高中一轮复习物理阶段综合评估（十三）热学选修33

阶段综合评估（十三）热学［选修33］1．(2018·南京模拟)(1)下列说法中正确的是________。A．在太空站中处于完全失重状态的水滴呈球形，是由液体表面张力引起的B．用打气筒给自行车打气，越打越费劲，是气体分子之间斥力变大C．在压强一定的情况下，晶体熔化过程中分子的平均动能增加D．当气体温度升高时，每一个分子的运动速率都增加(2)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C。由状态A变化到状态B，气体内能________(填“增加”“减少”或“不变”)，由A到B再到C的整个变化过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)热量。(3)某段时间南京地区空气污染严重，出现了持续的雾霾天气。一位同学受桶装纯净水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，每个桶能装10atm的净化空气20L。假设人每分钟吸入1atm的净化空气8L。①在外界气压为1atm的情况下，打开桶盖，待稳定后求桶中剩余气体的质量与打开桶盖前的质量之比；②在标准状况下，1mol空气的体积是22.4L，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。请估算人在27℃气温下每分钟吸入空气的分子数(保留一位有效数字)。解析：(1)液体表面有使液体表面积最小的作用，完全失重状态，水滴呈球形，故A正确；气体分子间距大，无分子作用力，要把气体打入自行车车胎内，随着气体的打入，气体的压强增大，所以越打越费劲，故B错误；同种物质分子的平均动能只与温度有关，压强一定的晶体熔化过程，温度不变，分子的平均动能不变，故C错误；气体温度升高，大部分的分子运动速率增大，不是每个分子的运动速率都增加，故D错误。(2)理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，因为p1＜p2，V1＜V2，所以T1＜T2，故气体的内能增加；由A到B再到C，p1＝p3，V1＜V3，所以T1＜T3，气体的内能增加，体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q可知，此过程气体吸收热量。(3)①由等温变化规律得p1V1＝p2V2桶内剩余气体质量所占比例为eq\f(m′,m)＝eq\f(V1,V2)代入数据计算得eq\f(m′,m)＝eq\f(1,10)。②设每分钟吸入空气的分子数为N，则N＝eq\f(V,Vmol)NA代入数据计算得N≈2×1023。答案：(1)A(2)增加吸收(3)①eq\f(1,10)②2×10232．(2018·南通、泰州一模)(1)下列说法中正确的有________。A．蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，所以它是非晶体B．组成晶体的原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的C．某些液晶中掺入少量多色性染料后，对不同颜色的光吸收强度与所加电场的场强有关D．液体表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部(2)在分子间作用力表现为引力的情况下，当分子间的距离增大时，分子间的引力________(填“增大”“减小”或“不变”)，分子势能________(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)如图所示，在开口向上、竖直的薄壁圆柱形容器内，用质量m＝2.0kg的活塞密封一部分气体，活塞在容器内能自由滑动且保持水平，容器的底面积S＝100cm2，开始时气体的温度T1＝280K，活塞到容器底的距离h1＝20.0cm。在气体从外界吸收Q＝40J热量的过程中，活塞缓慢上升的距离Δh＝1.0cm。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2。求：①活塞停止上升时容器内气体的温度T2；②密封气体内能的增加量ΔU。解析：(1)蔗糖是多晶体，A项错误；组成晶体的原子(或分子、离子)具有空间上的周期性，B项正确；根据液晶的特性可知，C项正确；液体表面张力的方向与液面相切，D项错误。(2)分子间距离增大时，分子引力和斥力都减小。分子力表现为引力时，分子间距离变大，引力做负功，分子势能增大。(3)①活塞上升过程中，由盖—吕萨克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)则T2＝eq\f(V2,V1)T1＝eq\f(h1＋Δh,h1)T1＝294K。②活塞上升的过程，外界对系统做的功W＝－(mg＋p0S)Δh由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W解得ΔU＝29.8J。答案：(1)BC(2)减小增大(3)①294K②29.8J3．(2016·江苏高考)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽。停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为________。A．压强变小 B．压强不变C．一直是饱和汽 D．变为未饱和汽(2)如图1所示，在斯特林循环的p­V图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图2所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”)。(3)如图1所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J。在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功。解析：(1)高压锅在密封状态下缓慢冷却过程中，锅内水蒸气体积不变，温度降低，则压强变小，但锅内水蒸气发生的是动态变化过程，一定是饱和汽。故选项A、C正确。(2)B→C过程为等容过程，单位体积中的气体分子数目不变。气体状态A的温度低于状态D的温度，则状态A对应的气体分子的平均动能小，对应着图像①。(3)完成一次循环气体内能不变，ΔU＝0，吸收的热量Q＝(20＋12－4－20)J＝8J，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，W＝－8J，气体对外界所做的功为8J。答案：(1)AC(2)不变①(3)8J4．(2018·苏锡常镇四市调研)(1)关于实验“用油膜法估测分子大小”，下列说法正确的是________。A．为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置B．用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液后，应立即将油膜的形状描下来C．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径D．若实验中撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏大(2)如图所示，硬质透明塑料瓶内放少许水，用橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气直到瓶塞跳出，此时可观察到瓶中出现白雾。在瓶塞跳出的瞬间，瓶内气体内能________，水蒸气饱和汽压________。(均选填“增大”“减小”或“不变”)(3)将(2)中瓶中水倒尽，仍用橡皮塞将瓶口塞住，用打气筒再将体积为瓶子容积n倍的空气缓慢压入瓶中，此时橡皮塞恰能跳起，已知大气压强为p0，圆柱形橡皮塞截面积大小为S，外界环境温度不变，不计橡皮塞的重力和充气针对橡皮塞的作用力。求：①橡皮塞跳起时瓶中气体的压强；②橡皮塞与瓶口间最大静摩擦力的大小。解析：(1)为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置，A项正确；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液后，应在液面稳定后将油膜的形状描下来，B项错误；处理数据时将一滴纯油酸的体积除以油膜面积才能得到油酸分子的直径，C项错误；若实验中撒的痱子粉过多，油酸散开面积将会变小，则计算得到的油酸分子的直径将偏大，D项正确。(2)瓶塞跳出的瞬间，气体对外做功，瓶内气体内能减小，温度降低，水蒸气饱和汽压减小。(3)①由气体等温变化规律得p0(n＋1)V＝pV，得p＝(n＋1)p0。②对橡皮塞受力分析可得p0S＋f＝(n＋1)p0S，得f＝np0S。答案：(1)AD(2)减小减小(3)①(n＋1)p0②np0S5．(2018·苏锡常镇四市调研)(1)某同学做了如下实验：先把空烧瓶放入冰箱冷冻，取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上，再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球膨胀起来，如图所示。与烧瓶放进热水前相比，放进热水后密闭气体的________。A．内能减小B．分子平均动能增大C．分子对烧瓶底的平均作用力增大D．体积是所有气体分子的体积之和(2)我国科技人员用升温析晶法制出了超大尺寸单晶钙钛矿晶体，尺寸超过71mm，这是世界上首次报道尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。假设该单晶体的体积为V，密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA。则该晶体所含有的分子数为________，分子直径为________。(球的体积V＝eq\f(1,6)πD3，D为球的直径)(3)一定质量的理想气体，经历A→B→C状态变化过程，如图所示。气体在A状态时温度为300K。①求气体在B状态时的温度TB；②若A→B→C过程中气体内能增加了40J，求此过程中气体吸收的热量Q。解析：(1)温度升高，分子的平均动能增大，分子内能增大，A项错误，B项正确；因为气体的作用使气球膨胀起来，则气体的压强增大，所以分子对烧瓶底的平均作用力增大，C项正确；密闭气体的体积包括气体分子及其分子空隙的体积，D项错误。(2)晶体内所含分子数n＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(ρVNA,M)，每个分子的体积为V0＝eq\f(M,ρNA)，把分子看成球形，则分子直径为D＝eq\r(3,\f(6V0,π))＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))。(3)①A→B为等容过程，由eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)，解得TB＝100K。②W＝p(VB－VC)＝－400J，由ΔU＝W＋Q得Q＝－W＋ΔU＝440J。答案：(1)BC(2)eq\f(ρVNA,M)eq\r(3,\f(6M,πρNA))(3)①100K②440J6．(2018·南通、泰州、扬州高三模拟)(1)下列说法中正确的是________。A．当分子间引力大于斥力时，随着分子间距增加，分子间作用力的合力一定减小B．单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中C．液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性D．密闭容器中水的饱和汽压随温度和体积的变化而变化(2)如图所示，水平放置的汽缸内活塞左边密闭着一定质量的理想气体，压强与大气压p0相同。如果把汽缸和活塞固定，使汽缸内气体升高一定的温度，气体吸收的热量为Q1；如果让活塞无摩擦滑动，也使汽缸内气体缓慢升高相同的温度，气体体积增加ΔV，此过程中封闭气体对外做的功为________，其吸收的热量Q2为________。(3)科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10－6g的水分解为氢气和氧气。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。求：(结果均保留一位有效数字)①被分解的水中含有水分子的总数N；②一个水分子的体积V。解析：(1)当分子间距从平衡距离逐渐开始增大时，分子间的作用力表现为引力，且先增大后减小，A项错误；扩散现象发生在相互接触的不同物质间，一切物质的分子都可以相互扩散，B项错误；液晶具有液体的流动性，和光学性质的各向异性，C项正确；水的饱和汽压只随温度的升高而增大，D项错误。(2)气体体积增大，气体对外做功，W＝p0ΔV；第一个情景汽缸内气体体积不变，则ΔU＝Q1