2018年高考物理(课标Ⅰ专用)复习专题测试(选考)专题十五 热学

1、20182018年高考物理（课标年高考物理（课标专用）复习专题测试专用）复习专题测试专题十五 热学专题十五 热学高考物理 (新课标专用)A组 统一命题课标卷题组1.2015课标,33(1),5分,0.425(多选)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五年高考答案 ACD 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错误。解题关键 扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。固体、液体和气体中都能发生扩散现象。扩散现象的快慢与温度有关。2.2013课标,33(1),6分,0.257(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说

2、法正确的是 ( )A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案 BCE 分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F为引力。综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错误。分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。规律总结 如图所示3.(2017课标,33,15分)(1)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0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图,容积

3、均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ,汽缸导热。()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;()接着打开K3,求稳定时活塞的位置;()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ,求此时活塞下方气体的压强。答案 (1)ABC(2)() 2p0 ()B的顶部 ()1.6p0 解析 (1)本题考查气体分子速率及分布率。每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为1,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面积可知0 时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。(2)本题考查气体实验定律。()设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞

4、分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1 (3p0)V=p1(2V-V1) 联立式得V1= p1=2p0 ()打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2 由式得p2= p0 由式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2= p0。()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由查理定律得= 将有关数据代入式得p3=1.6p0 思路点拨 活塞封闭的气体通过分析活塞的受力,利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系。注意轻质物体在任意状态下所受合外力均为0。4.(2017课标,33,15分)(1)如图,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

5、,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(2)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。()求该热气球所受浮力的大小;()求该热气球内空气所受的重力;()设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。答案 (1)ABD(2)()Vg0 ()Vg0 ()V0T0( - )-m0 解析 (1)气体自发扩散时不对外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故U0,气体内能增大,故理想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。(2)()设1个大气压下质量

6、为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为0= 在温度为T时的体积为VT,密度为(T)= 由盖吕萨克定律得= 联立式得(T)=0 气球所受到的浮力为f=(Tb)gV 联立式得f=Vg0 ()气球内热空气所受的重力为G=(Ta)Vg 联立式得G=Vg0 ()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=f-G-m0g 联立式得m=V0T0( - )-m0 5.(2017课标,33,15分)(1)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 。A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量E.在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银

7、面比顶端低h,如图(b)所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为,重力加速度大小为g。求:()待测气体的压强;()该仪器能够测量的最大压强。答案 (1)ABD (2)() () 解析 (1)本题考查气体实验定律、热力学定律。由p-V图可知,在过程ab中体积不变,气体不对外做功,W=0,压强增大,温度升高,气体内能增加,选项A正确,C错误;过程bc为等温变化过程,理想气体内能不变,而体积增大,气体对外做功,W0,气体从外界吸收热量,选项D正确;过程ca为等压变化过程,体积减小,外界对气体做功,W0,由盖吕萨克定律知气体温度降低,内能减小,由U=W+Q知QTc,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能,选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(U=0),压强变大,体积减小,外界对气体做功(W0),由热力学第一定律U=W+Q,知Q0,对外做功,W|W|,选项D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的乘积相同,由W=Fl=pSl=pV知,选项E正确。评析 本题考查了气体实验定律、p-T图象、热力

8、学第一定律。试题涉及的过程多,有一定的难度。(2)设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为N=V0/V 联立式,并代入数据得N=4(天) 解题指导 解答此题的关键是将用去的氧气在p2状态下的体积转化为在p0(1个大气压)状态下的体积,从而可以计算出氧气在p0下的可用天数。易错点拨 没有将开始时氧气的体积转化为1个大气压下的体积而直接进行计算,不在同一状态的气体,不能直接进行计算。8.(2016课标,33,15分)(1)关于气体的内能,下列说法正确的是 。A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有

9、一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0=75.0 cmHg。环境温度不变。答案 (1)CDE (2)144 cmHg 9.42 cm解析 (1)由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 =C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。知识归纳 物体的内能与物体的机械运动无关;一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关,而一定量的理想气体的内能只与温度有关。(2)设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2,长度为l2。以cmHg为压强单位。由题给条件得p1=p0+(20.0-5.00)cmHgl1= cm由玻意耳定律得p1l1=p1l1 联立式和题给条件得p1=144 cmHg依题意p2=p1 l2=4.00 cm+ cm-h 由玻意耳定律得p2l2=p2l2 联立式和题给条件得h=9.42 cm审题指导 由于环境温度不变,玻璃管内气体发生的是等温变化,适用规律是玻意耳定律,分别以左管内和右管内气体为研究对象,找出初末状态参量,列出玻意耳定律方程即可求

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