2022高考物理一轮复习单元练十三热学选修3-3含解析

单元质检十三　热学(选修3—3)

(时间:45分钟　满分:100分)

一、多项选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)

1.(2020陕西安康月考)下列说法正确的是(　　)

A.布朗运动表明分子越小,分子运动越剧烈

B.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大

C.影响气体压强大小的两个因素是气体分子的平均动能和分子的密集程度

D.液体不浸润某种固体时,则附着层内液体分子相互吸引

E.只要是具有各向异性的物体一定是晶体,具有各向同性的物体一定是非晶体

2.(2020重庆八中月考)关于热现象及热力学定律,下列说法正确的是(　　)

A.布朗运动是由于液体各部分温度不同引起的

B.物体吸收热量同时对外做功,其内能可能增加

C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性

D.把一枚针放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力

E.当两玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向上很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故

3.(2020广西柳州一模)如图所示,一定质量的理想气体经历A→B的等压过程和B→C的绝热过程(气体与外界无热交换),则下列说法正确的是(　　)

A.A→B过程中,外界对气体做功

B.A→B过程中,气体分子的平均动能变大

C.A→B过程中,气体从外界吸收热量

D.B→C过程中,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少

E.B→C过程中,单位体积内气体分子数增多

4.(2020云南师大附中月考)下列说法正确的是(　　)

A.内能不可能完全转化为机械能

B.液晶既有液体的流动性,又具有晶体的光学各向异性

C.碎玻璃不能拼在一起,是由于分子间存在着斥力

D.在自由下落的过程中,熔化的金属能够收缩成标准的球形

E.一定量的气体,在压强不变时,气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随温度的降低而增加

5.一定质量的理想气体从状态a开始,经ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T图像如图所示。abcd为正方形,ab平行于T轴,Tb=3Ta。下列判断正确的是(　　)

A.气体在状态c时的体积是它在状态a时的体积的3倍

B.气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能

C.在过程cd中气体向外界放出的热量等于在过程ab中从外界吸收的热量

D.在过程bc中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功

E.在过程ab中气体对外界做的功小于在过程cd中外界对气体做的功

6.关于热力学定律,下列说法中正确的是(　　)

A.对物体持续降温冷却后也不可以把它的温度降为绝对零度

B.三个系统a、b、c,若a与b内能相等,b与c内能相等,则根据热平衡定律,a与c接触时一定不会发生热传递

C.热量可以从低温物体传递到高温物体

D.自然界的能量是守恒的,所以我们可以不必节约能源

E.一定量的理想气体经过绝热压缩,其内能一定增大

二、填空题(本题共1小题,共10分)

7.(10分)(2020湖南衡阳二模)在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中,某同学按如下操作:

A.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液,测出其体积;

B.在装有水、水面撒有适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液,待薄膜形状稳定;

C.将玻璃板放在浅盘上,将油膜形状描绘在玻璃板上;

D.将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径。

(1)其中操作不合理的步骤是　　　　; 

(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是　　　　; 

A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓

B.有助于测量一滴油酸的体积

C.对油酸溶液起到稀释作用

D.有助于油酸的颜色更透明便于识别

(3)已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k,n滴油酸溶液体积为V,一滴油酸溶液形成油膜的面积为S,则油酸分子的直径为　　　　。 

三、计算题(本题共4小题,共54分)

8.(12分)如图,在两端封闭、高为37 cm、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=12.0 cm和l2=8.0 cm,水平部分管长l3=12.0 cm,左边气体的压强为p1=16.0 cmHg,现将U形管缓慢向右旋转90°放在水平桌面上(旋转后,l3对应水银柱处于竖直方向),没有气体从管的一边通过水银逸入另一边,求U形管旋转后两边空气柱l1'、l2'的长度。(在整个过程中气体温度不变;管的直径很小)

9.

(12分)(2020海南卷)如图,圆柱形导热汽缸长L0=60 cm,缸内用活塞(质量和厚度均不计)密闭了一定质量的理想气体,缸底装有一个触发器D,当缸内压强达到p=1.5×105 Pa时,D被触发,不计活塞与缸壁的摩擦。初始时,活塞位于缸口处,环境温度t0=27 ℃,压强p0=1.0×105 Pa。

(1)若环境温度不变,缓慢向下推活塞,求D刚好被触发时,到缸底的距离;

(2)若活塞固定在缸口位置,缓慢升高环境温度,求D刚好被触发时的环境温度。

10.

(14分)如图所示,两个大小、形状都相同的汽缸开口相对固定于水平地面上,汽缸A绝热,装有能加热气体的电阻丝,汽缸B导热性良好,两个完全相同的厚度不计的绝热活塞用轻杆相连,分别置于两个汽缸中,每个汽缸与活塞间均封有一定质量的理想气体,活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,最初两汽缸内气体体积均为V0,温度均为T0。现对汽缸A中气体加热,使其体积缓慢增大为原来的1.2倍,环境温度保持T0不变。

(1)求汽缸A中气体的温度;

(2)若汽缸A中电热丝释放的热量为Q,活塞对外做功为W,比较Q与W的大小并说明原因。

11.(16分)(2020贵州铜仁三模)某型号摩托车车胎上标有“AT280 kPa”(能承受的最大压强)字样,车胎容积约为12 dm3。正常骑行时车胎内气压保持在220~250 kPa之间。(以下计算气体都视为理想气体)

(1)某次充气后车胎内气压达到了250 kPa,温度为7 ℃。若在中午阳光曝晒下长时间行驶,能使车胎内温度升高到47 ℃,有没有爆胎的可能?

(2)用打气筒人工充气,平均每次能把0.6 dm3、100 kPa的空气打入车胎内。车胎内原有空气的压强为100 kPa。忽略打气时气体温度的变化,要使车胎内气压达到250 kPa,要打多少次?

参考答案

单元质检十三　热学(选修3—3)

1.BCD　布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒永不停息地做无规则运动,它间接证明了分子永不停息地做无规则运动。颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈。布朗运动并不能表明分子越小,分子运动越剧烈,故A错误;气体放出热量的同时若外界对物体做功,物体的内能可能增大,则其分子的平均动能可能增大,故B正确;影响气体压强大小的两个宏观因素是气体的体积和温度,两个微观因素是气体分子的平均动能和分子的密集程度,故C正确;液体不浸润某种固体时,例如水银对玻璃:当水银与玻璃接触时,附着层中的水银分子受玻璃分子的吸引比内部水银分子弱,结果附着层中的水银分子比水银内部稀硫,这时在附着层中的分子之间相互吸引,就出现跟表面张力相似的收缩力,使跟玻璃接触的水银表面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象,故D正确;多晶体和非晶体均具有各向同性,故E错误。

2.BCD　布朗运动是由于液体或气体分子的无规则热运动引起的,故A错误;物体吸收热量同时对外做功,当吸收的热量大于对外做的功,其内能增加,故B正确;液晶具有晶体的性质,各向异性,故C正确;把一枚针放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力,故D正确;当两玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向上很难将玻璃板拉开,这是由于分子间引力的作用,故E错误。

3.BCD　由题意知,A→B的等压过程,气体体积变大,由=C可知,温度将升高,则气体分子的平均动能变大,同时对外做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q,可知ΔU>0,W<0,故Q>0,则气体从外界吸收热量,故A错误,B、C正确;B→C的绝热过程中,Q=0,体积增大,单位体积内气体分子数减少,气体对外做功,W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU<0,气体温度降低,故单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少,故D正确,E错误。

4.BDE　内能可能完全转化为机械能,只是会引起其他的变化,故A错误;液晶既有液体的流动性,又具有光学各向异性,故B正确;碎玻璃不能拼在一起,与分子间存在着斥力无关,碎玻璃间隙超出了分子间斥力作用的范围,故C错误;在自由下落过程中,物体处于完全失重状态,熔化的金属在表面张力作用下能够收缩成标准的球形,故D正确;一定量的气体,在压强不变时,根据=C可知温度降低,体积减小,则气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度的降低而增加,故E正确。

5.BCD　由图可知,ac连线是一条过坐标原点的直线,所以气体在状态c时的体积等于在状态a时的体积,故A错误;由题图可知,气体在状态a时的温度低于气体在状态c时的温度,所以气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能,故B正确;在过程ab中气体的压强不变,根据盖-吕萨克定律则有,可得Vb=3Va,在过程bc中气体的温度不变,根据玻意耳定律则有pbVb=pcVc,由于Va=Vc,可得pc=3pb,在过程cd中气体的压强不变,根据盖-吕萨克定律则有,其中Ta=Td,Tb=Tc,可得Vd=Vc,在过程ab中气体对外界做的功Wcd=pb(Vb-Va)=2pbVa,在过程cd中外界对气体做的功Wcd=pc(Vc-Vd)=3pb·Vc=2pbVa,即在过程ab中气体对外界做的功等于在过程cd中外界对气体做的功;cd过程中温度的变化量等于ab过程中温度的变化量,所以cd过程中内能的减小量等于ab过程中内能的增加量,根据热力学定律ΔU=W+Q可知,在过程cd中气体向外界放出的热量等于在过程ab中从外界吸收的热量,故C正确,E错误;在过程bc中气体是等温变化,内能不变,气体的压强增大,根据玻意耳定律可知气体的体积减小,所以外界对气体做的功,根据热力学定律ΔU=W+Q可知,在过程bc中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功,故D正确。

6.ACE　绝对零度是不可能达到的,故A正确;热平衡状态即为两物体的温度相同,但两物体内能相同时,温度不一定相同,故B错误;热量可以从低温物体传递到高温物体,例如电冰箱,但需要消耗电能,故C正确;自然界中有的能量便于利用,有的不便于利用,因此要节约能源,故D错误;一定质量的理想气体经过绝热压缩,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体的内能一定增大,故E正确。

7.答案(1)A　(2)C　(3)

解析(1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积为VN,则一滴该溶液的体积为V1=,A错误,B、C、D正确,故选A。

(2)如果油酸不加稀释,形成的油膜面积很大,不便于测量,油酸可以溶于酒精,因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用,A、B、D错误,C正确。

(3)一滴油酸溶液纯油酸体积为V0=k,一滴油酸溶液形成的油膜面积为S,那么油酸分子直径为d=。

8.答案l1'=16 cm　l2'=4 cm

解析设左边气体旋转后压强为p1',右边气体初始时压强为p2,旋转后压强为p2',则由玻意耳定律得p1l1=p1'l1'

p2l2=p2'l2'

l1'+l2'=20cm

p2'=p1'+12cmHg

p2=p1-4cmHg

解以上各式得p1'=12cmHg(p1'=-9.6cmHg,舍)

l1'=16cm(l1'=-20cm,舍)

l2'=4cm

9.答案(1)0.4 m　(2)450 K

解析(1)设汽缸横截面积为S;D刚好被触发时,到缸底的距离为L,根据玻意耳定律得p0SL0=pSL

代入数据解得L=L0=×0.6m=0.4m

(2)此过程为等容变化,根据查理定律得

代入数据解得T=T0=×(27+273)K=450K

10.答案(1)1.5T0　(2)Q>W,原因见解析

解析(1)由于是用轻杆连接,两部分气体压强相等,设初态压强为p0,体积为V0,

汽缸B中气体初末状态温度相等,由玻意耳定律得p0V0=0.8pBV0

pB=1.25p0

对汽缸A中气体,由理想气体状态方程得

TA=1.5T0。

(2)汽缸A中气体温度升高,内能增加,由热力学第一定律可知Q>W。

11.答案(1)有爆胎的可能　(2)30次

解析(1)充气后温度为T1=280K,压强为p1=250kPa,

升温后温度为T2=320K,压强为p2,由查理定律可得

解得p2=285.7kPa

p2>280kPa有爆胎的可能。

(2)车胎容积为V1=12dm3,充入气体的压强为p3=100kPa,体积为V,由玻意耳定律可得p1V1=p3(V+V1)

每次充入气体体积为V0=0.6dm3,要打N次,则N=

解得N=30次