2023届二轮复习 专题六　热学 素养作业

这是一份2023届二轮复习 专题六　热学 素养作业，共12页。试卷主要包含了关于热现象,下列说法正确的是，关于下列几幅图的说法正确的是，一氧气瓶的容积为0等内容，欢迎下载使用。
专题六　热　学1.(2022·北京房山区二模)关于热现象,下列说法正确的是(　A　)A.机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能B.当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大C.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少,气体的压强一定减小D.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可估算该种气体分子体积的大小解析:根据热力学第二定律可知,机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能,故A正确;若分子间距离从平衡距离开始增大,则分子间作用力先增大后减小,若分子间距离始终小于平衡距离,则分子间作用力始终表现为斥力,则当分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小,故B错误;气体的压强和单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数和气体分子的平均动能有关,所以若改变其中一个因素,气体的压强不一定减小,故C错误;因为气体分子不是紧密排列的,所以根据阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,只能估算出每个气体分子所占据的平均空间体积,无法估算该种气体分子体积的大小,故D错误。2.(2022·重庆沙坪坝区模拟)关于下列几幅图的说法正确的是(　D　)A.图1为悬浮在液体中的花粉颗粒每隔一段时间位置间的连线,反映了花粉颗粒内部分子的无规则运动B.图2为水黾静止在水面上,说明液体表面层分子间表现为斥力C.图3中“永动机”不可能制作出来的原因是违背了热力学第二定律D.图4封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中阻力增大,主要是因为气体压强增大解析:图1,悬浮在液体中的花粉颗粒无规则运动,说明液体分子无规则撞击花粉颗粒,反映了液体分子运动的无规则性,故A错误;图2说明液体表面层分子稀疏,分子间距大于平衡位置距离r0,分子间作用力表现为引力,使液面绷紧形成表面张力,故B错误;图3中永动机的设计违背了能量守恒定律,即热力学第一定律,故C错误;图4中封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中阻力增大,这主要是气体压强增大的缘故,故D正确。3.(2022·湖北卷,3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c,其过程如pV图中a→c直线段所示,状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是(　B　)A.a→b是等温过程B.a→b过程中气体吸热C.a→c过程中状态b的温度最低D.a→c过程中外界对气体做正功解析:根据理想气体的状态方程=C,代入题图像中数据可知a→b气体温度升高,内能增加,且体积增大,气体对外界做功,则ΔU>0,W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,可知a→b过程中气体吸热,A错误,B正确;根据理想气体的状态方程=C,可知pV图像的坐标值的乘积反映温度,a状态和c状态的坐标值的乘积相等,而中间状态的坐标值乘积更大,a→c过程的温度先升高后降低,且状态b的温度最高,C错误;a→c过程气体体积增大,外界对气体做负功,D错误。  4.(2022·江苏连云港模拟)用图示装置探究气体等温变化的规律。实验室提供容积为5 mL和20 mL的两种注射器。用该装置测得多组压强p和体积V,作出图像甲,发现图像向下弯曲;为减少实验误差,改用软管连通注射器和压强传感器,作出图像乙,发现图像不过原点。下列对于实验的分析和改进措施正确的是(　D　)A.图甲没有把注射器固定在竖直平面内B.图甲没有缓慢地推拉柱塞C.图乙应该把实验中气体的体积再压缩小一些D.图乙应该选用容积较大的注射器进行实验解析:由于测量的是气体体积和压强之间的关系,与重力无关,且压强是由压力表测得,因此注射器可以水平放置,故A错误;由题图甲可知,p与V的乘积变小,可能的原因是漏气或者是温度降低,若是快速推柱塞,气体温度会升高,则p与V的乘积会增大,图线会向上弯曲,故B错误;题图乙不过原点的原因是由于软管中存在一部分气体,计算时没把这部分气体加进去,因此应该采用大容积的注射器从而使软管的那一小部分气体可以忽略,若把实验中气体的体积再压缩小一些,则软管中气体的体积占比更大,影响更大,故C错误,D正确。5.(2022·湖北荆州模拟)氧气瓶内装有温度300 K、压强为10 atm的氧气,瓶口安装着一个泄气阀,当瓶内气体的压强超过12 atm时,气体将自动排出。在运送时,氧气瓶被装载在车厢中,但炎炎夏日下,车厢内温度变高,此时泄气阀正常工作,排出部分气体,当运送到目的地时,氧气瓶内的氧气压强为12 atm,温度为400 K,则排出气体的质量约为原有气体总质量的(　A　)A.     B.      C.      D.解析:设原气体体积为V,原气体到压强为12 atm,温度为400 K时体积为V′,根据理想气体状态方程可得=,得到V=V′,所以排出的气体质量约为原有气体总质量的,故选A。6.(2022·福建泉州模拟)(多选)快递运送易碎物品时,常在快递箱内放置缓冲气袋,然后放入物品,如图所示。若物品放入时,气袋被挤压无破损,袋内气体视为理想气体,温度保持不变,则被挤压后袋内气体(　BD　)A.内能增大     B.压强增大C.从外界吸热 D.分子平均动能不变解析:气体温度不变,内能不变,分子平均动能不变,故A错误,D正确;被挤压后袋内气体体积减小,根据玻意耳定律p1V1=p2V2可知,气体压强增大,故B正确;外界对气体做正功,气体内能不变,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体向外界放热,故C错误。7.(2022·山东枣庄模拟)(多选)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作,该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环,则该气体(　BC　)A.状态a和c在同一条等温线上B.a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”C.在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量D.b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能解析:从c到d为绝热膨胀,有Q=0,气体对外界做功W<0,根据热力学第一定律,可知ΔU<0,即内能减少,温度降低,状态c的温度高于状态d的温度,从d到a,体积不变,由查理定律=可知压强减小,则温度降低,则状态d的温度高于状态a的温度,可得状态c的温度高于状态a的温度,A错误;a→b过程中为绝热压缩,外界对气体做功W>0,Q=0,根据热力学第一定律,可知ΔU=W,即外界对其做的功全部用于增加内能,而pV图线与横坐标轴所围面积表示外界对气体做功,所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”,B正确;b→c过程系统从外界吸收热量,c→d过程系统对外做功,d→a过程系统放出热量,a→b外界对系统做功,根据pV图像与横坐标轴所围面积即为气体做功大小,可知图像中b→c→d→a围成的图形面积为一次循环过程中气体对外界做的功,整个过程气体内能变化量为零,则Q吸-Q放>0,即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量,则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能,C正确,D错误。8.(2022·福建漳州三模)(多选)一氧气瓶的容积为0.08 m3,充满氧气时瓶中的压强为20个大气压。现已知某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.08 m3,当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,且视为理想气体,则(　BC　)A.需重新充气时和充满时,瓶中氧气质量之比为1∶9B.需重新充气时和充满时,瓶中氧气质量之比为1∶10C.充满的氧气瓶重新充气前可供该实验室使用18天D.充满的氧气瓶重新充气前可供该实验室使用20天解析:设氧气瓶开始时的压强为p1(20个大气压),体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得V2=0.8 m3,可得==,选项A错误,B正确;重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1=0.72 m3,设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0,设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N=,解得N=18天,选C正确,D错误。9.(2022·湖南卷,15)如图,小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积V0=9.9 L的导热汽缸下接一圆管,用质量m1=90 g、横截面积S=10 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量m2=10 g的U形金属丝,活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中,缓慢升起汽缸,使金属丝从液体中拉出,活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离h=10 cm,外界大气压强p0=1.01×105 Pa,重力加速度取10 m/s2,环境温度保持不变。求:(1)活塞处于A位置时,汽缸中的气体压强p1;(2)活塞处于B位置时,液体对金属丝拉力F的大小。解析:(1)选活塞与金属丝整体为研究对象,根据平衡条件有p0S=p1S+(m1+m2)g,代入数据解得p1=1×105 Pa。(2)当活塞在B位置时,设汽缸内的压强为p2,根据玻意耳定律有p1V0=p2(V0+Sh),代入数据解得p2=9.9×104 Pa,选活塞与金属丝整体为研究对象,根据平衡条件有p0S=p2S+(m1+m2)g+F,联立解得F=1 N。答案:(1)1×105 Pa　(2)1 N10.(2022·山东卷,15)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉,如图所示。鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室,A室壁厚,可认为体积恒定,B室壁薄,体积可变;两室内气体视为理想气体,可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V,质量为m;设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等,鱼的质量不变,鱼鳔内气体温度不变,水的密度为ρ、重力加速度为g,大气压强为p0,求:(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,需从A室充入B室的气体质量Δm;(2)鱼静止于水面下H1处时,B室内气体质量m1。解析:(1)鱼静止在水面下H处时,设鱼的体积为V0,所受浮力等于重力,有Mg=ρgV0,鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,则由牛顿第二定律得ρg(V0+ΔV)-Mg=Ma,又m=ρ气V,Δm=ρ气ΔV,联立解得Δm=。(2)鱼静止在水面下H处时,B室内气体压强为p1=p0+ρgH,体积为V,鱼静止在水面下H1处时,B室内气体压强为p2=p0+ρgH1,体积也为V,设该部分气体在压强为p1时体积为V1。根据玻意耳定律有p2V=p1V1,解得V1=V,又温度不变,则有=,解得m1=m。答案:(1)　(2)m11.(2022·山东泰安二模)(多选)内径均匀的T形细玻璃管竖直放置,管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ,竖直管上端与大气相通,各部分长度如图所示。已知环境温度为27 ℃,大气压强p0=76 cmHg。现只对理想气体Ⅰ加热,直到竖直玻璃管中的水银与管口相平,此时(　BC　)A.理想气体Ⅰ的温度为500 KB.理想气体Ⅰ的温度为700 KC.理想气体Ⅱ长度变为9 cmD.理想气体Ⅱ长度变为6 cm解析:以理想气体Ⅱ为研究对象,初状态有p1=p0+14 cmHg=90 cmHg,V1=L1S,p2=p0+24 cmHg=100 cmHg,V2=L2S,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得L2== cm=9 cm,C正确,D错误;以理想气体Ⅰ为研究对象,初状态有p1′=p0+14 cmHg=90 cmHg,V1′=L1′S,T1=300 K,p2′=p0+24 cmHg=100 cmHg,V2=L2′S,其中L2′=(10+10+1) cm=21 cm,根据理想气体状态方程可得=,解T2==K=700 K,B正确,A错误。12.(2022·福建龙岩三模)如图1,在大气压强恒为p0、温度为T0的大气中,有一水平放置的汽缸,AB为大小汽缸的结合处。汽缸内用甲、乙两个导热活塞封闭一定质量的理想气体。甲、乙活塞的面积分别为S和2S,活塞的重力均为0.1p0S,两活塞用长度为2L的刚性细轻杆连接,活塞与汽缸壁之间无摩擦,汽缸壁厚度不计。初始时气体温度为T0,乙活塞刚好静止在两汽缸的结合处,杆的弹力为零,重力加速度为g。(1)如图2,把汽缸缓慢转成竖直放置,求稳定时乙活塞与AB的距离d;(2)保持汽缸竖直放置,对封闭的气体缓慢加热,使得甲活塞刚好到达AB处,求此时气体的温度及此过程气体对外做的功。解析:(1)水平放置时缸内气体的体积V1=2LS,T1=T0,由杆的弹力为零,可得p1=p0,竖直放置时对缸内气体V2=2dS+(2L-d)S=(2L+d)S,T2=T0,对两活塞有p0·2S+p2S=p0S+p2·2S+0.2p0S,解得p2=0.8p0,由玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得d=0.5L。(2)设甲活塞恰到AB处时缸内气体温度为T3,此时有V3=4LS,p3=p2=0.8p0,根据理想气体状态方程=,解得T3=1.6T0,气体对外做功为W=p2(V3-V2)=1.2p0LS。答案:(1)0.5L　(2)1.6T0　1.2p0LS