2022届新高考一轮复习人教版 十三　热学 章末检测卷

章末检测卷(十三)　热学

(满分：100分　时间：60分钟)

一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。1～5题只有一个选项正确，6～8题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分。)

1．以下说法正确的是(　　   )

A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动

B．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小

C．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到

D．热量只能由高温物体传递给低温物体

解析：布朗运动反映了悬浮小颗粒周围液体分子在不停地做无规则的热运动，A错误；从平衡位置开始增大分子间的距离，分子间的引力、斥力均减小，B错误；热力学零度只能接近，不能达到，C正确；热量在一定条件下可以从低温物体传递给高温物体，D错误。

答案：C

2．下列说法正确的是(　　   )

A．普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内的

B．气体的温度越高，每个气体分子的动能都越大

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．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小

解析：普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内的，故A正确；温度是分子平均动能的标志，满足统计规律，对个别分子没有意义，温度越高，分子的平均动能越大，并不是每个分子的动能都越大，故B错误；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，故C错误；根据＝C知，一定质量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，分子的平均动能增大，故D错误。

答案：A

3.如图所示，一导热良好的足够长汽缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足够高，汽缸内有一活塞封闭了一定质量的理想气体。一足够长轻绳跨过定滑轮，一端连接在活塞上，另一端挂一钩码，滑轮与活塞间的轻绳与桌面平行，不计一切摩擦。已知当地重力加速度为g，大气压为p0，钩码质量为m1，活塞质量为m2，汽缸质量为m3，活塞横截面积为S。则释放钩码，汽缸稳定运动过程中，汽缸内理想气体的压强为(　　   )

A．p0－　　　　 B．p0－

C．p0   D．p0－

解析：对钩码、活塞和汽缸的整体，由牛顿第二定律可知m1g＝(m1＋m2＋m3)a，对汽缸p0S－pS＝m3a，联立解得p＝p0－。

答案：A

4．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减小1.3×105 J，则此过程(　　   )

A．气体从外界吸收热量2.0×105 J

B．气体向外界释放热量2.0×105 J

C．气体从外界吸收热量6.0×104 J

D．气体向外界释放热量 6.0×104 J

解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得到Q＝ΔU－W＝－1.3×105 J－7.0×104 J＝－2.0×105 J，即气体向外界释放2.0×105 J的热量，故B正确。

答案：B

5．一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是(　　   )

A．从状态a到状态b，气体放热

B．从状态a到状态b，每个气体分子的动能都增大

C．从状态b到状态c，气体对外做功，内能减小

D．从状态a到状态d，气体内能增加

解析：气体从状态a到状态b体积不变，发生的是等容变化，气体不做功W＝0，温度升高，内能增加ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＞0，气体吸收热量，故A错误；从状态a到状态b体积不变，发生的是等容变化，气体不做功W＝0，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大，故B错误；由状态b到状态c的过程中，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外界做功，故C错误；a状态到d状态的温度升高，则气体内能增加，故D正确。

答案：D

6．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是(　　   )

A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积

B．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大

C．一定温度下，饱和汽的压强是一定的

D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

解析：知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个气体分子占据空间的体积，但不是分子体积(分子间隙大)，故A错误；根据理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，则体积越大，故B正确；一定温度下，饱和汽压不变，故C正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，违背了热力学第二定律，故D错误。

答案：BC

7．已知阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，某物质的摩尔质量为M(kg/mol)，该物质的密度为ρ(kg/m3)，则下列叙述中正确的是(　　   )

A．1 kg该物质所含的分子个数是

B．该物质1个分子的质量是

C．该物质1个分子占有的空间是

D．该物质的摩尔体积是

解析：1 kg该物质的物质的量为，所含分子数目为n＝NA·＝，故A正确；每个分子的质量为m0＝，故B错误；每个分子所占空间为V0＝＝，故C正确；该物质的摩尔体积，故D正确。

答案：ACD

8．如图所示是一定质量的理想气体的p-V图象，理想气体经历从A→B→C→D→A的变化过程，其中D→A为等温线。已知理想气体在状态D时温度为T＝400 K，下列说法正确的是(　　   )

A．理想气体在状态B时的温度为1 000 K

B．理想气体在状态C时的温度为1 000 K

C．C到D过程外界对气体做功为100 J，气体放出热量100 J

D．气体从状态D变化到状态A，单位体积的气体分子数增大，但气体分子的平均动能不变

解析：理想气体从B→D过程，由气态方程可得＝，解得TB＝1 000 K，A正确；理想气体从C→D过程，属于等压变化，由盖－吕萨克定律可得＝，解得TC＝500 K，B错误；C到D过程外界对气体做功为W＝pΔV＝100 J，由于C到D过程，温度降低，ΔU＜0，W＝100 J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可得Q＞100 J，即气体放出热量大于100 J，C错误；气体从状态D变化到状态A，气体体积减小，单位体积内气体分子数增大，温度不变，气体分子的平均动能不变，D正确。

答案：AD

二、非选择题(共5小题，52分)

9．(6分)在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，某同学按如下操作：

a．在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积；

b．在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定；

c．将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上；

d．将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径。

(1)其中有操作错误的步骤是________；

(2)已知油酸酒精溶液中油酸体积占比例为k，N滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为________。

解析：(1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积，需在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，测出其体积V，则一滴该溶液的体积V1＝，故有操作错误的步骤是a；

(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝，一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，那么油酸分子直径为d＝。

答案：(1)a　(2)

10．(10分)图甲为研究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积关系的实验装置。

(1)图甲中直接与注射器相连的方框所代表的实验器材是________。为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和_________。

(2)由注射器的满刻度处开始推动活塞，记录刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p，用V-图象处理实验数据，得出图乙所示的图线，如果实验操作规范正确，那么V0代表________。

(3)某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据在图丙中画出了V-图线，则在图丙中大致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部分V-图线。

解析：(1)为了通过计算机利用数据采集器采集数据，方框所代表的实验器材是压强传感器，为保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样。

(2)体积读数比实际值大V0。根据p(V＋V0)＝C，C为定值，则V＝－V0。如果实验操作规范正确，但如题图乙所示的V-图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。

(3)根据pV＝C可知V＝，当质量不变时V与成正比，当质量发生改变后，V与还是成正比，但此时的斜率发生变化，即斜率比原来小，故画出脱落后测得的实验数据的那部分V-图线如图所示。

答案：(1)压强传感器　移动活塞要缓慢　不能用手握住注射器的封闭气体部分

(2)注射器与压强传感器连接部位气体的体积

(3)图见解析

11．(10分)在热力学中有一种循环过程叫作焦耳循环，它由两个等压过程和两个绝热过程组成。图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A)，已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据)，状态P位于过程AB的中点。1 atm＝1×105 Pa。

(1)已知状态A的温度TA＝400 K，求状态D的温度TD；

(2)若已知P→C过程放热Q＝5×105 J，求B→C过程外界对气体做的功。

解析：(1)由题意知D→A过程为绝热过程，根据理想气体状态方程，有：

＝

代入数据解得：TD＝600 K

(2)对P→C过程，根据理想气体状态方程，有：

＝

代入数据可知，状态P和C的温度相同，根据理想气体的内能只与温度有关，可知P、C两个状态内能相等

对P→B过程，外界对气体做的功为W1＝pPΔV＝1×105×(6－4)J＝2×105 J

设B→C过程外界对气体做的功为W2，从P到C过程根据热力学第一定律，

有0＝W1＋W2－Q

代入数据解得B→C过程外界对气体做的功为

W2＝3×105 J。

答案：(1)600 K　(2)3×105 J

12．(12分)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。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。

解析：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＝p2＋(20.0－5.00)cmHg，l1＝20.0 cm①

l1′＝20.0 cm－ cm②

由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′③

联立①②③式得

p1′＝144 cmHg④

依题意p2′＝p1′⑤

l2′＝4.00 cm＋ cm－h⑥

由玻意耳定律得p2l2＝p2′l2′⑦

联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42 cm。

答案：144 cmHg　9.42 cm

13．(14分)如图所示是某热学研究所实验室的热学研究装置，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两活塞之间为真空，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍。两汽缸内装有理想气体，两活塞处于平衡状态，汽缸A的体积为V0，压强为p0，温度为T0，汽缸B的体积为2V0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的2倍。设环境温度始终保持不变，汽缸A中活塞不会脱离汽缸A，求：

(1)加热前汽缸B中气体的压强；

(2)加热达到稳定后汽缸B中气体的体积VB；

(3)加热达到稳定后汽缸A中气体的温度TA。

解析：(1)汽缸A末态压强为2p0，汽缸B活塞的面积为汽缸A活塞的面积2倍，初状态选两活塞为研究对象，根据平衡条件p0SA＝pBSB，解得pB＝

(2)末状态选两活塞为研究对象，根据平衡条件有

2p0SA＝pB′SB，

解得pB′＝p0

汽缸B中气体，初、末温度不变，根据玻意耳定律得：

pB·2V0＝pB′VB

解得汽缸B中气体体积VB＝V0

(3)两活塞移动的距离相同，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍，汽缸B活塞体积减小了V0，则汽缸A体积增加，则加热后汽缸A体积为VA＝

根据理想气体状态方程得＝

解得TA＝3T0。

答案：(1)　(2)V0　(3)3T0