届物理二轮选修33 热学专题卷全国通用.docx
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届物理二轮选修33热学专题卷全国通用
2019届物理二轮 选修3－3 热学专题卷（全国通用）
1．（2018·全国卷Ⅲ）
（1）（多选）如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p—V图中从a到b的直线所示．在此过程中________．
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
（2）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0cm和l2＝12.0cm，左边气体的压强为12.0cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．
[解析]
（1）一定量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程
＝
可知，Tb>Ta，即气体的温度一直升高，选项A错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，选项B正确；由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，选项C正确；根据热力学第一定律，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，选项D正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，选项E错误．
（2）设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有
p1＝p2＋ρg（l1－l2）①
式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．
由玻意耳定律有
p1l1＝pl′1②
p2l2＝pl′2③
两边气柱长度的变化量大小相等
l′1－l1＝l2－l′2④
由①②③④式和题给条件得
l′1＝22.5cm
l′2＝7.5cm
[答案]
（1）BCD
（2）22.5cm 7.5cm
2．（2018·福州市高三质检）
（1）（多选）根据热学知识可以判断，下列说法正确的是________．
A．物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变
B．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功
C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中不会有水分子飞出水面
D．在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
E．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为
（2）如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑绝热气缸，气缸下面有加热装置．开始时整个装置处于平衡状态，缸内理想气体Ⅰ、Ⅱ两部分高度均为L0，温度均为T0.已知活塞A导热、B绝热，A、B质量均为m，横截面积为S，外界大气压强为p0保持不变，环境温度保持不变．现对气体Ⅱ缓慢加热，当A上升h时停止加热．求：
①此时气体Ⅱ的温度；
②若在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m时，气体Ⅰ的高度．
[解析]
（1）温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，选项A正确；载重汽车卸去货物的过程中，汽车轮胎内的气体体积增大，对外界做功，选项B错误；当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中仍然有水分子飞出水面，只不过相同时间内飞出水面的分子数和落入水中的分子数相等，达到一种动态平衡，选项C错误；影响压强的两个因素，一是单位时间内对器壁单位面积的平均撞击次数，二是撞击的力度．在压强不变的情况下，温度降低，分子的平均动能减小，对器壁的平均撞击力度减小，只能是增加单位时间内对器壁单位面积的平均撞击次数，选项D正确；阿伏加德罗常数为NA＝
，单位体积内气体的物质的量为n＝
，则该气体单位体积内的分子数为N＝nNA＝
，选项E正确．
（2）①气体Ⅱ这一过程为等压变化
初状态：
温度T0、体积V1＝L0S
末状态：
温度T、体积V2＝（L0＋h）S
根据盖—吕萨克定律可得：
＝
解得：
T＝
T0
②气体Ⅰ这一过程做等温变化
初状态：
压强p′1＝p0＋
体积V′1＝L0S
末状态：
压强p′2＝p0＋
体积V′2＝L′1S
由玻意耳定律得：
p′1L0S＝p′2L′1S
解得：
L′1＝
L0
[答案]
（1）ADE
（2）①
T0 ②
L0
3．（2018·太原一模）
（1）（多选）下列说法正确的是________．
A．布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子在永不停息地做无规则的热运动
B．同一化学成分的某些物质能同时以晶体的形式和非晶体的形式存在
C．温度升高，物体的内能一定增大
D．密度为ρ、体积为V、摩尔质量为M的铝所含原子数为
NA
E．在绕地球运行的“天宫二号”中自由漂浮的水滴成球型，这是表面张力作用的结果
（2）如图所示，导热良好的气缸开口向上，竖直固定在水平面上．缸内轻质光滑活塞封闭一段一定质量的理想气体．一根不可伸长的细绳绕过定滑轮，一端拴住活塞，另一端拴着质量为m的重物处于平衡状态．此时气体体积为V.用手托着重物，使其缓慢上升，直到细绳刚开始松驰但并未弯曲．已知大气压强为p0，活塞横截面积为S，环境温度保持不变．
①求从重物开始被托起到最高点的过程中，活塞下降的高度；
②之后从静止释放重物，重物下落到最低点时未与地面接触，活塞在气缸内比最初托起重物前的位置上升了H.若气体的温度不变，求气体吸收的热量是多少．
[解析]
（1）布朗运动是宏观的物体的运动，不是液体分子的运动，A错误．天然水晶是晶体，石英玻璃是非晶体，二者的化学成分相同，B正确．若物体温度升高时对外界做功，则内能可能减小，C错误．质量和摩尔质量的比值就是物质的量，物质的量乘以阿伏加德罗常数就是原子个数，D正确．水滴成球形就是液体表面张力作用的结果，E正确．
（2）①对气缸内封闭气体分析可知
未托重物时p1＝p0－
，气体体积是V1＝V
托起重物时p2＝p0，气体体积是V2＝V－hS
又温度不变，根据理想气体状态方程可知：
p1V1＝p2V2
解得h＝
②理想气体的温度不变时内能不变，根据热力学第一定律：
ΔU＝Q－W＝0
根据动能定理：
Q＋mg（H＋h）－p0S（H＋h）＝0
可得Q＝（p0S－mg）
[答案]
（1）BDE
（2）①
②（p0S－mg）
4．（2018·南昌一模）
（1）（多选）下列关于分子动理论和热现象的说法中正确的是________．
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体分子表面张力的作用
B．分子间的距离r增大，分子间的作用力一定做负功，分子势能增大
C．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
E．熵是物体内分子运动无序程度的量度
（2）如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，此时封闭气体的温度为T1，现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2.已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
①活塞上升的高度；
②加热过程中气体的内能增加量．
[解析]
（1）雨水没有透过布雨伞是因为液体分子表面张力的作用，选项A正确；由于分子之间的距离等于平衡位置的距离r0时，分子力为零，分子势能最小，若分子间距离小于平衡位置的距离r0，表现为斥力，当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，选项B错误；根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项C正确；悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显，选项D错误；熵是物体内分子运动无序程度的量度，选项E正确．
（2）①气体发生等压变化，有
＝
解得Δh＝
h
②加热过程中气体对外做功为
W＝pS·Δh＝（p0S＋mg）h
由热力学第一定律知内能的增加量为
ΔU＝Q－W＝Q－（p0S＋mg）h
[答案]
（1）ACE
（2）①
h
②Q－（p0S＋mg）h
5．（2018·兰州高三诊断）
（1）（多选）下列说法正确的是________．
A．第二类永动机不能制成是因为自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．布朗运动就是分子的无规则运动
C．晶体一定具有各向异性
D．由物质的摩尔质量和阿伏加德罗常数可以估算出一个物质分子的质量
E．在一个绝热系统中，外界对系统做功，系统的内能一定增大
（2）如图所示，在竖直放着的高为H的圆柱形气缸内用质量为m的活塞密封住一定质量的理想气体，活塞与容器壁之间无摩擦，容器的横截面积为S.开始时气体的温度为T0，活塞位于气缸中部，现对气缸缓慢加热，当活塞缓慢上升到距离顶部
H处时再次平衡，此过程气体吸收的热量为Q＝p0HS，外界大气压始终为p0，重力加速度为g.求：
①此过程中气缸内气体内能的变化量ΔU；
②再次平衡时气体的温度T.
[解析]
（1）第二类永动机不能制成，违背了热力学第二定律，说明自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，A正确；布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，B错误；多晶体属于晶体，多晶体具有各向同性，C错误；分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，D正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，系统与外界没有热交换，即Q＝0，外界对系统做功，则系统的内能一定增大，E正确．
（2）①由活塞受力平衡可知pS＝mg＋p0S，p＝
＋p0
气体对外做的功W＝pΔV＝
由热力学第一定律可知ΔU＝－W＋Q
得ΔU＝p0HS－
＝
②气缸内封闭的一定质量的理想气体，加热过程中气体的压强不变
初态时温度为T0，体积为V1＝
加热后末态温度为T，体积为V2＝
由理想气体状态方程可知
＝
得T＝
＝
[答案]
（1）ADE
（2）①
②
6．（2018·重庆调研）
（1）（多选）关于热现象的描述，下列说法正确的是________．
A．漂浮在水面上的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动反而越不明显
B．气体的温度越高，每个气体分子的动能都越大
C．零摄氏度的水比等质量的零摄氏度的冰的分子势能大
D．对于一定质量的理想气体，如果体积增大，就会对外做功，所以内能一定减少
E．热量既能够从高温物体传递到低温物体，也能够从低温物体传递到高温物体
（2）如图甲所示，形状别致的玻璃管，上端开口且足够长，较粗的部分横截面积S1＝2cm2，较细的部分横截面积S2＝1cm2，用适量的水银在管内密封气体．封闭气体初始温度为57℃，气柱长度L＝22cm.现对封闭气体缓慢加热，气体压强随体积变化的规律如图乙所示，管内气体可视为理想气体．
①求封闭气体初始状态的压强p1；
②当所有水银刚好全部压入细管时，求气体温度T2.
[解析]
（1）液体中悬浮的颗粒越大，同一时刻撞击它的分子越多，越容易达到平衡，布朗运动越不明显，A正确；气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，但每个气体分子的动能不一定越大，B错误；零摄氏度的冰在融化成零摄氏度的水的过程中吸收的热量主要用于增加分子间的势能，所以等质量的零摄氏度的冰和水相比较，冰的分子势能较小，C正确；对于一定质量的理想气体，如果体积增大，就会对外做功，根据热力学第一定律，如果气体从外界吸热，则内能不一定减少，D错误；热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，在外界影响下也能够从低温物体传递到高温物体，比如电冰箱，E正确．
（2）①加热之初，封闭气体体积V1＝S1L＝44cm3
由p—V图象可知p1＝80cmHg
②由p—V图象可知，所有水银刚好全部压入细管时，
封闭气体的压强p2＝82cmHg
体积V2＝48cm3
由理想气体状态方程，有
＝
解得T2＝369K
[答案]
（1）ACE
（2）①80cmHg ②369K
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