统考版2024高考物理二轮专题复习专题强化训练15热学

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(2)
工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测密封性能．为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的气缸相连，气缸和香水瓶内气体压强均为p0，气缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变．
(ⅰ)求香水瓶容积V；
(ⅱ)若密封程度合格标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量的1%视为合格．将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，现使瓶内气体温度从300K升高到360K，测得其压强由p变为1.15p，试判断该瓶密封性能是否合格．
2．(1)关于热现象，下列说法正确的是________．
A．国产航母“山东舰”舰载机尾焰的温度超过1000℃，尾焰喷射到钢板上时钢板上所有分子的动能都增大
B．1000℃的气体和1000℃的钢板，它们的分子平均动能相同
C．科学家发现铋晶体具有某种特殊的导电性质，被称为“拓扑绝缘体”，铋晶体各项物理性质均表现为各向异性
D．一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，分子平均动能不变，其分子势能增大
E．农谚“锄板底下有水”是指把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分
(2)如图所示，内径粗细均匀的U形管两端等高，竖直放置，左侧管上端开口，并用h1＝5cm的水银柱封闭有长l1＝15cm的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2＝24cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h2＝10cm，若把该装置垂直纸面缓慢放倒到水平状态，大气压强恒为p0＝75cmHg，不计一切摩擦，求：
(ⅰ)封闭端气柱的长度；
(ⅱ)水银是否从开口端流出，若不流出求左侧水银到管口的距离．
3.
(1)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示，在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体对外做________(选填“正”或“负”)功，分子的平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，内能________(选填“增大”“减小”或“不变”).
(2)
一定质量的理想气体的体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，温度TA＝T0，线段AB与V轴平行，BC的延长线过原点．
(ⅰ)气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为15J，求该过程中气体吸收的热量Q；
(ⅱ)求气体在状态C时的压强pC和温度T.
4．(1)
一定质量的理想气体，经过一个压缩过程后，体积减小为原来的一半，这个过程可以是等温的、绝热的或等压的过程，如图所示，在这三个过程中______。
A．绝热过程不做功
B．a、b、c、d中d的温度最高
C．等压过程内能减小
D．等温过程要吸热
E．绝热过程内能增加
(2)如图所示，两个导热良好的汽罐A和B通过一体积不计的细管相连，两光滑活塞A和B封闭有一定质量的空气，初始时刻，两活塞距汽罐底的距离均为h，不考虑活塞的厚度，且SB＝2SA＝2S，活塞B的质量为2m，B活塞到两个光滑卡子MN的距离为eq \f(1,4)h，外界大气压为p0，eq \f(mg,S)＝eq \f(1,4)p0，则：
(ⅰ)活塞A的质量多大；
(ⅱ)在两活塞上分别缓慢加上质量为m的沙子，稳定后两边活塞距汽罐底的距离分别为多高．
专题强化训练15 热学
1．解析：（1）由图可知，对于具有最大比例的速率区间，100℃时对应的速率大，则曲线乙是氧气分子在100℃下各速率区间的分子数占总分子数的百分比随分子速率的变化曲线．
温度越高，大速率的分子所占的百分比越大，分子的平均动能越大，则100℃氧气分子的平均速率比0℃氧气分子的平均速率大．
（2）（ⅰ）缓慢变化过程中，由玻意耳定律可得p0（V0＋V）＝pV
解得V＝eq \f(p0V0,p－p0)
（ⅱ）设温度由T1＝300K变化为T2＝360K后，压强由p变为1.15p，体积变为V1，
根据气体状态方程有eq \f(pV,T1)＝eq \f(p1V1,T2)
解得eq \f(V,V1)＝eq \f(1.15,1.2)＝95.8%，故漏气量占比为4.2%，故该香水瓶瓶盖密封性不合格．
答案：（1）100 大 （2）（ⅰ）eq \f(p0V0,p－p0)
（ⅱ）该香水瓶瓶盖密封性不合格．
2．解析：（1）钢板温度升高，分子平均动能增大，并不是所有分子的动能都增大，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，1000℃的气体和1000℃的钢板，它们的分子平均动能相同，B正确；单晶体的某些物理性质是各向异性的，但并不是铋晶体所有物理性质均表现为各向异性，C错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，因温度不变，分子的平均动能不变，而内能增加，所以其分子之间的势能增加，D正确；土壤的水分蒸发要通过土壤里的毛细管进行，锄地松土后土壤里的毛细管被破坏，可以防止水分上升，保存水分，E正确．
（2）（ⅰ）初状态时右侧管中理想气体压强p2＝p0＋ph1－ph2＝70cmHg
放到水平之后，右侧封闭气体的压强为p0，
对右侧封闭气体应用玻意耳定律，有p2l2＝p0l′2
解得l′2＝22.4cm.
（ⅱ）左侧气柱放到水平后的长度为l′1，对左侧气体应用玻意耳定律，有p1l1＝p0l′1
开始左侧气体压强p1＝p0＋h1＝80cmHg
解得l′1＝16cm
假设水银不会溢出h1＋h2＋l′1＋l′2＝53.4cm
因为2（h2＋l2）＝68cm>53.4cm，故水银不会溢出
左侧水银到管口的距离为Δx＝68cm－53.4cm＝14.6cm.
答案：（1）BDE （2）（ⅰ）22.4cm （ⅱ）不流出，左侧水银到管口的距离为14.6cm
3．解析：（1）密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，则缸内气体对外做正功；若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则气体内能是所有分子动能之和，根据热力学第一定律可知，气体对外做功，气体的内能减小，温度降低，分子的平均动能减小．
（2）（ⅰ）状态A至状态B过程是等温变化，气体内能不变，即ΔU＝0，气体对外界做功，W＝－15J
根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
解得Q＝－W＝15J
（ⅱ）由B到C是等压变化，根据盖—吕萨克定律得eq \f(VB,TB)＝eq \f(VC,TC)
解得TC＝eq \f(1,2)T0
A到C是等容变化，根据查理定律得eq \f(pA,TA)＝eq \f(pC,TC)
解得pC＝eq \f(1,2)p0.
答案：（1）正 减小 减小
（2）（ⅰ）15J （ⅱ）eq \f(1,2)p0 eq \f(1,2)T0
4．解析：（1）由p­V图象知ab是等压过程，ac过程压强与体积乘积为一个定值2pV，即ac是等温过程，ad是绝热过程．p­V图象中面积表示气体做功，由图象知Wab（2）（ⅰ）对A活塞进行受力分析有mAg＋p0SA＝p1SA
对B活塞进行受力分析有2mg＋p0SB＝p1SB
解得mA＝m.
（ⅱ）加上质量为m的沙子后，对A活塞进行受力分析有（mA＋m）g＋p0SA＝p2SA
解得p2＝p0＋eq \f(2mg,S)
对B活塞进行受力分析有3mg＋p0SB＝p′2SB
解得p′2＝p0＋eq \f(3mg,2S)则表明A活塞到达了汽罐A的底部，稳定后A活塞距汽罐底的距离为0，对B活塞中的气体有p1（hSA＋hSB）＝p′2HSB
解得H＝eq \f(15,11)h>h＋eq \f(1,4)h
表明活塞B到达了顶部与卡子MN发生挤压，则B活塞距汽罐底的距离为
h＋eq \f(1,4)h＝eq \f(5,4)h.
答案：（1）BCE （2）（ⅰ）m （ⅱ）0 eq \f(5,4)h