最新高考物理能力训练热学含答案.docx
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最新高考物理能力训练热学含答案
题群训练3热学
(时间:
100分钟,赋分150分)
训练指要
本套试题训练和考查的重点是:
分子动理论、热学中的能量守恒、气体的状态和状态参量、气态方程等有关内容.第17题、第18题、第21题为创新题.这种类型的题把热学中的有关物理概念与生产、生活中的实际问题紧密联系起来,有利于提高学生分析问题和解决问题的能力.
一、选择题(每小题6分,共60分)
1.(2001年全国高考综合能力试题)一定质量的理想气体由状态A经过图3—3—1中所示过程变到状态B.在此过程中气体的密度
图3—3—1
A.一直变小
B.一直变大
C.先变小后变大
D.先变大后变小
2.只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体分子间的平均距离
A.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和质量
B.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和密度
C.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和体积
D.该气体的密度、体积和摩尔质量
3.两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略).设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近,在整个移动过程中
A.分子力做正功
B.克服分子力做功
C.前段是分子力做正功,后段是克服分子力做功
D.前段是克服分子力做功,后段是分子力做正功
4.假设在一个完全密封绝热的室内,放一台打开门的电冰箱,然后遥控接通电源,令电冰箱工作一段较长的时间后再遥控断开电源,等室内各处温度达到平衡时,室内气温与接通电源相比
A.一定升高了
B.一定降低了
C.一定不变
D.可能升高,可能降低,也可能不变
5.已知离地面愈高时大气压强愈小,温度也愈低.现有一气球由地面向上缓慢升起,试问大气压强与温度对此气球体积的影响如何
A.大气压强减小有助于气球体积增大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
D.大气压强减小有助于气球体积增大,温度降低有助于气球体积减小
6.如图3—3—2所示,柱形容器内封有一定质量的空气,光滑活塞C(质量为m)与容器由良好的隔热材料制成,另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上,并随活塞一起到达最低点B,在这一过程中,空气内能的改变量为ΔE、外界对空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系为
图3—3—2
A.Mgh+mgΔh=ΔE+W
B.ΔE=W,W=Mgh+mgΔh
C.ΔE=W,W<Mgh+mgΔh
D.ΔE≠W,W<Mgh+mgΔh
7.下列说法中正确的是
A.布朗运动就是液体分子的运动
B.一定质量的理想气体吸热时内能可以不变
C.当分子间距离增大时,分子力一定变小
D.做减速运动的物体,内能将逐渐减小
8.质量一定的水由20℃加热至40℃,下列说法中正确的是
A.每个分子热运动的速率都会增加
B.每个分子热运动的动能都会增加2倍
C.分子的平均动能增加
D.分子相互作用的引力及斥力均增大
9.(2000年全国高考试题)图3—3—3中活塞将气缸分成两气室,气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏气.以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将杆缓慢向外拉的过程中
图3—3—3
A.E甲不变,E乙减小
B.E甲增大,E乙不变
C.E甲增大,E乙减小
D.E甲不变,E乙增大
10.如图3—3—4所示,玻璃管内活塞P下方封闭着空气,P上有细线系住,线上端悬于O点,P上面有水银柱,如不计水银、活塞与玻璃管的摩擦力,大气压强为ρ0保持不变,则当气体温度升高时(水银不溢出)
图3—3—4
A.管内气体压强恒为ρ0+ρgh(ρ为水银密度)
B.管内气柱压强将增大
C.细线上的拉力将减小
D.玻璃管的位置将降低
二、填空题(每小题6分,共36分)
11.容积为2L的开口容器,放在大气压强恒为1标准大气压的环境中.当温度由-3℃升高到27℃的过程中,容器中减少的分子个数为_______(取1位有效数字).
12.某压缩喷雾器容积为15L,装入13.5L药液后封闭.今用容积为250cm3的打气筒给喷雾器充气至6×105Pa,应打_______次(设空气压强ρ0=1×105Pa.充气后可向外喷药液_______L.
13.如图3—3—5所示,水平放置的圆柱形气缸内用活塞封闭一定质量的气体,活塞面积为10cm3,气缸初温为27℃,体积为100cm3,开始时内外压强均为105Pa,活塞与缸壁间的最大静摩擦力Ffm=5N.当温度升高到37℃时,气体的体积为_______cm3,当温度升高到127℃时气体的体积为_______cm3.
图3—3—5
14.如图3—3—6两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空,球形容器的半径为R,大气压强为p0,为使两个球壳沿图中箭头方向互相分离,应施加的力F至少为_______.
图3—3—6图3—3—7
15.如图3—3—7所示,A、B、C三只相同的试管,用细绳拴住封闭端悬挂在天花板上,开口端插入水银槽中,试管内封有气体,三管静止时,三根细绳的张力分别为FA、FB、FC,A管内水银面与管外相平,B管内水银面比管外低,C管内水银面比管外高,则三管中气体压强最小的是_______管,FA、FB、FC的大小关系是_______.
16.如图3—3—8所示,一圆柱形的坚固容器,高为h,上底有一可以打开和关闭的密封阀门.现把此容器沉入水深为H的湖底,并打开阀门,让水充满容器,然后关闭阀门,如图所示.设大气压强为p0,湖水密度为ρ,则容器内部底面受到的向下的压强为_______.若把此容器从湖底取出,这时容器内部底面受到的向下压强为_______.
图3—3—8
三、计算题(共54分)
17.(10分)速度为8m/s的水平方向的风,垂直吹向直径为6m的风车使它转动,风车转动时搅动它下面水槽中质量为100kg的水,使水温升高.若不计风的压力和温度的变化,并设风的动能有30%使风车转动,且通过做功转化为其他形式的能.问:
(1)1m3空气的动能是多少?
(已知空气的密度为1.29kg/m3)
(2)如果风车对水做的功全部用于增加水的内能,那么1h内水温升高多少?
18.(11分)(2001年全国高考试题)在一密封的啤酒瓶中,下方为溶有CO2的啤酒,上方为纯CO2气体.在20℃时,溶于啤酒中的CO2的质量为mA=1.050×10-3kg,上方气体状态CO2的质量为mB=0.137×10-3kg,压强为p0=1标准大气压.当温度升高到40℃时,啤酒中溶解的CO2的质量有所减少,变为mA′=mA-Δm,瓶中气体CO2的压强上升到p1,已知:
=0.60×
啤酒的体积不因溶入CO2而变化,且不考虑容器体积和啤酒体积随温度的变化.又知对同种气体,在体积不变的情况下p/T与m成正比,试计算p1等于多少标准大气压?
(结果保留两位有效数字)
19.(11分)如图3—3—9所示,在光滑桌面上静止放置一质量为M的气缸.不计摩擦、质量为m0的活塞封闭了温度为T0、体积为V0的一定质量的理想气体.气体与外界无热交换,大气压强为p0,现有一质量为m、速度为v0的子弹水平射入活塞并留在活塞中,活塞向右推进而压缩气体,设活塞在推进过程中的任意时刻,封闭的理想气体均处于相应的平衡状态.当气体压缩到最小体积为
时,压强为2.5p0,求:
图3—3—9
(1)此时气体的温度;
(2)活塞压缩气体过程中气体内能的增量.
20.(11分)(2001年上海高考试题)如图3—3—10所示,一定量气体放在体积为V0的容器中,室温为T0=300K,有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的两倍.A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),两边水银柱高度差为76cm.右室容器中连接有一阀门K,可与大气相通.(外界大气压等于76cm汞柱)求:
图3—3—10
(1)将阀门K打开后,A室的体积变为多少?
(2)打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和540K,U形管内两边水银面的高度差各为多少?
21.(11分)1964年制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯.它的气室示意图如图3—3—11所示,其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后推入工作室,然后推动涡轮机带动发电机发电.当海水下降时阀门K1关闭,K2打开,吸入压强为1.0×105Pa的空气(可视为理想气体),吸气后气室中空气的总体积为0.8m3.当海水上升时K2立即关闭,海水推动活塞压缩吸入的空气,可以认为这一过程空气温度不变,当空气的体积被压缩到0.2m3时,阀门K1被推开,活塞继续推动空气使之进入工作室,同时工作室中的空气推动涡轮机工作,涡轮机带动发电机发电给航标灯提供电能,这一过程涡轮机带动发电机工作5s时间.
图3—3—11
(1)试求阀门K1刚被推开时,气室内空气的压强.
(2)若这一过程航标灯得到的功率为2.0×103W,涡轮机及发电机的总效率为80%,求空气对涡轮机所做的功.
参考答案
一、1.A2.B3.C4.A5.D6.C7.B8.C
9.C由于气缸、活塞是绝热的,因此气体与外界不发生热交换,气缸中气体内能的变化只决定于对内还是对外做功.在缓慢向外拉杆的过程中,甲体积减小,乙体积增大,即外界(活塞)对甲做功,乙对外界(活塞)做功,因此E甲增大,E乙减小,C正确.
10.D以活塞为对象,由受力分析有T+pS=p0S+ρghS
得p=p0+ρgh-
,故A错误.
以玻璃试管为对象pS+Mg=p0S得p=p0-
管内气柱压强不变,B是错误的.
以试管活塞、水银整体为对象有T=(M+m)g是定值,C是错误的.
由以上分析知气柱做等压变化,温度升高,气柱体积增大,但细线上的拉力不变,必然有玻璃管的位置降低.D正确.
二、11.6×102112.30;7.513.100;127
14.p0πR215.C;FC>FA>FB16.p0+ρgH;p0+ρgH
三、17.
(1)Ek=
mv2=
ρVv2=41.28J
(2)1小时内吹向风车的空气总体积为:
V总=svt=π(
)2vt
=3.14×(
)2×8×3600m3=8.14×105m3
设空气的总动能为:
Ek=41.28V总
由题意30%Ek=cmΔt
所以Δt=
=24℃
18.在40℃时,溶入啤酒的CO2的质量为
mA′=mA-Δm
因质量守恒,气态CO2质量为mB′=mB+Δm
由题设得
由于对同种气体,体积不变时,p/T与m成正比,可得
由以上各式解得:
p1=
即p1=1.6标准大气压
19.
(1)设气体体积压缩至V0/2时,其温度为T
由理想气体状态方程得:
得:
T=
T0
(2)子弹冲击活塞后的瞬间,设其共同速度为v1,有
mv0=(m+m0)v1①
当气体压缩至最小体积时,活塞与气缸有共同速度v2,则
mv0=(M+m+m0)v2②
气体体积由V0变为
时,大气压强做功为p0·
,故在气体压缩过程中内能的增量为:
ΔE=p0×
(m+m0)v12-
(M+m+m0)v22]得
ΔE=
.
20.
(1)设大气压强为p0,则K打开前pAO=2p0,VAO=
.打开K后,pA=p0.由玻意耳定律得pAOVAO=pAVA.所以VA=
V0<V0
(2)温度从300K升到T时,设A室中气体体积为V0,压强为pA=p0,则由盖·吕萨克定律得T=
×300K=450K
T1=400K<450K,所以pA1=pA=p0,水银柱高度差为0.
T2=540K>450K,因此活塞C移到容器右侧并与器壁出现挤压.由状态方程得
所以pA2=
=1.2p0.
因此水银面高度差为Δh=(pA2-p0)/ρg=15.2cm.
21.
(1)p1=1.0×105PaV1=0.8m3V2=0.2m3
由玻意耳定律得
p1V1=p2V2
p2=
Pa=4.0×105Pa①
(2)W=
J=1.25×104J②
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