第13章 3 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

[基础题组]

1．(多选)(2020·包头九中期中)下列说法正确的是(　　)

A．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大

B．没有摩擦的理想热机可以把获得的能量全部转化为机械能

C．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大

D．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点

E．理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比

[解析]　温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多，所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大，A正确；根据热力学第二定律知热机的效率不可能为1，B错误；两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点，D正确；理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比，E正确。

[答案]　ADE

2．(多选)(2020·长春质检)下列各说法正确的是(　　)

A．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力

B．对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大

C．热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体

D．用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了3.0×105 J的功，同时气体向外界放出1.5×105 J的热量，则气体内能增加了1.5×105 J

E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关

[解析]　气体扩散现象表明气体分子在做无规则运动，选项A错误；由于温度是分子平均动能的标志，故对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大，选项B正确；分子的平均动能大，则说明物体的温度高，热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，选项C正确；用活塞压缩汽缸内的理想气体，根据热力学第一定律，对气体做了3.0×105 J的功，同时气体向外界放出1.5×105 J的热量，则气体内能增加了1.5×105 J，选项D正确；饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，选项E错误。

[答案]　BCD

3．(多选)(2020·福建省龙岩市模拟)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是(　　)

A．对气体做功可以改变其内能

B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同

C．热量不可能从低温物体传到高温物体

D．一定量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

E．一定量的理想气体，温度越高，气体分子运动越剧烈，气体内能越大

[解析]　做功和热传递都能改变内能，所以对气体做功可以改变其内能，故A正确；质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故B错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，故C错误；由盖－吕萨克定律可知，一定量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高，气体内能增加，故D正确；一定量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，而理想气体内能只与温度有关，故温度越高，其内能越大，故E正确。

[答案]　ADE

4．(多选)(2020·武汉市部分示范高中高三联考)下列说法正确的是(　　)

A．当两分子间的距离大于r0时，分子间的距离越大，分子势能越小

B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

C．在空气中一定质量的100 ℃的水吸收热量后变为100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能

D．对一定质量的气体做功，气体的内能不一定增加

E．热量不能从低温物体向高温物体传递

[解析]　两分子之间的距离等于r0时，分子势能最小，当两分子之间的距离大于r0时，分子之间的距离越大，分子势能越大，选项A错误；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项B正确；在空气中一定质量的100 ℃的水吸收热量后变为100 ℃的水蒸气，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，吸收的热量大于增加的内能，选项C正确；对一定质量的气体做功，若气体同时放热，根据热力学第一定律，气体的内能不一定增加，选项D正确；热量可以从低温物体向高温物体传递，选项E错误。

[答案]　BCD

5．(多选)(2021·东北三省四市二模)下列说法正确的是(　　)

A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律

C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大

D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理

E．随着科技的发展，热机的效率定能达到100%

[解析]　热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行的，故A错误。第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律，故B正确。理想气体内分子之间的相互作用忽略不计，所以理想气体的内能仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C正确。用温度计测量温度是根据热平衡的原理，故D正确。根据热力学第二定律可知，即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%，故E错误。

[答案]　BCD

6．(多选)(2020·南充市高三适应性考试)如图所示，一定量的理想气体从状态a变化到状态b。在此过程中(　　)

A．气体温度一直降低 B．气体内能一直增加

C．气体一直对外做功 D．气体一直从外界吸热

E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功

[解析]　根据理想气体状态方程＝C，结合图象知a→b过程中压强p、体积V均增大，则气体温度一直升高，选项A错误；对于一定量的理想气体，温度升高，内能增大，选项B正确；理想气体的体积增大，说明气体一直对外做功，选项C正确；由于气体一直对外做功，且内能一直增加，根据热力学第一定律知，该过程气体一直从外界吸热，且吸收的热量大于气体对外做的功，选项D正确，E错误。

[答案]　BCD

7．(多选)(2021·绵阳检测)如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡。不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。下列判断正确的是(　　)

A．气体A吸热，内能增加

B．气体B吸热，对外做功，内能不变

C．气体A分子的平均动能增大

D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大

E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少

[解析]　由题意可知气体A发生等容变化，则W＝0，根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸收热量，内能增加，温度增高，气体A分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都增大，故选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误；气体B的压强不变，但是体积增大，分子平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，选项E正确。

[答案]　ACE

8．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是(　　)

A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成

B．效率为100%的热机是不可能制成的

C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递

D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段

E．吸收了热量的物体，其内能也不一定增加

[解析]　第二类永动机不可能制成，是因它违背了热力学第二定律，故A错误；效率为100%的热机是不可能制成的，故B正确；电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，故C正确；从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的，故D错误；改变内能的方式有做功和热传递，吸收了热量的物体，其内能也不一定增加，E正确。

[答案]　BCE

[提升题组]

9．(多选)一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的P­V图象如图所示。已知气体处于状态A时的温度为300 K，则下列判断正确的是(　　)

A．气体处于状态B时的温度是900 K

B．气体处于状态C时的温度是300 K

C．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大

D．从状态A变化到状态B过程气体放热

E．从状态B变化到状态C过程气体放热

[解析]　由题意知：TA＝300 K，A→B过程为等压变化，则有＝，代入数据解得：TB＝900 K，选项A正确；B→C过程是等容变化，则有＝，代入数据解得：TC＝300 K，选项B正确；从状态A变化到状态C过程，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，选项C错误；由A→B气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体吸热，选项D错误；B→C过程气体的体积不变，不做功，温度降低，气体的内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体放热，选项E正确。

[答案]　ABE

10．一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的压强为1×105 Pa，求：

(1)B状态的温度；

(2)完成一个循环，气体与外界交换的热量。

[解析]　(1)理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变，根据盖－吕萨克定律有＝

代入数据解得TB＝600 K

(2)理想气体从A状态到B状态的过程中，外界对气体做的功W1＝－pA(VB－VA)＝－100 J

气体从B状态到C状态的过程中，体积保持不变，

根据查理定律有＝

解得pC＝2.5×105 Pa，从C状态到D状态的过程中，外界对气体做功W2＝pC(VB－VA)＝250 J

一次循环过程中外界对气体所做的总功

W＝W1＋W2＝150 J

理想气体从A状态完成一次循环，回到A状态，始末温度不变，所以内能不变。根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q解得Q＝－150 J，故完成一个循环，气体放出的热量为150 J。

[答案]　(1)600 K　(2)150 J

11．(2021·河北省邯郸模拟)如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热汽缸，上端开口，有一质量m＝10 kg、横截面积S＝10 cm2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，在汽缸内距缸底h＝0.2 m处有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0＝200 K。现通过内部电热丝缓慢加热汽缸内气体，直至活塞恰好离开a、b。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa。求：(g取10 m/s2)

(1)活塞恰要离开a、b时，缸内气体的压强p1；

(2)当活塞缓慢上升Δh＝0.1 m时(活塞未滑出汽缸)缸内气体的温度T为多少？

(3)若从开始加热到活塞缓慢上升Δh＝0.1 m的全过程中电阻丝放热52 J，求气体内能的变化量ΔU。

[解析]　(1)活塞恰要离开a、b时，由活塞平衡有p0S＋mg＝p1S可得缸内气体的压强为：

p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝2.0×105 Pa。

(2)当活塞缓慢上升Δh＝0.1 m时，缸内气体的压强为p1，理想气体状态方程有：

＝

代入数据可得：T＝600 K。

(3)从开始加热到活塞缓慢上升Δh＝0.1 m的全过程中，气体对外界做功为：

W＝－p1·SΔh＝－20 J

全过程中电阻丝放热52 J，即气体吸收热量为：Q＝52 J

根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q

可得：ΔU＝32 J

即气体内能增加了32 J。

[答案]　(1)2.0×105 Pa　(2)600 K　(3)32 J

12．如图所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为S＝0.10 m2，活塞的质量忽略不计，汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)，此时缸内气体温度为27 ℃，U形管内水银面高度差h1＝15 cm。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水银的密度ρ＝13.6×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2。

(1)让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度；

(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96 cm，求整个过程中气体与外界交换的热量。

[解析]　(1)由题意知，活塞位置不变。汽缸内气体做等容变化由查理定律可知，＝

又有p1＝p0＋ρgh1＝1.2×105 Pa，

p2＝p0＝1.0×105 Pa，

T1＝300 K

解得T2＝250 K

(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过程中气体压强p0＝1.0×105 Pa

由盖－吕萨克定律知＝

解得T3＝300 K

因为T3＝T1＝300 K，所以初状态与末状态气体内能相等，而第一个变化过程是等容变化，气体不对外做功，第二个变化过程中气体膨胀对外做功，故气体应从外界吸收热量，吸收的热量等于第二个变化过程中气体膨胀对外做的功，即Q＝p0ΔV＝1 600 J。

[答案]　(1)250 K　(2)1 600 J