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    2021高考物理大一轮复习领航检测:第十三章 热学(选修3-3) -第3节 Word版含解析

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    这是一份2021高考物理大一轮复习领航检测:第十三章 热学(选修3-3) -第3节 Word版含解析,共7页。

    课时规范训练

    [基础巩固题组]

    1(多选)如图,将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中,则金属罐在水中缓慢下降过程中,罐内空气(可视为理想气体)(  )

    A.内能增大

    B.分子间的平均距离减小

    C.向外界放热

    D.对外界做正功

    解析:BC.由于温度不变,故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)A选项错误;取金属罐中封闭的理想气体为研究对象,金属罐向下压入恒温游泳池中的过程,可视为等温过程,由题意知压强变大,根据玻意耳定律p1V1p2V2,可知体积变小,故分子平均间距变小,B选项正确;内能不变ΔU0,体积变小,W>0,根据热力学第一定律ΔUWQ,可知Q<0,即向外放热,故C选项正确、D选项错误.

    2(多选)下列说法中正确的是(  )

    A.一定质量的理想气体温度升高时,分子的平均动能一定增大

    B.不可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,而不产生其他变化

    C.不可能使热量从低温物体传向高温物体

    D.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大

    E.分子间距离增大时,分子力一定减小

    解析:ABD.温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子平均动能增大,A正确.热力学第二定律可以表示为:不可能制成一种循环动作的热机,从单一热源取热,使之完全变为功而不引起其他变化,B正确.通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体,C错误.当分子力表现为引力时,增大分子间的距离,需要克服分子间的引力做功,所以分子势能增大,D正确.分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小,因此分子力可能增大,也可能减小,E错误.

    3(多选)下列说法正确的是(  )

    A1 g100 的水的内能小于1 g100 的水蒸气的内能

    B.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关

    C.热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象,能量耗散不符合热力学第二定律

    D.第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

    E.某种液体的饱和蒸汽压与温度有关

    解析:ABE.1 g100 的水的势能小于1 g 100 的水蒸气的势能,温度相同,二者的分子平均动能相同,故A正确.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关,B正确.热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象,能量耗散符合热力学第二定律,C错误.第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律,第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律,D错误.某种液体的饱和蒸汽压与温度有关,E正确.

    4(多选)下列说法正确的是(  )

    A.气体总是充满容器,说明气体分子间只存在斥力

    B.对于一定质量的理想气体,温度升高,气体内能一定增大

    C.温度越高布朗运动越剧烈,说明水分子的运动与温度有关

    D.物体内能增加,温度一定升高

    E.热量可以从低温物体传到高温物体

    解析:BCE.气体总是充满容器,说明气体分子在做无规则热运动,而气体分子之间既存在引力也存在斥力,A错误.由于理想气体的内能只与温度有关,所以对于一定质量的理想气体,温度升高,气体内能一定增大,B正确.温度越高布朗运动越剧烈,说明水中悬浮的微粒的运动与温度有关,而悬浮微粒的运动是由水分子运动对微粒的碰撞造成的,即水分子的运动与温度有关,C正确.物体内能增加,例如冰吸热熔化,内能增加,但是温度不变,D错误.热量可以从低温物体传到高温物体,例如电冰箱中热量从低温物体传到高温物体,E正确.

    5(多选)如图所示,汽缸和活塞与外界均无热交换,中间有一个固定的导热性良好的隔板,封闭着两部分气体AB,活塞处于静止平衡状态.现通过电热丝对气体A加热一段时间,后来活塞达到新的平衡,不计气体分子势能,不计活塞与汽缸壁间的摩擦,大气压强保持不变,则下列判断正确的是(  )

    A.气体A吸热,内能增加

    B.气体B吸热,对外做功,内能不变

    C.气体A分子的平均动能增大

    D.气体A和气体B内每个分子的动能都增大

    E.气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少

    解析:ACE.A气体经历等容变化,W0,而吸收热量,由ΔUWQ知,内能增加,A正确;B气体经历等压变化,W0,由C可知,T增大,则B气体吸收热量,内能增加,B错误;AB气体温度都升高,则气体分子的平均动能都增大,但并不是每个分子的动能都增大,故C正确,D错误;由于气体B压强不变而温度升高,即分子每次碰撞器壁的冲量增加,则分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少,E正确.

    6(多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度变化关系的Vt图象,气体由状态A变化到状态B的过程中,下列说法正确的是(  )

    A.气体的内能增大

    B.气体的内能不变

    C.气体的压强减小

    D.气体的压强不变

    E.气体对外做功,同时从外界吸收热量

    解析:ACE.由状态A到状态B,温度升高,内能增大,A正确,B错误;由理想气体状态方程可知,由状态A到状态B,压强减小,C正确、D错误;气体内能增加,从外界吸收热量,压强减小,对外做功,E正确.

    7.一定质量的理想气体,状态从ABCDA的变化过程可用如图所示的pV图描述,图中p1p2V1V2V3为已知量.

    (1)气体状态从AB______(等容”“等压等温)过程;

    (2)状态从BC的变化过程中,气体的温度________(升高”“不变降低)

    (3)状态从CD的变化过程中,气体________(吸热放热)

    (4)状态从ABCD的变化过程中,气体对外界所做的总功为________

    解析:(1)pV图象可以看出,从AB是等压变化.

    (2)BC状态,气体体积不变,压强减小,则等于定值可知,气体温度降低.

    (3)CD状态,气体压强不变,体积减小,由等于定值可知,气体温度降低,内能减少,ΔU0;由于气体体积减小,外界对气体做功,W0,由热力学第一定律ΔUWQ可知,Q0,放热.

    (4)AB,气体体积增大,气体对外界做功W1p2(V3V1);从BC,气体体积不变,W20;从CD,气体体积减小,外界对气体做功或气体对外界做负功,即W3=-p1(V3V2);故从ABCD的变化过程中,气体对外界做总功WW1W2W3p2(V3V1)p1(V3V2)

    答案:(1)等压 (2)降低 (3)放热 (4)p2(V3V1)p1(V3V2)

    [综合应用题组]

    8.气体温度计结构如图所示.玻璃测温泡A内充有理想气体.通过细玻璃管B和水银压强计相连.开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出Oh114 cm,后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出Oh244 cm.已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76 cmHg.

    (1)求恒温槽的温度;

    (2)此过程A内气体内能________(增大减小);气体不对外做功,气体将________(吸热放热)

    解析:(1)设恒温槽的温度为T2,由题意知T1273 KA内气体发生等容变化,根据查理定律得

    p1p0ph1

    p2p0ph2

    联立①②③式,代入数据得T2364 K(91 )

    (2)温度升高,A内气体内能增大,根据热力学第一定律

    ΔUWQW0ΔU0,即吸热.

    答案:(1)364 K(91 ) (2)增大 吸热

    9.一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0,开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳暴晒,气体温度由T0300 K升至T1350 K.

    (1)求此时气体的压强;

    (2)保持T1350 K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因.

    解析:(1)由题意知气体体积不变,由查理定律得

    p1p0p0p0

    (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V2,由玻意耳定律可得p1V0p0V2

    V2V0

    所以,集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为

    因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,而剩余气体的体积膨胀对外做功.由热力学第一定律ΔUWQ可知,气体一定从外界吸收热量.

    答案:(1)p0 (2) 吸热,原因见解析

    10.如图所示,一根两端开口、横截面积为S2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深).管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L21 cm的气柱,气体的温度为t17 ,外界大气压取p01.0×105 Pa(相当于75 cm高的汞柱的压强)

    (1)若在活塞上放一个质量为m0.1 kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长?(g10 m/s2)

    (2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t277 ,此时气柱为多长?

    (3)若在(2)过程中,气体吸收的热量为10 J,则气体的内能增加多少?

    解析:(1)被封闭气体的初状态为p1p01.0×105 Pa

    V1LS42 cm3T1280 K

    末状态压强p2p01.05×105 Pa

    V2L2ST2T1280 K

    根据玻意耳定律,有p1V1p2V2,即p1Lp2L2

    L2L20 cm.

    (2)对气体加热后,气体的压强不变,p3p2V3L3ST3350 K

    根据盖-吕萨克定律,有,即

    L3L225 cm.

    (3)气体对外做的功Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J

    根据热力学第一定律得ΔUWQ=-1.05 J10 J8.95 J

    答案:(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J

     

     

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