选项正确.答案：C二、本题共2小题共13分，把答案填写在题中的横线上或按要求作图.11.在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后.将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中每个正方形小方格的边长均为2 cm,求：（1）油膜面积是_cm2；（2）每一滴油酸溶液中含纯油酸的体积为 _cm3；（3）按以上数据，估测出油酸分子的直径为 _m.答案：（1）224（允许误差5 cm2）（2）1.210-5（3）5.410-10（允许误差0.110-10）12.某研究性学习小组的同学为了测定草地在夏天中午单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：（1）内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；（2）盛水塑料袋一个；（3）玻璃板一块（约1 m2）；（4）秒表一只（未画出）；（5）台秤一个（未画出）；如图所示.设图中下部为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面.如果已知水的比热容为c，被水吸收的热量Q与水的质量m，水温升高量t的关系是Q=cmt，则为了测定草地在中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、t外，还应测量的物理量是：_，缺少的实验仪器是_，把泡沫塑料箱内壁涂黑的主要目的，本实验会有一定的误差，试写出产生误差的主要原因是_.答案：照射时间t温度计增强太阳光的吸收太阳能没有完全被水吸收三、本题共5小题，共67分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.13.水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量达每秒6000 m3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率.解析：水利发电的基本原理是水的机械能转化为电能.每秒钟流下的水的质量为：m=V=11036000=6106(kg),每秒钟水减少的机械能为：E1=mgh=61061050=3109(J)设发电机的输出功率为P，则由能量守恒定律可得：E1=Pt解得：P=310950%=1.5109(W)答案：1.5109W14.如图，粗细均匀的直玻璃管竖直放置，内有长为h的水银柱，封闭着一段空气柱，水银密度为，外界大气压强为p0，求下列两种情况下封闭在管内的气体压强.（1）当玻璃管匀速下降时.（2）当玻璃管自由下落时.解析：（1）以水银柱为研究对象，受力分析，如右图所示.当玻璃匀速下降时，则有p0S+hSg-p气S=0，p气=p0+gh（2）当玻璃管自由下落时，由牛顿第二定律得p0S+hSg-p气S=hSgp气=p0.答案：(1)p0+gh(2)p015.1679年法国物理学家帕平发明了高压锅，现在高压锅在我国城乡被广泛使用，高压锅与普通铝锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间的橡皮制的密封圈，所以锅体与锅盖之间不会漏气，在锅盖中间有一个排气孔，上面再盖上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住，当加热高压锅，锅内气体压强增大到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出，由于高压锅的限压阀质量为0.05 kg.排气孔直径为0.4 cm，则锅内气体的压强可达多少？设压强每增加3.6103 Pa，水的沸点增加1 ，则锅内最高温度可达到多少？（P0=1.0105 Pa）解析：高压锅内压强可达到p=p0+ =1.0105 Pa+Pa=1.398105 Pa；锅内水最高温度可达到t=100+=111.1().答案：1.398105 Pa111.1 16.实验测得的太阳辐射的功率为3.861026 W,太阳到地球的距离为1.51011 m，已知射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，设太阳能热水器被太阳照射的面积为0.5 m2,若在阳光直射下照射1小时，能使多少水温度升高40？（水的比热为4.2103 J（kg）-1答案： =cmt代入数据得m=6.3 kg.17.如图所示，质量为M的小试管内盛有乙醚，管口用质量为m的软木塞封闭，当加热试管，软木塞在乙醚蒸气压力作用下飞出后，恰能使试管绕悬点在竖直平面内做一完整的圆周运动.（1）若试管系于长L的细线上，则软木塞飞出的速度至少为多少？（2）若细线换成等长细杆，则软木塞飞出的速度至少为多少？解析：（1）设软木塞的飞出速度为v,试管运动的速度为v，则由动量守恒有mv=Mv，而试管运动到最高点的最小速度为，根据机械能守恒定律得v=，得v=.（2）若换成细杆试管运动到最高点的最小速率为0，根据机械能守恒定律是v=.得v=.答案：（1）v=（2）v=