考点十六 热学

1、考点十六热学1.（2019北京高考t15）下列说法正确的是 ( )a. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度b. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和c. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关d. 气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变【解析】选 a。温度是分子平均动能的宏观表现,温度越高,分子热运动越剧烈,选项 a 正确;物体的内能是物体内所有分子的热运动动能和分子之间由于相互作用而具有的分子势能之和,选项 b 错误;气体压强与温度和体积有关,体积大小影响分子密度,选项 c 错误;气体温度降低,分子平均动能减小,选项 d 错误。2.(2019江苏高考t13a（1）)在没

2、有外界影响的情况下 ,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后 ,该 气体( )a. 分子的无规则运动停息下来b. 每个分子的速度大小均相等c. 分子的平均动能保持不变d. 分子的密集程度保持不变【解析】选 c、d。 密闭容器内的理想气体在没有外界影响的情况下,分子的无规则运动也不会停止,压强、体积和温度都不会改变,则分子的平均动能和密集程度不会改变,选项 c、d 正确,a 错误;分子的平均动能不变,但分子之间的碰撞以及速度的变化是频繁发生的 ,其分子速率按中间多两头少的分布情况不变 ,所以选 项 b 错误。3. （2019全国卷 it33（1）某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好

3、,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空气的温度 (选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空 气的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。【解析】容器与活塞绝热性能良好,容器中空气与外界不发生热交换(q=0),活塞移动的过程中,容器中空气压强减小,则容器中空气正在膨胀,体积增大,对外界做功,即 wp ,故 t t ,气体分子在状态 11 2 1 2 1 2的平均动能大于在状态 2 的平均动能,n 大于 n ;气体在状态 1、3,由理想气体状态方程得 = ,解得 t =t ;1

4、 2 1 3气体在状态 2、3,压强相等,则 = ,因 v v ,气体在状态 2 的分子数密度大于气体在状态 3 的分子数密度,2 3又 t n 。 2 3 2 3 2 3答案：大于等于大于5.(2019全国卷 t33（1）)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积 ,可以。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是 。【解析】稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 ;为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出 1 m

5、l 油酸酒精溶液的滴数,就能得到一滴溶液中纯油酸的体积。为得到油酸分子的直径,我们还需测量出单分子层油膜的面积。 答案：见解析6. (2019江苏高考t13a（2）)由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中,水 分子之间的相互作用总体上表现为 (选填“引力”或“斥力”)。分子势能 e 和分子间距离pr 的关系图象如图所示,能总体上反映小水滴表面层中水分子 e 的是图中 (选填“a”“b”或“c”)p的位置。【解析】小水滴表面层的分子比液体内部的分子稀疏一些 ,分子间的距离大于液体内部分子引力和斥力相 平衡的距离表现为引力,小水滴表面层中的分子的势能处于分子势能 e 图中 c

6、 的位置。p答案: 引力c27.（2019全国卷 it33（2） 热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中 , 然后炉腔升温 , 利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加 工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将 10 瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 3.210-2 m3,使用前瓶中气体压强为 1.5107 pa,使用后瓶中剩余气体压强为 2.0106 pa;室温温度为 27 。氩气可视为理想气体。 求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;将压

7、入氩气后的炉腔加热到 1 227 ,求此时炉腔中气体的压强。【解析】设初始时每瓶气体的体积为 v ,压强为 p ;使用后气瓶中剩余气体的压强为 p 。假设体积为 v 、0 0 1 0压强为 p 的气体压强变为 p 时,其体积膨胀为 v 。由玻意耳定律0 1 1p v =p v 0 0 1 1被压入进炉腔的气体在室温和 p 条件下的体积为1v =v -v 1 1 0设 10 瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为 p ,体积为 v 。由玻意耳定律2 2p v =10p v 2 2 1 1联立式并代入题给数据得p =3.2107 2pa设加热前炉腔的温度为 t ,加热后炉腔温度为 t ,气体压强为 p

8、 ,由查理定律0 1 3= 联立式并代入题给数据得p =1.6108 3pa答案:3.2107 pa 1.6108 pa8.(2019全国卷 t33（2）)如图,一容器由横截面积分别为 2s 和 s 的两个汽缸连通而成,容器平放在地面上,汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。 平衡时,氮气的压强和体积分别为 p 和 v ,氢气的体积为 2v ,空气的压强为 p。现缓慢地将中部的空气全部0 0 0抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处,求:1 抽气前氢气的压强;2 抽气后氢气的压强和体积。【解析】设抽气前氢气的压强为

9、p ,以两个活塞整体为研究对象,活塞水平方向受力如图103根据活塞受力平衡可得p2s+p s=p 2s+ps 0 10得 p = (p +p) 10 0设抽气后氢气的压强和体积分别为 p 和 v ,氮气的压强和体积分别为 p 和 v ,1 1 2 2活塞受力如图所示根据活塞受力平衡可得 p s=p 2s2 1由玻意耳定律得 p v =p 2v1 1 10 0p v =p v 2 2 0 0由于两活塞用刚性杆连接,设活塞向右移动,故 v -2v =2(v -v ) 1 0 0 2联立式解得 p = p + p1 0v =1答案: (p +p) p + p0 09.(2019全国卷 t33（2）)

10、 如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置 ,管内有一段高度为 2.0 cm的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为 2.0 cm。若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmhg,环境温 度为 296 k。1 求细管的长度;2 若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体 ,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止 ,求此时密封气体的 温度。【解析】设细管的长度为 l,横截面的面积为 s,水银柱高度为 h;初始时,设水银柱上表面到管口的距离为4h ,被密封气体的体积为 v,压强为 p;细管倒置时,气体体积为 v ,压强为 p 。由玻意耳定律有 1 1 1pv=p v1 1由力的平衡条件有p=p + gh 0p =p - gh 1 023式中, 、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小,p 为大气压强。由题意有0v=s(l-h -h) 1v =s(l-h) 1由式和题给条件得l=41 cm设气体被加热前后的温度分别为 t 和 t,由盖吕萨克定律有0= 由式和题给数据得 t=312 k答案:41 cm 312 k10.(2019江苏高考t13a（3）)如图所示,一定质量理想气体经历 ab 的等压过程,bc 的绝热过程(气体与外界无