2023届高考物理二轮复习专题：热学知识网络及练习

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                                            二、练习1. 已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为(kg/m3), 阿伏加德罗常数为NA (mol-1)。下列判断正确的是A. 1kg铜所含的原子数为NA                 B. 1m3铜所含的原子数为C. 1个铜原子的质量为 (kg)    D. 1个铜原子的体积为 (m3)E. 铜原子的直径为(m) 2. 关于扩散现象，下列说法正确的是A. 温度越高，扩散进行得越快B. 扩散现象是不同物质间的一种化学反应C. 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D. 扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E. 液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 3．下列关于分子动理论的说法正确的是A．花粉的颗粒越大，布朗运动越明显B．温度升高，每个分子的运动速度都会加快C．分子间的作用力只能表现为斥力或者引力且不能同时存在D．酒香在夏天传播的比冬天远，是因为温度越高扩散现象越明显4. 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是①在阶段，分子动能增大，势能减小②在阶段，斥力增大，引力减小③在时，分子力合力为零④在时，分子势能为零⑤分子动能和分子势能之和在整个过程中不变A. ①③⑤ B. ②④ C. ①②④ D. ③⑤ 5．关于分子动理论和物体的内能，下列说法不正确的是A．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力D．质量相同时，水的内能小于水蒸气的内能 6．下列说法正确的是A．温度升高，分子热运动的平均动能增大，但并非所有分子的速率都增大B．100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，分子势能将增大C．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现D．有规则外形的物体是晶体，没有确定几何外形的物体是非晶体E．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 7．一定质量的某气体在不同的温度下分子速率的麦克斯韦分布图如图中的1、2、3所示，图中横轴表示分子运动的速率v，纵轴表示该速率下的分子数Δn与总分子数n的比值，记为f（v），其中f（v）取最大值时的速率称为最概然速率，下列说法正确的是A．3条图线与横轴围成的面积相同B．3条图线温度不同，且T1>T2>T3C．图线3对应的分子平均动能最大D．最概然速率是气体中任何分子最有可能具有的速率 8. 下列说法中正确的是A. 同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B. 单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D. 单晶体和多晶体都有确定的熔点E. 晶体和非晶体在一定条件下可以转化 9．以下对固体、液体的描述，正确的是A．晶体有确定的熔点以及各向异性的特点B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有的物质还可能形成不同的晶体C．液体的表面张力是由于液体表面层分子密度比较密集，分子力表现为斥力的缘故D．液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质10．2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是A．在空间站水滴不受重力     B．水和手发生浸润现象，且重力影响很小C．水和手发生不浸润现象，且重力影响很小D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上 11．2022年3月23日，天宫号空间站上的三名宇航员王亚平、翟志刚、叶光富，又给全国的观众带来了一堂精彩的天宫授课，其中宇航员们做了一个“液桥”实验。将水分别挤在两块透明板上，水球状似倒扣着的碗，如图甲所示。将两板慢慢靠近，两个水球“碗底”挨“碗底”，液桥形成，一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连，如图乙所示；再将两板拉远，液桥变得更细、更长，仍然没有断开。下列说法正确的是A．液桥形成的根本原因是空间站中的失重环境B．液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用C．图甲可以推断水和透明板是不浸润的D．液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在 12．在2021年12月9日和2022年3月15日两次“天空课堂”中，航天员王亚平用“水膜张力实验”和“液桥演示实验”给同学们展示了液体的一些特性，以下有关液体性质的表述，正确的是A．由于液体与空气接触形成表面层，液体表面相邻液面之间相互作用表现为张力，在太空的完全失重环境下，可以建立起较大尺寸的“液桥”B．在太空失重环境中，液体表面张力的方向是垂直液体表面的，当花朵贴近水膜表面时，花朵在水膜表面张力作用下而逐渐展开C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子距离，分子力表现为引力D．浸润液体在细管中下降的现象，以及不浸润液体在细管中上升的现象，称为毛细现象E．液体与固体不浸润时，液体附着层内的分子比液体内部的分子稀疏，附着层的分子间的作用表现为引力 13．快递运送易碎物品时，常在快递箱内放置缓冲气袋，然后放入物品，如图所示。若物品放入时，气袋被挤压无破损，袋内气体视为理想气体，温度保持不变，则被挤压后袋内气体A．内能增大      B．压强增大     C．从外界吸热     D．分子平均动能不变 14．一定质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V—T图像如图所示，、、分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是A．过程ab中气体内能一定增大B．C．过程bc中分子势能不断增大D．过程bc中每一个分子的速率都减小15. 如图，一端封闭且粗细均匀的细玻璃管中，用长10 cm的水银柱封闭了一段空气，当玻璃管与水平面夹角为30°倾斜放置时水银柱上端恰好与管口相齐，空气柱长17 cm。已知大气压强为75 cm Hg，保持环境温度27℃不变，缓慢旋转玻璃管至开口竖直向上。求：（1）求玻璃管开口向上竖直放置时被封空气柱的长度；（2）保持玻璃管开口向上竖直放置，缓慢加热空气柱使水银面与管口齐平，求此时空气柱的温度。      16.如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0=76cmHg。（1）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？（2）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？        17. （基础,等温+状态方程）如图所示，粗细均匀的“U"形管竖直放置，左管封闭、右管开口，管内的水银柱封闭一定质量的理想气体，气柱长度L=20 cm，左右两管中水银柱的高度差为h=8 cm，已知环境温度t0=27° C，热力学温度与摄氏温度间的关系为T=t+273 K，大气压强p0= 76 cmHg。（计算结果均保留三位有效数字）（1）若在右管缓慢注人水银，计算当两管液面相平时左管中气柱的长度；（2）若给左管气体加热，计算当两管液面相平时左管中气柱的摄氏温度。
     18.如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。（重力加速度大小为g）         19.如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg，活塞面积S=100cm2活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27°C，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2。求：（1）缸内气体的压强p1；（2）缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？       20.如图所示，一水平放置的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始活塞停在A点，现将水平放置的汽缸迅速直立，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求：（1）活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；（2）整个过程中通过缸壁传递的热量（一定质量理想气体的内能仅由温度决定）。    21.新冠肺炎疫情发生以来，各医院都特别加强了内部环境消毒工作。如图所示，是某医院消毒喷雾器设备。喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为10L，打气筒每打次气能向储液桶内压入Pa的空气。现往储液桶内装入8L药液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为Pa，打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变，不计储液桶两端连接管以及软细管的容积。（1）若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到3×105Pa后，求打气筒打气次数至少是多少？（2）当储液桶内消毒液上方的气体压强达到3×105Pa后，打开喷雾器开关K直至储液桶消毒液上方的气压为2×105Pa，求在这过程中储液桶喷出药液的体积是多少？        22.甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后：（1）两罐中气体的压强；（2）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。           23. 一个热机理想循环的图像如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态、和后再回到状态A完成一个循环过程，已知气体在状态A时的热力学温度为，图中、均为已知量，求：（1）气体在状态、、时的热力学温度、、；（2）气体从状态A变化到状态的过程中气体吸收的热量。
 24.绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能Up=72J，如图甲所示。已知活塞面积S=5×10-4m2，其质量为m=1kg，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：（1）封闭气体最后的体积；（2）封闭气体吸收的热量。             专题答案1.CDE 2.ACD 3.D  4.A  5.AC 6.ABE 7.ACD 8.CDE 9.BD 10. B 11.BD 12.ACE 13.BD 14.AB 1. 【答案】CDE 【解析】【详解】A．1kg铜所含的原子数故A错误；B．1m3铜所含的原子数为故B错误；C．1个铜原子的质量故C正确；DE．1个铜原子的体积为体积为解得故DE正确。故选CDE。 2. 【答案】ACD【解析】【详解】A．根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；B．扩散现象不是化学反应，故B错误；C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故C正确；D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；E．液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误；故选ACD。 3．【答案】D【解析】【详解】A．花粉的颗粒越大，受到撞击的不平衡性越不明显，布朗运动越不明显，故A错误；B．温度升高，分子的平均动能增大，平均速率增大，并不是每个分子的运动速度都会加快，故B错误；C．分子间的斥力和引力同时存在，分子间作用力有时表现为斥力，有时表现为引力，故C错误；D．酒香在夏天传播的比冬天远，是因为温度越高扩散现象越明显，故D正确。故选D。 4. 【答案】A【解析】【分析】【详解】①．为分子间的平衡距离，分子间距离大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡位置时，分子间为斥力；则有在在阶段，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故①正确；②．当阶段，分子表现为斥力，减小r，斥力和引力都增大，故②错误；③．在时，引力和斥力大小相等，方向相反，分子合力为零，故③正确；④．取两分子相距无穷远时分子势能为零，在阶段，分子表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，所以在时，分子势能小于零，故④错误；⑤．由于没有外力做功，根据能量守恒定律可知分子动能和势能之和在整个过程中不变，故⑤正确。综上所诉：选项A正确，BCD错误。故选A。 5．【答案】AC【解析】【详解】A．某物体温度是0 ℃，但是分子的热运动没有停止，即物体中分子的平均动能不为零，故A错误；B．温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与分子势能以及物质的量有关，所以内能不一定增大，故B正确；C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C错误；D．质量相同时，水的平均动能等于水蒸气的平均动能，但水的分子势能小于水蒸气的分子势能，所以质量相同时，水的内能小于水蒸气的内能，故D正确。本题选不正确项，故选AC。6．【答案】ABE【解析】【详解】A．温度升高，分子热运动的平均动能增大，但并非所有分子的速率都增大，故A正确；B．100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，吸收热量，内能增大，分子平均动能不变，分子势能将增大，故B正确；C．气体很容易充满整个容器，这是分子不停做无规则运动的结果，故C错误；D．晶体和非晶体的区别是否具有熔点．单晶体具有规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有规则的天然外形，注意“天然”二字，没有确定几何外形的物体不一定是非晶体，故D错误；E．由热力学第二定律可知：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故E正确。故选ABE。 7．【答案】ACD【解析】【详解】A．因为该图线与横轴围成的面积表示分子总数，又因为该气体质量一定，所以分子总数一定，故3条图线与横轴围成的面积相同，故A正确；BC．因为温度越高，速率大的分子占得比例越多，所以3条图线温度关系为T1<T2<T3且温度越高，对应的分子平均动能越大，故图线3对应的分子平均动能最大，故B错误，C正确；D．由题意知，f（v）取最大值时的速率称为最概然速率，即此时分子对应的速率所占比例最大，故最概然速率是气体中任何分子最有可能具有的速率，故D正确。故选ACD。8. 【答案】CDE【解析】【详解】AE．同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态，A错误，E正确；B．单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，B错误；C．同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如金刚石和石墨，C正确；D．单晶体和多晶体都有确定的熔点，D正确。故选CDE。9．【答案】BD【解析】【详解】A．单晶体物理性质是各向异性，而多晶体物理性质是各向同性，故A错误；B．天然水晶是晶体，经熔化凝固过程的水晶即变为非晶体，所以同种物质可能以晶体和非晶体两种不同形态出现。受温度、压力等影响，有的物质还可能形成不同的晶体，故B正确；C．液体的表面张力时由于分子间的作用力表现为引力的缘故，故C错误；D．液晶体具有液体和晶体的共同特性，故液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，故D正确。故选BD。 10．【答案】B 【解析】【详解】．在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，处于失重状态，故A错误；C．由题意，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明液体水在手表面有扩展趋势，说明水和手发生浸润现象，且重力影响很小，故B正确，C错误；D．液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，故D错误。故选B。11．【答案】BD【解析】【详解】AB．液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用，故A错误，B正确；C．因为液桥表现为中间细、两头粗的特点，即附着层表现为斥力作用，所以水和透明板是浸润的，故C错误；D．液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在，故D正确。故选BD。12．【答案】ACE【解析】【详解】A．由于液体与空气接触形成表面层，液体表面相邻液面之间相互作用表现为张力，在太空的完全失重环境下，可以建立起较大尺寸的“液桥”，故A正确；B．在太空失重环境中，液体表面张力的方向是沿液体表面的切面，当花朵贴近水膜表面时，花朵在水膜表面张力作用下而逐渐展开，故B错误；C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子距离，分子力表现为引力，故C正确；D．浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象，故D错误；E．液体与固体不浸润时，液体附着层内的分子比液体内部的分子稀疏，附着层的分子间的作用表现为引力，故E正确。故选ACE。 13．【答案】BD【解析】【详解】A．D．气体温度不变，内能不变，分子平均动能不变，故A错误，D正确；B．被挤压后袋内气体体积减小，根据玻意耳定律可知，气体压强增大，故B正确；C．外界对气体做正功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故C错误。故选BD。 14．【答案】AB【解析】【详解】A．气体ab过程体积不变，外界对气体没有做功，随着温度的升高，气体的内能增大，故A正确；B．a到b过程根据题图，由理想气体的状态方程，可知所以同理解得所以故B正确；C．由于理想气体分子之间的相互作用力可以忽略不计，所以过程bc中分子势能始终为0，故C错误；D．温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程bc中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误；故选AB。  15.解：（1）玻璃管缓慢转动过程中，气体做等温变化，初状态的参量 p1=， V1=L1S，L1=17cm末状态的参量p2=，V2=L2S根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2   解得 L2=16cm（2）玻璃管保持竖直，温度升高过程，气体做等压变化。T2=300K，V3=V1根据盖吕萨克定律得 代入题给数据解得T3=319K即t3=46℃。 16.解: （1）设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2。由玻意耳定律有设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，，，，解得h=12.9cm（2）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖一吕萨克定律有  ，解得T2=363K 17.解：（1）由于缓慢注入水银，因此管内气体发生等温变化。初态压强  体积  设注入水银两管液面相平时，气柱的长度为d，则此时气体的体积此时气体的压强由玻意耳定律可知解得（2）设加热后气体的温度为T2，初始温度T1=300K加热后气体的体积为根据理想气体状态方程得解得当两管液面相平时左管中气柱的摄氏温度 18.解：开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg联立可得此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有式中V1＝SH，V2＝S（H＋h）联立③④⑤⑥式解得从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 19.解：（1）以缸体为对象（不包括活塞）列缸体受力平衡方程解得（2）当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为,压强为 此时仍有则缸内气体为等压变化，对这一过程研究缸内气体，由盖.吕萨克定律得所以故气体的温度是 20.解：(1)设活塞在B处时封闭气体的压强为p，活塞受力平衡，则p0S + mg = ps解得p = p0 +活塞在A处封闭气体的压强为p0由玻意耳定律p0V0 = pV解得气体的体积V =(2)由于气体的温度不变，则内能的变化U = Q + W = 0外界对气体做功W = (p0S + mg)h活塞移动的距离为h =得Q = -负号表示气体放热则整个过程中通过缸壁传递的热量为。 21.解：（1）对储液桶内药液上方的气体，初状态：压强p1=1×105Pa，体积V1末状态：压强p2=3.0×105Pa，体积V2=2L由玻一马定律得   解得 因为原来气体体积为，所以打气筒打气次数次（2）对储液桶内药液上方的气体，初状态：压强，体积末状态：压强，体积由玻一马定律得解得所以储液桶喷出药液的体积22.解:（i）气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认为甲中原气体有体积V变成3V，乙中原气体体积有2V变成3V，则根据玻意尔定律分别有，则，则甲乙中气体最终压强（ii）若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强为p，则计算可得由密度定律可得，质量之比等于23.解：(1)气体从状态A到状态的过程，由查理定律有解得气体从状态A到状态的过程，由理想气体状态方程有解得气体从状态A到状态的过程，由理想气体状态方程有解得(2)根据图像与横轴所围面积表示功可知，气体从状态A变化到状态的过程中气体对外做功由于状态A与状态的p、V乘积相等，即温度相同，所以内能相同，根据热力学第一定律，气体吸收的热量为24.解：（1）以气体为研究对象，根据盖—吕萨克定律，解得（2）由气体的内能与热力学温度成正比解得活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有解得外界对气体做功由热力学第一定律得气体变化过程吸收的总热量为