2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题十五　热学（含答案）

专题十五　热学

【考情点睛】

【基础训练】

考点一　分子动理论、内能

1.下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)

A.布朗运动就是分子的无规则运动

B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这说明温度越高布朗运动越激烈

D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动

答案　D

2.(多选)有甲、乙两个分子,甲分子固定不动,乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近,直到不能再靠近为止,在这整个过程中(　　)

A.分子力总是对乙分子做正功

B.分子势能先增大后减小

C.先是分子力对乙分子做正功,然后乙分子克服分子力做功

D.在分子力为零时,分子势能最小

答案　CD

3.关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是(　　)

A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加

B.物体温度不变,内能可能变大

C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关

D.把物体举得越高,分子势能越大

答案　B

考点二　固体、液体和气体

4.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是(　　)

A.各向同性的物质一定没有确定的熔点

B.晶体物质熔化时温度和内能都不变

C.通常金属材料是各向同性的,所以这些金属都是非晶体

D.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化

答案　D

5.(多选)下列现象中,与液体表面张力有关的是(　　)

A.小缝衣针漂浮在水面上

B.小木船漂浮在水面上

C.荷叶上的小水珠成球形

D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不会流下来

答案　ACD

6.(多选)在温度不变的情况下,增大液面上方饱和汽的体积,待气体重新达到饱和时,下面说法正确的是(　　)

A.饱和汽的质量不变,饱和汽的密度减小

B.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强也不变

C.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强增大

D.饱和汽的质量增大,饱和汽的压强不变

答案　BD

7.(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图像如图所示,下列判断正确的是(　　)

A.过程ab中气体一定吸热

B.过程bc中气体既不吸热也不放热

C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放出的热量

D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小

E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

答案　ADE

考点三　热力学定律与能量守恒定律

8.(多选)下列现象中能够发生的是(　　)

A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热

B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能

C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离

D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体

答案　CD

9.在一个密闭隔热的房间里,有一电冰箱正在工作,如果打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会(　　)

A.降低 B.不变

C.升高 D.无法判断

答案　C

10.如图所示,直立容器内有一薄层隔板,把容器分成体积相等的两部分A和B,A中气体的密度较小,B中气体的密度较大。若抽去隔板,加热容器,使A、B两部分气体均匀混合,设在此过程中气体共吸热Q,气体内能增量为ΔU,不考虑散热损失,则(　　)

A.ΔU=Q

B.ΔU<Q

C.ΔU>Q

D.无法比较ΔU与Q的大小关系

答案　B

【综合训练】

拓展一　布朗运动与分子热运动

1.(2020届衡阳八中月考,1,4分)下列有关热现象和热规律说法正确的是(　　)

①“酒好不怕巷子深,花香扑鼻”与分子热运动有关　②用手捏面包,面包体积会缩小,这是分子间有空隙的缘故　③用打气筒给自行车充气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力　④分子间距离增大时,可能存在分子势能相等的两个位置　⑤同一温度下,气体分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律

A.①④⑤ B.①②③ C.②④⑤ D.①③⑤

答案　A

2.(2020届衡阳八中月考,3,4分)以下说法正确的是(　　)

A.气体对容器壁的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞引起的,它跟气体的重力有关

B.布朗运动反映了固体分子永不停息地做无规则的热运动

C.用油膜法估测分子大小时,用油酸酒精溶液体积除以单分子油膜面积,可得油酸分子的直径

D.用油膜法测出油酸分子直径后,若还知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏加德罗常数

答案　D

拓展二　分子动能、分子势能和内能

3.[2019湖南师大附中模拟33(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)

A.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子势能增加

B.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能增大,因此压强必然增大

C.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

D.液体表面具有收缩的趋势,是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏

E.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用扩散来完成

答案　ADE

4.[2018湘赣十四校一联,18(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)

A.热量会自发地从内能多的物体传递到内能少的物体

B.同一时刻,教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能是相同的

C.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中一定吸热

D.人们感到潮湿是因为空气的绝对湿度大

E.饱和汽压与液体的温度有关,水的饱和汽压随温度的升高而增大

答案　BCE

拓展三　固体和液体性质的理解

5.[2019长郡中学等四校暑假联考,33(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)

A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体

B.液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热

E.当液体处于饱和汽状态时,液体会停止蒸发

答案　ACD

6.[2018雅礼中学,河南实验中学联考,33(1),5分](多选)下列说法中正确的是(　　)

A.硬币可以浮在平静的水面上是因为液体表面存在张力

B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

C.单晶体的某些物理性质具有各向异性,而多晶体和非晶体是各向同性的

D.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小

E.温度升高时,分子热运动的平均动能一定增大,是指所有分子的速率都增大

答案　ABC

拓展四　气体实验定律　理想气体

7.(2020届衡阳八中月考二,9,4分)(多选)一定质量的气体经历一系列状态变化,其p-图如图,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab线段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　)

A.a→b,压强减小、温度不变、体积增大

B.b→c,压强增大、温度降低、体积减小

C.c→d,压强不变、温度降低、体积减小

D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变

答案　AC

8.[2019湖南师大附中模拟三,33(2),10]每年在元宵节的时候,我们都能看到很多市民在湘江边上放孔明灯祈福、许愿。如图,孔明灯的质量m=0.2 kg,体积恒为V=1 m3,夜间空气温度t0=7 ℃,大气压强p0=1.013×105 Pa,该条件下空气密度ρ0=1.26 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2。点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求:

(ⅰ)灯内气体的密度ρ;

(ⅱ)灯内气体温度。

答案　(ⅰ)1.06 kg/m3　(ⅱ)59.8 ℃

9.[2020湖南师大附中摸底,15,10分]如图所示,足够长的圆柱形汽缸竖直放置,其横截面积为1×10-3m2,汽缸内有质量m=2 kg的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦,开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底12 cm,此时汽缸内密闭气体的压强为1.5×105 Pa,温度为300 K、外界大气压为1.0×105 Pa,g=10 m/s2。

(1)现对密闭气体加热,当温度升到400 K时,其压强多大?

(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度为360 K,则这时活塞离缸底的距离为多少?

答案　(1)2×105 Pa　(2)18 cm

拓展五　热力学定律与能量守恒定律的理解

10.[2018三湘名校教育联盟联考,33(1)](多选)下列说法正确的是(　　)

A.医学上利用液晶来检查肿瘤,是利用了液晶的温度效应

B.自然发生的热传递过程是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的

C.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性

D.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加

E.分子热运动各速率区间的分子数占总分子数的比例是常数,与温度无关

答案　ABD

11.[2018湖南六校联考,33(1),6分](多选)下列说法不正确的是(　　)

A.没有规则几何外形的物体不是晶体

B.物体的温度为0 ℃时,分子的平均动能不为零

C.布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动

D.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性

E.用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功4.5×105 J,同时空气的内能增加了3.5×105 J,则空气从外界吸收热量1×105 J

答案　ACE

12.[2019湘赣十四校联考33(2),10分]如图所示,竖直放置的光滑圆柱形绝热汽缸,上端开口,有一质量m=10 kg、横截面积S=10 cm2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,在汽缸内距缸底h=0.2 m处有体积可忽略的卡环a、b,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强等于大气压强,温度为T0=200 K。现通过内部电热丝缓慢加热汽缸内气体,直至活塞恰好离开a、b,已知大气压强p0=1.0×105 Pa。(g取10 m/s2)求:

(ⅰ)活塞恰要离开a、b时,缸内气体的压强p1;

(ⅱ)当活塞缓慢上升Δh=0.1 m时(活塞未滑出汽缸),缸内气体的温度T;

(ⅲ)若从开始加热到活塞缓慢上升Δh=0.1 m的全过程中电阻丝放热52 J,求气体内能的变化量ΔU。

答案　(ⅰ)1.1×105 Pa　(ⅱ)440 K　(ⅲ)40 J

【专题训练】

小专题　应用气体实验定律解决“两类模型问题”

类型一　“玻璃管液封”模型

1.(2019永州模拟,14,10分)如图所示,竖直放置的U形管左端封闭,右端开口,左管横截面积为右管横截面积的2倍,在左管内用水银封闭一段长为L1=20 cm的空气柱,左、右两管水银面高度差为h1=15 cm,外界大气压p0=75 cmHg,环境温度为T1=300 K。

(1)若向右管中缓慢注入水银,直至两管水银面相平(原右管中水银没有全部进入水平部分),求在右管中注入水银柱的长度(以cm为单位)。

(2)在两管水银面相平后,缓慢升高左端气体的温度,使左端空气柱的长度变为开始时的长度L1,求此时左端空气柱的温度T2。

答案　(1)h2=27 cm　(2)T2=435 K

2.[2018衡阳联考,15(2),10分]如图所示,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为40 cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为42 cm,先将口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高4 cm,求:

(ⅰ)稳定后右管内的气体压强p;

(ⅱ)左管A端插入水银槽的深度h。(大气压强p0=76 cm Hg)

答案　(1)80 cmHg　(2)14 cm

类型二　“汽缸活塞类”模型

3.(2020届衡阳八中月考二,17,12分)如图所示,横截面积为10 cm2的汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞,两个活塞把汽缸内的气体分为A、B两部分,A部分气柱的长度为30 cm,B部分气柱的长度是A部分气柱长度的一半,汽缸和活塞b是绝热的,活塞a是导热的,与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m。初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ℃,活塞a刚好与汽缸口平齐,弹簧为原长。若在活塞a上放上一个2 kg的重物,则活塞a下降一段距离后静止;然后对B部分气体进行缓慢加热,使活塞a上升到再次与汽缸口平齐,则此时B部分气体的温度为多少摄氏度?(已知外界大气压强为p0=1×105 Pa,重力加速度大小g=10 m/s2,不计活塞与汽缸间的摩擦。不计弹簧及电热丝的体积)

答案　227 ℃