2023届二轮复习专项分层特训 专项14 热学（含答案）

这是一份2023届二轮复习专项分层特训 专项14 热学（含答案），共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.[2022·重庆适应性测试]以下现象中，主要是由分子热运动引起的是( )
A．菜籽油滴入水中后会漂浮在水面上
B．含有泥沙的浑水经过一段时间后会变清
C．密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动
D．荷叶上水珠成球形
2.[2022·重庆涪陵实验中学4月模考]下列说法正确的是( )
A．可视为理想气体的相同质量和温度的氢气与氧气相比，分子平均动能一定相等，内能一定不相等
B．某理想气体的摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，则该理想气体单个分子的体积为 eq \f(V0,NA)
C．甲、乙两个分子仅在分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中，分子引力与分子斥力都增大，分子势能先增大后减小
D．扩散现象与布朗运动都是分子热运动
3.[2022·山东卷]
如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体( )
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
4.[2022·江苏如皋模拟]吸盘挂钩给人们的生活带来了便利．某次使用时，先将吸盘自然扣在墙壁上，吸盘内气体体积为V0，接着按住锁扣把吸盘紧压在墙壁上(如图甲所示)，吸盘中的空气被挤出一部分，然后将锁扣扳下(如图乙所示)，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，吸盘就被牢牢地固定在墙壁上，吸盘内剩余气体的压强为0.1p0、体积为0.8V0.已知大气压强为p0，气体可视为理想气体，忽略整个过程气体温度的变化，则吸盘内被挤出气体的质量与紧压前吸盘内气体质量的比值为( )
A． eq \f(3,5) B． eq \f(17,25)
C． eq \f(23,25) D． eq \f(24,25)
5.
一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态可视为平衡态．下列说法中正确的是( )
A．状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能大
B．状态C到状态D，气体的内能保持不变
C．状态B到状态C，气体将放出热量
D．状态D到状态A，气体对外做功
二、多项选择题
6.
[2022·河北八校联考]分子势能的大小由分子间距离r决定．规定两分子间距离为无穷远时分子势能为零，两分子A、B间势能与分子间距离r的关系如图所示．若分子A固定于原点O，分子B从距O点很远处向O点运动．下列说法正确的是( )
A．在两分子间距离从无穷大减小到r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小
B．在两分子间距离从r2减小到r1的过程中，分子间的作用力一直减小
C．在两分子间距离从r1再减小到某一距离的过程中，分子间的作用力一直增大
D．在两分子间距离等于r2处，分子间的作用力等于0
7.[2022·湖北武汉江岸区3月调研]一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的循环过程，其p ­ eq \f(1,V) 图像如图所示，下列说法正确的是( )
A．B→C过程中气体温度不变
B．B状态下单位体积内的气体分子数一定比C状态下的多
C．C→A过程中气体放出热量
D．A状态下的气体分子在单位时间内撞击器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的少
8.利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离．如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成．高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位．气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出．下列说法正确的是( )
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
三、非选择题
9.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．
10.[2022·山东卷]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.
11.
[2022·沧州三模]汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压，胎压的高低对汽车的性能和动力有着至关重要的作用，过高或过低的胎压均会对车辆有较大影响．某汽车轮胎的容积V＝3×10－2m3，正常使用时汽车的胎压p1＝2.5×105 Pa，由于轮胎扎到钉子，汽车轮胎缓慢漏气，胎压下降到p2＝2×105 Pa，已知漏气过程较缓慢，不考虑轮胎内气体的温度变化，轮胎的容积可认为不变，且外界大气压强恒为p0＝1×105 Pa，外界环境的热力学温度恒为T0＝300 K.
(1)求从轮胎内漏出的气体的质量与原来气体的质量之比；
(2)若将漏出的气体充入一个容积V1＝5 L的钢瓶(瓶内为真空)中，发现钢瓶内气体的热力学温度T1＝320 K，求此时钢瓶内的气体压强p瓶．
12.
[2022·成都摸底考试]如图所示，长L＝1 m的粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高为h＝4 cm的水银柱，水银柱下密封了一定质量的理想气体，当环境温度为T1＝301 K时，水银柱上端到管口的距离为d＝10 cm.已知大气压强p0＝76 cmHg，管内气体温度与环境温度相同．
(1)当环境温度变为T2＝315 K时，求稳定后水银柱下端到管底的距离；
(2)保持环境温度为T2，让细管在竖直面内绕管底缓慢转动，直到细管水平．试通过计算判断管口是否有水银溢出．
专项14 热学
1．解析：菜籽油滴入水中后会漂浮在水面上主要体现的是浮力作用，选项A错误；含有泥沙的浑水经过一段时间会变清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上层水变清，选项B错误；密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动，是因为水分子热运动撞击花粉颗粒，造成了花粉颗粒受力不平衡，选项C正确；荷叶上的水珠成球形是表面张力的作用，是分子间作用力的结果，选项D错误．
答案：C
2．解析：温度是分子平均动能的标志，则可视为理想气体的相同质量和温度的氢气与氧气相比，分子平均动能一定相等，但是由于分子数不等，则内能一定不相等，故A正确；某理想气体的摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，则该理想气体单个分子占据的空间的体积为 eq \f(V0,NA) ，由于气体分子之间的距离远大于分子大小，所以单个分子的体积小于 eq \f(V0,NA) ，故B错误；甲、乙两个分子仅在分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中，分子引力与分子斥力都增大；分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，故C错误；扩散现象是分子的热运动，布朗运动不是分子的热运动，故D错误．
答案：A
3．解析：初始时气体的压强p1＝p0＋ eq \f(mg,S) ，体积为V1，温度为T1；将气缸缓慢转过90°后，气体的压强为p2＝p0，体积为V2，温度为T2.易知V2>V1，故气体对外界做功，因气缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU<0，由于理想气体内能只与气体温度有关，所以T1>T2，A、D错误．内能减小，不是所有气体分子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分子数的比例减小，B错误，C正确．
答案：C
4．解析：把吸盘紧压在墙壁上的过程中，气体发生等温变化，设气体压强变为0.1p0时的总体积为V，由玻意耳定律得p0V0＝0.1p0V，解得V＝10V0，设被挤出气体的体积为ΔV，由题意知ΔV＝V－0.8V0，则吸盘内被挤出气体的质量与紧压前吸盘内气体质量的比值 eq \f(Δm,m) ＝ eq \f(ΔV,V) ，解得 eq \f(Δm,m) ＝ eq \f(23,25) ，选项C正确．
答案：C
5．解析：由图可知A状态的压强、体积都比B状态的小，由理想气体状态方程 eq \f(pAVA,TA) ＝ eq \f(pBVB,TB) 得TA温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，即：状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大，故A错误；由图可知D状态的压强、体积都比C状态的小，由理想气体状态方程 eq \f(pCVC,TC) ＝ eq \f(pDVD,TD) 得TD因为一定量的理想气体内能由气体温度决定，温度越高气体内能越大，故B错误；由图可知C状态的压强比B状态的小，两状态的体积相同，由查理定律 eq \f(p,T) ＝C知TB>TC.
所以气体从状态B到状态C内能减小，ΔU<0，W＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q<0，故气体将放出热量，故C正确；状态D到状态A，气体体积不变，气体对外做功为0，故D错误．
答案：C
6．解析：由图可知，分子B运动到r2处时分子势能最小，则r2为分子B的平衡位置，所以在两分子间距离从无穷大减小到r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小，选项A正确；由于r2为分子B的平衡位置，在两分子间距离从r2减小到r1的过程中，分子间的作用力一直增大，选项B错误；由于r1答案：ACD
7．解析：根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C(常量)，结合题图，可知从B→C过程中气体温度保持不变，压强增大，体积减小，所以B状态下单位体积内的气体分子数一定比C状态下的少，故A正确，B错误；由题图可知，C→A过程中气体压强不变，体积增大，气体对外做功(W<0)，由理想气体状态方程可知温度升高(ΔU>0)，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体吸收热量(Q>0)，故C错误；C→A过程中气体压强不变，体积增大，温度升高，则气体分子的平均动能增大，由气体压强微观解释可知，A状态下的气体分子在单位时间内撞击器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的少，故D正确．
答案：AD
8．解析：依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板作用后反弹，从A端流出，而边缘部分为热运动速率较高的气体，从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速率小于从B端流出的，从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能；内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故B正确，C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误．
答案：AB
9．解析：(1)将活塞与金属丝视为一整体，因平衡有p0S＝p1S＋(m1＋m2)g
代入数据解得p1＝105 Pa.
(2)当活塞在B位置时，汽缸内压强为p2，则有p1V0＝p2(V0＋Sh)，
代入数据解得p2＝9.9×104 Pa，
将活塞与金属丝视为一整体，因平衡有
p0S＝p2S＋(m1＋m2)g＋F，
联立解得F＝1 N.
答案：(1)105Pa (2)1 N
10．解析：(1)鱼静止在水面下H处时，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，则有ρgΔV＝Ma
又m＝ρ气gV
Δm＝ρ气gΔV
联立解得Δm＝ eq \f(Mma,Vρg)
(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＝ eq \f(p0＋ρgH1,p0＋ρgH) V
又温度不变，则有 eq \f(m1,m) ＝ eq \f(V1,V)
解得m1＝ eq \f(p0＋ρgH1,p0＋ρgH) m
答案：(1) eq \f(Mma,Vρg) (2) eq \f(p0＋ρgH1,p0＋ρgH) m
11．解析：(1)轮胎漏气的过程中气体的温度不变，假设轮胎漏出的气体仍在车胎内，根据玻意耳定律有p1V＝p2V2
解得V2＝3.75×10－2m3
由于汽车轮胎的容积不变，则在压强为p2的情况下逸出的气体体积V3＝V2－V＝7.5×10－3 m3
从轮胎内漏出的气体的质量与原来的气体的质量之比为V3∶V2＝1∶5
(2)根据理想气体状态方程有 eq \f(p2V3,T0) ＝ eq \f(p瓶V1,T1)
解得p瓶＝3.2×105 Pa
答案：(1)1∶5 (2)3.2×105Pa
12．解析：(1)假设细管横截面积为S，环境温度为T2＝315 K时水银柱不溢出，稳定后水银柱下端到管底的距离为H，以密封气体为研究对象，则
初态有T1＝301 K，气体体积V1＝(L－h－d)S
末态有T2＝315 K，气体体积V2＝HS
气体发生等压变化，根据盖－吕萨克定律有 eq \f(V1,T1) ＝ eq \f(V2,T2)
代入数据解得H＝90 cm，H＋h(2)假设没有水银溢出，设细管水平时，密封气柱长H′，仍以密封气体为研究对象，
则初态有V2＝HS，p2＝p0＋4 cmHg＝80 cmHg
末态有V3＝H′S，p3＝p0＝76 cmHg
气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p2V2＝p3V3
代入数据解得H′＝ eq \f(1 800,19) cm
因为H′＋h＝ eq \f(1 876,19) cm答案：(1)90 cm (2)无