(新課標(biāo))2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化訓(xùn)練17熱學(xué)

1、專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十七)1. (2019 全國(guó)卷I )(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好， 空氣可視為理想氣體.初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng).現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同.此時(shí)，容器中空氣的溫度(填“高于” “低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度 (填“大于” “小于”或“等于”)外界空氣的密度.(2)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中.該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓 縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能.一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容

2、積為0.13m3,爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶僦氣壓入到爐腔中.已知每瓶僦氣的容積為3.2 X 102 m,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為 1.5 X 107Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0X106Pa；室溫溫度為27 C.僦氣可視為理想氣體.(i )求壓入僦氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；(ii )將壓入僦氣后的爐腔加熱到1227 ,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng).解析(1)由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性 能良好，容器中空氣與外界沒有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，空氣內(nèi)能減小.根據(jù)理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空

3、氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度.因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度.(2)( i )設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為壓強(qiáng)為p。；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1.假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為P0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)镻1時(shí)，其體積膨脹為 V1.由玻意耳定律pcV0 = P1V1 被壓入爐腔的氣體在室溫和P1條件下的體積為V' = V-V)設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為P2,體積為V2.由玻意耳定律pM = 10P1V'聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得 6=3.2 X107 Pa(i

4、i )設(shè)加熱前爐腔的溫度為T),加熱后爐腔溫度為T1,氣體壓強(qiáng)為P3.由查理定律竽=¥11|0聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得6=1.6 x 10 8 Pa 答案低于 大于 (2)( i )3.2X10 7 Pa (ii )1.6X10 8 Pa2. (2019 全國(guó)卷出)(1)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃 度 的 油 酸 酒 精 溶 液， 稀 釋 的 目 的 是 .實(shí)驗(yàn)中為了 測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是(2)如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了

5、一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同.已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg,環(huán)境溫度為 296 K.(i )求細(xì)管的長(zhǎng)度；(ii )若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體， 直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為 止，求此時(shí)密封氣體的溫度.解析(1)如果不稀釋油酸，無法形成單分子油膜層，因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋， 使油酸在淺盤的水面上形成一塊單分子層油膜以便測(cè)量油膜厚度，即分子直徑.可以用累積法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積.油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子V層油膜的面積之比，即d = &a

6、mp;,故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外，還需要測(cè)量S單分子層油膜的面積.(2)( i )設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為 S,水銀柱高度為h;初始時(shí)，設(shè)水銀柱上 表面到管口的距離為 hi,被密封氣體的體積為 V,壓弓雖為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為 V, 壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律有pV= pW 由力的平衡條件有p= p0+ p gh p= po- p gh式中，p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，出為大氣壓強(qiáng).由題意有V= S(L- hih)V= S(Lh)由式和題給條件得L= 41 cm (ii )設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T。和T,由蓋一呂薩克定律有V=由式和題給數(shù)據(jù)得T=

7、 312 K答案(1)使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出 1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積(2)( i )41 cm ( ii )312 K3. (2019 石家莊一模)(1)(多選)下列說法正確的是 .(填正確答案 標(biāo)號(hào))麻瘋A.圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為 T的理想氣體，右側(cè)為真空.現(xiàn)抽掉隔板，氣體的最終溫度仍為 TB.圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分 子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯C.圖丙為同一氣體在 0 C和100 C兩種不同情況

8、下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù) 的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍圖形的面積不相等D.圖丁中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分 子間的作用力表現(xiàn)為引力E.圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，利用此原理把地下的水分引上來，就用磷子壓緊土壤(2)如圖所示，有一足夠深的容器內(nèi)裝有密度p =1.0 x 103 kg/m 3的液體，現(xiàn)將一端開口、另一端封閉，質(zhì)量m 25 g、截面面積S= 2.5 cm 2的圓柱形玻璃細(xì)管倒插入液體中(細(xì)管本身玻璃的體積可忽略不計(jì))，穩(wěn)定后用活塞將容器封閉，此時(shí)容器內(nèi)液面上方的氣體壓強(qiáng)p°=1.01

9、 X10 5 Pa,玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度 l 1=20 cm.已知所有裝置導(dǎo)熱良好，環(huán)境溫 度不變，重力加速度 g取10 m/s 2.活塞求玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)；若緩慢向下推動(dòng)活塞，當(dāng)玻璃細(xì)管底部與液面平齊時(shí)(活塞與細(xì)管不接觸)，求容器液 面上方的氣體壓強(qiáng).解析(1)對(duì)圖甲，由于右側(cè)為真空，抽掉隔板，氣體不對(duì)外做功，因?yàn)槿萜鹘^熱與 外界無法熱傳遞，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能不變，最終溫度不變，選項(xiàng) A正確；對(duì)圖乙，在某一瞬間跟微粒相撞的液體分子越多，由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)得越明顯，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；圖丙中，兩圖線與橫軸所圍圖形的面積相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖丁中，由于液體蒸發(fā)

10、，液體表面層中分子之間的距離比液體內(nèi)部分子之間的距離大，液體表面層中分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)D正確；圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁， 管中液體能上升到一定高度， 是毛細(xì)現(xiàn)象，利用此原理把地下的水分引上來，就用磁子壓緊土壤，減 小毛細(xì)管的直徑，選項(xiàng) E正確.(2)解法一：以玻璃管為研究對(duì)象，受力平衡可得：p6= poS+ mg解得管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)p1 = p0+Img5S= 1.02X10 Pa當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí),設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為12,壓強(qiáng)為p2,容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為pp2= p+ P gl 2玻璃管受力平衡：sS= pS+ mg對(duì)玻璃管內(nèi)的氣體由玻意耳定律有聯(lián)立解得：12=

11、0.1 m ,p = 2.03X10 Pap11 1S= pd 2S5解法二：玻璃管受力平衡，浮力等于重力，假設(shè)此時(shí)容器內(nèi)液面與玻璃管內(nèi)液面的距離為 ho,有：mg= p hoSgm斛得：ho=- p b設(shè)此時(shí)玻璃管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pl有：pi=po+ p gho解得：pi=po+mg= 1.02 X 10 5 PaS當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí),設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為12,壓強(qiáng)為P2,容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為p,則mg= p 12Sg口m解得1 2p b對(duì)于玻璃管內(nèi)氣體，由玻意耳定律有pil lS= p21 2s-mg。Sli可得壓強(qiáng)： p2= po + s m又 p+ p gl 2= p2可解得：

12、p= po+mg ±Sl_mg= 2.03 X 10 5 Pa s m s答案(1)ADE (2) 1.02 X 105 Pa 2.03 X 10 5 Pa4. (2019 武漢市畢業(yè)生調(diào)研 )(1)如圖是人教版教材 3 5封面的插圖，它是通過掃描 隧道顯微鏡拍下的照片：48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了 “量子圍欄”.為了估算鐵原子直徑，查 到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度p =7.8X103 kg/m3,摩爾質(zhì)量 M= 5.6 x 10 2 kg/mol ,阿伏加德羅常數(shù)NA= 6.0 X 1023 mol1.若將鐵原子簡(jiǎn)化為球體模型，鐵原子直徑的 表達(dá)式D=,鐵原子直徑約為 m(結(jié)果

13、保留一位有效數(shù)字).(2)如圖所示，總?cè)莘e為3%、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置， 一橫截面積為S的輕質(zhì)薄活塞 將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)， 活塞左側(cè)由跨過光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的重物相連，氣缸右側(cè)封閉且留有抽氣孔.活塞右側(cè)氣體的壓強(qiáng)為p°,活塞左側(cè)氣體的體積為溫度為T°.將活塞右側(cè)抽成真空并密封，整個(gè)抽氣過程中缸內(nèi)氣體溫度始終保持不變.然后將密封的氣體緩慢加熱.已知重物的質(zhì)量滿足關(guān)系式mg= poS,重力加速度為g.求：r?活塞剛碰到氣缸右側(cè)時(shí)氣體的溫度；當(dāng)氣體溫度達(dá)到 2T0時(shí)氣體的壓強(qiáng).解析(1)由題意可知，一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為N, 一個(gè)鐵原子的體積為V<=-

14、,又4 D336M10V=不兀-3,整理得鐵原子的直徑為D=沉，代入數(shù)據(jù)解得 D= 3X10 m.32兀 p Na(2)當(dāng)活塞右側(cè)的氣體壓強(qiáng)為po時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為 pi,對(duì)活塞受力分析，有mgPi=-+P0=2p0S右側(cè)抽成真空時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為P2,有P2= P0設(shè)此時(shí)左側(cè)氣體體積為 V2,由玻意耳定律有P1V)= P2%解得V2= 2V)緩慢加熱氣體，氣體發(fā)生等壓變化，活塞與氣缸右側(cè)接觸時(shí)，體積M=3V0,氣體的溫度為T3,由蓋一呂薩克定律有T0=吊解得 T3=1.5T。氣體溫度升高到1.5兀之后，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律有P0 P4t3= 2T04解得P4=£P。33 /

15、 6M104答案(1)、/7 3X10(2) 1.5。 彳出JttpNa35. (2019 江西省八校聯(lián)考)(1)(多選)下列說法正確的是 .(填正確 答案標(biāo)號(hào))A.當(dāng)分子間距r>r。時(shí)，分子間的引力隨著分子間距的增大而增大，分子間的斥力隨著 分子間距的增大而減小，所以分子力表現(xiàn)為引力B. 一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，它的內(nèi)能可能增加C.大霧天氣學(xué)生感覺到教室潮濕，說明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大D.第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因都是違背了能量守恒定律E. 一定質(zhì)量的單晶體在熔化過程中分子勢(shì)能一定是增大的(2) 一質(zhì)量M= 10 kg、高度L= 35 cm的圓柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，氣缸內(nèi)

16、有一厚度可忽略的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量m= 4 kg、橫截面積S= 50 cm2.溫度t0=27 C時(shí)，用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來，如圖甲所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高子系住氣缸底，將氣缸倒過來懸掛起來，如圖乙所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高Li=32 cm.如果用繩L2= 28 cm ,兩種情況下氣缸都處于豎直狀態(tài)，取重力加速度 g=10 m/s1零攝氏度對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度為273K.求當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng);圖乙狀態(tài)時(shí)，在活塞下掛一質(zhì)量no=3 kg的物體，如圖丙所示，則溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞將從氣缸中脫落.(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析(1)當(dāng)分子間距r =0時(shí)，分子間引力等于斥力，分子間距r0時(shí)，分子間的引力和斥力均隨分子間距的增大而減小，但斥力減小得快，因此分子力表現(xiàn)為引力，A錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量的同時(shí)如果外界對(duì)它做功，則氣體的內(nèi)能可能增加，B正確；相對(duì)濕度為空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與相同溫度下水的飽和汽壓的比值，大氣中相對(duì)濕度越大， 人就感覺到越潮濕，故大霧天氣學(xué)生感覺到教室潮濕，說明教室內(nèi)的相濕度較大，C正確;第一類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因并不是違背了能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，D錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的單晶體在熔化過程中溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，吸收熱量，