2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题十五　热学（含答案）

专题十五　热学【考情点睛】课标解读考情分析备考指导考点内容分子动理论、内能1.了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。2.通过实验,了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律,知道分子运动速率分布图像的物理意义。从近几年高考题来看,对于热学内容的考查,形式比较固定,一般第(1)问为选择题,5个选项,并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题;第(2)问计算题始终围绕气体性质进行命题,且为液体封闭或活塞封闭的两类模型的交替命题。(1)加强对基本概念和基本规律的理解。 (2)固体、液体部分内容常结合实例考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因;应学会用表面张力解释一些生活现象。(3)建立宏观量与微观量的关系。(4)加强贴近高考的典型题训练。固体、液体和气体1.了解固体的微观结构;知道晶体和非晶体的特点;能列举生活中的晶体和非晶体;通过实例,了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。2.了解材料科学的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。3.观察液体的表面张力现象;了解表面张力产生的原因;知道毛细现象。4.通过实验,了解气体实验定律;知道理想气体模型;能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。热力学定律与能量守恒定律1.知道热力学第一定律;通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程,体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。2.理解能量守恒定律,能用能量守恒的观点解释自然现象;体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。3.通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。 【基础训练】考点一　分子动理论、内能1.下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这说明温度越高布朗运动越激烈D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动答案　D2.(多选)有甲、乙两个分子,甲分子固定不动,乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近,直到不能再靠近为止,在这整个过程中(　　)A.分子力总是对乙分子做正功B.分子势能先增大后减小C.先是分子力对乙分子做正功,然后乙分子克服分子力做功D.在分子力为零时,分子势能最小答案　CD3.关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是(　　)A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加B.物体温度不变,内能可能变大C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关D.把物体举得越高,分子势能越大答案　B考点二　固体、液体和气体4.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是(　　)A.各向同性的物质一定没有确定的熔点B.晶体物质熔化时温度和内能都不变C.通常金属材料是各向同性的,所以这些金属都是非晶体D.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化答案　D5.(多选)下列现象中,与液体表面张力有关的是(　　)A.小缝衣针漂浮在水面上B.小木船漂浮在水面上C.荷叶上的小水珠成球形D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不会流下来答案　ACD6.(多选)在温度不变的情况下,增大液面上方饱和汽的体积,待气体重新达到饱和时,下面说法正确的是(　　)A.饱和汽的质量不变,饱和汽的密度减小B.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强也不变C.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强增大D.饱和汽的质量增大,饱和汽的压强不变答案　BD7.(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图像如图所示,下列判断正确的是(　　)A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放出的热量D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同答案　ADE考点三　热力学定律与能量守恒定律8.(多选)下列现象中能够发生的是(　　)A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案　CD9.在一个密闭隔热的房间里,有一电冰箱正在工作,如果打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会(　　)A.降低 B.不变C.升高 D.无法判断答案　C10.如图所示,直立容器内有一薄层隔板,把容器分成体积相等的两部分A和B,A中气体的密度较小,B中气体的密度较大。若抽去隔板,加热容器,使A、B两部分气体均匀混合,设在此过程中气体共吸热Q,气体内能增量为ΔU,不考虑散热损失,则(　　)A.ΔU=QB.ΔU<QC.ΔU>QD.无法比较ΔU与Q的大小关系答案　B 【综合训练】拓展一　布朗运动与分子热运动1.(2020届衡阳八中月考,1,4分)下列有关热现象和热规律说法正确的是(　　)①“酒好不怕巷子深,花香扑鼻”与分子热运动有关　②用手捏面包,面包体积会缩小,这是分子间有空隙的缘故　③用打气筒给自行车充气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力　④分子间距离增大时,可能存在分子势能相等的两个位置　⑤同一温度下,气体分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.①④⑤ B.①②③ C.②④⑤ D.①③⑤答案　A2.(2020届衡阳八中月考,3,4分)以下说法正确的是(　　)A.气体对容器壁的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞引起的,它跟气体的重力有关B.布朗运动反映了固体分子永不停息地做无规则的热运动C.用油膜法估测分子大小时,用油酸酒精溶液体积除以单分子油膜面积,可得油酸分子的直径D.用油膜法测出油酸分子直径后,若还知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏加德罗常数答案　D拓展二　分子动能、分子势能和内能3.[2019湖南师大附中模拟33(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)A.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子势能增加B.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能增大,因此压强必然增大C.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现D.液体表面具有收缩的趋势,是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏E.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用扩散来完成答案　ADE4.[2018湘赣十四校一联,18(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)A.热量会自发地从内能多的物体传递到内能少的物体B.同一时刻,教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能是相同的C.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中一定吸热D.人们感到潮湿是因为空气的绝对湿度大E.饱和汽压与液体的温度有关,水的饱和汽压随温度的升高而增大答案　BCE拓展三　固体和液体性质的理解5.[2019长郡中学等四校暑假联考,33(1),5分](多选)下列说法正确的是(　　)A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热E.当液体处于饱和汽状态时,液体会停止蒸发答案　ACD6.[2018雅礼中学,河南实验中学联考,33(1),5分](多选)下列说法中正确的是(　　)A.硬币可以浮在平静的水面上是因为液体表面存在张力B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.单晶体的某些物理性质具有各向异性,而多晶体和非晶体是各向同性的D.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小E.温度升高时,分子热运动的平均动能一定增大,是指所有分子的速率都增大答案　ABC拓展四　气体实验定律　理想气体7.(2020届衡阳八中月考二,9,4分)(多选)一定质量的气体经历一系列状态变化,其p-图如图,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab线段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　)A.a→b,压强减小、温度不变、体积增大B.b→c,压强增大、温度降低、体积减小C.c→d,压强不变、温度降低、体积减小D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变答案　AC8.[2019湖南师大附中模拟三,33(2),10]每年在元宵节的时候,我们都能看到很多市民在湘江边上放孔明灯祈福、许愿。如图,孔明灯的质量m=0.2 kg,体积恒为V=1 m3,夜间空气温度t0=7 ℃,大气压强p0=1.013×105 Pa,该条件下空气密度ρ0=1.26 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2。点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求:(ⅰ)灯内气体的密度ρ;(ⅱ)灯内气体温度。 答案　(ⅰ)1.06 kg/m3　(ⅱ)59.8 ℃9.[2020湖南师大附中摸底,15,10分]如图所示,足够长的圆柱形汽缸竖直放置,其横截面积为1×10-3m2,汽缸内有质量m=2 kg的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦,开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底12 cm,此时汽缸内密闭气体的压强为1.5×105 Pa,温度为300 K、外界大气压为1.0×105 Pa,g=10 m/s2。(1)现对密闭气体加热,当温度升到400 K时,其压强多大?(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度为360 K,则这时活塞离缸底的距离为多少? 答案　(1)2×105 Pa　(2)18 cm拓展五　热力学定律与能量守恒定律的理解10.[2018三湘名校教育联盟联考,33(1)](多选)下列说法正确的是(　　)A.医学上利用液晶来检查肿瘤,是利用了液晶的温度效应B.自然发生的热传递过程是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的C.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性D.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加E.分子热运动各速率区间的分子数占总分子数的比例是常数,与温度无关答案　ABD11.[2018湖南六校联考,33(1),6分](多选)下列说法不正确的是(　　)A.没有规则几何外形的物体不是晶体B.物体的温度为0 ℃时,分子的平均动能不为零C.布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动D.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性E.用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功4.5×105 J,同时空气的内能增加了3.5×105 J,则空气从外界吸收热量1×105 J答案　ACE12.[2019湘赣十四校联考33(2),10分]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。(g取10 m/s2)求:(ⅰ)活塞恰要离开a、b时,缸内气体的压强p1;(ⅱ)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;(ⅲ)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。 答案　(ⅰ)1.1×105 Pa　(ⅱ)440 K　(ⅲ)40 J【专题训练】小专题　应用气体实验定律解决“两类模型问题”类型一　“玻璃管液封”模型1.(2019永州模拟,14,10分)如图所示,竖直放置的U形管左端封闭,右端开口,左管横截面积为右管横截面积的2倍,在左管内用水银封闭一段长为L1=20 cm的空气柱,左、右两管水银面高度差为h1=15 cm,外界大气压p0=75 cmHg,环境温度为T1=300 K。(1)若向右管中缓慢注入水银,直至两管水银面相平(原右管中水银没有全部进入水平部分),求在右管中注入水银柱的长度(以cm为单位)。(2)在两管水银面相平后,缓慢升高左端气体的温度,使左端空气柱的长度变为开始时的长度L1,求此时左端空气柱的温度T2。 答案　(1)h2=27 cm　(2)T2=435 K2.[2018衡阳联考,15(2),10分]如图所示,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为40 cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为42 cm,先将口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高4 cm,求:(ⅰ)稳定后右管内的气体压强p;(ⅱ)左管A端插入水银槽的深度h。(大气压强p0=76 cm Hg) 答案　(1)80 cmHg　(2)14 cm类型二　“汽缸活塞类”模型3.(2020届衡阳八中月考二,17,12分)如图所示,横截面积为10 cm2的汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞,两个活塞把汽缸内的气体分为A、B两部分,A部分气柱的长度为30 cm,B部分气柱的长度是A部分气柱长度的一半,汽缸和活塞b是绝热的,活塞a是导热的,与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m。初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ℃,活塞a刚好与汽缸口平齐,弹簧为原长。若在活塞a上放上一个2 kg的重物,则活塞a下降一段距离后静止;然后对B部分气体进行缓慢加热,使活塞a上升到再次与汽缸口平齐,则此时B部分气体的温度为多少摄氏度?(已知外界大气压强为p0=1×105 Pa,重力加速度大小g=10 m/s2,不计活塞与汽缸间的摩擦。不计弹簧及电热丝的体积) 答案　227 ℃