高考物理二轮热点专题训练《热学》解析版.docx

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高考物理二轮热点专题训练《热学》解析版

2020年高考物理二轮热点专题训练----《热学》

一选择题

1.关于扩散现象，下列说法正确的是（　　）

A.温度越高，扩散进行得越快

B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应

C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

【解析】根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故C正确、B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误.

【答案】ACD

2.近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）

A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动

C．温度越低PM2.5活动越剧烈

D．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度

E．PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈

【答案】BDE　

【解析】“PM2.5”是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5的尺度远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，A错误．PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，B正确．大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，C错误．导致PM2.5增多的主要原因是环境污染，故应该提倡低碳生活，有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确．PM2.5中颗粒小一些的，空气分子对颗粒的撞击越不均衡，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，E正确．

3.下列说法正确的是（　　）

A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故

E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果

【解析】水中花粉的布朗运动，反映的是水分子的热运动规律，则A项错；正是表面张力使空中雨滴呈球形，则B项正确；液晶的光学性质是各向异性，液晶显示器正是利用了这种性质，C项正确；高原地区大气压较低，对应的水的沸点较低，D项错误；因为纱布中的水蒸发吸热，则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低，E项正确.

【答案】BCE

4.下列说法正确的是（　　）

A．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能

B．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关

C．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散不符合热力学第二定律

D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

E．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关

【答案】ABE　

【解析】1g100℃的水的势能小于1g100℃的水蒸气的势能，温度相同，二者的分子平均动能相同，故A正确．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，B正确．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律，C错误．第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，D错误．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关，E正确．

5．以下说法正确的是（　　）

A．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距

B．功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程

C．用油膜法估测分子直径的实验中，把用酒精稀释过的油酸滴在水面上，待测油酸面扩散后又收缩的原因是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复以及酒精挥发后液面收缩

D．液晶具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的

E．温度高的物体分子平均动能和内能一定大

【答案】ACD　

【解析】影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，差距越大蒸发越快，人们感觉干燥，差距越小蒸发越慢，人们感觉空气潮湿，A正确．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的，B错误．由实验过程知，C正确．液晶的特点就是液晶既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，D正确．温度是分子平均动能的标志，内能由平均动能、势能和分子数共同决定，E错误．

6.关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（　　）

A.空气相对湿度越大时，水蒸发越快

B.物体的温度越高，分子平均动能越大

C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律

D.两个分子间的距离由大于10－9m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小到零，再增大

E.若一定量气体膨胀对外做功50J，内能增加80J，则气体一定从外界吸收130J的热量

【答案】BDE

【解析】空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故A错误；温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，分子平均动能越大，故B正确；第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反热力学第一定律，故C错误；两个分子间的距离由大于10－9m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先表现为引力，引力先增大到最大值后减小到零，之后，分子间作用力表现为斥力，从零开始增大，故D正确；若一定量气体膨胀对外做功50J，即W＝－50J，内能增加80J，即ΔU＝80J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝130J，即气体一定从外界吸收130J的热量.故E正确.

7.如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e，对此气体，下列说法正确的是_____

A．过程①中气体的压强逐渐减小

B．过程②中气体对外界做正功

C．过程④中气体从外界吸收了热量

D．状态c、d的内能相等

E．状态d的压强比状态b的压强小

【答案】BDE

【解析】本题考查对一定质量的理想气体的V—T图线的理解、理想气体状态方程、热力学第一定律、理想气体内能及其相关的知识点。

由理想气体状态方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，pb>pa，即过程①中气体的压强逐渐增大，A错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做功，B正确；过程④中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，C错误；由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D正确；由理想气体状态方程pdVd/Td=pbVb/Tb可知，状态d的压强比状态b的压强小，E正确。

8.一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A.b→c过程中，气体压强不变，体积增大

B.a→b过程中，气体体积增大，压强减小

C.c→a过程中，气体压强增大，体积不变

D.c→a过程中，气体内能增大，体积变小

E.c→a过程中，气体从外界吸热，内能增大

【答案】BCE

【解析】b→c过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖－吕萨克定律

＝C得知，体积应减小.故A错误.a→b过程中，气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，压强减小，根据玻意耳定律pV＝C得知，体积增大.故B正确.c→a过程中，由图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变.故C正确，D错误；一定质量的理想气体与气体温度有关，并且温度越高气体的内能增大，则知c→a过程中，温度升高，气体内能增大，而体积不变，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以气体一定吸收热量.故E正确.

9.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

【答案】BCD

【解析】一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，Tb>Ta，即气体的温度一直升高，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，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，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，D正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E错误。

10.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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

【答案】ABC

【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占比例越高，故虚线为0℃，实线是100℃对应的曲线，曲线下的面积都等于1，故相等，所以ABC正确。

二非选择题

1.题图（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：

若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈．

【答案】甲乙

【解析】温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈．

2.用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_______________________________________________________________。

实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________________________________________________________________________________。

为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是___________________________________。

【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积油膜稳定后得表面积S。

【解析】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积V，用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S，以计算厚度

。

3.如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。

用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，N2______N3。

（填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】大于等于大于

【解析】1、2等体积，2、3等压强由pV=nRT得：

=

，V1=V2，故

=

，可得：

T1=2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2；由于p1V1=p3V3；故T1=T3；则T3>T2，又p2=p3，2状态分析密度大，分析运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大。

故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3。

4.如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l、温度为T的空气柱，左右两管水银面高度差为hcm，外界大气压为h0cmHg.

（1）若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平（原右管中水银没全部进入水平部分），求在右管中注入水银柱的长度h1（以cm为单位）；

（2）在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l，求此时空气柱的温度T′.

【解析】　

（1）封闭气体等温变化：

p1＝h0－h，p2＝h0，

p1l＝p2l′，h1＝h＋3（l－l′）

解得h1＝h＋3

l

（2）空气柱的长度变为开始时的长度l时，左管水银面下降

l，右管水银面会上升2

l，此时空气柱的压强

p3＝h0＋3

l，由

＝

解得T′＝

T

【答案】　

（1）h＋3

l　

（2）

T

5.如图是一种气压保温瓶的结构示意图。

其中出水管很细，体积可忽略不计，出水管口与瓶胆口齐平，用手按下按压器时，气室上方的小孔被堵塞，使瓶内气体压强增大，水在气压作用下从出水管口流出。

最初瓶内水面低于出水管口10cm，此时瓶内气体（含气室）的体积为2.0×102cm3，已知水的密度为1.0×103kg/m3，按压器的自重不计，大气压强p0＝1.01×105Pa，取g＝10m/s2。

求：

（1）要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强的最小值；

（2）当瓶内气体压强为1.16×105Pa时，瓶内气体体积的压缩量。

（忽略瓶内气体的温度变化）

【答案】

（1）1.02×105Pa　

（2）25.9cm3

【解析】

（1）由题意知，瓶内、外气体压强以及水的压强存在以下关系：

p内＝p0＋p水＝p0＋ρgh水

代入数据得p内＝1.02×105Pa。

（2）当瓶内气体压强为p＝1.16×105Pa时，设瓶内气体的体积为V。

由玻意耳定律得p0V0＝pV，压缩量为ΔV＝V0－V，

已知瓶内原有气体体积V0＝2.0×102cm3，解得

ΔV＝25.9cm3。

6.如图所示，一水平放置的汽缸，由截面积不同的两圆筒连接而成．活塞A、B用一长为3l的刚性细杆连接，B与两圆筒连接处相距l＝1.0m，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动．A、B的截面积分别为SA＝30cm2、SB＝15cm2.A、B之间封闭着一定质量的理想气体．两活塞外侧（A的左方和B的右方）都是大气，大气压强始终保持p0＝1.0×105Pa.活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上．当汽缸内气体温度T1＝540K，活塞A、B的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为F1＝30N.

（1）现使汽缸内气体温度由初始的540K缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动？

（2）继续使汽缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒连接处？

【解析】　

（1）设汽缸内气体压强为p1，F1为细线中的张力，则活塞A、B及细杆整体的平衡条件为p0SA－p1SA＋p1SB－p0SB＋F1＝0①　

解得p1＝p0＋

代入数据得p1＝p0＋

＝1.2×105Pa②　

由②式看出，只要气体压强p1>p0，细线就会拉直且有拉力，于是活塞不会移动，汽缸内气体等容变化，当温度下降使压强降到p0时，细线拉力变为零，再降温时活塞开始向右移动，设此时温度为T2，压强p2＝p0.

有

＝

　③　

得T2＝450K④　

（2）再降温，细线松了，要平衡必有气体压强p＝p0，是等压降温过程，活塞右移，体积相应减小，当A到达两圆筒连接处时，温度为T3，

＝

⑤（2分）

得T3＝270K⑥

【答案】　

（1）450K　

（2）270K

7.一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝10kg，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa；活塞下面与劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧相连；当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，g取10m/s2，缸体始终竖直，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．

（1）当缸内气柱长度L2＝24cm时，缸内气体温度为多少K?

（2）缸内气体温度上升到T0以上，气体将做等压膨胀，则T0为多少K?

【解析】　

（1）当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，当缸内气柱长度L1＝20cm时，设封闭气体的压强为p，对活塞受力分析：

pS＋mg＝p0S

当缸内气柱长度L2＝24cm时，气体压强为p′，对活塞受力分析：

p′S＋mg＝kΔx＋p0S

根据理想气体状态方程

＝

联立得T′＝720K

（2）当气体压强增大到一定值时，汽缸对地压力为零，此后再升高气体温度，气体压强不变，气体做等压变化；设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx，则

kΔx＝（m＋M）g

Δx＝7cm，V3＝（Δx＋L1）S，p3＝p0＋

＝1.5×105Pa

根据理想气体状态方程得

＝

解得T0＝1012.5K

【答案】　

（1）720K　

（2）1012.5K

8.如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h＝50cm，活塞面积S＝10cm2，封闭气体的体积为V1＝1500cm3，温度为0℃，大气压强p0＝1.0×105Pa，物体重力G＝50N，活塞重力及一切摩擦不计．缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q＝60J的热量，使活塞刚好升到缸口．求：

（ⅰ）活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？

（ⅱ）汽缸内气体对外界做多少功？

（ⅲ）气体内能的变化量为多少？

【解析】（ⅰ）封闭气体初态：

V1＝1500cm3，T1＝273K

末态：

V2＝1500cm3＋50×10cm3＝2000cm3

缓慢升高环境温度，封闭气体做等压变化

则有

＝

解得T2＝364K

（ⅱ）设封闭气体做等压变化的压强为p

对活塞：

p0S＝pS＋G

汽缸内气体对外界做功W＝pSh

解得W＝25J

（ⅲ）由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量

ΔU＝Q－W

得ΔU＝35J

故汽缸内的气体内能增加了35J

【答案】（ⅰ）364K　（ⅱ）25J　（ⅲ）35J

9.如图所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S＝50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k＝2800N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m＝14kg的物块B.开始时，缸内气体的温度t1＝27℃，活塞到缸底的距离L1＝120cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2，不计一切摩擦．现使缸内气体缓慢冷却，求：

（ⅰ）当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度；

（ⅱ）气体的温度冷却到－93℃时B离桌面的高度H.（结果保留两位有效数字）

【解析】（ⅰ）B刚要离开桌面时弹簧拉力为kx1＝mg

由活塞受力平衡得p2S＝p0S－kx1

根据理想气体状态方程有

＝

代入数据解得T2＝207K

当B刚要离开桌面时缸内气体的温度t2＝－66℃

（ⅱ）由（ⅰ）得x1＝5cm

当温度降至－66℃之后，若继续降温，则缸内气体的压强不变，根据盖－吕萨克定律有

＝

代入数据解得H＝15cm

【答案】（ⅰ）－66℃　（ⅱ）15cm

10.如图甲所示，一质量为2m的汽缸中用质量为m的活塞密封有一定质量的空气（可视为理想气体），当汽缸开口向上且通过悬挂活塞静止时，密封空气柱长度为L1.现将汽缸缓慢旋转180°悬挂缸底静止，如图乙所示，已知大气压强为p0，外界温度不变，活塞的横截面积为S，汽缸与活塞之间不漏气且无摩擦，气缸导热性良好，求：

（ⅰ）图乙中密封空气柱的长度L2；

（ⅱ）从图甲到图乙，密封空气柱是吸热还是放热，并说明理由．

【解析】（ⅰ）当汽缸内空气柱处于题图甲状态时，对汽缸受力分析有p1S＝p0S－2mg

当汽缸内空气柱处于题图乙状态时，对活塞受力分析有

p2S＝p0S－mg

由玻意耳定律有p1L1S＝p2L2S

解得L2＝

L1

（ⅱ）汽缸内空气柱温度不变，故内能不变，由于体积减小，外界对空气柱做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，空气柱要放出热量．

【答案】（ⅰ）

L1　（ⅱ）放热　见解析