2017-2018学年高考物理二轮复习 专题检测（二十九）热学 选修3-3

专题检测（二十九） 热学 （选修33）1(2018届高三济宁八校联考)(1)下列说法正确的是_。A悬浮在液体中的微粒越小，在液体分子的撞击下越容易保持平衡B荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大E一定质量的理想气体先经等容降温，再经等温压缩，压强可以回到初始的数值(2)如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热汽缸内的理想气体分成、两部分，当在活塞A下方悬挂质量为2m的物体后，整个装置处于静止状态，此时、两部分气体的高度均为l0。已知环境温度、大气压强p0均保持不变，且满足5mgp0S，不计一切摩擦。当取走物体后，两活塞重新恢复平衡，求活塞A上升的高度。解析：(1)做布朗运动的微粒越小，在液体分子的撞击下越不容易保持平衡，故A错误；叶面上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；物体内所有分子的热运动动能之和与分子势能的总和叫做物体的内能，故C错误；人们感到潮湿时，与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，故D正确；根据理想气体的状态方程：C可知，一定质量的理想气体先经等容降温，压强减小；再经等温压缩，压强又增大，所以压强可以回到初始的数值，故E正确。(2)对气体分析，初状态的压强为：p1p0p0末状态的压强为：p1p0p0由玻意耳定律有：p1l0Sp1l1S解得：l1l0对气体分析，初状态p2p1p0末状态p2p1p0由玻意耳定律p2l0Sp2l2Sl2l0A活塞上升的高度l(l0l1)(l0l2)l0。答案：(1)BDE(2)l02(2017六安一中模拟)(1)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是_。A温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B外界对物体做功，物体内能一定增加C温度越高，布朗运动越显著D当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小E当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大(2)如图所示，上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管，管长L100 cm，其中有一段长h15 cm的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管竖直放置时，封闭气柱A的长度LA50 cm。现把开口端向下插入水银槽中，直至A端气柱长LA37.5 cm时为止，这时系统处于静止状态。已知大气压强p075 cmHg，整个过程中温度保持不变，试求槽内的水银进入管内的长度。解析：(1)温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体放热，物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项E正确。(2)设玻璃管的横截面积为S，对A部分气体，初状态压强pAp0ph60 cmHg，LA50 cm末状态压强为pA，LA37.5 cm由玻意耳定律有：pALASpALAS解得：pAcmHg80 cmHg对B部分气体有：pBLBSpBLBS其中pBpAph95 cmHg，pBp075 cmHg，LBLhLA35 cm，解得：LB cm27.6 cm所以槽内的水银进入管内的长度hLLAhLB19.9 cm。答案：(1)ACE(2)19.9 cm3(2016全国卷)(1)关于热力学定律，下列说法正确的是_。A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差p与气泡半径r之间的关系为p，其中0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p01.0105 Pa，水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度大小g10 m/s2。()求在水下10 m处气泡内外的压强差；()忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。解析：(1)根据热力学定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，说法A错误。改变物体内能的方式有做功和传热两种方式，对气体做功可以改变其内能，说法B正确。理想气体等压膨胀对外做功，根据恒量知，膨胀过程一定吸热，说法C错误。根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，说法D正确。两个系统达到热平衡时，温度相等，如果这两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，说法E正确。(2)()当气泡在水下h10 m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为p1，则p1代入题给数据得p128 Pa。()设气泡在水下10 m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，气泡内外压强差为p2，其体积为V2，半径为r2。气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有p1V1p2V2由力学平衡条件有p1p0ghp1p2p0p2气泡体积V1和V2分别为V1r13V2r23联立式得3由式知，pip0，i1,2，故可略去式中的pi项。代入题给数据得1.3。答案：(1)BDE(2)()28 Pa()或1.34(1)下列说法中正确的是_。A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故B液体表面具有收缩的趋势，这是液体表面层分子的分布比内部稀疏的缘故C黄金、白银等金属容易加工成各种形状，没有固定的外形，所以金属不是晶体D某温度的空气的相对湿度是此时空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压之比的百分数E水很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现(2)如图所示，水平地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热汽缸，汽缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞的横截面积S2.5103 m2，到汽缸底部的距离为L0.5 m，活塞上固定有一个质量可忽略的力传感器，该力传感器通过一根竖直细杆固定在天花板上，汽缸内密封有温度t127 的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0。已知外界大气压强p01.2105 Pa保持不变。()如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到F300 N时，密封气体的温度升高到多少摄氏度？()现取走竖直细杆，从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为x0.2 m时力传感器的示数达到F450 N，则通过压缩气体使此密封气体的温度升高到多少摄氏度？解析：(1)气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体分子无规则运动的缘故，选项A错误；液体表面具有收缩的趋势，这是液体表面层分子的分布比内部稀疏的缘故，选项B正确；黄金、白银等金属一般是多晶体，容易加工成各种形状，没有固定的外形，选项C错误；某温度的空气的相对湿度是此时空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压之比的百分数，选项D正确；水很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现，选项E正确。(2)()初状态时密封气体的温度T1300 K，压强p1p01.2105 Pa，V1LS1.25103 m3升温后密封气体的压强p2p02.4105 Pa密封气体发生等容变化，由查理定律有代入数据得T2600 K，t2327 。()如果从初状态开始往下压，则气体的压强、体积、温度都会发生变化，压缩后的气体体积V3(Lx)S7.5104 m3，压强p3p03.0105 Pa根据理想气体状态方程有代入数据解得T3450 K，t2177 。答案：(1)BDE(2)()327 ()177 5(2017全国卷)(1)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是_。A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中气体对外界做功D在过程bc中气体从外界吸收热量E在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)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(b)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，重力加速度大小为g。求：()待测气体的压强；()该仪器能够测量的最大压强。解析：(1)ab过程中气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程中气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做功，B项正确；ca过程中气体温度降低，内能减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误。(2)()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VV0d2lV1d2h由力学平衡条件得p1phg整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pVp1V1联立式得p。()由题意知hl联立式有p该仪器能够测量的最大压强为pmax。答案：(1)ABD(2)()()教师备选题1.(1)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p T图像如图所示。下列判断正确的是_。A过程ab中气体一定吸热B过程bc中气体既不吸热也不放热C过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热Da、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小Eb和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内。汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。解析：(1)过程ab，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，A正确；过程bc，理想气体等温变化，压强减小，容器壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数减小，E正确；而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，B错误；过程ca，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，C错误；根据上述三过程可知：在a、b、c三个状态中，状态a的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，D正确。(2)设汽缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得phS(pp)S解得pp外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h。根据盖吕萨克定律，得解得hh根据题意可得p气体最后的体积为VSh联立式得V答案：(1)ADE(2)2(1)下列说法正确的是_。A运送沙子的卡车停在水平地面上，在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体从外界吸热B民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C晶体的物理性质都是各向异性的D一定量的理想气体从外界吸收热量，其内能一定增加E分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，分子间引力和斥力都随分子间距的减小而增大(2)如图所示，粗细均匀的L形细玻璃管AOB，OA、OB两部分长度均为20 cm，OA部分水平、右端开口，管内充满水银，OB部分竖直、上端封闭。现将玻璃管在竖直平面内绕O点逆时针方向缓慢旋转53，此时被封闭气体长度为x。缓慢加热管内封闭气体至温度T，使管内水银恰好不溢出管口。已知大气压强为75 cmHg，室温为27 ，sin 530.8，111。求：()气体长度x；()温度T。解析：(1)在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，温度不变，胎内气体的压强减小，根据气态方程C分析知，气体的体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体需要从外界吸热，故A正确；当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据气态方程C分析知，气体的压强减小，外界大气压强大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故B正确；单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体的物理性质是各向同性的，故C错误；一定量的理想气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，还与气体体积变化情况有关，故D错误；分子间的引力与斥力同时存在，分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，分子间引力和斥力都随分子间距的减小而增大，故E正确。(2)()转动过程，温度不变，设玻璃管的横截面积为Sp175 cmHg，L120 cm；p275xsin 53(20x)cos 53631.4xL2x由玻意耳定律得p1L1Sp2L2S代入数据解得气体长度x17.2 cm。()加热管内封闭气体至温度T时，T1(27327)K300 Kp3(7520sin 53)cmHg91 cmHg与初状态比较，为等容变化，由得T364 K。答案：(1)ABE(2)()17.2 cm()364 K3(2017全国卷)(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是_。A图中两条曲线下面积相等B图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ，汽缸导热。()打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；()接着打开K3，求稳定时活塞的位置；()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强。解析：(1)根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误。(2)()设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0Vp1V1(3p0)Vp1(2VV1)联立式得V1p12p0。()打开K3后，由式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时，活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)Vp2V2由式得p2p0由式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2p0。()设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1300 K升高到T2320 K的等容过程中，由查理定律得将有关数据代入式得p31.6p0。答案：(1)ABC(2)()2p0()在汽缸B的顶部()1.6p04.(2017全国卷)(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是_。A气体自发扩散前后内能相同B气体在被压缩的过程中内能增大C在自发扩散过程中，气体对外界做功D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。()求该热气球所受浮力的大小；()求该热气球内空气所受的重力；()设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。解析：(1)抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误。(2)()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为0在温度为T时的体积为VT，密度为(T)由盖吕萨克定律得联立式得(T)0气球所受到的浮力为f(Tb)gV联立式得fVg0。()气球内热空气所受的重力为G(Ta)Vg联立式得GVg0。()设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mgfGm0g联立式得mV0T0m0。答案：(1)ABD(2)()Vg0()Vg0()V0T0m012