届二轮热学专题卷全国通用.docx

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届二轮热学专题卷全国通用

限时规范训练（十七）

建议用时45分钟，实际用时________

1．（2017·重庆一中高三第三次月考）

（1）封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上．在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体________（填“吸收”或“放出”）热量________J．若在状态D的体积为2V0，则状态D的温度为________．

（2）很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，这是因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，若氙气充入灯头后的体积V＝1.6L，氙气的密度ρ＝6.0kg/m3.已知氙气的摩尔质量M＝0.131kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1.试估算：

（结果保留一位有效数字）

①灯头中氙气分子的总个数；

②灯头中氙气分子间的平均距离．

解析：

（1）由热力学第一定律有W＋Q＝ΔU，解得Q＝14J，气体吸收热量14J.

状态A：

VA＝V0，TA＝T0；状态D：

VD＝2V0.

从A到D，气体经历等压变化，由盖—吕萨克定律有

＝

，

解得TD＝2T0.

（2）①设氙气的物质的量为n，则n＝

，

氙气分子的总数N＝

NA＝4×1022个．

②每个分子所占的空间为V0＝

，

设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，

即a＝

＝3×10－9m.

答案：

（1）吸收　14　2T0　

（2）①4×1022个

②3×10－9m

2．（2017·安徽六校高三第二次联合模拟）

（1）（多选）两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示．图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线．当分子间距r＝r0时，分子之间合力为零，则下列关于这两个分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是________．

（2）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃.求：

①该气体在状态B时的温度；

②该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量．

解析：

（1）由于r＝r0时，分子之间的作用力为零，当r＞r0时，分子间的作用力为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增加，当r＜r0时，分子间的作用力为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增加，故r＝r0时，分子势能最小．综上所述，选项B、C、E正确，选项A、D错误．

（2）①对于理想气体：

A→B过程，由查理定律有

＝

，

得TB＝100K，

所以tB＝TB－273℃＝－173℃.

②B→C过程，由盖－吕萨克定律有

＝

，

得TC＝300K，

所以tC＝TC－273℃＝27℃.

由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而A→B过程是等容变化气体对外不做功，B→C过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量．Q＝pΔV＝1×105×（3×10－3－1×10－3）J＝200J.

答案：

（1）BCE　

（2）①－173℃　②200J

3．（2017·湖北八校联考）

（1）（多选）下列说法中正确的是________．

A．分子间的距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小

B．大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强

C．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

D．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故

（2）在标准状态下，空气的密度为1.29g/L，若房间的容积为100m3，大气压等于77cmHg，那么当室温由17℃升至27℃时，房间里空气的质量将减少________kg.

（3）某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．爆胎后气体迅速外泄，假设气体对外做功为1000J，且来不及与外界发生热交换，则此过程胎内原有气体内能如何变化，变化了多少？

解析：

（1）当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，A错误；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，B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，气体的体积一定减小，C正确；根据热力学第二定律知，热量从低温物体传到高温物体需要其他作用的影响，D正确；气体失去了容器的约束会散开，是因为气体分子自由运动的缘故，E错误．

（2）以17℃时“室内气体”为研究对象，气体做等压膨胀，

由盖－吕萨克定律可得

＝

根据题意，V1＝100m3，T1＝290K，T2＝300K，代入得：

V2＝

V1＝

×100m3＝

m3，

因此27℃时有ΔV＝V2－V1＝

m3体积的气体处于房间之外

再算出27℃时空气密度ρ2，标准状态下：

p0＝76cmHg、T0＝273K、ρ0＝1.29g/L.

27℃时房间内的空气：

p2＝77cmHg、T2＝300K.

由理想气体的状态方程变形有：

＝

可得ρ2＝

＝

kg/m3＝1.19kg/m3.

因此房间里空气质量将减少Δm＝ρ2ΔV＝4.1kg

（3）气体迅速膨胀对外做功，但短时间内与外界几乎不发生热量传递，所以内能减少

由热力学第一定律得，变化的内能为：

ΔU＝W＋Q＝－1000J

答案：

（1）BCD　

（2）4.1kg　（3）内能减少　－1000J

4．（2017·湖南长郡中学高三月考）

（1）（多选）下列说法中正确的是________．

A．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力

B．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现

C．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动

D．干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远

E．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

（2）如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同．U形管左管上端封有长20cm的理想气体B，右管上端开口并与大气相通，此时U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距U形玻璃管底部距离为25cm.水平细管内用小活塞封有长度为10cm的理想气体A.已知外界大气压强为75cmHg，忽略环境温度的变化．现将活塞缓慢向左拉动，使气体B的气柱长度为25cm，求：

①左右管中水银面的高度差是多大？

②理想气体A的气柱长度为多少？

解析：

（1）给车胎打气，越压越吃力，是由于车胎内气体压强不断增大，选项A错误；液体表面张力是由于液体表面层分子比液体内部分子间稀疏，分子间表现为引力，浸润现象是由于附着层里的分子比液体内部分子密，分子表现为斥力，故液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现，选项B正确；悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动，选项C错误；干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，选项D正确；液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，选项E正确．

（2）①活塞缓慢向左拉动的过程中，气体B做等温变化，则

pB1VB1＝pB2VB2

即75cmHg×20S＝pB2×25S（设S为玻璃管横截面积）

解得pB2＝60cmHg

左右管中水银面的高度差Δh＝（75－60）cm＝15cm

②活塞被缓慢地向左拉动的过程中，气体A做等温变化

pA1＝（75＋25）cmHg＝100cmHg

pA2＝（75＋5）cmHg＝80cmHg

pA1VA1＝pA2VA2

100×10S＝80×LA2S

LA2＝12.5cm

答案：

（1）BDE　

（2）①15cm　②12.5cm

5．（2017·江西临川一中）

（1）（多选）下列说法正确的是________．

A．具有各向异性的固体一定是晶体

B．悬浮在液体中的小颗粒越大，布朗运动越剧烈

C．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用

D．两个分子间的引力或斥力均随分子间距的增大而减小，但斥力比引力减小得更快

E．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间只存在分子引力

（2）如图所示，一绝热汽缸倒立竖放在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体．在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重量G＝30N，活塞的横截面积S＝3×10－3m2.活塞静止时，缸内气体温度t1＝27℃，体积V1＝3×10－3m3.外界的大气压强恒为p0＝1×105Pa.缸内有一个电阻丝，电阻丝的电阻值恒为R＝5Ω，电源电动势E＝18V、内阻r＝1Ω.闭合开关20s后，活塞缓慢下降高度h＝0.1m，求：

①20s内气体内能的变化量；

②20s末缸内气体的温度．

解析：

（1）具有各向异性的固体一定是晶体，选项A正确；悬浮在液体中的小颗粒越大，液体分子对其碰撞的平衡性越大，布朗运动越不明显，选项B错误；露珠呈球状是由于液体表面分子较内部稀疏，从而形成了表面张力的原因，选项C正确；分子间的引力和斥力均随着分子间距离的增大而减小，不过斥力减小得快，引力减小得慢，选项D正确；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明这个区域分子间的引力大于分子间的斥力而表现为引力，不能说明分子间只存在引力，选项E错误．

（2）①设缸内气体初态压强为p1，对活塞由受力平衡条件有

p0S＝G＋p1S

在电热丝对气体加热20s的过程中，气体对外界做的功为

W＝p1Sh

电阻丝产生的热量为Q＝I2Rt，其中I＝

根据热力学第一定律有ΔU＝Q－W

解得ΔU＝873J，即气体的内能增加了873J

②气体做等压膨胀，由盖—吕萨克定律有

＝

解得T2＝330K，即缸内气体的温度是57℃.

答案：

（1）ACD　

（2）①873J　②57℃

6．

（1）（多选）下列说法正确的是________．

A．液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离

B．气体压缩到一定程度后很难再压缩是由于分子间存在强大的斥力

C．在显微镜中看到的布朗运动是液体分子的无规则运动

D．当我们感觉比较潮湿时，空气的相对湿度较大

E．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似，具有各向异性

（2）如图所示，一根劲度系数为k＝200N/m的轻弹簧支持着一个竖直倒立的圆柱形汽缸的活塞．活塞A的质量为m＝0.5kg、横截面积为S＝1×10－4m2，厚度不计．汽缸B的质量也为m、横截面积也为S、高度为H＝0.4m、下端开一气孔C，汽缸和活塞均导热良好，摩擦不计．汽缸和活塞均静止时，环境温度为T1＝1200K、缸内被封闭的理想气体气柱高

，缸口距离地面高度为

.现在缓慢降低环境温度，重力加速度为g＝10m/s2，大气压强为p0＝1×105Pa，则

①缸口刚接触地面时，环境的温度为多少？

②弹簧恢复原长时，环境的温度为多少？

解析：

（1）液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故表现为引力，选项A正确；气体压缩到一定程度后很难再压缩是由于气体压强的作用，选项B错误；在显微镜中看到的布朗运动是固体小颗粒的运动，不是液体分子运动，选项C错误；我们感觉比较潮湿时，空气的相对湿度较大，并不是绝对湿度大，选项D正确；液晶既有液体的部分属性，也有晶体的部分属性，像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似，具有各向异性，选项E正确．

（2）①气体做等压变化

＝

则T2＝900K

②弹簧最初压缩量x＝

＝0.05m

封闭气体压强p1＝

＝1.5×105Pa

弹簧原长时，气体压强p3＝

＝0.5×105Pa

体积V3＝

·S＝1×10－5m3

由理想气体状态方程

＝

得T3＝200K

答案：

（1）ADE　

（2）①900K　②200K

7．

（1）（多选）下列说法中正确的是________．

A．分子间的距离增大时，分子势能一定增大

B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点

C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

D．物体吸热时，它的内能可能不增加

E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

（2）如图，在圆柱形汽缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0＝75cmHg，室温t0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh＝1.5cm，此时活塞离容器底部的高度为L＝50cm.已知柱形容器横截面积S＝0.01m2,75cmHg＝1.0×105Pa.

①求活塞的质量；

②使容器内温度降至－63℃，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L′.

解析：

（1）分子间的距离有一个特殊值r0，此时分子间引力与斥力平衡，分子势能最小．当分子间的距离小于r0时，分子势能随距离的增大而减小，当分子间的距离大于r0时，分子势能随距离的增大而增大，选项A错误．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化．在有外力做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体，选项C错误．

（2）①根据U形管两侧水银面的高度差为

Δh＝1.5cm，可知A中气体压强pA1＝p0＋pΔh＝75cmHg＋1.5cmHg＝76.5cmHg

而pA1＝p0＋p塞

所以活塞产生的压强p塞＝1.5cmHg＝1.5×

×105Pa＝0.02×105Pa

由p塞＝mg/S，解得m＝2kg.

②由于活塞光滑，所以气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变

仍为Δh＝1.5cm

初状态：

温度T1＝300K，体积V1＝50cm·S；

末状态：

温度T2＝210K，体积V2＝L′S

由盖－吕萨克定律，

＝

解得活塞离容器底部的高度L′＝35cm.

答案：

（1）BDE　

（2）①2kg　②1.5cm　35cm