版高考物理一轮复习全国版精选提分综合练 单元检测十三.docx
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版高考物理一轮复习全国版精选提分综合练单元检测十三
单元检测十三 热学
考生注意:
1.本试卷共4页.
2.答卷前,考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.
3.本次考试时间90分钟,满分100分.
4.请在密封线内作答,保持试卷清洁完整.
一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确,选对得4分,选错得0分)
1.以下关于布朗运动的说法正确的是( )
A.布朗运动就是分子的无规则运动
B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚.这说明温度越高布朗运动越激烈
D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动
2.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )
A.温度是分子平均动能的标志,物体温度高,则物体的分子平均动能大
B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大
C.某物体内能增大时,其温度一定升高
D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大
3.(2015·北京理综·13)下列说法正确的是( )
A.物体放出热量,其内能一定减小
B.物体对外做功,其内能一定减小
C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加
D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变
4.下列说法正确的是( )
A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动
B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动
C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小
D.当分子间距等于r0时,分子间的引力和斥力都为零
5.根据热力学定律,下列说法正确的是( )
A.热量可以从低温物体自发地向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的不断进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”
6.用隔板将一容器隔成A和B两部分,A中充有一定量的气体,B为真空(如图1甲所示),现把隔板抽去,A中的气体将自动充满整个容器(如图乙所示),这个过程称为气体的自由膨胀.则关于气体的自由膨胀下列说法中正确的是( )
图1
A.在自由膨胀过程中,所有气体分子的运动方向相同
B.在自由膨胀过程中,只要把握好隔板插入的时机,全部气体都能到达B部分
C.气体充满整个容器后,只要时间足够长,还能全部自动回到A部分
D.气体充满整个容器后,B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,至少有两个选项是正确的,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
7.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其VT图象如图2所示.下列说法正确的有( )
图2
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B.A→B的过程中,气体放出热量
C.B→C的过程中,气体压强不变
D.A→B→C的过程中,气体内能增加
8.对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( )
A.保持气体的压强不变,改变其体积,可以实现其内能不变
B.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变
C.若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变
D.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关
E.当气体体积逐渐增大时,气体的内能一定减小
9.(2017·河南六市一联)下列说法中正确的是( )
A.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现
B.两个分子间距增大时,它们之间的分子势能一定增大
C.在绝热过程中,外界对理想气体做功,气体的内能一定增加
D.水的饱和汽压随温度的升高而增大
E.液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,所以液体表面存在张力
10.下列说法中正确的是( )
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大
C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加
D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
E.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
三、非选择题(本题共7小题,共56分)
11.(4分)(2017·上海单科·16)如图3,汽缸固定于水平面,用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体,活塞与缸壁间摩擦不计.当大气压强为1.0×105Pa、气体温度为87℃时,活塞在大小为40N、方向向左的力F作用下保持静止,气体压强为________Pa.若保持活塞不动,将气体温度降至27℃,则F变为________N.
图3
12.(6分)
(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,已经准备的器材有:
油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔,要完成本实验,还欠缺的器材有________________.
(2)在用油膜法估测分子大小的实验中,在哪些方面作了理想化的假设:
___________________
____________________________________________________________.
实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,这是因为____________________________
____________________________________________________________;
在将油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均匀撒些痱子粉,这样做是为了________________________.
(3)如图4所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示).
图4
(4)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为A,又用滴管测得N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上,如图5所示,测得油膜占有的小正方形个数为X.
图5
①用以上字母表示油酸分子直径的大小d=________.
②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=________.
13.(8分)(2017·福建福州模拟)如图6所示,厚度和质量不计、横截面积为S=10cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300K,压强为p=0.5×105Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10cm,活塞可在汽缸内
图6
无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105Pa.求:
(1)此时桌面对汽缸的作用力大小FN;
(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7J,内能增加了ΔU=5J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.
14.(8分)如图7所示,一细U型管两端开口,用两段水银柱封闭了一段空气柱在管的底部,初始状态时气体温度为280K,管的各部分尺寸如图所示,图中封闭空气柱长度L1=20cm.其余部分长度分别为L2=15cm,L3=10cm,h1=4cm,h2=20cm;现使气体温度缓慢升高,取大气压强为p0=76cmHg,求:
图7
(1)气体温度升高到多少时右侧水银柱开始全部进入竖直管;
(2)气体温度升高到多少时右侧水银柱与管口相平.
15.(10分)(2016·全国卷Ⅰ·33
(2))在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=
,其中σ=0.070N/m.现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升.已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2.
(1)求在水下10m处气泡内外的压强差;
(2)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值.
16.(10分)(2018·陕西商洛模拟)如图8所示,一个绝热的汽缸竖直放置,内有一个绝热且光滑的活塞,中间有一个固定的导热性能良好的隔板,隔板将汽缸分成两部分,分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m,横截面积为S,与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体,当A气体吸收热量Q时,活塞上升了h,此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0,重力加速度为g.
图8
(1)加热过程中,若A气体内能增加了ΔU1,求B气体内能增加量ΔU2.
(2)现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2.求此时添加砂粒的总质量Δm.
17.(10分)如图9所示,足够长的圆柱形汽缸竖直放置,其横截面积为S=1×10-3m2,汽缸内有质量m=2kg的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦.开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底高度L1=12cm,此时汽缸内被封闭气体的压强p1=1.5×105Pa,温度T1=300K,外界大气压p0=1.0×105Pa,g=10m/s2.
图9
(1)现对密闭气体加热,当温度升到T2=400K.其压强p2多大?
(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度降为T3=360K,则这时活塞离缸底的距离L3为多少?
(3)保持气体温度为360K不变,让汽缸和活塞一起在竖直方向做匀变速直线运动,为使活塞能停留在离缸底L4=16cm处,则求汽缸和活塞应做匀加速直线运动的加速度a的大小及方向.
答案精析
1.D 2.A
3.C [由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,改变物体内能的方式有两种:
做功和热传递.若物体放热Q<0,但做功W未知,所以内能不一定减小,A选项错误;物体对外做功W<0,但Q未知,所以内能不一定减小,B选项错误;物体吸收热量Q>0,同时对外做功W<0,W+Q可正、可负、还可为0,所以内能可能增加,故C选项正确;物体放出热量Q<0,同时对外做功W<0,所以ΔU<0,即内能一定减小,D选项错误.]
4.B 5.B 6.D
7.BC [由V-T图象知,从A到B的过程中,气体被等温压缩,外界对气体做正功,气体的内能不变.由热力学第一定律知,气体放出热量,A项错误,B项正确;从B到C的过程中气体做等压变化,温度降低,气体内能减少,故C正确,D错误.]
8.CD [一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系,温度变化则其内能一定变化,B选项错误;保持气体的压强不变,改变其体积,则其温度一定改变,故内能变化,A选项错误;气体温度升高的同时,若其体积也逐渐变大,由理想气体状态方程
=C可知,则其压强可以不变,C选项正确;由热力学第一定律ΔU=Q+W知,气体温度每升高1K所吸收的热量Q与做功W有关,即与气体经历的过程有关,D选项正确;当气体做等温膨胀时,其内能不变,E选项错误.]
9.CDE [压缩气体需要用力,是由大量气体分子的碰撞作用造成的,A项错;当两个分子间的作用力表现为引力时,随分子间距离增大分子势能增大,分子力表现为斥力时,随分子间距离增大分子势能减小,B项错.]
10.ACD [布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,而不是分子的运动,故A对.温度升高,气体分子的平均动能增大,但不是每个气体分子的速率都增大,故B错.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,虽然温度没有升高,但此过程必须吸热,而吸收的热量使分子之间的距离增大,分子势能增加,故C对.温度是分子热运动的平均动能的标志,故D对.由热力学第二定律知,热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,空调机作为制冷机使用时,消耗电能,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,故E错.]
11.1.2×105 0
解析 以活塞为研究对象,对其进行受力分析,如图所示(其中封闭气体的压强为p1)
由平衡条件可得
F+p0S=p1S
则p1=p0+
代入数据,得
p1=1.2×105Pa
保持活塞不动,就意味着气体的体积没有发生变化,即气体发生的是等容变化,设气体温度降至27℃时的压强为p2,则
=
代入数据,得
p2=1.0×105Pa
对活塞列平衡状态方程
F′+p0S=p2S
得F′=0N.
12.
(1)量筒、痱子粉、坐标纸
(2)将油膜看成单分子油膜,将油酸分子看做球形,认为油酸分子是一个紧挨一个的 纯油酸粘滞力较大,直接测量体积时误差太大 界定油膜的边界
(3)dacb (4)①
②55
13.
(1)50N
(2)720K
解析
(1)对汽缸受力分析,由平衡条件有
FN+pS=p0S,
得FN=(p0-p)S=50N.
(2)设温度升高至T时,活塞与汽缸底的距离为H,则气体对外界做功W=p0ΔV=p0S(H-h),
由热力学第一定律得ΔU=Q-W.
解得H=12cm
气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程,得
=
.
解得T=
T0=720K.
14.
(1)630K
(2)787.5K
解析
(1)设U型管的横截面积是S,以封闭气体为研究对象,其初状态:
p1=p0+h1=(76+4)cmHg=80cmHg,V1=L1S=20S
当右侧的水银全部进入竖直管时,水银柱的高度:
h=h1+L3=
(4+10)cm=14cm,此时左侧竖直管中的水银柱也是14cm
气体的状态参量:
p2=p0+h=(76+14)cmHg=90cmHg,V2=L1S+2L3S=20S+2×10S=40S
由理想气体状态方程得:
=
代入数据得:
T2=630K
(2)水银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动.右侧水银柱与管口相平时,气体的体积:
V3=L1S+L3S+h2S=20S+10S+20S=50S
由盖—吕萨克定律:
=
代入数据得:
T3=787.5K.
15.
(1)28Pa
(2)
解析
(1)由公式Δp=
得Δp=
Pa=28Pa
则水下10m处气泡内外的压强差是28Pa.
(2)气泡上升过程中做等温变化,由玻意耳定律得
p1V1=p2V2①
其中,V1=
πr13②
V2=
πr23③
由于气泡内外的压强差远小于10m深处水的压强,气泡内压强可近似等于对应位置处的水的压强,所以有
p1=p0+ρgh1=1.0×105Pa+1.0×103×10×10Pa
=2×105Pa=2p0④
p2=p0⑤
将②③④⑤代入①得,2p0×
πr13=p0×
πr23
2r13=r23
=
.
16.
(1)Q-(mg+p0S)h-ΔU1
(2)(
-1)(
+m)
解析
(1)B气体对外做的功:
W=pSh=(p0S+mg)h
由热力学第一定律得ΔU1+ΔU2=Q-W
解得ΔU2=Q-(mg+p0S)h-ΔU1
(2)停止对气体加热后,B气体的初状态:
p1=p0+
,V1=2hS,T1
B气体的末状态:
p2=p0+
,V2=hS,T2
由理想气体状态方程
=
解得Δm=(
-1)(
+m).
17.
(1)2.0×105Pa
(2)18cm (3)7.5m/s2,方向向上
解析
(1)气体发生等容变化,由查理定律得:
=
,解得p2=2.0×105Pa
(2)活塞受力平衡,故封闭气体的压强
p3=p0+
=1.2×105Pa
根据理想气体状态方程,有
=
,又V2=L1S,V3=L3S,解得:
L3=18cm
(3)气体发生等温变化,由玻意耳定律得:
p3V3=p4V4,V4=L4S,
解得p4=1.35×105Pa
汽缸和活塞应向上做匀加速直线运动
对活塞,由牛顿第二定律:
p4S-p0S-mg=ma
解得:
a=7.5m/s2.
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