选修33热学测试.docx

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选修33热学测试

养鹿中学高二2017-2018学年度热学测试

物理试卷

考试范围：

热学；考试时间：

90分钟；命题人：

肖将军

评卷人

得分

一、选择题（本题共10道小题，每小题5分，共50分）

1.以下关于分子力的说法，正确的是（　　）

A．分子间的距离增大则分子间的斥力与引力均减小

B．气体分子之间总没有分子力的作用

C．液体难于压缩表明液体中分子总是引力

D．当分子间表现为引力时，随分子间距离增大分子间势能增大

E．当分子间的引力与斥力大小相等时分子间势能最小

2.下列说法正确的是（　　）

A．﹣2℃时水已经结为冰，此时水分子已经停止了热运动

B．100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能

C．悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈

D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大

E．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大

3.下列叙述中正确的是（　　）

A．已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以计算出阿伏加德罗常数

B．布郎运动就是分子的无规则运动

C．对理想气体做功，内能不一定增加

D．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

E．用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了3.0×105J的功，同时气体向外界放出1.5×105J的热量，则气体内能增加了1.5×105J

4.下列说法正确的是

A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动

B．液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离

C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生

D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小

E．气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多

5.下列叙述中正确的是（　　）

A．布朗运动就是液体分子的无规则运动

B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加而增加

C．对于一定质量的理想气体，温度升高时，压强可能减小

D．已知水的密度和水的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数

E．扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动

6.下列说法中正确的是（　　）

A．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大

B．一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能可能减少

C．相同质量的两种物质，提高相同的温度，内能的增量一定相同

D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系

E．凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性

7.有关热学的说法，正确的是（　　）

A．布朗运动的实质就是分子的热运动

B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大

C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到﹣300℃

D．热量可以从低温物体传递到高温物体

E．对物体做功，物体的内能可能减小

8.下列说法正确的是（　　）

A．温度越高，扩散进行的越快

B．悬浮在水中的花粉运动反映了花粉分子的热运动

C．当分子间表现为引力时，随分子间距离的增大分子间势能增大

D．当分子间的引力与斥力大小相等时，分子间势能最小

E．外界对物体做功，物体内能一定增加

9.下列说法正确的是（　　）

A．液体中悬浮的微粒越大，布朗运动越显著

B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大

C．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律

D．一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增加

E．因为液体表面层分子分布比内部稀疏，因此液体表面有收缩趋势

10.下列有关热现象分析与判断正确的是（　　）

A．布朗运动是由于液体分子对固定小颗粒的撞击引起的，固定小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著

B．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房子内的气温将会增加

C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数越多，液体继续蒸发，饱和气压强增大

D．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多

E．在一个大气压下，1g100℃的水吸收2.26×103J热量变为1g100℃的水蒸气，在这个过程中，2.26×103J=水蒸气的内能+水的内能+水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功．

评卷人

得分

二、计算题（本题共6道小题,每小题10分,共60分）

11.一圆柱形气缸，质量M为10kg，总长度L为40cm，内有一活塞，质量m为5kg，截面积S为50cm2，活塞与气缸壁间摩擦可忽略，但不漏气（不计气缸壁与活塞厚度），当外界大气压强p0为1×105Pa，温度t0为7℃时，如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，如图所示，气缸内气体柱的高L1为35cm，g取10m/s2．求：

①此时气缸内气体的压强；

②当温度升高到多少摄氏度时，活塞与气缸将分离？

12.如图所示，一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内，气柱长度为h．现继续向管内缓慢地添加部分水银，水银添加完时，气柱长度变为

h．再取相同质量的水银缓慢地添加在管内．外界大气压强保持不变．

①求第二次水银添加完时气柱的长度．

②若第二次水银添加完时气体温度为T0，现使气体温度缓慢升高，求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度．

13.如图所示，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C．已知状态A的温度为300K．

①求气体在状态B的温度；

②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．

14.如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定活塞K和不计质量可自由移动的活塞A将管内气体分割成体积相等的两部分，温度都为T0=300K，压强都为P0=1.0×l05Pa．现保持下部分气体温度不变，只对上部分气体缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：

（1）下部分气体的压强；

（2）上部分气体的温度．

15.如图所示，竖直圆筒是固定不动的，筒的上部有一细管（体积不计）与大气相通，粗筒B横截面积是细筒A的4倍．B筒中a、b两轻质活塞间封有空气，气柱长L=20cm．活塞a上方的水银深H=10cm，A筒的长为3H，两活塞与筒壁间的摩擦不计．打开阀门S，用外力向上托住活塞b，使之处于平衡状态，水银面与B筒上端相平．现关闭阀门S．使活塞b缓慢上移，直至水银的一半被推入A筒中．设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强P0=1×105Pa，相当于76cm高的水银柱产生的压强．求：

（i）活塞b上移后A筒中气体的压强；

（ii）活塞b上移的距离．

16.如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。

左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。

现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：

①粗管中气体的最终压强；

②活塞推动的距离。

试卷答案

1.ADE

【考点】分子间的相互作用力．

【分析】当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力．

【解答】解：

分子之间的相互作用都随分子间距离的增大而减小分子引力的变化慢，当r=r0时分子引力等于分子斥力，所以，r0是分子的平衡距离，r大于平衡距离，分子力表现为引力，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力：

分析间距离为r0时分子势能最小；

A、分子之间的相互作用都随分子间距离的增大而减小分子引力的变化慢．故A正确；

B、气体分子之间有分子力的作用，只是比较小．故B错误；

C、液体难于压缩表明液体中分子倍压缩时总是斥力；故C错误；

D、当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大，即随分子间距离增大分子间势能增大故D正确；

E、当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大；当分子间表现为斥力时，减小距离需要克服斥力做功，分子势能增大，所以当分子间的引力与斥力大小相等时分子间势能最小．故E正确．

故选：

ADE

2.CDE

【分析】物质是由大量分子组成的；分子永不停息的做无规则的热运动；分子间存在相互作用的引力和斥力，并且引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小；明确布朗运动的决定因素，知道颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈；明确热力学第二定律的内容，知道理想气体自由膨胀时，体积增大，熵增大．

【解答】解：

A、﹣2℃时水已经结为冰，虽然水分子热运动剧烈程度降低，但不会停止热运动，故A错误．

B、只有同质量的水和水蒸气才能比较内能．故B错误；

C、悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，故C正确；

D、分子间的引力与斥力都随分子间的距离的减小而增大，故D正确；

E、一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，无序性增加，故熵增大，故E正确．

故选：

CDE．

【点评】本题考查分子动理论的基础知识，属记忆内容，其中要注意的是分子间作用力与分子间距离的关系，同时注意明确热力学第二定律所描述的方向性和熵增加原理．

3.ACE

【考点】热力学第一定律；阿伏加德罗常数；布朗运动．

【分析】解答本题需掌握：

摩尔质量=分子质量×阿伏加德罗常数；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动；做功和热传递都可以改变物体的内能；根据分子力变化的特点分析．

【解答】解：

A、已知水的摩尔质量和水分子的质量，根据摩尔质量除以水分子的质量得到阿伏加德罗常数，故A正确；

B、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，说明液体分子在永不停息地做无规则运动，故B错误；

C、做功和热传递都可以改变物体的内能，对理想气体做功，若同时气体放出热量，气体的内能不一定增加；故C正确；

D、两个分子间由很近到很远（r＞10﹣9m）距离的过程中，分子间作用力先减小，到达平衡距离为零，此后再增大最后又逐渐减小，故D错误；

E、用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了3.0×105J的功，同时气体向外界放出1.5×105J的热量，则气体内能增加了：

△E=W﹣Q=3.0×105﹣1.5×105=1.5×105J．故E正确

故选：

ACE

4.BDE

【知识点】理想气体状态方程分子力液体的表面张力现象分子动理论的基本观点和实验依据

【试题解析】布朗运动时液体分子撞击固体小颗粒时，使固体小颗粒受力不平衡所做的运动，A错误；由于液体表面分子间距大于内部分子间距，所以液体表面具有张力，B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也可以在固体中发生，比如在墙角堆煤，过一段时间之后，墙面内会有黑色的煤分子进入，C错误；随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，在分子间距小于平衡距离时，分子势能会减少，当分子间距大于平衡距离时，分子势能会增大，D正确；气体体积不变时，温度越高，分子运动的越剧烈，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，E正确。

5.BCE

【考点】分子间的相互作用力；布朗运动．

【专题】分子间相互作用力与分子间距离的关系．

【分析】布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加而增加．气体压强如何变化，可根据气态方程分析．已知水的密度和水的摩尔质量，只能求出水的摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数．扩散现象说明分子在做无规则运动．

【解答】解：

A、布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动，是由于其周围液体分子的碰撞形成的，故布朗运动是液体分子无规则热运动的反映，但并不是液体分子的无规则运动．故A错误．

B、当分子力表现为引力时，分子距离增大时，分子引力做负功，分子势能增加．故B正确．

C、对于一定质量的理想气体，由理想气体状态方程可知，若温度升高时，体积同时增大，且体积增大的比值大于温度升高的比值；则压强减小；故C正确；

D、已知水的密度和水的摩尔质量，只能求出水的摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数．故D错误．

E、扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动；故E正确；

故选：

BCE

6.BDE

【考点】分子势能；温度是分子平均动能的标志；热力学第二定律．

【分析】温度是分子平均动能的标志，影响内能的因素还有质量，改变内能的方式有做功和热传递，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．

【解答】解：

A、速度增大，不会改变物体的分子的动能；故A错误；

B、体积增大时，物体对外做功，不吸热也不放热时，内能减小；故B正确；

C、质量相同，但物体的物质的量不同；故温度提高相同的温度时，内能的增量不一定相同；故C错误；

D、物体的内能取决于物体的温度和体积；故D正确；

E由热力学第二定律可知，与是与热现象有关的宏观过程都具有方向性；故E正确；

故选：

BDE．

7.BDE

【考点】热力学第二定律；布朗运动；温度是分子平均动能的标志．

【专题】热力学定理专题．

【分析】布朗运动就是布朗微粒的运动；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大．正确应用热力学第一定律和热力学第二定律解答．

【解答】解：

A、布朗运动就是微粒的运动，它间接反应了液体分子做无规则运动，故A错误；

B、温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大．故B正确

C、OK（﹣273℃）是不可能达到的，所以﹣300℃是不可能达到的．故C错误；

D、热量在一定的条件下，可以从低温物体传递到高温物体，故D正确；

E、根据热力学第一定律可知，对物体做功的同时，若放出热量，其内能不一定增加，故E正确，

故选：

BDE

8.ACD

【考点】热力学第一定律；分子间的相互作用力．

【分析】明确分子热运动与温度间的关系，知道布朗运动是液体分了无规则运动的反映，明确分子力做功与分子势能间的关系，知道分子力做正功时分子势能减小，而分子力做负功时分子势能增大；同时掌握热力学第一定律的内容和应用，明确做功和热传递均可以改变物体的内能．

【解答】解：

A、分子热运动与温度有关，温度越高，扩散进行的越快，故A正确；

B、悬浮在水中的花粉运动反映了液体分子的热运动，而不是反映花粉分子的运动，故B错误；

C、当分子间表现为引力时，随分子间距离的增大分子力做负功，故分子势能增大，故C正确；

D、根据分子势能与分子力做功的关系可知，当分子间的引力与斥力大小相等时，分子间势能最小，故D正确；

E、外界对物体做功时，如果没有热交换，则内能一定减小，故E错误．

故选：

ACD．

9.BDE

【考点】热力学第二定律；布朗运动；热力学第一定律；表面张力产生的原因．

【分析】布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反应，固体微粒越大布朗运动越不明显；

根据分子力做功判断分子势能的变化，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增加．

第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律；

根据理想气体状态方程

可知，压强、体积都增大时，温度升高，则内能增加；

液体表面张力的原因是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力．

【解答】解：

A、固体微粒越大，同一时刻与之碰撞的液体分子越多，固体微粒各个方向受力越趋近平衡，布朗运动越不明显，故A错误；

B、在r＞r0时，分子力表现为引力，分子间距离增大时分子力做负功，故r越大，分子势能越大，故B正确；

C、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误；

D、根据理想气体状态方程

可知，压强、体积都增大时，温度升高，则内能增加，故D正确；

E、由于蒸发只在液体表面进行，因此液体表面分子比较稀疏，分子间的距离大于平衡距离r0，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势．故E正确

故选：

BDE

10.BCD

【考点】热力学第二定律；布朗运动；热力学第一定律．

【分析】颗粒越大，布朗运动越不明显；根据热力学第一定律公式△U=W+Q分析房间内气温的变化；饱和气压随温度的升高而增大；气体压强与大气压强不同，指的是封闭气体对容器壁的压强，气体压强产生的原因是大量气体分子​对容器壁的持续的、无规则撞击产生的．气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定；水变成同温度的水蒸气的过程要吸收热量，平均动能不变，分子势能增加，水变成同温度的水蒸气的过程要对外做功．

【解答】解：

A、布朗运动是由于液体分子对固定小颗粒的撞击引起的，固定小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，不平衡性越不明显，布朗运动就越不显著，故A错误；

B、夏天为了降低温度同时打开电冰箱和电风扇，二电器工作较长时间后，为要消耗电能，故W＞0，与外界无热交换，故Q=0，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，房内气体内能增加，故房间内部的气温将升高；故B正确；

C、温度升高，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液体飞出的分子数增多，原来的动态平衡要被破坏，液体就要继续蒸发，饱和汽的密度增大，分子运动的平均动能也变大，所以饱和气压增大，故C正确；

D、由玻意耳定律可知气体的体积减小，分子数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多．故D正确；

E、温度是分子平均动能的标志，温度不变分子平均动能不变．100℃的水变成同温度的水蒸气的过程要吸收热量，平均动能不变，内能增加．由于要对外做功，所以根据热力学第一定律可知所吸收的热量等于对外界做的功和物体内能的增加量，吸收的热量2.26×103J等于水蒸气和水的内能的增量加上水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功，故E错误；

故选：

BCD

11.

解：

（1）以气缸为研究对象，受力分析，受到重力、外界大气压力，气缸内气体的压力．

根据平衡条件得：

p0S=pS+Mg

p=p0﹣

=1×105﹣

Pa=0.8×105Pa，

（2）温度升高，气缸内气体的压强不变，体积增大，根据气体等压变化方程得：

当活塞与气缸将分离时，气柱的总长度为40cm，代入数据得：

解得：

T2=320K=47°C

答：

（1）此时气缸内气体的压强是0.8×105Pa；

（2）当温度升高到47°C，活塞与气缸将分离．

【考点】封闭气体压强．

【分析】以气缸为研究对象，受力分析，利用平衡即可求出此时封闭气体的压强；

温度升高，气缸内气体的压强不变，体积增大，根据气体方程列出等式求解．

12.

解：

（1）设开始时封闭气体压强为P0，每次添加的水银产生的压强为P，玻璃管的横截面积为S，由玻意耳定律列方程得：

①

设后来空气柱长度为h′，由由玻意耳定律列方程得：

P0hS=（P0+2P）h′S②

连理解得：

h′=

③

（2）由盖﹣吕萨克定律得：

④

联立①④解得，T=

答：

（1）第二次水银添加完时气柱的长度为

．

（2）气体的温度为

．

【考点】理想气体的状态方程．

【分析】

（1）两次添加水银前后，气体做等温变化，分别由玻意耳定律列方程组便可求解．

（2）第二次水银添加完时气体温度为T0，现使气体温度缓慢升高，则气体的压强保持不变，由等压变化列方程组求解．

13.

解：

①由理想气体的状态方程

=

解得气体在状态B的温度TB=1200K

②由B→C，气体做等容变化，由查理定律得：

=

TC=600K

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，

△U=W+Q，可知气体要放热

答：

①求气体在状态B的温度为1200K；

②由状态B变化到状态C的过程中，气体是放热．

【考点】理想气体的状态方程；热力学第一定律；气体的等容变化和等压变化．

【专题】理想气体状态方程专题．

【分析】根据气体状态方程和已知的变化量去计算其它的物理量

根据符号法则，确定Q、W的正负号，代入公式△U=Q+W进行判断．

14.

解：

（1）对下部分气体：

初态压强P0，体积V0，末态：

V1=

气体做等温变化，有：

P0V0=P1V1

代入数据得：

P1=2×105Pa

（2）对上部分气体，根据理想气体状态方程，有：

当活塞A移动到最低点B时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强

P1=P2

代入数据得：

T2=3T0=900k

答：

（1）下部分气体的压强2×105Pa；

（2）上部分气体的温度900K．

【考点】理想气体的状态方程．

【分析】分别以上下两部分气体为研究对象，利用理想气体状态方程求解．

15.

解：

（i）设A筒的横截面积为S（

），A中气体初态的压强为

，A中气体初态的体积为

，则有

A中末态气柱的气体为：

'=

﹣

•4S=10S

由玻意耳定律：

得

=

'

'

解得活塞b上移后A筒中气体的压强为：

'=

=3×

（ii）设B中气体初态的压强为

，末态的压强为

'，则有：

'=

'+

+

=

B中气体初态的体积为：

B中气体末态的体积为：

'=l'S

由玻意耳定律得：

'

'

解得B筒中末态气柱的长度为：

l'≈6.8cm

活塞b上移的距离为：

代入数据解得：

d=18.2cm

答：

（i）活塞b上移后A筒中气体的压强为

；

（ii）活塞b上移的距离为18.2cm

【考点】理想气体的状态方程；封闭气体压强．

【分析】

（1）对A中气体根据玻意耳定律求解活塞b上移后A筒中气体的压强

（2）对B中的气体根据玻意耳定律求出末态B筒中末态气柱的长度，由几何关系求解活塞b上移的距离；

16.①88cmHg；②4．5cm

【知识点】理想气体状态方程分子力液体的表面张力现象分子动理论的基本观点和实验依据

【试题解析】①设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，以右管封闭气体为研究对象．初状态p1＝80cmHg，V1＝11×3S＝33S，

两管液面相平时，Sh1＝3Sh2，h1＋h2＝4cm，解得h2＝1cm， 

此时右端封闭管内空气柱长l＝10cm， 

V2＝10×3S＝30S

气体做等温变化有p1V1＝p2V2  

即80×33S＝p2×30S   解得p2＝88cmHg 

②以左管被活塞封闭气体为研究对象

p1′＝76cmHg，V1′＝11S，p2＝p2′＝88cmHg

气体做等温变化有p1′V1′＝p2′V2′  

解得V2′＝9．5S 

活塞推动的距离为L＝11cm＋3cm－9．5cm＝4．5cm