2022届高考物理一轮复习热学---热机和制冷剂基础过关

2022届高考物理一轮复习热学---热机和制冷剂基础过关

练习

一、单选题，共10小题

1．如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程（气体与外界无热量交换），这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为。下列说法正确的是（　　）

A．a→b过程气体对外界做功且吸收热量

B．b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量

C．c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少

D．由卡诺循环可知热机效率可能达到100%

2．以下说法中正确的是（　　）

A．从甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多

B．热机的效率从理论上讲可达100%

C．因为能量守恒，所以不会发生能源危机

D．以上说法均不正确

3．某家用电器正常工作时的功率约为2千瓦，它可能是（   ）

A．空调器

B．电冰箱

C．电视机

D．电风扇

4．下列说法中正确的是（　　）

A．无摩擦、无漏气等能量损失，就能使热机效率达到100%

B．热量不能从低温物体传到高温物体

C．一切物理过程都具有方向性

D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行

5．下列说法正确的是

A．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力

B．可以利用高科技手段，制作效率是100％的热机

C．布朗运动反映了固定分子永不停息做无规则的热运动

D．用油膜法测出油酸分子直径后，还需知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏伽德罗常数

6．下列说法正确的是（　　）

A．扩散现象的原因是分子间存在斥力

B．由于表面张力的作用，玻璃板上的小水银滴总是呈球形的

C．第二类永动机是不可能造成的，因为它违背了能量守恒定律

D．如果没有漏气、摩擦、机体的热量损失，热机的效率可以达到100%

7．对于以下教材中配图说明，说法正确的是（　　）   

A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量厚一些

B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显

C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的

D．丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%

8．下列说法正确的是（）

A．温度升高时物体内的每个分子的运动速率一定增大

B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

C．物体吸热内能一定增大

D．不断改进工艺，热机的效率可能达到100%

9．下列说法中正确的是（　　）

A．无摩擦、无漏气等能量损失，就能使热机效率达到100%

B．热量不能从低温物体传到高温物体

C．一切物理过程都具有方向性

D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行

10．下列说法中正确的是（　　）

A．无摩擦、无漏气等能量损失，就能使热机效率达到100%

B．热量不能从低温物体传到高温物体

C．一切物理过程都具有方向性

D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行

二、多选题，共3小题

11．下列说法正确的是（  ）

A．温度高的物体动能不一定大，但分子平均动能一定大

B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用

C．橡胶无固定的熔点，是非晶体

D．热机的效率可以100%

E.气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现

12．下列说法正确的是（　　）

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的运动

C．随着科技的发展，内燃机的效率可能达到100%

D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

E.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液

13．下列有关自然现象说法正确的是（      ）

A．荷叶上的露珠几乎呈球形是由于表面张力的作用

B．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均速率不同

C．空气泡从恒温水中升起，应该放出热量

D．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传向高温物体．

E.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的方式不同而成为不同的晶体

三、填空题，共3小题

14．随着科技的进步，温室气体逐渐增多，造成全球变暖，人们开始意识到节能减排的重要性。如图甲所示为某款家用式变频空调，其内部的交流变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变交流电动机的转速。变频空调开始工作时，当室内温度降至设定温度后，交流电动机处于低速持续运转状态，维持室温基本不变，从而达到节能减排的效果。如图乙所示为变频空调的内部结构简图，其理想变压器的原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。若因交流变频器的作用使得输出电压的频率增大为原来的2倍，下列说法正确的是（交流变频器可视为交流发电机）（　　）

A．理想变压器副线圈的输出电压变为原来的2倍

B．若没有交流变频器，则电压表的示数为

C．穿过原、副线圈的磁通量之比为

D．穿过原、副线圈的磁通量之比为

15．某电冰箱工作时的耗电功率为100W，制冷效率为70%，假设这台冰箱的箱壁完全不导热，则这台冰箱连续工作10min，箱内内能的改变量为______J；这台冰箱连续工作10min，箱外内能的改变量为______J.

16．煤炭和石油的燃烧对环境的危害∶

（1）燃烧时增加了大气中________的含量，加剧了温室效应。

（2）因为煤炭和石油中含有硫，燃烧时形成二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“_____”。

（3）内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——________。

四、解答题，共4小题

17．空调器制热时，出风口导风板向下时制热效果比较好．这是为什么？

18．在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为110mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g/(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题：

（1）该柴油发动机的效率最高可达多少？

（2）在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？

（3）如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油？

（4）如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识？

19．横截面积为3 dm2的圆筒内有0.6 kg的水，太阳光垂直照射了2 min，水温升高了1 ℃.设大气顶层的太阳能只有45%到达地面，试估算出太阳的全部辐射功率(保留一位有效数字，设太阳与地球之间平均距离为1.5×1011m)．

20．空调器制热时，出风口导风板向下时制热效果比较好．这是为什么？

参考答案

1．A

【详解】

A．a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；

B．b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；

C．c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；

D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不可能达到100%，故D错误。

故选A。

2．D

【详解】

A．热量能自发的由高温物体传向低温物体，物体甲自发传递热量给物体乙，只能说明甲物体的温度一定比乙物体的温度高，但由于内能取决于物质的量、温度以及体积等方面，故不能比较两者的内能大小，故A错误；

B．由于热量散发等原因，热机的效率从原理上讲是无法达到100%，故B错误；

C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，所以会出现“能源危机”，应注意保护能源，故C错误；

D．由以上分析可知，以上说法均错误，故D正确。

故选D。

3．A

【解析】在家用电器中空调器的功率约为2000W；电冰箱的功率约为200W；电视机的功率约为120W；电风扇的功率约为60W，故A正确，BCD错误。

4．D

【详解】

A．对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量，总有能量的损失，因此其效率无法达到100%，A错误；

B．热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助，B错误；

C．一切涉及热现象的物理过程都具有方向性，C错误；

D．在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真空的膨胀等，D正确。

故选D。

5．D

【详解】

试题分析：气体能充满任何容器是因为分子间的距离较大，分子间相互作用较小，故每个分子都是自由的，在做无规则运动，故可以充满任何容器，A错误；根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的客观过程具有方向性，不可能将散失到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化，B错误；固体小颗粒做布朗运动是液体分子对小颗粒的碰撞的作用力不平衡引起的，C错误；已知油酸的摩尔体积，用油膜法测出油酸分子的直径后，可以估算出阿伏加德罗常数，D正确；

考点：考查了分子热运动，布朗运动，阿伏伽德罗常数的计算

【名师点睛】掌握布朗运动的实质，知道布朗运动是固体颗粒的运动；气体能充满任何容器是因为分子在做无规则运动，

6．B

【详解】

A．扩散现象的原因是分子的热运动，故A错误；

B．表面张力使液体表面积收缩到最小的趋势，故B正确；

C．第二类永动机是不可能造成的，因为能量的转化和转移具有方向性，并没有违反能量守恒，故C错误；

D．如果没有漏气、摩擦、机体的热量损失，热机的机械效率也不可能达到100%，故D错误。

故选B。

7．C

【详解】

A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量薄一些，油酸滴到痱子粉上能尽可能的散开，故A错误；

B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，微粒各方向受力比较均衡，布朗运动不明显，故B错误；

C．气体分子永不停息地做无规则的热运动，频繁地碰撞容器的器壁，会对器壁产生压强，丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，故C正确；

D．丁图为热机工作时的能流分配图。从高温向低温传递热量时会伴随着对外做功，说明热机的效率不可能达到100%，故D错误。

故选C。

8．B

【分析】

热现象的微观理论认为，构成物体的各个分子的运动都是无规则的、带有偶然性的，但大量分子的运动却有一定的规律；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现；由热力学定义定律△U=W+Q求解；热机的效率不可能达到100%．

【详解】

温度是分子的平均动能的标志，是大量分子的运动的规律，温度升高，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，不是每个分子的运动速率一定增大．故A错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶是晶体．而熔化后再凝固的水晶是非晶体，故B正确．由热力学定义定律得：△U=W+Q，吸收热量Q＞0，对外做功W＜0，但是不知道W与Q大小关系，所以内能可能改变，可能不变，故C错误；根据热力学第二定律，即使不断改进工艺，热机的效率也不可能达到100%．故D错误．故选B．

【点睛】

该题考查热力学第一定律、热力学第二定律、温度的微观意义等，考查内容较广，每个知识点都可能作为考查的内容，但难度不大，故应全面把握，多加积累．

9．D

【详解】

A．对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量，总有能量的损失，因此其效率无法达到100%，A错误；

B．热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助，B错误；

C．一切涉及热现象的物理过程都具有方向性，C错误；

D．在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真空的膨胀等，D正确。

故选D。

10．D

【详解】

A．对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量，总有能量的损失，因此其效率无法达到100%，A错误；

B．热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助，B错误；

C．一切涉及热现象的物理过程都具有方向性，C错误；

D．在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真空的膨胀等，D正确。

故选D。

11．ABC

【详解】

A．温度是分子热运动的平均动能的标志，并非分子动能的标志，A正确；

B．液体的表面张力使液体具有收缩的趋势，B正确；

C．橡胶无固定的熔点，是非晶体，C正确；

D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，第二类永动机是不可能制成的，热机的效率不可能是100%，D错误；

E．气体很容易充满整个容器，是分子热运动的表现，E错误。

故选ABC。

12．BDE

【详解】

A．气体的内能包括气体分子的平均动能和分子间相互作用的势能，不包括气体分子的重力势能，故A错误；

B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的运动，符合定义，故B正确；

C．根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，故C错误；

D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，符合事实，故D正确；

E．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，符合实际，故E正确。

故选BDE。

13．ABE

【解析】

【详解】

A．荷叶上的露珠呈球形是表面张力作用的结果，A正确；

B．温度相同即分子平均动能相同，由于氢气和氧气的质量不同，所以它们分子的平均速率不同，B正确；

C．空气泡从恒温水中升起，温度不变，即内能不变，升起气泡对外做功，根据热力学第一定律可知，应吸收热量，C错误；

D．空调制冷说明热量可以地由低温物体传向高温物体，但消耗了电能，不是自发的，D错误；

E．同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和炭，E正确。

故选ABE。

14．A

【详解】

A．交流变频器输出电压的频率增大为原来的2倍，由

可知，原线圈的输入电压变为原来的2倍，由

可知，副线圈的输出电压变为原来的2倍，故A正确；

B．若没有交流变频器，原线圈输入电压为，又，则电压表的示数为，故B错误；

CD．根据变压器的原理可知，原、副线圈中的磁通量是相同的，所以穿过原、副线圈的磁通量之比为，故CD错误。

故选A。

15．       

【详解】

[1]．这台冰箱连续工作10min，箱内内能的改变量为

[2]．这台冰箱连续工作10min，箱外内能的改变量为

16．二氧化碳    酸雨    光化学烟雾   

【详解】

（1）[1]燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量，加剧了温室效应。

（2）[2]因为煤炭和石油中含有硫，燃烧时形成二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”。

（3）[3]内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾。

17．热空气比冷空气密度小，总是向上流动，如果挡风板向上就会把热空气吹向房间的上方，冷空气在下方．人感觉很冷；如果挡风板向下就会把热空气吹向下方，由于热空气向上流动，就会产生对流，使房间上下温度一样

【解析】热空气比冷空气密度小，总是向上流动，如果挡风板向上就会把热空气吹向房间的上方，冷空气在下方．人感觉很冷；如果挡风板向下就会把热空气吹向下方，由于热空气向上流动，就会产生对流，使房间上下温度一样。

18．（1）35%；（2） ；（3）0.34亿吨；（4）见解析

【详解】

(1)有题意可知1kW·h=3.6×106J；该发动机的效率最高为

(2)根据题意可知

每秒钟的做功冲程数为

设做功冲程中的平均压强为p，则有用功率P为

代入数据可得

(3)已知，，亿吨。因为安装“增压器”前后有用功是相同的，所以有

可得

亿吨

(4)安装“增压器”后，仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为

0.34亿吨×3750元/吨＝1275亿元

由此可以看出，如果这项技术能得到广泛的应用，会给人类带来巨大的利益。但是，任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。应该说，节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。

19．4×1026 W

【详解】

水温升高所吸收的热量设为Q，则

，

设地球表面单位时间、单位面积上获得的热量为，则

太阳向地球表面单位面积上发送的能量功率为

以太阳与地球间距离为半径的球体的表面积为

，

太阳的全部辐射功率为

．

点睛：本题要搞清功率的意义，建立模型，同时在计算中一定要注意单位间的换算关系，同时计算要有耐心才能准确求解．

20．热空气比冷空气密度小，总是向上流动，如果挡风板向上就会把热空气吹向房间的上方，冷空气在下方．人感觉很冷；如果挡风板向下就会把热空气吹向下方，由于热空气向上流动，就会产生对流，使房间上下温度一样

【解析】热空气比冷空气密度小，总是向上流动，如果挡风板向上就会把热空气吹向房间的上方，冷空气在下方．人感觉很冷；如果挡风板向下就会把热空气吹向下方，由于热空气向上流动，就会产生对流，使房间上下温度一样。