2019版高考物理二轮复习专题检测：28 热学（选修3-3）(含解析)

专题检测（二十八）  热学（选修3-3）

1．(2018·全国卷Ⅲ)(1)[多选]如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­V图中从a到b的直线所示。在此过程中________。

A．气体温度一直降低

B．气体内能一直增加

C．气体一直对外做功

D．气体一直从外界吸热

E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功

(2)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为

12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

解析：(1)由理想气体的状态方程＝C知，从a到b气体温度一直升高，故A错误；一定量的理想气体的内能由温度决定，可知气体内能一直增加，故B正确；气体体积逐渐膨胀，一直对外做功，故C正确；根据热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，故D正确，E错误。

(2)设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2，由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)

U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p。此时原左、右两边空气柱长度分别变为l1′和l2′，显然原左边空气柱的长度将增加，右边则减小，且两边空气柱长度的变化量大小相等

l1′－l1＝l2－l2′

由玻意耳定律有

p1l1＝pl1′

p2l2＝pl2′

联立解得

l1′＝22.5 cm，l2′＝7.5 cm。

答案：(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm

2．(2019届高三·云南师大附中质检)(1)[多选]下列说法正确的是________。

A．昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为空气的绝对湿度小

B．当分子间距增大时，分子势能一定增大

C．一定量的理想气体，在等压膨胀时，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少

D．晶体熔化时吸收的热量主要用来破坏空间点阵

E．肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用

(2)如图所示，内壁光滑、导热良好的圆柱形汽缸开口向下竖直悬挂，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸缓慢加热，使理想气体体积由V增大了2V的过程中，气体吸收的热量为Q1；停止加热并保持气体体积不变，使其温度降低为T1。已知重力加速度为g，求：

(ⅰ)停止加热时缸内气体的温度；

(ⅱ)降温过程中气体放出的热量。

解析：(1)昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为相对湿度小，所以晾晒的衣服易干，故A错误；若分子间表现为引力，随分子间距的增大引力做负功，分子势能增加，若分子间表现为斥力，随分子间距的增大斥力做正功，分子势能减小，故B错误；一定量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，气体分子对器壁的平均撞击力增大，为保证压强不变，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少，故C正确；晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能，故D正确；肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用，故E正确。

(2)(ⅰ)停止加热前缸内气体发生等压变化，

由盖—吕萨克定律得＝

由题意知V1＝V，V2＝3V

解得：T2＝3T1。

(ⅱ)体积由V增大到3V的过程中，由活塞受力平衡有pS＝p0S－mg

解得：p＝p0－

气体对外所做的功W1＝pΔV＝2V

停止加热并保持气体体积不变，W2＝0

全程内能变化，ΔU＝0

根据热力学第一定律得ΔU＝－W1＋Q1－Q2

所以降温过程中气体放出的热量

Q2＝Q1－2V。

答案：(1)CDE　(2)(ⅰ)3T1　(ⅱ)Q1－2V

3．(2018·东北三省四市教研联合体模拟)(1)[多选]下列说法正确的是________。

A．温度相同的一切物质的分子平均动能都相同

B．若两分子克服它们之间的分子力做功，则这两个分子的势能增加

C．只要知道某物质的密度和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数

D．迈尔是第一个提出能量守恒思想的人

E．根据一滴油酸酒精溶液的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d＝

(2)利用如图所示的实验装置可测量粉末状物体的体积。导热性能良好的密闭容器，顶部连接一气压计可测出容器内的气体压强，容器左端与一个带有活塞的1缸相连，右端有一个小门。把小门开启，将活塞置于图中1位置，记录此时气压计读数p0＝
1.00 atm。把小门封闭，将活塞缓慢推至图中2位置，记录此时气压计读数p1＝1.20 atm，此过程中，汽缸中气体体积变化ΔV＝0.5 L。然后打开小门，将活塞恢复到1位置，放入待测粉末状物体后封闭小门。再次将活塞缓慢推至2位置，记录此时气压计读数p2＝1.25 atm。

整个过程中环境温度不变，求待测粉末状物体的体积。

解析：(1)温度是分子平均动能的标志，则温度相同的一切物质的分子平均动能都相同，选项A正确；由分子势能的变化特点可知，若两分子克服它们之间的分子力做功，则这两个分子的势能增加，选项B正确；只要知道某物质的摩尔质量和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数，选项C错误；迈尔是第一个提出能量守恒思想的人，选项D正确；根据一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d＝，选项E错误。

(2)未放入粉末状物体时，推动活塞时，气体经历等温压缩过程，

由玻意耳定律得：p0V1＝p1V2

压缩后气体的体积为：V2＝V1－ΔV

放入粉末状物体后，推动活塞时，气体仍经历等温压缩过程，

由玻意耳定律得：p0V3＝p2V4

压缩前气体的体积为：V3＝V1－V

压缩后体的体积为：V4＝V1－V－ΔV

代入数据得：V＝0.5 L。

答案：(1)ABD　(2)0.5 L

4．(2019届高三·重庆四校联考)

(1)[多选]如图所示，“奥托循环”由两条绝热线和两条等容线组成，其中，a→b和c→d为绝热过程，b→c和d→a为等容过程。下列说法正确的是________。

A．a→b过程中，外界对气体做功

B．a→b过程中，气体分子的平均动能变小

C．b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多

D．c→d过程中，单位体积内气体分子数减少

E．d→a过程中，气体从外界吸收热量

(2)如图所示为一水平固定放置的汽缸，由截面积不同的两圆筒连接而成。活塞A、B面积分别为2S和S，活塞A、B用长为2l的细直杆连接，活塞与筒壁气密性好且摩擦不计。现活塞间密闭有一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气，大气压强始终保持为p0，当汽缸内气体温度为T0时，活塞B与两圆筒连接处的距离为l且处于静止状态。

(ⅰ)现使汽缸内气体温度缓慢下降，活塞A刚刚缓慢右移到两圆筒连接处时，求密闭气体的温度T1；

(ⅱ)若汽缸内气体温度缓慢下降至，求细直杆对活塞的弹力大小F。

解析：(1)由题意知，a→b过程为等温过程，气体分子的平均动能不变，气体体积变小，外界对气体做功，故A正确，B错误；b→c 过程中，体积不变，由＝C，可知压强变大，温度升高，故单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多，故C正确；c→d过程为等温过程，体积变大，单位体积内气体分子数减少，故D正确；d→a过程为等容过程，由＝C，可知压强减小，温度降低，由ΔU＝W＋Q，可知ΔU<0，W＝0，故Q<0，气体放热，故E错误。

(2)(ⅰ)由题可知，汽缸内气体温度缓慢下降时，气体压强为p0保持不变，

初态体积：V0＝2Sl＋Sl＝3Sl

末态体积：V1＝2Sl

由盖—吕萨克定律：＝

解得T1＝T0。

(ⅱ)若汽缸内气体温度缓慢下降至<T0，气体发生等容变化，设气体压强变为p2，

由查理定律：＝

解得p2＝p0

细直杆对活塞的弹力大小为

F＝p0S－p2S＝。

答案：(1)ACD　(2)(ⅰ)T0　(ⅱ)

5．(2018·衡阳第一次联考)(1)[多选]关于生活中的热学现象，下列说法正确的是________。

A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大

B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大

C．盛有氧气的钢瓶，在27 ℃的室内测得其压强是9.0×106 Pa，将其搬到－3 ℃的工地上时，测得瓶内氧气的压强变为7.8×106 Pa，通过计算可判断出钢瓶漏气

D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气又变废为宝

E．一辆空载的卡车停于水平地面，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向外界放热

(2)如图所示，内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分成A、B、C三部分，两活塞间用轻杆连接，活塞厚度不计，在E、F两处设有限制装置，使左边活塞只能在E、F之间运动，E、F之间的容积为0.1V0。开始时左边活塞在E处，A部分的容积为V0，A缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K；B部分的容积为1.1V0，B缸内气体的压强为p0，温度恒为297 K，C缸内为真空。现缓慢加热A缸内气体，直至温度为399.3 K。求：

(ⅰ)活塞刚离开E处时的温度TE；

(ⅱ)A缸内气体最后的压强p。

解析：(1)根据相对湿度的定义：相对湿度＝，可知在相对湿度相同的情况下，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，则绝对湿度较大，故A正确；当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据＝C分析知，气体的压强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故B错误；若不漏气，则气体做等容变化，有：＝，得p2＝＝8.1×106 Pa，因为p2>7.8×106 Pa，所以钢瓶漏气，故C正确；根据熵增加原理可知，有害气体排入大气后，被污染的空气不会自发分离，故D错误；不计分子势能，则气体为理想气体，又因为温度不变，故内能变化量

ΔU＝W＋Q＝0，装沙过程中轮胎受地面挤压力增大，导致气体体积变小，外界对气体做功W>0，所以Q＝－W<0，即气体向外界放热，故E正确。

(2)(ⅰ)活塞刚要离开E时，A缸内气体体积V0保持不变，根据活塞受力平衡可得：

pE＝p0

对A缸内气体，由查理定律得：

＝

T1＝297 K

解得：TE＝330 K。

(ⅱ)随A缸内气体温度继续增加，A缸内气体压强增大，活塞向右滑动，B缸内气体体积减小，压强增大。

设A缸内气体温度到达T2＝399.3 K时，活塞向右移动的体积为ΔV，且未超过F处

根据活塞受力平衡可得：

pA＝pB＝p

对A缸内气体，根据理想气体状态方程可得：

＝

对B缸内气体，由玻意耳定律可得：

p0·1.1V0＝pB(1.1V0－ΔV)

解得：ΔV＝0.1V0，p＝1.1p0

此时活塞刚好移动到F

所以此时A缸内气体的最后压强p＝1.1p0。

答案：(1)ACE　 (2)(ⅰ)330 K　(ⅱ)1.1p0