2012届高考物理一轮复习 热学第2讲 气体、固体与液体课时训练 新人教版选修3-3

1 20122012 届高考一轮物理复习 人教版 课时训练选修届高考一轮物理复习 人教版 课时训练选修 3 33 3 热热 学学 第第 2 2 讲讲 气体 固体与液体气体 固体与液体 一 选择题 本题共 4 小题 共 24 分 1 分子动能随分子速率的增大而增大 早在 1859 年麦克斯韦就从理论上推导出了气体分 子 速率的分布规律 后来有许多实验验证了这一规律 下列描述分子动能与温度关系正 确的是 A 气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大 B 气体温度升高 其内部个别分子的动能可能减小 C 不同气体相同温度下 分子的平均动能相同 平均速率也相同 D 当气体温度一定时 其内部绝大多数分子动能相近 动能很小或很大的很少 解析 气体内部绝大多数分子的动能随温度的升高而增大 但极个别分子动能反而减 小 选项 A 错误 B 正确 温度相同 分子平均动能相同 但不同气体分子质量不一 定相同 故平均速率不一定相同 选项 C 错误 温度一定时 分子的速率遵循统计规 律 选项 D 正确 答案 BD 2 如图 2 26 所示 两个绝热相通的容器 M N 间装有阀门 K M 中充满气体 气体分子间的相互作用力可以忽略 N 中为 真空 打开阀门 K 后 M 中的气体进入 N 中 最终达到平衡 状态 则 A 气体体积膨胀 对外做功 内能减小 B 气体体积膨胀 温度降低 压强减小 C 分子的平均动能不变 但分子的密度减小了 所以气体压强也要减小 D N 中的气体能自发地全部退回到 M 中 解析 由于 N 中为真空 打开阀门 K 后虽然气体体积膨胀 但没有对外做功 且绝热 容器也不与外界交换热量 则气体内能不变 温度也不变 分子的平均动能也不变 但分子的密度减小 气体压强减小 根据热力学第二定律可知 N 中的气体不能自发 地全部退回到 M 中 答案 C 3 一定质量的理想气体 在某一状态下的压强 体积和温度分别为 p0 V0 T0 在另一状 态下的压强 体积和温度分别为 p1 V1 T1 则下列关系错误的是 A 若 p0 p1 V0 2V1 则 T0 T1 1 2 B 若 p0 p1 V0 V1 则 T0 2T1 1 2 图 2 26 2 C 若 p0 2p1 V0 2V1 则 T0 2T1 D 若 p0 2p1 V0 V1 则 T0 2T1 解析 根据 可以判断出选项 A B C 错误 D 正确 p0V0 T0 p1V1 T1 答案 ABC 4 如图 2 27 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 最后变化到状态 A 的过程中 下列说法正确 的是 A 从状态 A 变化到状态 B 的过程中 气体膨胀对外做功 放出热量 B 从状态 B 变化到状态 C 的过程中 气体体积不变 压强减小 放 出热量 C 从状态 C 变化到状态 A 的过程中 气体压强不变 体积减小 放出热量 D 若状态 A 的温度为 300 K 则状态 B 的温度为 600 K 解析 气体从状态 A 变化到状态 B 的过程中 气体体积增大 膨胀对外做功 压强升 高 根据 C 可知 其温度升高 根据热力学第一定律可知 气体要吸热 选项 A pV T 错误 从状态 B 变化到状态 C 的过程中 气体体积不变 W 0 压强减小 则温度降低 由 U W Q 可知气体放热 选项 B 正确 从状态 C 变化到状态 A 的过程中 气体体 积减小 W 0 压强不变 则温度降低 由 U W Q 可知气体放热 选项 C 正确 由 C 可求出状态 B 的温度为 1 200 K 选项 D 错误 pV T 答案 BC 二 非选择题 本题共 8 分 共 76 分 5 1 外力对气体做功 100 J 气体向外放热 20 J 在这个过程中气体的内能 填 增加 或 减少 其改变量是 J 2 晶体在熔化过程中所吸收的热量 主要用于 A 破坏空间点阵结构 增加分子动能 不改变体积 B 破坏空间点阵结构 增加分子势能 改变体积 C 重新排列空间点阵结构 增加分子势能 同时增加分子动能和改变体积 D 重新排列空间点阵结构 但不增加分子势能和动能 也不改变体积 解析 2 晶体熔化过程中保持温度不变 所以分子的平均动能不变 所以选项 AC 都 不对 晶体分子是有序排列的空间点阵结构 熔化成液体后分子排列是无序的 故选 项 D 不对 晶体熔化的过程是破坏空间点阵结构的过程 空间点阵结构被破坏以后 分子排列无序 故体积改变 分子势能增加 选项 B 正确 答案 1 增加 80 2 B 6 1 关于下列实验事实 说法正确的是 图 2 27 3 A 随着低温技术的发展 物体的温度可以降到 0 K B 由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数 就可以算出气体分子的体积 C 吸收了热量的物体 其温度可以降低 D 分子间引力和斥力可以单独存在 2 在如图 2 28 所示的气缸中封闭着一定质量的常温理想气体 一重物用细绳经滑轮与缸中光滑的活塞相连接 重物和活塞均 处于平衡状态 如果将缸内气体的摄氏温度降低一半 则缸内 气体的体积 A 仍不变 B 为原来的一半 C 小于原来的一半 D 大于原来的一半 解析 1 本题考查分子动理论 热力学第一定律 绝对温度是不可能达到的 A 项错 误 由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数只能算出每个分子平均占有的空间体积 B 项错误 根据热力学第一定律可知 物体吸收了热量 如果同时对外做功 并且做功 大于吸收的热量 则物体的内能减少 温度降低 C 项正确 分子间的引力和斥力是 同时存在的 不可能单独存在 D 项错误 2 对气缸活塞研究 大气压强不变 绳的拉力不变 活塞重力不变 因此缸内的气体 的压强恒定不变 气体的摄氏温度降低一半 由 T t 273 可知 则缸内的气体的热 力学温度降低的小于原来的一半 根据理想气体状态方程 K 可知 缸内气体的体 pV T 积大于原来的一半 答案 1 C 2 D 7 1 下面的叙述中正确的是 A 物体的温度升高 物体中分子热运动加剧 但有些分子的热运动动能可能减小 B 对气体加热 气体的内能可能增大 也可能不变 但不可能减少 C 物质内部分子间吸引力随着分子间距离增大而减小 排斥力随着分子间距离增大而 增大 D 布朗运动是悬浮颗粒之间碰撞作用不平衡而造成的 2 汽车轮胎气压过高或过低了对轮胎都有损害 轮胎气压过高容易发生爆胎事故 气 压过低轮胎磨损严重 而且轮胎使用寿命会大大降低 一般的正常的轮胎气压应该在 2 个到 2 5 个大气压之间 假设某汽车轮胎内的气体的体积为 V0 压强为一个标准大 气压 p0 现在要让轮胎的气压变为 2p0 需要注入多少一个标准大气压的空气 如果给车装 载了很多货物 轮胎的体积变为原来的 80 此时轮胎内的气体压强又是多少 假设 轮胎与外界进行充分的热交换 上述两问中 轮胎内气体是吸热还是放热 简要说明理由 解析 1 温度升高说明分子的平均动能增加 大量分子做的是无规则热运动 无法实 现所有的分子动能都增大 A 项对 对气体加热 在没有涉及做功的情况下 无法判 断气体内能的变化情况 B 项错 在物质内部分子间的吸引力和排斥力都随着分子间 距离增大而减小 C 项错 布朗运动是液体分子对悬浮颗粒碰撞作用不平衡而造成的 D 项错 图 2 28 4 2 a 注入空气时 气体初态压强为 p0 体积为 V1 末态压强为 2p0 体积为 V0 由玻意耳定律 p0V1 2p0V0 代入数据得 V1 2V0 故注入空气的体积为 2V0 V0 V0 b 装载货物时 气体初态压强为 2p0 体积为 V0 末态压强为 p2 体积为 0 8V0 由 玻意耳定律 2p0V0 p20 8V0 代入数据得 p2 2 5p0 外界对气体做功而温度不变 根据热力学第一定律可知气体放热 答案 1 A 2 2 5p0 放热 外界对气体做功而温度不变 根据热力学第一定 律可知气体放热 8 温度计是生活 生产中常用的仪器 图 2 29 所示为一个简易温度计装置 两端开口的细长玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内 玻璃管内装有一小段有色 液柱 封闭住一定质量的气体 当外界温度发生变化时 液柱将上下移动 经实验确定 A D 间的刻度范围为 20 80 且 A D 间刻度均匀 1 液柱下端处于 D 点时 若封闭气体的密度为 摩尔质量为 M 那么 气体分子间的平均距离的表达式为 阿伏加德罗常数为 NA M 均为国际单位 2 液柱下端处于 A D 间中点时 封闭气体的密度为 的多少倍 解析 1 本题考查分子动理论相关知识 由题意可知 被封闭气体的摩尔体积为 V 则每个分子所占据的体积为 v0 气体分子所占据的空间可以视为正立方 M V NA 体 所以分子间距为 d 3 v0 3 M NA 2 液柱从 D 到 A 过程中 气体做等压变化 液柱处于 A D 间中点时对应的温度为 50 由气体实验定律知 所以 V1 V2 T1 T2 273 20 273 50 293 323 2 1 V1 V2 293 323 即此时密度为 的倍 293 323 答案 1 2 3 M NA 293 323 9 1 以下说法正确的是 A 满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的 B 熵是物体内分子运动无序程度的量度 C 若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽 当保持温度不变向下缓慢压活塞时 水汽的质量减少 密度不变 D 当分子间距离增大时 分子间引力增大 而分子间斥力减小 图 2 29 图 2 30 5 2 如图 2 30 所示 由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸 内 活塞与气缸壁之间无摩擦 活塞上方存有少量液体 将一细管插入液体 利用虹 吸现象 使活塞上方液体缓慢流出 在此过程中 大气压强与外界的温度均保持不变 下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是 图 该过程 为 过程 选填 吸热 放热 或 绝热 3 如图 2 31 一集热箱里面封闭着一定量的气体 集热板作为箱的活塞且始 终正对着太阳 其面积为 S 在 t 时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为 W 其内能增加了 U 不计封闭气体向外散的热 已知照射到集热板上太阳光 的能量有 50 被箱内气体吸收 求 这段时间内集热箱里气体共吸收的热量 太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率 解析 1 自然界中与热现象有关的宏观过程都具有方向性 故 A 错误 熵是物体内分 子运动无序程度的量度 B 正确 向下压缩时气体温度不变 饱和汽压值不变 密度 不变 体积减小则水汽的质量变小 C 正确 分子间的引力和斥力都随着分子间距离 的增大而减小 D 错误 2 气体的温度不变 压强减小则体积增大 由气体的等温变化特点得 D 图正确 该过 程气体体积增大对外界做功 温度不变则内能不变 由热力学第一定律得气体需要从 外界吸热 3 根据 U Q W 得 Q U W 由 Q 50 PSt 得太阳光在垂直单位面积上的辐射功率为 P 2 W U St 答案 1 BC 2 D 吸热 3 U W 2 W U St 10 1 一定质量的理想气体发生如图 2 32 所示的状态变化 状态 A 与状 态 B 的体积关系为 VA VB 选填 大于 小于 或 等于 若 从 A 状态到 C 状态的过程中气体对外做了 100 J 的功 则此过程中气体 选填 吸热 或 放热 2 蒸汽机 内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来 实现能量的转移和转化 我们把这些气体称为工质 某热机经过一个循 环后 工质从高温热源吸热 Q1 对外做功 W 又对低温热源放热 Q2 工 质完全回复初始状态 内能没有变化 根据热力学第一定律 在工质的 一个循环中 Q1 Q2 W 三者之间满足的关系是 A Q1 Q2 W B Q1 Q2 W C Q1 W Q2 D W Q2 Q1 3 冬天到了 很多同学用热水袋取暖 现某一热水袋内水的体积约为 400 cm3 它所 包含的水分子数目约为多少个 计算结果保留一位有效数字 已知 1 mol 水的质量约 图 2 31 图 2 32 6 为 18 g 阿伏加德罗常数取 6 0 1023 mol 1 解析 1 从 A 到 B 气体做等压变化 温度升高体积增大 从 A 到 C 气体做等温变化 压强减小体积增大 气体对外做功 内能不变必须吸热 2 根据热力学第一定律 在工质的一个循环中 内能没变 则 Q1 Q2 W 3 包含的水分子数 N NA NA m M V M 6 0 1023 1 1025 个 1 0 103 4 10 4 1 8 10 2 答案 1 小于 吸热 2 A 3 1 1025个 11 1 如图 2 33 所示 用 F 表示两分子间的作用力 Ep表示分子间 的 分子势能 在两个分子之间的距离由 10r0变为 r0的过程中 A F 不断增大 Ep不断减小 B F 先增大后减小 Ep不断减小 C F 不断增大 Ep先增大后减小 D F Ep都是先增大后减小 2 两端开口 内表面光滑的 U 形管处于竖直平面内 如图 2 34 所示 质量均为 m 10 kg 的活塞 A B 在外力作用下静止于左右管中同一高度 h 处 将 管内空气封闭 此时管内外空气的压强均为 p0 1 0 105 Pa 左管和水 平管横截面积 S1 10 cm2 右管横截面积 S2 20 cm2 水平管长为 3h 现撤去外力让活塞在管中下降 求两活塞稳定后所处的高度 活塞厚 度略大于水平管直径 管内气体初末状态同温 g 取 10 m s2 解析 1 分子间的作用力是矢量 分子势能是标量 由图象知 F 先增 大后变小 Ep不断减小 选项 B 正确 2 撤去外力后左侧向下的压强 p左 p0 mg S1 2 0 105 Pa 2p0 右侧向下的压强 p右 p0 mg S2 1 5 105 Pa 1 5p0 故活塞均