高考分類題庫答案熱學(xué)

1、考點(diǎn)14 熱學(xué)一、選擇題1. (2014新課標(biāo)全國卷)(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其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【解題指南】從圖像入手,判斷氣體所處的狀態(tài),從而判定溫度變化、吸熱放熱等情況?！窘馕觥窟xA、D、E。本題考查了氣體性質(zhì)。因?yàn)?常數(shù),從圖中看,ab過程 不變,則體積V不變,因此ab過程是溫度升高,壓

2、強(qiáng)增大,體積不變,一定是吸熱過程,A正確;bc過程溫度不變,但是壓強(qiáng)減小,體積膨脹對外做功,應(yīng)該是吸收熱量,B錯(cuò)誤;ca過程壓強(qiáng)不變,溫度降低,體積減小,外界對氣體做功小于氣體放出的熱量,C錯(cuò)誤;狀態(tài)a溫度最低,而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,D正確;bc過程體積增大了,容器內(nèi)分子數(shù)密度減小,溫度不變,分子平均速率不變,因此c狀態(tài)容器壁單位面積單位時(shí)間受到分子碰撞的次數(shù)減少了,E正確。2.(2014北京高考)下列說法中正確的是()A.物體溫度降低,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大B.物體溫度升高,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大C.物體溫度降低,其內(nèi)能一定增大D.物體溫度不變,其內(nèi)能一定不變【解析】選B。溫度

3、是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以物體溫度升高,其分子的平均動(dòng)能增大;而物體的內(nèi)能是物體中所有分子的分子動(dòng)能和分子勢能的總和,所以只根據(jù)溫度變化情況無法確定其內(nèi)能的變化情況,故B正確,A、C、D均錯(cuò)誤。【誤區(qū)警示】誤認(rèn)為物體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),錯(cuò)選D;其實(shí)物體的內(nèi)能是物體中所有分子的分子動(dòng)能和分子勢能的總和,與溫度和體積的變化都有關(guān)。3.(2014福建高考)如圖,橫坐標(biāo)v表示分子速率,縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是()A.曲線 B.曲線C.曲線 D.曲線【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)分子做永

4、不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng);(2)分子運(yùn)動(dòng)的速率分布規(guī)律是中間多兩邊少?！窘馕觥窟xD。據(jù)分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和速率分布可知A、B、C錯(cuò)誤,D正確。4.(2014福建高考)如圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖像,它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B,再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC,則下列關(guān)系式中正確的是() A.TATB,TBTB,TB=TC C.TATB,TBTC【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程。【解析】選C。據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,可知?dú)怏w從狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B, ,壓強(qiáng)減小,溫度降低,即TATB;從狀態(tài)B到狀態(tài)C為等壓變化, ,體積增加,溫度

5、升高,有TBFB D.pApB【解題指南】解答本題注意以下三點(diǎn):(1)兩活塞和桿均處于平衡狀態(tài),合力為零,兩側(cè)氣體對兩活塞的壓力相等;(2)由,可得,則,因?yàn)閜AVB;(3)由,可得,則,因?yàn)閂AVB、TA=TB,所以pApB?！窘馕觥窟xA、D。設(shè)汽缸內(nèi)氣體對活塞的壓力分別為FA、FB,初始則有FA=FB,傾斜后,設(shè)活塞斜向下的重力分力為G,根據(jù)受力平衡,則有FA+G=FB,所以FAFB,選項(xiàng)C錯(cuò)。壓強(qiáng)的變化量pA=,pB=,根據(jù)FASB,判斷pApB,選項(xiàng)D對。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有, ,據(jù)此可得,整理可得,可得,根據(jù)FAFB,FA=FB,可得,根據(jù)兩個(gè)部分體積一個(gè)增大另一個(gè)減小,判斷A的體

6、積增大,選項(xiàng)A對B錯(cuò)。10.(2014重慶高考)重慶出租車常以天然氣作為燃料,加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中,若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變,則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A.壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減小B.吸收熱量,內(nèi)能增大C.壓強(qiáng)減小,分子平均動(dòng)能增大D.對外做功,分子平均動(dòng)能減小【解析】選B。對理想氣體由pV=nRT可知體積和質(zhì)量不變,溫度升高時(shí),壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能,而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,故溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,內(nèi)能增大,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。體積不變,故W=0,由熱力學(xué)第一定律U=Q+W知,吸熱內(nèi)能增大,故選B。11. (2014新課標(biāo)全國卷)

7、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)溫度較低的緣故E.干濕泡溫度計(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【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面:(1)布朗運(yùn)動(dòng)不能反映花粉分子的熱運(yùn)動(dòng);(2)水的沸點(diǎn)與氣壓有關(guān),與溫度無關(guān);(3)濕泡外紗布中水蒸發(fā)吸熱可使?jié)衽莸臏囟冉档??！窘馕觥窟xB、C、E。懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了水分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用

8、的結(jié)果,B正確;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),C正確;高原地區(qū)水的沸點(diǎn)較低,是由于高原地區(qū)氣壓低,故水的沸點(diǎn)也較低,D錯(cuò)誤;干濕泡溫度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度,是由于濕泡外紗布中水蒸發(fā)吸收熱量,使?jié)衽莸臏囟冉档?E正確。12.(2014海南高考)下列說法正確的是()A.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部B.單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體沒有固定的熔點(diǎn)C.單晶體中原子(或分子、離子)的排列具有空間周期性D.通常金屬在各個(gè)方向的物理性質(zhì)都相同,所以金屬是非晶體E.液晶具有液體的流動(dòng)性,同時(shí)具有晶體的各向異性特征【解析】選C、E。液體的表面張力垂直于分界面,且

9、與液面相切,A錯(cuò)誤;只要是晶體,不論是單晶體還是多晶體都有固定的熔點(diǎn),B錯(cuò)誤;單晶體中原子(或分子、離子)的排列具有空間周期性,所以有規(guī)則的幾何形狀,C正確;金屬是晶體,晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性,D錯(cuò)誤;液晶既具有液體的流動(dòng)性,又具有晶體的各向異性,E正確。故選C、E。13.(2014大綱版全國卷)對于一定量的稀薄氣體,下列說法正確的是()A.壓強(qiáng)變大時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)必然變得劇烈B.保持壓強(qiáng)不變時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)可能變得劇烈C.壓強(qiáng)變大時(shí),分子間的平均距離必然變小D.壓強(qiáng)變小時(shí),分子間的平均距離可能變小【解題指南】解答本題應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)了解題中所給的“一定量的稀薄氣體”這一條件的

10、用意。(2)影響氣體壓強(qiáng)有兩方面,一是氣體的體積;二是氣體的溫度。從微觀上說就是分子的平均距離和分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度?！窘馕觥窟xB、D。一定量的稀薄氣體,可以認(rèn)為是理想氣體。氣體的壓強(qiáng)增大可能是由氣體的體積縮小而引起的,不一定是分子的熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈所致,A錯(cuò)誤;在氣體的體積增大時(shí),氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)一定變得劇烈,壓強(qiáng)才會(huì)保持不變,B正確;氣體壓強(qiáng)增大可能是由氣體的體積縮小而引起的,這樣氣體分子的平均距離會(huì)變小,也可能是由于分子的熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈所致,而氣體的體積不變,這時(shí)氣體分子的平均距離不會(huì)變小,C錯(cuò)誤;如果氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)變得緩慢時(shí),氣體的體積減小一些,即氣體分子的平均距離減小一些,氣體的壓強(qiáng)也

11、可能減小,D正確。二、非選擇題1.(2014浙江高考)如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓柱形金屬容器內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m、面積為S的活塞。容器固定放置在傾角為的斜面上。一定量的氣體被密封在容器內(nèi),溫度為T0,活塞底面與容器底面平行,距離為h。已知大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。(1)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為。(2)由于環(huán)境溫度變化,活塞緩慢下移時(shí)氣體溫度為;此過程中容器內(nèi)氣體(選填“吸熱”或“放熱”),氣體分子的平均速率(選填“增大”“減小”或“不變”)?！窘馕觥?1)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p=p0+ 。(2)由于氣體做等壓變化,由蓋呂薩克定律可得 ,解得;外界對氣體做功,而氣體的內(nèi)能減小,氣體一定對外放熱;溫度降低,分

12、子的平均動(dòng)能減小,平均速率也減小。答案:(1) p0+ (2)放熱減小2.(2014上海高考)在“用DIS研究在溫度不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)將注射器活塞置于刻度為10mL處,然后將注射器連接壓強(qiáng)傳感器并開始實(shí)驗(yàn),氣體體積V每增加1mL測一次壓強(qiáng)p,最后得到p和V的乘積逐漸增大。(1)由此可推斷,該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能為圖。(2)圖線彎曲的可能原因是在實(shí)驗(yàn)過程中()A.注射器中有異物B.連接軟管中存在氣體C.注射器內(nèi)氣體溫度升高 D.注射器內(nèi)氣體溫度降低【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):(1)在體積增大,壓強(qiáng)減小的過程中,溫度要升高。(2)明確圖像的斜率的意義?！窘馕?/p>

13、】根據(jù)可得,說明只有在溫度不變時(shí),氣體的體積V與壓強(qiáng)的倒數(shù)才成正比。在體積增大,壓強(qiáng)減小的過程中,溫度要升高,所以圖像斜率要變大。故該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能為圖甲。圖線彎曲的可能原因是在實(shí)驗(yàn)過程中,注射器內(nèi)氣體溫度升高。答案:(1)甲(2)C3. (2014江蘇高考)一種海浪發(fā)電機(jī)的氣室如圖所示。工作時(shí),活塞隨海浪上升或下降,改變氣室中空氣的壓強(qiáng),從而驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門和出氣閥門打開或關(guān)閉。氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過程,推動(dòng)出氣口處的裝置發(fā)電。氣室中的空氣可視為理想氣體。(1)下列對理想氣體的理解,正確的有()A.理想氣體實(shí)際上并不存在,只是一種理想模型B.只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體

14、C.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D.在任何溫度、任何壓強(qiáng)下,理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律(2)壓縮過程中,兩個(gè)閥門均關(guān)閉。若此過程中,氣室中的氣體與外界無熱量交換,內(nèi)能增加了3.4104J,則該氣體的分子平均動(dòng)能(選填“增大”“減小”或“不變”),活塞對該氣體所做的功(選填“大于”“小于”或“等于”)3.4104J。(3)上述過程中,氣體剛被壓縮時(shí)的溫度為27,體積為0.224m3,壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。已知1mol氣體在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0時(shí)的體積為22.4L,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1。計(jì)算此時(shí)氣室中氣體的分子數(shù)。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【解析】(1)

15、選A、D。實(shí)際的氣體在一定的條件下都是理想氣體的近似,所以A項(xiàng)正確;B項(xiàng)忽視了溫度的條件,所以排除;一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān),與體積無關(guān),C項(xiàng)錯(cuò)誤;氣體實(shí)驗(yàn)定律的適用條件就是一定質(zhì)量的理想氣體,D項(xiàng)正確。(2)據(jù)題意“氣室中的氣體與外界無熱量交換,內(nèi)能增加了3.4104J”,分子平均動(dòng)能增大,并且只能是外界對氣體做功,做功數(shù)量等于內(nèi)能的增加量。(3)設(shè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積為V1,等壓過程氣體物質(zhì)的量,且分子數(shù)N=nNA解得代入數(shù)據(jù)得N=51024(或N=61024)答案:(1)A、D(2)增大等于(3)51024或61024【誤區(qū)警示】第(1)問中要注意物體的內(nèi)能與溫度、體積都

16、有關(guān),而理想氣體分子間作用力為0,所以分子勢能為0,這點(diǎn)有的同學(xué)容易錯(cuò);第(2)問忽視了絕熱。4.(2014新課標(biāo)全國卷)如圖,兩汽缸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;兩汽缸除A頂部導(dǎo)熱外,其余部分均絕熱。兩汽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)?活塞a上方充有氧氣。當(dāng)大氣壓為p0,外界和汽缸內(nèi)氣體溫度均為7且平衡時(shí),活塞a離汽缸頂?shù)木嚯x是汽缸高度的,活塞b在汽缸正中間?，F(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?當(dāng)活塞b恰好升至頂部時(shí),求氮?dú)獾臏囟?繼續(xù)緩慢加熱,使活塞a上升,當(dāng)活塞a上升的距離是汽缸高度的時(shí),求

17、氧氣的壓強(qiáng)?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)電阻絲緩慢加熱至活塞b升至頂部前氮?dú)庾龅葔鹤兓?(2)活塞a上升過程中氧氣做等溫變化。【解析】活塞b升至頂部過程中,活塞a、b下方的氮?dú)庾龅葔鹤兓?活塞a不動(dòng)。設(shè)汽缸A的容積為V0,氮?dú)獬跏紶顟B(tài)的體積為V1,溫度為T1,末狀態(tài)體積為V2,溫度為T2。則:根據(jù)蓋呂薩克定律由式并代入數(shù)據(jù)解得T2=320K緩慢加熱時(shí),活塞a上方的氧氣做等溫變化,根據(jù)玻意耳定律得解得答案:320K5. (2014新課標(biāo)全國卷)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi),汽缸壁導(dǎo)熱良好,活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動(dòng)。開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p,活塞下表面相對

18、于汽缸底部的高度為h,外界的溫度為T0?，F(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h4。若此后外界的溫度變?yōu)門,求重新達(dá)到平衡后氣體的體積。已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變,重力加速度大小為g。【解題指南】解答本題要注意把握以下兩點(diǎn):(1)氣體溫度不變,發(fā)生等溫變化,要應(yīng)用玻意耳定律。(2)氣體壓強(qiáng)不變,發(fā)生等壓變化,要應(yīng)用蓋呂薩克定律?！窘馕觥吭O(shè)汽缸的橫截面積為S,沙子倒在活塞上后,對氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p,由玻意耳定律得phS=(p+p)(h-h)S解得p=p外界的溫度變?yōu)門后,設(shè)活塞距底部的高度為。根據(jù)蓋-呂薩克定律,得解得 據(jù)題意可得p=氣體最后的體積為V=S聯(lián)立式得V

19、= 答案:6. (2014山東高考)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M=3103kg、體積V0=0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體,開始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1=40m,筒內(nèi)氣體體積V1=1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升,當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí),拉力減為零,此時(shí)氣體體積為V2,隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。(已知大氣壓強(qiáng)p0=1105Pa,水的密度=1103kg/m3,重力加速度的大小g=10m/s2。不計(jì)水溫變化,筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。)【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)浮筒緩慢上升

20、表示它處于平衡狀態(tài),可列平衡方程;(2)水下h處的壓強(qiáng)為p=p0+gh。【解析】當(dāng)F=0時(shí),由平衡條件得Mg=g(V0+V2)代入數(shù)據(jù)得V2=2.5m3設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2,由題意得p1=p0+gh1p2=p0+gh2在此過程中筒內(nèi)氣體的溫度和質(zhì)量不變,由玻意耳定律得p1V1=p2V2聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得h2=10m答案:2.5m310m7.(2014重慶高考)如圖為一種減震墊,上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡,每個(gè)氣泡內(nèi)充滿體積為V0,壓強(qiáng)為p0的氣體,當(dāng)平板狀物品平放在氣泡上時(shí),氣泡被壓縮。若氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體,其溫度保持不變,當(dāng)體積壓縮到V時(shí)氣泡與物品接觸面的面積為S,求此時(shí)每個(gè)氣泡內(nèi)氣體對接觸面處薄膜的壓力?！窘馕觥吭O(shè)壓力為F,壓縮后氣體壓強(qiáng)為p由等溫過程:p0V0=pVF=pS解得: 答案: 8.(2014上海高考)如圖,一端封閉、粗細(xì)均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置,管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中。當(dāng)溫度為280K時(shí),被封閉的氣柱長L=22cm,兩邊水銀柱高度差h=16cm,大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg。(1)為使左端水銀面下降3cm,封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌?(2)封閉氣體的溫度重新回到280 K后,為使封閉氣柱長度變?yōu)?0 cm,需向開口端注入的