2018版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章熱學(xué)真題集訓(xùn)章末驗(yàn)收(選修3-3)

1、 第十二章熱學(xué) 1. (2016 全國乙卷)(1)(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是 ( ) A. 氣體吸熱后溫度一定升高 B. 對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能 C. 理想氣體等壓膨脹過程一定放熱 D. 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E. 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間 也必定達(dá)到熱平衡 (2)在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差 p與氣泡半徑r 2 之間的關(guān)系為 p= 上，其中b = 0.070 N/m?，F(xiàn)讓水下 10 m 處一半徑為 0.50 cm 的氣泡 r 緩慢上升。已知大氣壓強(qiáng) p0= 1.0 x 105 Pa，

2、水的密度p = 1.0 x 10 3 kg/m 3，重力加速度大 小 g= 10 m/s 2。 (i )求在水下 10 m 處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差； (ii)忽略水溫隨水深的變化， 在氣泡上升到十分接近水面時(shí)， 求氣泡的半徑與其原來半 徑之比的近似值。 解析：(1)根據(jù)熱力學(xué)定律，氣體吸熱后如果對(duì)外做功，則溫度不一定升高，說法 A 錯(cuò) 誤；改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能，說法 B 正確；理想 pV 氣體等壓膨脹對(duì)外做功， 根據(jù)二=恒量知，膨脹過程一定吸熱， 說法 C 錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第 二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體， 說法 D 正確；兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡

3、時(shí)， 溫度相等，如果這兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡， 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此 之間也必定達(dá)到熱平衡，說法 E 正確。 (2)( i )當(dāng)氣泡在水下 h= 10 m 處時(shí)，設(shè)其半徑為1,氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為 p1,則 p1 = l r 1 代入題給數(shù)據(jù)得 p1 = 28 Pa。 (i )設(shè)氣泡在水下 10 m 處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為 P,氣泡體積為 V；氣泡到達(dá)水面 附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為 律，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為 卩2,其體積為 V2,半徑為2。 氣泡上升過程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有 P = P2V 由力學(xué)平衡條件有 4 2 p1= pc+ p gh+ p1 p2= pc+ p2

4、 氣泡體積V1和V分別為3 V = 3 n r i 4 3 U= 3 n2 聯(lián)立式得 丄5 r2 p gh+ po+ p 由式知， p? po, i = 1,2，故可略去式中的 p項(xiàng)。 代入題給數(shù)據(jù)得 =C,即 paV= CT, pbV= CT, pcM = CT, pdV= CT。設(shè)過程 bc 中壓強(qiáng)為 p0= pb= pc,過程 da中壓強(qiáng)為p0= pd = pa。由外界對(duì)氣體做功 W= p V知，過程bc中外界對(duì)氣體做的功 WL= p0（Vb-乂）= C（Tb Tc），過程 da 中氣體對(duì)外界做的功 咖=p0（Va Vd） = C（Ta-Td） , Ta =Tb, Tc= Td,故 Wa

5、c = Wfe，選項(xiàng) E 正確。 2 3 答案：(1)BDE (2)( i )28 Pa ( ii) 2 或 1.3 2. （2016 全國甲卷）（1）（多選）一定量的理想氣體從狀態(tài) a開始，經(jīng)歷 等溫或等壓過程 ab、be、cd、da回到原狀態(tài)，其 p-T圖像如圖所示。其中 對(duì)角線ac的延長線過原點(diǎn) Q下列判斷正確的是（ ） A. 氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等 B. 氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài) c時(shí)的內(nèi)能 C. 在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功 （2） 一氧氣瓶的容積為 0.08 m3,開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為 20 個(gè)大氣壓。某實(shí)驗(yàn)室每天 消耗 1個(gè)大氣氧氣的溫度保

6、持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天。 解析：（1）由ac的延長線過原點(diǎn) O知，直線Oca為一條等容線，氣體在 a、c兩狀態(tài)的 體積相等，選項(xiàng) A 正確；理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，故在狀態(tài) a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài) c 時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng) B 正確；過程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體 對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；過程da氣體內(nèi)能增大，從外界吸收 的熱量大于氣體對(duì)外界做的功, 選項(xiàng) D錯(cuò)誤；PaVs PbV) PeV: PdVi Ta Tb Tc Td 4 4 （2）設(shè)氧氣開始時(shí)的壓強(qiáng)為 p1,體積為V1,壓強(qiáng)變?yōu)閜2（2 個(gè)大氣壓）時(shí)，體

7、積為 Va。根 據(jù)玻意耳定律得 piVi = P2V2 重新充氣前，用去的氧氣在 P2壓強(qiáng)下的體積為 V3= 2- V 設(shè)用去的氧氣在po（1 個(gè)大氣壓）壓強(qiáng)下的體積為 V）,則有 pV3= PV） 設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在 po壓強(qiáng)下的體積為 V,則氧氣可用的天數(shù)為 V0 N= V 聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得 N= 4（天）。 答案：（1）ABE （2）4 天 3. （2015 全國卷I ）（1）（多選）下列說法正確的是（ ） A. 將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體 B. 固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C. 由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式

8、不同而成為不同的晶體 D. 在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E. 在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變 （2）如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有 一個(gè)活塞。已知大活塞的質(zhì)量為 m1= 2.50 kg，橫截面積為 S = 80.0 cm 2;小活 塞的質(zhì)量為 m= 1.50 kg，橫截面積為S2= 40.0 cm 2;兩活塞用剛性輕桿連接， 間距保持為I = 40.0 cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為 p= 1.00 X 10 5 Pa,溫度為T= 303 K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距 2， 兩活塞間封閉氣體的

9、溫度為 T1= 495 K。 I 現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦， 重力加速度 2 大小g取 10 m/s。求： （i ）在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度； （ii ）缸內(nèi)圭寸閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)圭寸閉氣體的壓強(qiáng)。 解析：（1）將一晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；單晶體具有各向 異性，有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同， 故選項(xiàng) B 正確；例如金剛石和石墨由同種 元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體， 故選項(xiàng) C 正確；晶體與非晶體在 一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 如天然水晶是晶體， 熔

10、融過的水晶（即石英玻璃）是非晶體，也有 5 些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，故選項(xiàng) D 正確；熔化過程中，晶體的溫度不變， 但內(nèi) 能改變，故選項(xiàng) E 錯(cuò)誤。 （2）（ i ）設(shè)初始時(shí)氣體體積為 V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的體 積為V2，溫度為T2。由題給條件得 V=礙尸賓-2 皆 SI 在活塞緩慢下移的過程中，用 p表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由力的平衡條件得 S ( pi p) = mg+ mg+ S( p p) 故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變。由蓋一呂薩克定律有 鼻丫 T Ta 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得 Ta= 330 K。 (ii )在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)， 被封閉氣體的壓強(qiáng)為

11、 Pi。在此后與汽缸外大氣達(dá) 到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變。設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為 p,由 查理定律，有 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得 5 p= 1.01 x 10 Pa。 答案：(1)BCD (2)( i )330 K ( ii )1.01 x 10 5 Pa 4. (2015 全國卷n )(1)(多選)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是 ( ) A. 溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快 B. 擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng) C. 擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 D. 擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生 E. 液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的 (2)如圖，一粗細(xì)均勻的 U

12、形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相 通，下端開口處開關(guān) K 關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長度l= 10.0 cm , B側(cè)水銀面比 A側(cè) 的高h(yuǎn)= 3.0 cm?，F(xiàn)將開關(guān) K 打開，從 U 形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的 高度差為h1= 10.0 cm 時(shí)將開關(guān) K 關(guān)閉。已知大氣壓強(qiáng) p)= 75.0 cmHg。 (i )求放出部分水銀后 A側(cè)空氣柱的長度； (i )此后再向B側(cè)注入水銀，使 A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管 內(nèi)的長度。 A fi 4 6 解析：(1)擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，選項(xiàng) A 正確；擴(kuò)散現(xiàn)象 是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，不是

13、一種化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤，選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) E 錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，選項(xiàng) D 正確。 (2)( i )以 cmHg 為壓強(qiáng)單位。設(shè) A側(cè)空氣柱長度I = 10.0 cm 時(shí)的壓強(qiáng)為p;當(dāng)兩側(cè)水7 銀面的高度差為hi = 10.0 cm 時(shí)，空氣柱的長度為li,壓強(qiáng)為pi。由玻意耳定律得 pl = pil i 由力學(xué)平衡條件得 p= po+ h 打開開關(guān) K 放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為 po,而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng) 隨空氣柱長度的增加逐漸減小， B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至 B側(cè)水銀面低 于A側(cè)水銀面hi為止。由力學(xué)平衡條件有 pi =

14、po 一 hi 聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 11= i2.0 cm。 (ii )當(dāng)A B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí)，設(shè) A側(cè)空氣柱的長度為12，壓強(qiáng)為p2。由 玻意耳定律得 pl = P212 由力學(xué)平衡條件有 p2= po 聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 12= i0.4 cm 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度為 h,依題意得 h= 2(|i |2)+ hi 聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 h= i3.2 cm。 答案：(i)ACD (2)( i )i2.0 cm ( ii )i3.2 cm 5. (20i4 全國卷I )(i)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài) a開始，經(jīng) 歷三個(gè)過程ab、be、ca回到原狀態(tài)，其

15、p-T圖像如圖所示。下列判斷正 確的是( ) A. 過程ab中氣體一定吸熱 B. 過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C. 過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D. a、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài) a分子的平均動(dòng)能最小 E. b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2) 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形氣缸內(nèi)。氣缸壁導(dǎo)熱良好，活 塞可沿氣缸壁無摩擦地滑動(dòng)。 開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為 p,活塞下表面相對(duì)于氣缸底部的高度為 h, 外界的溫度為T。現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面， 沙子倒完時(shí)，活塞下降了8 若此后外界的溫度變?yōu)?T,求重新達(dá)到平衡后氣

16、體的體積。已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保 持不變，重力加速度大小為 go 解析：（1）過程ab,理想氣體等容變化，溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增大，氣體一定吸 熱，A正確；過程be,理想氣體等溫變化，壓強(qiáng)減小，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到分子 撞擊的次數(shù)減小，E 正確；而體積變大，氣體對(duì)外做功，氣體一定吸熱， B 錯(cuò)誤；過程ea, 理想氣體的壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外放出的 熱量大于外界對(duì)氣體做的功， C 錯(cuò)誤；根據(jù)上述三過程可知：在 a、b、e三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài) a的溫度最低，根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，其分子的平均動(dòng)能最小， D 正確。 （2）設(shè)氣缸的橫截面積為

17、 S,沙子倒在活塞上后，對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 p，由玻意耳定 律得 phS= （p+ A p） h-fh S 1 解得A p= 3P 外界的溫度變?yōu)?T后，設(shè)活塞距底面的高度為 ho根據(jù)蓋一呂薩克定律，得 解得h= 4Th 氣體最后的體積為 V= Sh 聯(lián)立式得V=需 “宀 9mghT 答案：（I）ADE -pT； 6. （2014 全國卷H ）（1）（多選）下列說法正確的是（ ） A 懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng) B. 空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果 C. 彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn) D. 高原地區(qū)水的沸點(diǎn)較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣

18、故 E. 干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā) 吸熱的結(jié)果 a h TXx J J .4 B 根據(jù)題意可得 9 （2）如圖，兩氣缸 A B粗細(xì)均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略廠1 10 的細(xì)管連通；A的直徑是B的 2 倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩氣缸除 A頂部導(dǎo)熱 外，其余部分均絕熱。兩氣缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞 a、b,活塞下方充有氮?dú)猓?活塞a上方充有氧氣。當(dāng)大氣壓為 po、外界和氣缸內(nèi)氣體溫度均為 7 C且平衡時(shí)，活塞 a 1 離氣缸頂?shù)木嚯x是氣缸高度的 4,活塞b在氣缸正中間。 (1) 現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?，?dāng)活塞 b恰好升至頂部時(shí)，求氮?dú)獾臏囟龋?1 (ii)繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升。當(dāng)活塞a上升的距離是氣缸高度的 16 時(shí)，求氧氣的 壓強(qiáng)。