2023届高考物理二轮总复习试题（老高考旧教材）专题分层突破练15　热学（Word版附解析）

专题分层突破练15　热学

A组

1.(多选)(2022河南许昌二模)下列说法正确的是(　　)

A.布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动

B.单晶体和多晶体均有固定的熔点

C.相同质量的0 ℃的水和冰的内能不相同

D.热量不能由低温物体传递给高温物体

E.空调既能制冷又能制热,说明热传递不存在方向性

2.(多选)(2022江西南昌一模)分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0),下列说法正确的是(　　)

A.在图中的A位置,分子势能最小

B.在图中的B位置,分子间斥力大于引力

C.在图中的A位置,分子间斥力小于引力

D.两分子从无穷远处靠近的过程中分子势能先减小后增大

E.分子间距从图中的A点变化到B点的过程中,分子间的引力和斥力都在不断减小

3.(多选)(2022云南昆明第一中学模拟)关于分子动理论及热力学定律,下列说法正确的是(　　)

A.物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功

B.温度高的物体内能一定大

C.一个气体分子的实际体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比

D.气体从外界吸收热量,其内能不一定增加

E.热量可以从低温物体传到高温物体

4.(2022山东淄博二模)某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3,空气的摩尔质量为0.029 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为(　　)

A.3×1021 B.3×1022

C.3×1023 D.3×1024

5.(2022河南开封二模)如图所示,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(　　)

A.气体自发扩散前后内能相同

B.气体在被压缩的过程中内能增大

C.在自发扩散过程中,气体对外界做功

D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功

E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变

6.(多选)(2022河南洛阳二模)一定质量的理想气体,由初始状态A开始,按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化,最后又回到初始状态A,即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行,CA与横轴平行),这一过程称为一个循环。在这一循环中,对于该气体,下列说法正确的有(　　)

A.从状态A变化到状态B,分子的平均动能增大

B.从状态B变化到状态C,气体的内能减小

C.从状态C变化到状态A,气体吸收热量

D.从状态B变化到状态C,分子的平均动能逐渐减小

E.从状态A变化到状态B,气体放出热量

7.(2022江西萍乡二模)如图所示,一定质量的理想气体经历A→B、B→C、C→A三个变化过程,则:

(1)C→A过程中气体　　　　(选填“吸收”或“放出”)热量,　　　　(选填“外界对气体”或“气体对外界”)做功。 

(2)已知理想气体在状态A时的温度是27 ℃,则气体在状态C时的温度为　　　　 K。

8.(2021河北卷)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体,如图甲所示,现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,汽缸A内气体的内能　　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能,图乙为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像,其中曲线　　　　(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。 

甲

乙

B组

9.(多选)(2022山西太原二模)潜水员在水中呼出的CO2气泡,从水下几米深处快速上升到水面,这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的CO2气体视为理想气体,则在这一过程中,下列说法正确的是(　　)

A.CO2分子的平均动能保持不变

B.单位时间内与气泡壁碰撞的CO2分子数减少

C.气泡内CO2分子的密度减小

D.CO2气体对外做功,压强减小

E.CO2气体减少的内能小于它对外做的功

10.(2022江苏模拟预测)在某一带有活塞的密闭容器内,质量为10 g的理想气体在27 ℃时的p-V图线为图中的曲线乙。若X为此容器内充满质量为10 g的该理想气体在温度为327 ℃时的曲线,Y为此容器内充满质量为20 g的该理想气体在温度为27 ℃时的曲线。分子平均动能与热力学温度的关系为,k是一个常数;理想气体满足pV=nRT,n为气体物质的量,R为理想气体常数。下列说法正确的是(　　)

A.X、Y均为曲线丁

B.X为曲线丙,Y为曲线丁

C.在同一体积时,气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体多

D.X曲线与Y曲线代表的气体在相同体积时,温度均加热至1 200 K,则压强之比为1∶2

11.(2021全国乙卷)如图所示,一玻璃装置放在水平桌面上,竖直玻璃管A、B、C粗细均匀,A、B两管的上端封闭,C管上端开口,三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为l1=13.5 cm,l2=32 cm。将水银从C管缓慢注入,直至B、C两管内水银柱的高度差h=5 cm。已知外界大气压为p0=75 cmHg。求A、B两管内水银柱的高度差。

12.(2022全国甲卷改编)(1)一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从a到b的线段所示。在此过程中　　　　。 

A.气体一直对外做功

B.气体的内能一直增加

C.气体一直从外界吸热

D.气体吸收的热量等于其对外做的功

(2)如图所示,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中:两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变, 不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。

(ⅰ)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度。

(ⅱ)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。

答案：

1.ABC　解析 布朗运动是指悬浮在液体或气体中固体小颗粒的运动,A正确;单晶体和多晶体都属于晶体,均有固定的熔点,B正确;相同质量的0 ℃的水和冰比较,0 ℃的冰变成0 ℃的水需要吸收热量,故0 ℃的冰内能小,C正确;在外界影响下,热量可以由低温物体传递给高温物体,D错误;热传递具有方向性,能自发地从高温物体传向低温物体,E错误。

2.ABD　解析 由题图可知,在图中的A位置,分子势能最小,A正确;在图中的B位置,r<r0,分子力表现为斥力,分子间斥力大于引力,B正确;在图中的A位置,r=r0,分子间斥力等于引力,C错误;由图像可知,两分子从无穷远处靠近的过程中分子势能先减小后增大,D正确;分子间距从图中的A点变化到B点的过程中,分子距离减小,则分子间的引力和斥力都在不断增大,E错误。

3.ADE　解析 由热力学第二定律可知,物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功,但一定会引起一些其他变化,A正确;温度是分子平均动能的标志,温度高只能说明分子平均动能大,内能是分子势能和分子动能之和,因此温度高的物体内能不一定大,B错误;气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间,而非一个气体分子的体积,C错误;根据热力学第一定律知ΔU=W+Q,气体从外界吸收热量,Q为正,但由于不知道气体对外界的做功情况,即W的正负及大小无法确定,所以ΔU不一定为正,即内能不一定增加,D正确;根据热力学第二定律可知热量可以从低温物体传到高温物体,但需要引起其他变化,E正确。

4.B　解析 设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸入空气的体积为V,在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n海和n岸,则有n海=,n岸=,多吸入的空气分子个数为Δn=n海-n岸=3×1022,故选B。

5.ABD　解析 气体向真空扩散过程中对外不做功,又因为汽缸绝热,可知气体自发扩散前后内能相同,A正确,C错误;气体在被压缩的过程中活塞对气体做功,因汽缸绝热,则气体内能增大,B、D正确;气体在被压缩的过程中,因气体内能增加,则温度升高,气体分子的平均动能增加,E错误。

6.ABD　解析 从状态A变化到状态B,气体的温度升高,则分子的平均动能增大,A正确;从状态B变化到状态C,气体的温度降低,因理想气体的内能只与温度有关,则内能减小,B正确;从状态C变化到状态A,气体温度降低,内能减小;体积减小,外界对气体做功,则气体放出热量,C错误;从状态B变化到状态C,气体的温度逐渐降低,则分子的平均动能逐渐减小,D正确;从状态A变化到状态B,气体温度升高,内能增大,气体体积变大,对外做功,则气体吸收热量,E错误。

7.答案 (1)吸收　气体对外界　(2)150

解析 (1)C→A过程中气体压强不变,体积变大,则温度升高,气体对外做功,内能增加,则气体吸收热量。

(2)从A到C由盖-吕萨克定律可知,解得TC=0.5TA=150 K。

8.答案 大于　①

解析 对活塞分析有p=,因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量,故稳定后有pA>pB,可知在达到平衡过程中外界对气体做的功WA>WB;则根据ΔU=W+Q,因为汽缸和活塞都是绝热的,故有ΔUA>ΔUB,即重新平衡后A汽缸内的气体内能大于B汽缸内的气体内能。由题图乙可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大,即曲线②的温度较高,由前面分析可知B汽缸温度较低,故曲线①表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。

9.BCD　解析 设CO2气泡在水下深度为h,则气泡压强为p=p0+ρgh,可见从水下几米深处快速上升到水面的过程中,压强变小,假设气体温度不变,则由玻意耳定律知p1V1=p2V2,则随着气泡压强变小,气泡体积会增大,则气体对外做功W<0,又因这一过程中气体与外界未实现热交换,由热力学第一定律知ΔU=W+Q,其中Q=0,则ΔU=W<0,即气体内能减少,将气泡内的CO2气体视为理想气体,则内能减少温度会降低,与假设矛盾,即气体温度会降低,故CO2分子的平均动能减少,A、E错误,D正确;因为气体平均动能减小且气体体积增大,则气泡内CO2分子的密度减小,单位时间内与气泡壁碰撞的CO2分子数减少,B、C正确。

10.D　解析 X曲线代表的理想气体的热力学温度为600 K,Y曲线代表的理想气体的热力学温度为300 K,原有理想气体的热力学温度为300 K,X曲线代表的理想气体、Y曲线代表的理想气体、原有理想气体的物质的量之比为1∶2∶1,根据pV=nRT可知,X、Y曲线代表的理想气体的pV乘积为原有理想气体的2倍,由图像可知,X、Y均为曲线丙,A、B错误;由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为1∶2,则在同一体积时,X曲线代表的理想气体的分子数是Y曲线代表的理想气体分子数的一半,所以气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体少,C错误;根据pV=nRT可知,由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为1∶2,则X曲线与Y曲线代表的气体在相同体积时,温度均加热至1 200 K,压强之比为1∶2,D正确。

11.答案 1 cm

解析 以B管中的气体为研究对象有p0l2=(p0+ρgh)l2'

解得l2'=30 cm

B管中的水银柱高Δl=l2-l2'=2 cm

设A、B管中水银柱的高度差为h'

以A管中气体为研究对象有p0l1=(p0+ρgh+ρgh')[l1-(Δl-h')]

解得h'=1 cm。

12.答案 (1)BC　(2)(ⅰ)T0　(ⅱ)p0

解析 (1)从a到b,气体发生等容变化,不对外做功,选项A错误;从a到b,理想气体温度升高,内能增加,选项B正确;根据热力学第一定律,气体内能增加,外界对气体做功为0,气体必定从外界吸热,选项C正确;气体从外界吸热,但不对外做功,选项D错误。

(2)(ⅰ)环境温度升高,汽缸内气体发生等压变化

对Ⅳ部分气体由盖-吕萨克定律得

解得T=T0。

(ⅱ)研究Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ部分气体,初始温度T0,初始压强p0,体积为V1=V0,环境温度升高到2T0后,A汽缸中的活塞到达汽缸底部时,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ部分气体的体积为V2=V0,压强为p

由理想气体状态方程得