高考物理二轮复习专题练习卷热学解析版.docx

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高考物理二轮复习专题练习卷热学解析版

2020年高考物理二轮复习专题练习卷----热学

一选择题

1.对于实际的气体，下列说法正确的是

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能

C．气体的内能包括气体整体运动的动能

D．气体的体积变化时，其内能可能不变

E．气体的内能包括气体分子热运动的动能

解析　气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和，不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能，选项A、C错误，B、E正确；气体体积变化时，其分子势能可能增加、可能减小，而分子的动能可能增加、可能减小，其内能可能不变，选项D正确。

答案　BDE

2.如图所示，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

解析　由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，没有热量交换，根据ΔU＝W＋Q，气体的内能增大，故选项B、D正确；气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项E错误。

答案　ABD

3.下列说法中正确的是

A．石墨和金刚石是晶体，玻璃和木炭是非晶体

B．同种元素形成的晶体只能有一种排列规律

C．晶体的分子（或原子、离子）排列是有规则的

D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

E．晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的

解析　根据晶体和非晶体的特性和分类知A项正确；同种元素原子可以按不同结构排列，即具有不同的空间点阵，物理性质则不同，如石墨和金刚石，B项错误；晶体的分子（或原子、离子）排列规则，构成空间点阵，非晶体的分子（或原子、离子）排列不规则，C项正确；由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别，晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D项正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故E项错误。

答案　ACD

4.关于固体、液体和气体，下列说法正确的是

A．固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有确定的几何形状

B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性

C．在围绕地球运行的“天宫一号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果

D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压

E．大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率按“中间少，两头多”的规律分布

解析　非晶体与多晶体没有规则的几何形状，选项A正确；液晶既有单晶体的特性（各向异性）又有液体的流动性，选项B错误；在完全失重时，由于表面张力作用，水滴呈球形，选项C正确；空气相对湿度越大，空气中的水蒸气越接近饱和状态，选项D正确；分子速率分布规律是“中间多，两头少”，选项E错误。

答案　ACD

5.一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图象如图所示。

下列判断正确的是

A．ab过程中气体一定放热

B．ab过程中气体对外界做功

C．bc过程中气体内能保持不变

D．bc过程中气体一定吸热

E．ca过程中容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定减小

解析　根据图象可知，过程ab中气体的温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＜0，气体一定放热，故A项正确，B项错误；过程bc中气体体积不变，不做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＞0，气体一定从外界吸收热量，故C项错误，D项正确；ca过程中，温度降低，分子热运动的平均动能减小；体积增大，而分子数密度减小，故气体分子对器壁单位面积上的平均作用力减小，故E项正确。

答案　ADE

6.下列说法中正确的是

A．如图甲所示为热机工作能流分配图，如果在理想情况下没有任何漏气、摩擦、不必要的散热损失，热机的效率会达到100%

B．如图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的关系图，若两分子间距从r0开始逐渐增大，则分子力先变大后变小，分子势能逐渐变大

C．如图丙所示为某理想气体分子速率分布图象，由图可知与0℃相比，100℃时速率大的分子所占比例较多

D．在某样品薄片上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，结果得到如图丁所示石蜡熔化的图样，则该样品一定为非晶体

E．如图戊所示，透明塑料瓶内有少量水，水上方有水蒸气。

用橡胶皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会出现“白雾”，这是由于气体膨胀对外做功温度降低造成的

解析　根据热力学第二定律可知，如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率也不可以达到100%，故A项错误；如图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的关系图，若两分子间距从r0开始逐渐增大，则分子力先变大后变小，由于分子力做负功，分子势能逐渐变大，故B项正确；如图丙所示为某理想气体分子速率分布图象，由图可知与0℃相比，100℃时速率大的分子所占比例较多，故C项正确；在某样品薄片上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，由图可知，该样品具有各向同性，则该样品可以是非晶体和多晶体，故D项错误；如图戊所示，透明塑料瓶内有少量水，水上方有水蒸气。

用橡胶皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会出现“白雾”，这是由于气体膨胀对外做功温度降低造成的，故E项正确。

答案　BCE　

7.下列说法正确的是________。

A．物体的温度越高，分子的平均动能就越大

B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增加

C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能

D．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功

E．热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体

解析　温度是分子平均动能的标志，所以温度越高，分子的平均动能就越大，A正确；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体内能的变化不仅仅取决于吸收还是放出热量，还取决于气体对外界做功还是外界对气体做功，故B错误；热力学第二定律表明，第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但如果引起了其他变化，内能也可以全部转化为机械能，C错误；从单一热源吸收热量使之完全变成功而不引起其他变化，是不可能的，但如果引起了其他变化，则是可能的，故D正确；热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，E正确。

答案　ADE　

8.下列说法正确的是________。

A．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力

B．热力学系统在吸热的同时没有对外做功，其内能一定增加

C．用显微镜观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动

D．已知阿伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小

E．气体向真空的自由扩散是不可逆的

解析　液体的表面张力是分子之间的相互作用力，与是否失重无关，故选项A正确；系统没有对外做功，即W＝0，系统吸热，Q＞0，由热力学第一定律知，系统的内能一定增加，故选项B正确；布朗运动是悬浮微粒的运动，不是液体分子的运动，故选项C错误；已知阿伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子平均占有的空间体积，不是分子本身的体积，故选项D错误；气体向真空的自由扩散是不可逆的，故选项E正确。

答案　ABE　

9.下列说法中正确的是________。

A．物体温度不变，内能一定不变

B．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，热力学第二定律指出内能不可能完全转化为机械能，故二者是相互矛盾的

C．热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律

D．大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强

E．对于一定质量的理想气体，温度不变，压强增大时，气体的体积一定减小

解析　物体温度不变，物体的内能有可能改变，比如单晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，A错误；热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，热力学第二定律则指出了能量转化的方向性，二者并不矛盾，B错误；能量守恒定律告诉我们，各种形式的能都可以相互转化，所以热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时能量守恒定律的具体体现，C正确；根据气体压强产生的原因知，气体的压强就是大量气体分子对容器壁的持续性作用形成的，D正确；由理想气体状态方程知，对于一定质量的理想气体，温度不变，压强增大时，气体体积一定减小，E正确。

答案　CDE

10.下列说法中正确的是________。

A．物体从外界吸热，其内能不一定增大

B．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点

C．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均速率不相同

D．用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积

E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

解析根据热力学第一定律公式ΔU＝Q＋W，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，A正确；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，B错误；温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，由于氢气分子和氧气分子的质量不相同，则它们分子的平均速率不相同，C正确；摩尔体积除以阿伏加德罗常数算出的是气体分子占据的空间，气体分子间的空隙很大，所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积，D错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子力和分子势能随分子间距离的减小而增大，E正确。

答案ACE

二非选择题

11．A、B是体积相同的汽缸，B内有一导热的、可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C、D为不导热的阀门。

起初，阀门关闭，A内装有压强p1＝2.0×105Pa温度T1＝300K的氮气。

B内装有压强p2＝1.0×105Pa，温度T2＝600K的氧气。

打开阀门D，活塞C向右移动，最后达到平衡，以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V1∶V2等于多少？

（假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接汽缸的管道体积可忽略）

解析　对于A容器中的氮气

初状态：

压强p1′＝2.0×105Pa，

体积V1′＝V，温度T1′＝300K

末状态：

压强p1，体积V1，温度T1＝T

根据理想气体的状态方程可得

＝

对于B容器中的氧气，

初状态：

压强p2′＝1.0×105Pa，

体积V2′＝V，温度T2＝600K

末状态：

压强p2，体积V2，温度T2＝T

由气态方程可知：

＝

根据活塞受力平衡可得：

p1＝p2

联立以上各式解得：

＝4。

答案　4

12.如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量m＝1kg、横截面积S＝5×10－4m2，原来活塞处于A位置。

现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的V－T图象如图乙所示。

已知大气压强p0＝1.0×105Pa，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g＝10m/s2。

（1）求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积；

（2）若缸内气体原来的内能U0＝72J，且气体内能与热力学温度成正比。

求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。

解析　

（1）活塞从A位置缓慢到B位置，活塞受力平衡，气体做等压变化，以活塞为研究对象：

pS＝p0S＋mg

解得：

p＝p0＋

＝1.2×105Pa

以气体为研究对象：

＝

，

解得：

VB＝

＝6×10－4m3

（2）由气体的内能与热力学温度成正比：

＝

，解得：

UB＝108J

外界对气体做功：

W＝－p（VB－VA）＝－24J

由热力学第一定律：

ΔU＝UB－U0＝Q＋W

得气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为Q＝60J。

答案　

（1）1.2×105Pa　6×10－4m3　

（2）60J

13.如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。

已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。

开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。

现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。

求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。

重力加速度大小为g。

解析　本题考查气体实验定律等知识。

开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。

设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有

＝

①

根据力的平衡条件有

p1S＝p0S＋mg②

联立①②式可得

T1＝（1＋

）T0③

此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。

根据盖－吕萨克定律有

＝

④

式中

V1＝SH⑤

V2＝S（H＋h）⑥

联立③④⑤⑥式解得

T2＝（1＋

）（1＋

）T0⑦

从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为

W＝（p0S＋mg）h。

答案　（1＋

）（1＋

）T0　（p0S＋mg）h

14.如图所示，两端开口的U形管粗细均匀，左右两管竖直，底部的直管水平，用两段水银柱封闭一段空气柱，水银柱和空气柱的长度如图中标注所示，即右管中水银柱高14cm，水平管中水银柱长6cm，水平管中空气柱长10cm，左管中空气柱长6cm。

已知大气压强p0＝76cmHg。

（1）如果在左管内缓慢注入10cm高的水银，则左右两侧的水银上方液面高度差为多少？

（2）气体初态温度为27℃，如果在

（1）问的条件下，继续在右管内缓慢注入4cm高的水银后，需对气体加热到多少开尔文，气体刚好充满整个水平管？

解析　

（1）气体初态压强为p1，右管中水银柱高

h1＝14cm

p1＝p0＋ρgh1＝（76＋14）cmHg＝90cmHg

气体初态体积V1＝（10＋6）S＝16S

设左管中水银柱高h2，p1＝p0＋ρgh2＝76＋h2，

解得：

h2＝14cm

往左管内缓慢注入10cm高的水银，左管中水银高24cm，

右管和水平管中水银总高h3＝14＋6＝20cm，

所以水平管中水银将被全部压入右管，气体的末状态压强p2

p2＝p0＋ρgh3＝（76＋20）cmHg＝96cmHg

根据玻意耳定律：

p1V1＝p2V2

V2＝15S

即气体长为15cm，

左管中水银柱高h2′

则p2＝p0＋ρgh2′

解得：

h2′＝20cm

左管水银进入水平管中长度

24cm－20cm＝4cm

水平管中气体长度

10cm＋6cm－4cm＝12cm

右管中气体长度

15cm－12cm＝3cm

右管上方水银面比左管高3cm

（2）气体V3＝16S＝V1

p3＝p0＋ρgh2＝（76＋14＋10）cmHg＝100cmHg

T1＝（273＋27）K＝300K

根据查理定律

＝

解得：

T3＝

K。

答案　

（1）3cm　

（2）

K

15.两端封闭、长度为l＝1m的长玻璃管（粗细均匀）中间有一段长度h＝28cm的水银柱将内部气体隔成A、B两部分，玻璃管竖直放置时水银柱正好在玻璃管正中间位置，如图所示。

此时B部分气体的压强pB＝70cmHg，在距离水银柱下端9cm处有一个小孔D被橡皮塞封住。

已知大气压强p0＝75cmHg，保持玻璃管竖直且A端在上，拔去橡皮塞，由于小孔D处压强小于大气压强，空气进入（水银不流出）将水银柱从小孔D处分成两段，环境温度t0＝27℃不变。

①求稳定后A、B两部分气体的体积之比。

②若将B部分气体浸没在温水中，使下段水银柱的上表面恰好与小孔D相平，则温水的温度t为多少摄氏度？

解析　①设玻璃管的横截面积为S，橡皮塞拔去前A、B两部分气体的体积相等，均为V0＝l0S，l0＝

＝36cm，A部分气体的压强pA＝pB－28cmHg＝42cmHg；拔去橡皮塞后pA′＝p0－（28－9）cmHg＝56cmHg、pB′＝p0＋9cmHg＝84cmHg

设橡皮塞拔去后A、B两部分气体的体积分别为VA＝lAS、VB＝lBS，由玻意耳定律得

pAl0S＝pA′lAS

pBl0S＝pB′lBS

联立解得lA＝27cm、lB＝30cm

则稳定后A、B两部分气体的体积之比

＝

＝

②将B部分气体浸没在温水中，B部分气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有

＝

其中T0＝t0＋273K、T＝t＋273K

代入数据解得t＝87℃

答案　①

　②87℃