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1、專題分層突破練16　熱學 1.(多選)〔2018全國卷Ⅲ·33(1)〕 如圖,一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中(　　) A.氣體溫度一直降低 B.氣體內能一直增加 C.氣體一直對外做功 D.氣體一直從外界吸熱 E.氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 2.(多選)(2019江西名校聯考)夏天的中午,雨過天晴,高三學生甲同學從家里出發(fā)騎自行車前往學校上課,則下列說法正確的是(　　) A.出發(fā)前,甲同學給自行車打氣,若環(huán)境溫度不變,發(fā)現越打氣越困難,這是因為自行車車胎內氣體氣壓增大 B.出發(fā)后,甲同學感覺十分悶熱、潮濕,這

2、是因為此時空氣相對濕度較大,人體皮膚水分不會蒸發(fā) C.甲同學經過學校內池塘邊時,發(fā)現池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運動,這是花粉在水中做布朗運動 D.來到教室,甲同學看到教室外的玻璃窗已經被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說明水對玻璃是浸潤的 E.開始上課后,為了給教室降溫,甲同學打開空調,此時空調機從教室內吸收的熱量少于向教室外排放的熱量 3.(多選)下列說法正確的是(　　) A.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內部 B.單晶體具有各向異性的性質 C.絕對濕度大,相對濕度不一定大 D.根據熱力學第二定律可知,機械能不可能全部轉化為物體的內能 E.液晶具有液體的流動

3、性,同時具有晶體的各向異性特征 4.(多選)關于分子動理論和物體的內能,下列說法正確的是(　　) A.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體 B.物體放出熱量,其內能一定減少 C.溫度高的物體的內能一定大,但分子平均動能不一定大 D.若兩分子間的距離減小,則分子間的引力和分子間的斥力均增大 E.若分子間的作用力表現為斥力,則分子間的勢能隨分子間距離的減小而增大 5.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.單晶體和多晶體均存在固定的熔點 B.空氣相對濕度越大,空氣中水蒸氣壓強越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越快 C.液晶的光學性質與某些晶體相似,具有各向異性 D.用油膜法估測分子大小時,用

4、油酸溶液體積除以油膜面積,可估測油酸分子的直徑 E.由于液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離,所以液體表面存在張力 6.(多選)如圖所示,在斯特林循環(huán)的p-V圖象中,一定質量理想氣體從狀態(tài)a依次經過狀態(tài)b、c和d后再回到狀態(tài)a,整個過程由兩個等溫和兩個等容過程組成。下列說法正確的是(　　) A.從a到b,氣體的溫度一直升高 B.從b到c,氣體與外界無熱量交換 C.從c到d,氣體對外放熱 D.從d到a,單位體積中的氣體分子數目增大 E.從b到c氣體吸收的熱量與從d到a氣體放出的熱量相同 7. (多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經歷三個過程ab、bc、ca回到原

5、狀態(tài),其p-T圖象如圖所示,下列判斷正確的是(　　) A.過程ab中是等容變化 B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D.a、b和c三個狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動能最小 E.b和c兩個狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同 8.(2019全國Ⅲ卷)用油膜法估算分子大小的實驗中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

6、為得到油酸分子的直徑,還需測量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 9.(2019全國Ⅲ卷)如圖,一粗細均勻的細管開口向上豎直放置,管內有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強為76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K。 (1)求細管的長度; (2)若在倒置前,緩慢加熱管內被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時密封氣體的溫度。

7、 10. 如圖所示,容器A和汽缸B都能導熱,均處于27 ℃的環(huán)境中,汽缸B上方與大氣連通,大氣壓強為p0=1.0×105 Pa。開始時閥門K關閉。A內為真空,其容積VA=1.2 L,B內活塞橫截面積S=100 cm2、質量m=1 kg,活塞下方充有理想氣體,其體積VS=4.8 L。活塞上方恰與汽缸上部接觸但沒有彈力。A與B間連通細管體積不計,打開閥門K后使活塞緩慢下移。不計摩擦,g取10 m/s2。 (1)求穩(wěn)定后活塞的位置及活塞下移過程中汽缸B內氣體對活塞做的功。 (2)穩(wěn)定后將閥門K再次關閉,然后把整個裝置放置于207 ℃的恒溫槽中。求活塞穩(wěn)定后汽缸B內氣體的壓強。

8、 11. (2019云南大理模擬)豎直放置的一粗細均勻的U形細玻璃管中,兩臂分別灌有水銀,水平部分有一空氣柱,各部分長度如圖所示,單位為 cm?，F將管的右端封閉,從左管口緩慢倒入水銀,恰好使水平部分右端的水銀全部進入右管中。已知大氣壓強p0=75 cmHg,環(huán)境溫度不變,左管足夠長。求: (1)此時右管封閉氣體的壓強; (2)左管中需要倒入水銀柱的長度。 12. 如圖甲所示,粗細均勻、橫截面積為S的足夠長的導熱細玻璃管豎直放置,管內用質量為m的水銀柱密封

9、著一定質量的理想氣體,當環(huán)境溫度為T(熱力學溫度),大氣壓強為p0時,理想氣體的長度為l0,現保持溫度不變,將玻璃管緩慢水平放置。重力加速度為g,不計摩擦。求: (1)穩(wěn)定后氣柱的長度; (2)若將環(huán)境溫度降為T3(熱力學溫度),將玻璃管平放于光滑水平桌面上并讓其以加速度a向左做勻加速直線運動(如圖乙所示),求穩(wěn)定后的氣柱長度。 專題分層突破練16　熱學 1.BCD　解析 根據理想氣體方程pVT=C,氣體的壓強和體積都增加,所以氣體溫度升高,內能增加,A錯、B對;氣體的體積增大,氣體對外做功,C對;根據熱力學第一定律ΔU=W+Q,其中ΔU

10、>0,W<0,所以Q>0,從外界吸收熱量,D對;氣體吸收的熱量,一部分對外做功,另一部分增加了氣體的內能,E錯。 2.ADE　解析 車胎容積一定,向自行車內打氣時,車胎內的氣體越來越多,環(huán)境溫度不變,氣體壓強越來越大,用打氣筒打氣時,車胎內氣體對打氣筒的壓力越來越大,所以打氣時感覺越來越費力,故選項A正確;感覺十分悶熱、潮濕,這是因為此時空氣相對濕度較大,人體皮膚表面的汗液難以蒸發(fā),故選項B錯誤;布朗運動是微小顆粒的運動,在光學顯微鏡下能看到,肉眼看到的顆粒運動不是布朗運動,所以發(fā)現池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運動,這不是布朗運動,故選項C錯誤;浸潤指液體與固體發(fā)生接觸時,液體附著

11、在固體表面或滲透到固體內部的現象,此時看到教室外的玻璃窗已經被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說明水對玻璃是浸潤的,故選項D正確;空調機在制冷過程中,從教室內吸收的熱量少于向教室外放出的熱量,因為電能也部分轉化為熱能,故選項E正確。 3.BCE　解析 表面張力產生在液體表面層,它的方向平行于液體表面,而非與液面垂直,A錯誤;單晶體具有各向異性的性質,B正確;對于不同的壓強和溫度,飽和汽壓不同,故絕對濕度大時相對濕度不一定大,C正確;熱力學第二定律有不同的表述:不可能從單一熱源吸熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響;熱量不可以全部轉化為功,但是機械能可以全部轉化為內能,D錯誤;根據液晶特點和性

12、質可知:液晶既有液體的流動性,又具有單晶體的各向異性,E正確;故選BCE。 4.ADE　解析 根據熱力學第二定律可知,熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,但要引起其他的變化,選項A正確;根據熱力學第一定律,ΔU=W+Q,則物體放出熱量,若對外做功,其內能不一定減少,選項B錯誤;溫度高的物體的分子平均動能一定大,但內能不一定大,選項C錯誤;若兩分子間的距離減小,則分子間的引力和分子間的斥力均增大,選項D正確;若分子間的作用力表現為斥力,則隨分子間距離的減小,分子力做負功,則分子間的勢能增大,選項E正確;故選ADE。 5.ACE　解析 單晶體和多晶體均存在固定的熔點,選項A正確;空氣相對濕度越大

13、,空氣中水蒸氣壓強越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越慢,選項B錯誤;液晶的光學性質與某些晶體相似,具有各向異性,選項C正確;用油膜法估測分子大小時,用油酸溶液中含有的純油酸的體積除以油膜面積,可估測油酸分子的直徑,選項D錯誤;由于液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離,所以液體表面存在張力,選項E正確;故選ACE。 6.ACD　解析 從a到b,體積不變,壓強增大,溫度一直升高,A正確;從b到c,溫度不變,內能不變,壓強減小,體積增大,對外做功,氣體從外界吸收熱量,B錯誤;從c到d,體積不變,壓強減小,溫度降低,內能減小,氣體對外放熱,C正確;從d到a,溫度不變,壓強增大,體積減小,單位體積中的氣體

14、分子數目增大,D正確;從b到c氣體吸收的熱量等于氣體對外做的功,從d到a氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功,兩個過程體積變化相同,但壓強不同,做的功不同,所以從b到c氣體吸收的熱量與從d到a氣體放出的熱量不同,E錯誤。故選ACD。 7.ADE　解析 由題圖可知,ab過程,氣體壓強與熱力學溫度成正比,則氣體發(fā)生等容變化,A正確;bc過程氣體發(fā)生等溫變化,氣體內能不變,壓強減小,由玻意耳定律可知,體積增大,氣體對外做功,由熱力學第一定律ΔU=Q+W可知,氣體吸熱,故B錯誤;由圖象可知,ca過程氣體壓強不變,溫度降低,由蓋—呂薩克定律可知,其體積減小,外界對氣體做功,W>0,氣體溫度降低,內能減少

15、,ΔU<0,由熱力學第一定律可知,氣體要放出熱量,過程ca中外界對氣體所做的功小于氣體所放熱量,故C錯誤;a、b和c三個狀態(tài)中,a狀態(tài)的溫度最低,溫度是分子平均動能的標志,故分子平均動能最小,故D正確;由圖象可知,bc過程氣體發(fā)生等溫變化,氣體內能不變,壓強減小,由玻意耳定律可知,體積增大,b、c狀態(tài)氣體的分子數密度不同,b和c兩個狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同,故E正確。 8.答案 使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1 mL油酸酒精溶液的滴數,得到一滴溶液中純油酸的體積　單分子層油膜的面積 解析 稀釋后,油

16、酸在淺盤的水面上更容易形成一塊單分子層油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1mL油酸酒精溶液的滴數n,得到一滴油酸酒精溶液的體積1mLn,之后根據濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。根據公式d=VS可知,還需要測單分子層油膜的面積S。 9.答案 (1)41 cm　(2)312 K 解析 (1)設細管的長度為L,橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時,設水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強為p;細管倒置時,氣體體積為V1,壓強為p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1　　　　　　　　① 由力的平衡條件有 p=p0+ρgh ② p1=p0-ρgh ③ 式中

17、,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強。由題意有 V=S(L-h1-h) ④ V1=S(L-h) ⑤ 由①②③④⑤式和題給數據得 L=41cm ⑥ (2)設氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T,由蓋—呂薩克定律有 VT0=V1T ⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數據得 T=312K。 ⑧ 10.答案 (1)距汽缸頂部0.12 m　-121.2 J (2)1.212×105 Pa 解析 (1)未打開閥門K時有: pB=p0S+mgS=1.01×105Pa 打開閥門后,活塞緩慢下降。 如果活塞穩(wěn)定時停留在汽缸底部,則此時氣體體積減小為1.2L,壓強會大于pB,不

18、符合實際,故最終活塞未與汽缸底部接觸。所以氣體的溫度、壓強均未變化,則體積也不變,設最終汽缸B中氣體體積為V1 則有:VS=VA+V1,代入數據解得:V1=3.6L。 活塞下移距離為: d=VS-V1S=(4.8-3.6)×10-3100×10-4m=0.12m 所以穩(wěn)定后活塞的位置距汽缸頂部為0.12m。 氣體對活塞的作用力為:pS=p0S+mg=1×105×0.01N+10N=1010N 做功為:W=-pSd=-1010×0.12J=-121.2J。 (2)閥門K關閉,整個裝置放置于207℃的恒溫槽中,則活塞將上升,如果氣體發(fā)生等壓變化,設最終體積為V2,根據查理定律:V2T

19、2=V1T1, 解得:V2=5.76L>VB=4.8L 說明活塞最終停在汽缸頂部,根據理想氣體狀態(tài)方程有:pBV1T1=pB'VST2 代入數據解得:pB'=1.212×105Pa。 11.答案 (1)90 cmHg　(2)27 cm 解析 (1)設玻璃管的橫截面積為S,對右管中的氣體,初態(tài)p1=75cmHg,V1=30S 末態(tài)體積:V2=(30-5)S=25S 由玻意耳定律:p1V1=p2V2 解得:p2=90cmHg。 (2)對水平管中的氣體,初態(tài) p=p0+15cmHg=90cmHg,V=11S; 末態(tài)壓強:p'=p2+20cmHg=110cmHg 根據玻意耳定律

20、:pV=p'V' 解得V'=9S,水平管中的空氣柱長度變?yōu)?cm,此時原來左側19cm水銀柱已有11cm進入到水平管中,所以左側管中倒入水銀柱的長度應該是110cm-75cm-8cm=27cm。 12.答案 (1)(mg+p0S)l0p0S　(2)p0S+mg3(p0S-ma)l0 解析 (1)初始時封閉氣體的壓強 p1=p0+mgS 水平放置時封閉氣體的壓強p2=p0 由理想氣體方程可得:p1l0S=p2lS 解得l=(mg+p0S)l0p0S (2)當環(huán)境溫度降為T3時,有:l2ST1=l3ST2 其中T1=T,T2=T13,l2=l 得l3=l3 當玻璃管向左以加速度a做勻加速運動時。有 (p0-p3)S=ma p3l4=p0l3 解得:l4=p0S+mg3(p0S-ma)l0。 13