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高考物理二轮复习精练专题十五热学课件
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这是一份高考物理二轮复习精练专题十五热学课件，共25页。
第36练 分子动理论、内能
1 [2021北京·4,4分,难度★★☆☆☆]比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是A.热水分子的平均动能比水蒸气的大B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小C.热水分子的速率都比水蒸气的小D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
1.B 由于温度是分子平均动能的标志,故热水分子的平均动能比水蒸气的小,A错误;热水与相同质量的水蒸气相比,分子数相同,水蒸气分子的平均动能和分子势能均比较大,故热水的内能比相同质量的水蒸气的小,B正确;热水分子的平均速率比水蒸气的小,但并不是每个热水分子的速率都比水蒸气的小,故C错误;水蒸气分子的热运动比热水的剧烈,故D错误.
2 [2020北京·10,3分,难度★★★☆☆]分子力F随分子间距离r的变化如图所示.将两分子从相距r=r2处释放,仅考虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小
2.D 从r=r2到r=r0,分子间引力和斥力都在增大,故选项A错误;从r=r2到r=r1,分子力的大小先增大后减小再增大,故选项B错误;从r=r2到r=r0,分子力一直做正功,分子势能一直减小,故选项C错误;从r=r2到r=r1,分子势能先减小后增大,故分子动能先增大后减小,故选项D正确.
3 [2021重庆·15(1),4分,难度★★★☆☆]图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子间距离变化的规律,r0为平衡位置,现有如下物理量:①分子势能、②分子间引力、③分子间斥力、④分子间引力和斥力的合力.则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是A.①③② B.②④③ C.④①③D.①④③
3.D 分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小,可知曲线Ⅰ表示分子势能随分子之间距离r变化的关系;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子力为零,可知曲线Ⅱ表示分子间引力和斥力的合力随分子之间距离r变化的关系,故选项D正确.
4 [2017全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★☆☆☆](5选3)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
4.ABC 根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形,选项C正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D错误;由分子速率分布图可知,与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,选项E错误.
5 [2021广东·15(1),6分,难度★★★☆☆]在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后, 把瓶盖拧紧.下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了,机场地面温度与高空客舱内温度相同.由此可判断,高空客舱内的气体压强 (选填 “大于”“小于”或“等于”)机场地面大气压强;从高空客舱到机场地面,矿泉水瓶内气体的分子平均动能 (选填“变大”“变小”或“不变”).
5.【参考答案】 小于 不变 【解题思路】 矿泉水瓶变瘪是由于机场地面的大气压强大于瓶内气压,而在高空舱内矿泉水瓶没有变瘪,是由于瓶内气压等于舱内气压,故高空舱内气体压强小于机场地面大气压强.温度是分子平均动能的标志,机场地面温度与高空舱内温度相同,故瓶内气体的分子平均动能不变.
第37练 气体实验定律的应用
1 [2020北京·4,3分,难度★★☆☆☆]如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C.有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系,正确的是A.TA=TB,TB=TCB.TATCD.TA=TC,TB
2.D 根据玻意耳定律得p0V+5p0V0=p1×5V,已知p0=750 mmHg,V0=60 cm3,p1 = 750 mmHg+150 mmHg = 900 mmHg,代入数据整理得V=60 cm3,D项正确.
3 [2017上海·12,4分,难度★★★★☆]如图所示,竖直放置的U形管内装有水银,左端开口,右端封闭一定量的气体,底部有一阀门.开始时阀门关闭,左管的水银面较高.现打开阀门,流出一些水银后关闭阀门.当重新平衡时A.左管内的水银面与右管内的等高 B.左管内的水银面比右管内的高 C.左管内的水银面比右管内的低 D.无法判断左右两管内的水银面高度关系
5 [2021湖南·15(2),8分,难度★★★☆☆]小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置,如图所示.导热汽缸开口向上并固定在桌面上,用质量m1= 600 g、截面积S=20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦.一轻质直杆中心置于固定支点A上,左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞,右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2=1 200 g的铁块,并将铁块放置到电子天平上.当电子天平示数为600.0 g时,测得环境温度T1=300 K.设外界大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2.(1)当电子天平示数为400.0 g时,环境温度T2为多少?(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少?
6 [2022山东·15,7分,难度★★★☆☆]某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉,如图所示.鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室,A室壁厚,可认为体积恒定,B室壁薄,体积可变;两室内气体视为理想气体,可通过阀门进行交换.质量为M的鱼静止在水面下H处.B室内气体体积为V,质量为m;设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等,鱼的质量不变,鱼鳔内气体温度不变,水的密度为ρ、重力加速度为g,大气压强为p0,求:(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,需从A室充入B室的气体质量Δm;(2)鱼静止于水面下H1处时,B室内气体质量m1.
第38练 热力学定律的应用
1 [2022广东·15(1),6分,难度★★☆☆☆]利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,这个过程 (选填“是”或“不是”)自发过程,该过程空调消耗了电能,空调排放到室外环境的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量.
1.【参考答案】 不是 大于【解题思路】 利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,通过压缩机做功,消耗了能量,因此这个过程不是自发过程;根据热力学第二定律,不可能从单一热源取热,使之完全转化为有用的功,而不产生其他影响,因此空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能,即空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
2 [2021海南·12,4分,难度★★★☆☆](多选)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点.则气体A.在状态c的压强等于在状态a的压强B.在状态b的压强小于在状态c的压强C.在b→c的过程中内能保持不变D.在a→b的过程中对外做功
3 [2022山东·5,3分,难度★★★☆☆]如图所示,内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时气缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将气缸缓慢转动90°过程中,缸内气体A.内能增加,外界对气体做正功B.内能减小,所有分子热运动速率都减小C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
4 [2021全国乙·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)如图,一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a.对于ab、bc、ca三个过程,下列说法正确的是A.ab过程中,气体始终吸热B.ca过程中,气体始终放热C.ca过程中,气体对外界做功D.bc过程中,气体的温度先降低后升高E.bc过程中,气体的温度先升高后降低
4.ABE ab过程是等容过程,外界对气体不做功,但气体温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知气体始终吸热,A项正确;ca过程是等压过程,气体体积减小,外界对气体做正功,但气体温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知气体始终放热,B项正确,C项错误;对bc过程,根据pV=CT可知,气体的温度先升高后降低,所以D项错误,E项正确.
5 [2022湖南·15(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离.如图,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成.高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位.气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流从B端流出.下列说法正确的是A.A端为冷端,B端为热端B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律
第36练 分子动理论、内能
1 [2021北京·4,4分,难度★★☆☆☆]比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是A.热水分子的平均动能比水蒸气的大B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小C.热水分子的速率都比水蒸气的小D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
1.B 由于温度是分子平均动能的标志,故热水分子的平均动能比水蒸气的小,A错误;热水与相同质量的水蒸气相比,分子数相同,水蒸气分子的平均动能和分子势能均比较大,故热水的内能比相同质量的水蒸气的小,B正确;热水分子的平均速率比水蒸气的小,但并不是每个热水分子的速率都比水蒸气的小,故C错误;水蒸气分子的热运动比热水的剧烈,故D错误.
2 [2020北京·10,3分,难度★★★☆☆]分子力F随分子间距离r的变化如图所示.将两分子从相距r=r2处释放,仅考虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小
2.D 从r=r2到r=r0,分子间引力和斥力都在增大,故选项A错误;从r=r2到r=r1,分子力的大小先增大后减小再增大,故选项B错误;从r=r2到r=r0,分子力一直做正功,分子势能一直减小,故选项C错误;从r=r2到r=r1,分子势能先减小后增大,故分子动能先增大后减小,故选项D正确.
3 [2021重庆·15(1),4分,难度★★★☆☆]图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子间距离变化的规律,r0为平衡位置,现有如下物理量:①分子势能、②分子间引力、③分子间斥力、④分子间引力和斥力的合力.则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是A.①③② B.②④③ C.④①③D.①④③
3.D 分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小,可知曲线Ⅰ表示分子势能随分子之间距离r变化的关系;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子力为零,可知曲线Ⅱ表示分子间引力和斥力的合力随分子之间距离r变化的关系,故选项D正确.
4 [2017全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★☆☆☆](5选3)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
4.ABC 根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形,选项C正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D错误;由分子速率分布图可知,与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,选项E错误.
5 [2021广东·15(1),6分,难度★★★☆☆]在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后, 把瓶盖拧紧.下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了,机场地面温度与高空客舱内温度相同.由此可判断,高空客舱内的气体压强 (选填 “大于”“小于”或“等于”)机场地面大气压强;从高空客舱到机场地面,矿泉水瓶内气体的分子平均动能 (选填“变大”“变小”或“不变”).
5.【参考答案】 小于 不变 【解题思路】 矿泉水瓶变瘪是由于机场地面的大气压强大于瓶内气压,而在高空舱内矿泉水瓶没有变瘪,是由于瓶内气压等于舱内气压,故高空舱内气体压强小于机场地面大气压强.温度是分子平均动能的标志,机场地面温度与高空舱内温度相同,故瓶内气体的分子平均动能不变.
第37练 气体实验定律的应用
1 [2020北京·4,3分,难度★★☆☆☆]如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C.有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系,正确的是A.TA=TB,TB=TCB.TA
2.D 根据玻意耳定律得p0V+5p0V0=p1×5V,已知p0=750 mmHg,V0=60 cm3,p1 = 750 mmHg+150 mmHg = 900 mmHg,代入数据整理得V=60 cm3,D项正确.
3 [2017上海·12,4分,难度★★★★☆]如图所示,竖直放置的U形管内装有水银,左端开口,右端封闭一定量的气体,底部有一阀门.开始时阀门关闭,左管的水银面较高.现打开阀门,流出一些水银后关闭阀门.当重新平衡时A.左管内的水银面与右管内的等高 B.左管内的水银面比右管内的高 C.左管内的水银面比右管内的低 D.无法判断左右两管内的水银面高度关系
5 [2021湖南·15(2),8分,难度★★★☆☆]小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置,如图所示.导热汽缸开口向上并固定在桌面上,用质量m1= 600 g、截面积S=20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦.一轻质直杆中心置于固定支点A上,左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞,右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2=1 200 g的铁块,并将铁块放置到电子天平上.当电子天平示数为600.0 g时,测得环境温度T1=300 K.设外界大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2.(1)当电子天平示数为400.0 g时,环境温度T2为多少?(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少?
6 [2022山东·15,7分,难度★★★☆☆]某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉,如图所示.鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室,A室壁厚,可认为体积恒定,B室壁薄,体积可变;两室内气体视为理想气体,可通过阀门进行交换.质量为M的鱼静止在水面下H处.B室内气体体积为V,质量为m;设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等,鱼的质量不变,鱼鳔内气体温度不变,水的密度为ρ、重力加速度为g,大气压强为p0,求:(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,需从A室充入B室的气体质量Δm;(2)鱼静止于水面下H1处时,B室内气体质量m1.
第38练 热力学定律的应用
1 [2022广东·15(1),6分,难度★★☆☆☆]利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,这个过程 (选填“是”或“不是”)自发过程,该过程空调消耗了电能,空调排放到室外环境的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量.
1.【参考答案】 不是 大于【解题思路】 利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,通过压缩机做功,消耗了能量,因此这个过程不是自发过程;根据热力学第二定律,不可能从单一热源取热,使之完全转化为有用的功,而不产生其他影响,因此空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能,即空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
2 [2021海南·12,4分,难度★★★☆☆](多选)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点.则气体A.在状态c的压强等于在状态a的压强B.在状态b的压强小于在状态c的压强C.在b→c的过程中内能保持不变D.在a→b的过程中对外做功
3 [2022山东·5,3分,难度★★★☆☆]如图所示,内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时气缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将气缸缓慢转动90°过程中,缸内气体A.内能增加,外界对气体做正功B.内能减小,所有分子热运动速率都减小C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
4 [2021全国乙·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)如图,一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a.对于ab、bc、ca三个过程,下列说法正确的是A.ab过程中,气体始终吸热B.ca过程中,气体始终放热C.ca过程中,气体对外界做功D.bc过程中,气体的温度先降低后升高E.bc过程中,气体的温度先升高后降低
4.ABE ab过程是等容过程,外界对气体不做功,但气体温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知气体始终吸热,A项正确;ca过程是等压过程,气体体积减小,外界对气体做正功,但气体温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知气体始终放热,B项正确,C项错误;对bc过程,根据pV=CT可知,气体的温度先升高后降低,所以D项错误,E项正确.
5 [2022湖南·15(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离.如图,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成.高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位.气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流从B端流出.下列说法正确的是A.A端为冷端,B端为热端B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律
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