专题02 热学篇解析版.docx
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专题02热学篇解析版
高考物理“新冠肺炎”专题速递
02:
热学篇
一、选择题
1.(2020·首都师范大学附属中学高三月考)面对疫情,中华儿女众志成城,科学战“疫”,现在疫情已经得到了有效控制。
2020年3月3日,国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》,指出新型冠状病毒的传播途径:
经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径,在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。
气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒,如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。
气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质,比如布朗运动,光的反射、散射等。
关于封闭环境中的气溶胶粒子,下列说法正确的是( )
A.在空气中会缓慢下沉到地面
B.在空气中会缓慢上升到空中
C.在空气中做无规则运动
D.受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力
【答案】C
【解析】
ABC.封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动,所以在空气中做无规则运动,AB错误C正确;
D.做布朗运动的粒子受力不平衡,所以才能做无规则运动,D错误。
故选C。
2.(2020·天津高三)下列说法正确的是( )
A.只有吸热才能增加物体的内能
B.一定质量理想气体的温度和体积都增加时,压强可能减少
C.
氧气中的分子一定都比
氧气中的分子速率大
D.新冠病毒在
环境下超过30分钟可有效灭活,
等于310K
【答案】B
【解析】
A.做功和热传递都可以改变物体的内能。
故A错误;
B.由理想气体的状态方程
可知,一定质量理想气体的温度和体积都增加时,压强可能减少,故B正确;
C.
氧气分子平均动能一定大于
氧气分子平均动能,但并非每个分子动能都大,故C错误;
D.新冠病毒在
环境下超过30分钟可有效灭活,
等于329K,故D错误。
故选B。
3.(2020·山东高三月考)2020年初,新冠病毒来袭。
我国广大医务工作者表现出无私无畏的献身精神,给国人留下了深刻的印象。
如图是医务人员为患者输液的示意图,在输液的过程中,下列说法正确的是( )
A.A瓶与B瓶中的药液一起用完
B.B瓶中的药液先用完
C.随着液面下降,A瓶内C处气体压强逐渐增大
D.随着液面下降,A瓶内C处气体压强保持不变
【答案】C
【解析】
AB.在药液从B瓶中流下时,封闭气体体积增大,温度不变,根据玻意耳定律知气体压强减小,A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶,补充B瓶流失的药液,即B瓶药液液面保持不变,直到A瓶中药液全部流入B瓶,即A瓶药液先用完,A、B错误;
CD.A瓶瓶口处压强和大气压强相等,但A瓶中液面下降,由液体产生的压强减小,因此A瓶中气体产生的压强逐渐增大,C正确,D错误;
故选C。
4.(2020·宝鸡中学高三)(多选)新冠肺炎疫情期间,某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。
闭合阀门K,向下压压杆A可向瓶内储气室充气,多次充气后按下按柄B打开阀门K,消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。
储气室内气体可视为理想气体,充气和喷液过程中温度保持不变,则下列说法正确的是()
A.充气过程中外界对储气室内气体做功,气体内能不变
B.充气过程中,储气室内气体分子平均动能增大,压强增大
C.只要储气室内气体压强大于外界大气压强,消毒液就能从喷嘴处喷出
D.喷液过程中,储气室内气体吸收热量对外界做功
E.喷液过程中,储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小
【答案】ADE
【解析】
A.气体内能由温度决定,气体温度不变,因此虽然充气过程中外界对储气室内气体做功,但气体内能不变,A正确;
B.温度是分子平均动能的标志,由于温度不变,充气过程中,储气室内气体分子平均动能不变,B错误;
C.只有当储气室内气体压强大于外界大气压强与喷嘴到液面这段液体产生的压强之和时,消毒液才能从喷嘴处喷出,C错误;
D.喷液过程中,气体膨胀,对外做功,但气体内能不变,根据热力学第一定律,一定从外界吸收热量,D正确;
E.喷液过程中,气体体积膨胀,由于温度不变,根据玻意耳定律,气体压强减小,即储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小,E正确。
故选ADE。
5.(2020·江苏启东中学月考)全球受“新冠”疫情的影响,能源市场需求减少,国际原油价格一路走低。
下列关于能量和能源说法正确的是( )
A.由于自然界的能量守恒,所以不需要节约能源
B.在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少
C.能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
【答案】B
【解析】
AC.在自发状态下,能量传递具有方向性,AC错误;
B.根据能量守恒,在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少,B正确;
D.人类可以不断地开发和利用新能源,但是能量不可以被创造,D错误;
故选B.
6.(2020·山西高三)(多选)下列说法正确的是( )
A.分子间距离减小时,分子势能一定增大
B.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同
C.在绝热压缩和等温压缩过程中,气体内能均不变
D.知道某物质的摩尔尔质量和阿伏加德罗常数,一定可求其分子的质量
E.悬浮在空气中含有新冠病毒的气溶胶做布朗运动,气温越高,运动越剧烈
【答案】BDE
【解析】
A.当
时,分子力表现为引力,随着r的减小,分子引力做正功,分子势能减小,故A错误;
B.内能包括分子动能与分子势能,内能不同但分子热运动的平均动能可能相同,则B正确;
C.根据热力学第一定律,在绝热(
)压缩(
)过程中,内能增大,等温(
)压缩,内能不变,故C错误;
D.由摩尔质量和阿伏加德罗常数,一定可求其分子的质量,故D正确;
E.当温度越高时,分子运动越激烈,导致做布朗运动的颗粒运动得越剧烈,故E正确。
故选BDE。
7.(2020·四川高三)(多选)以下说法中正确的是()
A.热传递和扩散现象都具有方向性
B.若液态水凝结成冰后,水分子的热运动也不会停止
C.只要具有规则几何形状的物体就是晶体
D.悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶(aerosol)颗粒所做的运动是布朗运动
E.只要能增加气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以升高
【答案】ABE
【解析】
A.热量可以自发地从高温物体传向低温物体,但不能自发地从低温物体传向高温物体,说明热传递具有方向性;两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体,相反,一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体,说明扩散具有方向性。
故A正确;
B.分子的热运动是永不停息的,所以液态水凝结成冰后,水分子的热运动也不会停止,故B正确;
C.晶体具有规则的几何形状,但具有规则几何形状的物体不一定是晶体,例如玻璃是非晶体,但玻璃可加工成有规则的几何形状,故C错误;
D.悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶颗粒,由于受到空气中气流的影响而运动,所以不是布朗运动,故D错误;
E.温度是分子平均动能的标志,增加气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以升高,故E正确。
故选ABE。
二、填空题
8.(2020·上海高三)热力学温标是英国物理学家_________建立的。
预防新冠肺炎体温检测临界温度是
,用热力学温度表示则为_________K。
【答案】开尔文310.45
【解析】
(1)热力学温标是英国物理学家开尔文建立的;
(2)预防新冠肺炎体温检测临界温度是
,用热力学温度表示为
9.(2020·上海高三)“新冠肺炎”负压病房内气压低于室外气压25Pa,使室外与负压病房的气流只能“从洁到污”单向流动。
若室外与负压病房间的安全门面积为1.6m2,则安全门受到的内外气体的压力差为______N。
若室外与负压病房温度相同,则室外1000cm3的气体流到负压病房后体积将变为_________cm3。
(此空精确到两位小数)(设室外大气压强为1×105Pa)
【答案】401000.25
【解析】
(1)由压强公式
可知安全门受到的内外气体的压力差为
(2)在室外压强
,气体体积
室内压强为
设室外气体体积为
,由波意耳定律可知
解得
三、综合题
10.(2020·湖北汉阳一中高二期中)研究表明,新冠病毒耐寒不耐热,温度在超过56°C时,30分钟就可以灭活。
如图,含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内,气缸顶端有一绝热阀门K,气缸底部接有电热丝E。
a缸内被封闭气体初始温度t1=27°C,活塞位于气缸中央,与底部的距离h1=60cm,活塞和气缸间的摩擦不计。
(1)若阀门K始终打开,电热丝通电一段时间,稳定后活塞与底部的距离h2=66cm,持续30分钟后,试分析说明a内新冠病毒能否被灭活?
(2)若阀门K始终闭合,电热丝通电一段时间,给a缸内气体传递了Q=1.0×104J的热量,稳定后气体a内能增加了△U=8.5×103J,求此过程气体b的内能增加量。
【答案】
(1)病毒能被灭;
(2)1.5×103J
【解析】
(1)设活塞横截面积为S,则对a气体,初态V1=Sh1T1=t1+273=300K;末态V2=Sh2T2=t2+273①
阀门K打开,加热过程a气体做等压变化,由盖·吕萨克定律得
②
由①②得
t2=57℃③
因57℃>56℃,a内病毒能被灭④
(2)阀门K闭合,由于系统绝热,a气体膨胀对b气体做功,由热力学第一定律有
△Ua=Q+W⑤
由⑤式及代入数据得
W=-1.5×103J⑥
对b气体,由于系统绝热,则
Ub=
=1.5×103J⑦
11.(2020·兴宁市第一中学高三月考)在今年中国传统节日元宵节,上海纽约大学的学生发起一个挑战赛“孔明灯飞满天为武汉祈福”,如图,孔明灯的质量m=0.2kg、体积恒为V=1m3,夜间空气温度t0=17℃,大气压强
Pa,该条件下空气密度
。
重力加速度g=10m/s2。
点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求:
(1)灯内气体的密度ρ;
(2)灯内气体温度为多少摄氏度。
【答案】
(1)
;
(2)
【解析】
(1)设加热至热力学温度T,灯内气体密度为ρ,孔明灯刚能浮起,根据平衡条件有
代入数据解得
(2)孔明灯底部开口,说明灯内气体压强不变。
以时灯内气体为研究对象,初态:
T0=(t0+273)K=290K,体积V0=V,设加热后体积膨胀至
,根据盖-吕萨克定律得
又因为灯内原有气体总质量不变,则有
联立解得
T=342.7K
即t=
12.(2020·山东高三)新冠病毒具有传染性,各医院都特别加强了内部环境消毒工作。
如图所示,是某医院消毒喷雾器设备。
喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连,已知储液桶容积为10L,打气筒每打次气能向储液桶内压入
Pa的空气
。
现往储液桶内装入8L药液后关紧桶盖和喷雾头开关,此时桶内压强为
Pa,打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变,不计储液桶两端连接管以及软细管的容积。
(1)若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到3×105Pa后,求打气筒打气次数至少是多少?
(2)当储液桶内消毒液上方的气体压强达到3×105Pa后,打开喷雾器开关K直至储液桶消毒液上方的气压为2×105Pa,求在这过程中储液桶喷出药液的体积是多少?
【答案】
(1)20次;
(2)1L
【解析】
(1)对储液桶内药液上方的气体
初状态:
压强p1=1×105Pa,体积V1
末状态:
压强p2=3.0×105Pa,体积V2=2L
由玻意耳定律得
解得
因为原来气体体积为
,所以打气筒打气次数
次
(2)对储液桶内药液上方的气体
初状态:
压强
,体积
末状态:
压强
,体积
由玻意耳定律得
解得
所以储液桶喷出药液的体积
13.(2020·山东高三)如图为新冠肺炎期间消毒用的喷雾器结构示意图,喷雾器的容积为
,打气筒的容积为
。
某次使用时,装入了
药液,然后关闭所有阀门及加水口,并通过打气筒打气使筒内上方气体压强达到
时,停止打气并打开喷雾阀门开始喷雾,当气体压强降为
时,喷雾器不能正常喷雾。
要使喷雾器能再次喷雾,需要用打气筒向里打气,提高桶内的压强。
外界大气压为
,不考虑桶内药液产生的压强,整个过程可视为等温变化。
(1)喷雾器从开始喷雾,到不能正常喷雾,桶内剩余药液有多少?
(2)要把桶内剩余药液全部喷完,需用打气筒至少再打多少次气?
【答案】
(1)5L;
(2)
【解析】
(1)对喷雾器内的气体初态
,
到不能正常喷雾时
根据玻意尔定律
喷雾器内剩余药液的体积
(2)对喷雾器内的气体和待打入的气体有
其中
,解得
需用打气筒至少再打24次气。
14.(2020·湖南高三)如图所示,为常德市某小区在防治新冠疫情过程中用于喷洒消毒液的喷雾器,由三部分构成,左侧为手持式喷雾管,管底部有阀门K;中间为储药桶,桶的横截面积处处相等为S=400cm2,桶高为H=50cm,桶的上方有可以关闭的盖子;右侧是通过体积可忽略的细管连通的打气装置,每次打进V0=700cm3的空气。
某次消毒需将喷嘴举高到比桶底高
处,工作人员关闭阀门K,向桶中装入了h=30cm深的药液,封闭盖子,为了能使储药桶中消毒液全部一次性喷出,通过打气装置向桶内打气。
求需要打气多少次才能达到目的?
(已知大气压强
,消毒液的密度为水银密度的0.1倍,不考虑在整个消毒过程中气体温度的变化。
桶内药液喷洒完时喷管内仍然充满药液,设喷管内部体积远小于储药桶的体积)
【答案】20次
【解析】
当桶内装入
深的药液时,桶内气体体积为
①
末状态欲使桶内药液全部喷出,对桶内剩余的空气进行分析
②
根据玻意耳定律,末状态桶内气体可转化为与空气压强相同的气体
③
需要打气次数
④
联立上式得
次
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