人教版新高考物理二轮复习专项训练--专题分层突破练14　热学

专题分层突破练14　热学

A组

1.(2021广东惠州高三三调)下列关于热现象的描述正确的是(　　)

A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%

B.做功和传热都是通过能量转化的方式改变系统内能的

C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的

2.(2021天津高三一模)为做好新冠肺炎疫情防控,学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作。给储液罐打足气,打开开关就可以让药液喷洒出来。若罐内气体温度保持不变,随着药液的不断喷出,则罐内气体(　　)

A.内能不断减小

B.压强不断减小

C.外界对气体做功

D.气体对外放热

3.(2021北京东城高三一模)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　　)

A.气体温度升高,每一个气体分子的动能都增大

B.气体温度升高,气体内能一定增大

C.若压缩气体,气体分子的无规则运动一定更剧烈

D.若气体膨胀对外做功100 J,则内能一定减少100 J

4.(2021北京丰台高三一模)两个分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示,假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0,下列说法正确的是(　　)

A.在r由无限远到趋近于0的过程中,F先变小后变大

B.在r由无限远到趋近于0的过程中,F先做正功后做负功

C.在r由无限远到趋近于0的过程中,分子势能先增大后减小再增大

D.在r=r0处分子势能为0

5.(2021山东聊城高三二模)如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙,忽略环境的温度变化,在此过程中如果汽缸、活塞(　　)

A.导热良好,汽缸内气体的内能必增大

B.导热良好,汽缸内气体向外放热

C.绝热良好,汽缸内气体分子的平均动能不变

D.绝热良好,汽缸内所有气体分子的运动速率都变大

6.(2021山东高三模拟)下图为一定质量理想气体状态变化的p-t图像。图中BA的延长线过(-273,0)点,CB平行于t轴,则下列说法正确的是(　　)

A.气体由状态A变为状态B,外界对气体做功

B.气体由状态C变为状态A,气体吸收热量

C.气体在状态B时的分子数密度比在状态C时的大

D.气体在状态B时的分子数密度比在状态A时的大

7.(多选)(2021福建龙岩高三质检)下图是某同学用手持式打气筒对一个篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于1.1p0(p0为大气压强),每次打入的气体的压强为1.0p0、体积为篮球容积的,假设整个过程中篮球没有变形,不计气体的温度变化,球内气体可视为理想气体,则(　　)

A.打气后,球内气体分子对球内壁的平均作用力增大

B.打气后,球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大

C.打气6次后,球内气体的压强为1.4p0

D.打气6次后,球内气体的压强为1.7p0

B组

8.(2021重庆高三二模)一定质量的理想气体,状态由a变到b,再由b变到c,其压强和体积的关系如图所示,根据p-图像,下列说法正确的是(　　)

A.由a变到b,温度升高,放热

B.由a变到b,温度降低,放热

C.由b变到c,温度不变,放热

D.由b变到c,温度不变,吸热

9.(2021山东模拟)新冠肺炎疫情期间,某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体,在喷液过程中储气室内温度保持不变,喷液全过程储气室内气体在p-V图像中的变化图线如图乙所示,A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能

B.图中直角三角形OAC和直角三角形OBD的面积一定相等

C.气体从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收的热量大于气体做的功

D.气体从状态A变化到状态B的过程中,气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变

10.(多选)(2021山东聊城高三二模)右图为一种测温装置的结构示意图,玻璃泡A内封有一定质量的气体,与A相连的B管竖直插在水银槽中,管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计,在标准大气压(相当于76 cm水银柱产生的压强)下,当温度t1=27 ℃时,管内外水银面的高度差x1=16 cm。下列说法正确的是(　　)

A.若外界大气压不变,细管中水银柱上升,可知温度降低

B.若外界大气压不变,细管中水银柱上升,可知温度升高

C.在标准大气压下,t=0 ℃时管内外水银面的高度差x0=21.4 cm

D.若环境真实压强比标准大气压小,管内外水银面的高度差仍为16 cm时,实际温度大于27 ℃

11.(2021江西高三二模)一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化,其中AB延长线过原点,BC平行于T轴,A、B、C状态下的温度已在图中标示(为已知),其中C状态下气体体积为20 L。

(1)求A、B状态下的体积。

(2)若整个过程气体做功为60 J,求A状态下的气体压强。

12.(2021江苏无锡模拟)如图所示,开口向上的导热汽缸C静置于水平桌面上,用一横截面积为S=10 cm2、质量为m1=2 kg的活塞封闭了一定质量的理想气体。一不可伸长的轻绳一端系在活塞上,另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k=400 N/m的竖直轻弹簧A,A下端系有一质量m2=4 kg的物块B。开始时,活塞到缸底的距离l1=100 cm,轻绳恰好拉直,弹簧恰好处于原长状态,缸内气体的温度t1=27 ℃。已知外界大气压强恒为p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2,不计一切摩擦。现使缸内气体缓慢冷却。

(1)求当B刚要离开桌面时,汽缸内封闭气体的温度。

(2)此过程中气体吸热还是放热,为什么?

参考答案

专题分层突破练14　热学

1.C　解析 根据热力学第二定律,热机的效率不可以达到100%,A错误。做功是通过能量转化的方式改变系统内能,传热是通过热量转移的方式改变系统内能,实质不同,B错误。根据热平衡定律可知,温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同,C正确。物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动具有统计规律,D错误。

2.B　解析 由于罐内气体温度保持不变,故内能保持不变,A错误。随着药液的不断喷出,气体的体积增大,由玻意耳定律可知,压强不断减小,B正确。气体的体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,C、D错误。

3.B　解析 气体温度升高,绝大多数气体分子的动能都增大,但个别分子的动能也可能减小,A错误。理想气体不考虑分子势能,气体温度升高,气体分子的平均动能增大,气体内能一定增大,B正确。压缩气体,若存在对外放热,由热力学第一定律可知,气体的内能可能减小,温度可能降低,故无规则运动不一定更剧烈,C错误。若气体膨胀对外做功100 J,内能不一定减少100 J,还跟吸、放热多少有关,D错误。

4.B　解析 由题图可知,在r由无限远到趋近于0的过程中,F先变大后变小,再变大,A错误。在r由无限远到趋近于0的过程中,F先是引力,故做正功,后变为斥力,故做负功,B正确。在r由无限远到趋近于0的过程中,由于分子力先做正功后做负功,故分子势能先减小后增大,C错误。在r=r0处分子势能最小,由于规定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0,故此处的分子势能不为0,D错误。

5.B　解析 若汽缸导热良好,缓慢加入细沙,气体在被压缩过程中,与环境进行充分热交换,温度保持不变;理想气体内能主要由温度决定,温度不变,内能不变;压缩气体,由热力学第一定律可知,气体将放出热量,A错误,B正确。若汽缸绝热良好,与外界没有热交换,压缩气体时,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高,分子平均动能增大,并不是所有分子速率都增大,C、D错误。

6.B　解析 根据题意可知从状态A到状态B气体做等容变化,气体吸热,外界不对气体做功,A错误。从状态C变为状态A时,气体温度不变,内能不变,压强减小,体积增大,气体对外界做功,气体从外界吸收热量,B正确。从状态B到状态C气体做等压变化,温度降低,体积减小,所以状态B时的分子数密度比状态C时的分子数密度小,状态A、B气体的体积相等,分子数密度相同,C、D错误。

7.BC　解析 打气后,由于气体的温度不变,分子平均动能不变,球内气体分子对球内壁的平均作用力不变,A错误。打气后,球内气体的压强变大,即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大,B正确。打气6次后,由玻意耳定律得p1V0+p0×6×0.05V0=pV0,解得p=1.4p0,即球内气体的压强为1.4p0,C正确,D错误。

8.C　解析 状态由a变到b,气体发生等容变化,压强p增大,根据查理定律=C可知,气体温度升高,则内能增大,再根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,因气体不做功,内能增大,则气体吸热,A、B错误。状态由b变到c,由题图可知,气体发生等温变化,温度不变,内能不变,体积减小,则外界对气体做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体放热,C正确,D错误。

9.B　解析 由于该双曲线为等温线,则气体在状态A、B时的分子平均动能相等,又由于气体为理想气体,则气体的分子势能可忽略不计,所以气体在状态A的内能一定等于在状态B的内能,A错误。由题意可知,图线为等温曲线,由理想气体状态方程=C可得pV=CT,由于C是常量,温度T保持不变,则pV为定值,则图中直角三角形OAC和直角三角形OBD的面积相等,B正确。气体从状态A变化到状态B的过程中,气体的体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律得气体从外界吸收热量,又由于ΔU=Q+W=0,则气体吸收的热量等于气体对外界所做的功,C错误。从状态A变化到状态B的过程中气体的压强减小,则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少,D错误。

10.AC　解析 对封闭的气体进行分析,由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计,则该变化为等容变化,由查理定律可得,外界大气压不变,封闭气体压强减小,则温度一定降低,A正确,B错误。气体初状态参量p1=ρg(76 cm-16 cm),T1=300 K,末状态参量T2=273 K,气体发生等容变化,由查理定律可得,解得p2=ρg·54.6 cm,则x0=(76-54.6) cm=21.4 cm,C正确。若水银柱的高度差仍为16 cm,环境真实压强比标准大气压小,假设此时大气压相当于75 cm水银柱产生的压强,则A内的气体压强为p3=ρg(75 cm-16 cm),则,解得T3=295 K,即t3=22 ℃<27 ℃,D错误。

11.答案 (1)15 L　15 L

(2)4×103 Pa

解析 (1)对B→C过程,有TB=150 K,TC=200 K;VC=20 L

由盖-吕萨克定律有

所以VB=VC

代入数据得VB=15 L

由题图中AB延长线过原点,知A到B为等容变化,所以VA=VB=15 L。

(2)由于A到B为等容变化,不做功,所以WBC=WABC=60 J

又WBC=pB·(VC-VB)

联立得pB=1.2×104 Pa

从A到B为等容变化,由查理定律得

解得pA=pB=pB

将B状态压强pB=1.2×104 Pa代入得pA=4×103 Pa。

12.答案 (1)180 K

(2)放热,原因见解析

解析 (1)设初状态时汽缸内气柱压强为p1,对活塞受力分析得

m1g+p0S=p1S

物块B刚要离开桌面时活塞下移了x,此时汽缸内气柱压强为p2,此时弹簧弹力kx=m2g,对活塞受力分析得

m1g+p0S=kx+p2S

汽缸内气柱的长度为l2=l1-x

根据理想气体状态方程有

代入数据解得T2=180 K。

(2)由热力学第一定律得ΔU=W+Q,由于气体体积变小,外界对气体做功,W为正值;气体温度降低,ΔU为负值,故Q为负值,即气体一定放热。