2023届高考物理二轮复习专题十三热学作业含答案

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专题十三  热学1．(2022·湖南模拟)(多选)下列说法正确的是(　　)A．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大B．分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，但斥力变化更快C．水银和玻璃接触的时候，水银会在玻璃上滚来滚去，对玻璃来说，水银就是不浸润液体D．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，可算出该气体分子间的平均距离E．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能答案　BCD解析　温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子的平均动能增加，分子的平均速率增大，不是每个气体分子运动的速率都增大，故A项错误；根据分子力的特点可知，分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，随距离减小而增大，但斥力变化更快，故B项正确；水银在玻璃上滚来滚去，不会附着在玻璃上，对玻璃来说，水银就是不浸润液体，故C项正确；知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可求出气体的摩尔体积，然后求出每个气体分子占据的空间大小，从而能求出气体分子间的平均距离，故D项正确；做功与热传递都可以改变物体的内能，但同时做功和热传递，根据热力学第一定律可知，不一定会改变内能，故E项错误．2. (2022·山东)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动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答案　C解析　初始时气体的压强p1＝p0＋，体积为V1，温度为T1；将汽缸缓慢转过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，因汽缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU<0，由于一定质量的理想气体内能只与气体温度有关，所以T1>T2，A、D两项错误．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项错误，C项正确．3．(2022·辽宁)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(　　)A．对外界做正功B．压强保持不变C．向外界放热D．内能减少答案　A解析　理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A项正确；由题图可知V＝V0＋kT，根据理想气体的状态方程有＝C，联立有p＝，可看出T增大，p增大，B项错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D项错误；理想气体从状态a变化到状态b，由A、D两项可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C项错误．故选A项．4. (2022·湖北)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p－V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(　　)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答案　B解析　根据理想气体的状态方程＝C，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项错误，B项正确；根据理想气体的状态方程＝C，可知，p－V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项错误；a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D项错误．故选B项．5．(2022·扬州模拟)用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动．将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图甲所示．其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示．取无限远处势能为零，下列说法正确的是(　　)A．A、B间距离为x1时分子力为零B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零C．A、B系统的分子势能最小值为mv22－mv12D．释放时A、B系统的分子势能为mv22答案　D解析　由图乙可知，B分子在x0～x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B两项错误；由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为2×mv22＝mv22，由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为mv22，故D项正确；由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Epmin＝mv22－2×mv12＝mv22－mv12，故C项错误．故选D项．6．(2022·广东)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程________(选填“是”或“不是”)自发过程．该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量．答案　不是　大于解析　利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，通过压缩机做功，消耗了能量，因此这个过程不是自发过程；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全转化为功，而不产生其他影响，因此空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能，即空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量．7．(2022·河北)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球．容器内温度处处相同．气球内部压强大于外部压强．气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将________(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将________(填“升高”“降低”或“不变”)．答案　增大　升高解析　假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意耳定律pV＝C可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即Q＝0，外界对气体做功，即W>0，根据绝热情况下的热力学第一定律ΔU＝W可知气体内能增加，温度T升高．气体温度T升高，根据理想气体的状态方程＝C可知气体压强p增大．8. (2022·山东)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.答案　(1)　(2)m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ρg(V0＋ΔV)－Mg＝Ma又m＝ρ气VΔm＝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，体积为V1，根据玻意耳定律有p2V1＝p1V解得V1＝V又温度不变，则有＝解得m1＝m.9．(2022·湖南)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．答案　(1)105 Pa　(2)1 N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＝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.10. (2022·河北)水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好．设汽缸内、外压强均为大气压强p0.活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为SL0，各接触面光滑．连杆的截面积忽略不计．现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求： (1)此时上、下部分气体的压强；(2)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)．答案　(1)2p0　p0　(2)解析　(1)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知p0·SL0＝p1·SL0解得旋转后上部分气体压强为p1＝2p0旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为SL0＋SL0＝SL0，则p0·SL0＝p2·SL0解得旋转后下部分气体压强为p2＝p0.(2)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力mg竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，上下部分抵消，根据平衡条件可知p1S＝mg＋p2S解得活塞的质量为m＝.