高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章熱學(xué)練習(xí)含解析新人教版

第十二章熱學(xué)綜合過(guò)關(guān)規(guī)范限時(shí)檢測(cè)滿分：100分考試時(shí)間：45分鐘一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共計(jì)48分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～3題只有一項(xiàng)符合題目要求，第4～8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．(2023·北京市高考適應(yīng)性考試)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是(D)A．若體積不變、溫度升高，則每個(gè)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都增大B．若體積減小、溫度不變，則器壁單位面積受氣體分子的碰撞力不變C．若體積不變、溫度降低，則氣體分子密集程度不變，壓強(qiáng)可能不變D．若體積減小、溫度不變，則氣體分子密集程度增大，壓強(qiáng)一定增大[解析]溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均速率會(huì)增大，但每個(gè)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率不一定增大，A錯(cuò)誤；溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，體積減小，分子的密集程度增大，則器壁單位面積受氣體分子的碰撞力會(huì)增大，B錯(cuò)誤；由公式eq\f(pV,T)＝C可知，體積不變、溫度降低時(shí)，壓強(qiáng)一定減小，C錯(cuò)誤；體積減小，則氣體分子密集程度增大，體積減小、溫度不變時(shí)，由公式eq\f(pV,T)＝C可知，壓強(qiáng)一定增大，D正確。2．(2023·山東德州高三模擬)如圖所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過(guò)壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣(B)A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小[解析]由于氣體溫度不變，屬于等溫變化，水位升高，封閉氣體的體積減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV＝C(C為定值)，壓強(qiáng)增大，故B正確。3．(2023·遼寧沈陽(yáng)高三模擬)如圖所示是醫(yī)院給病人輸液的部分裝置示意圖。在輸液過(guò)程中(A)A．A瓶中的藥液先用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)逐漸減小 D．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)保持不變[解析]藥液從B瓶中流下，封閉氣體體積增大，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律知，氣體壓強(qiáng)減小，A瓶中空氣將A瓶中藥液壓入B瓶補(bǔ)充，使B瓶液面保持不變，直到A瓶液體全部流入B瓶，所以A瓶液體先用完，故A正確，B錯(cuò)誤；A瓶瓶口處壓強(qiáng)和大氣壓相等，但液面下降，液體產(chǎn)生壓強(qiáng)減小，因此封閉氣體壓強(qiáng)增大，故C、D錯(cuò)誤。4．甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，只在兩分子間的作用力作用下，乙分子沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(ADE)A．乙分子在P點(diǎn)時(shí)加速度為0B．乙分子在Q點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小C．乙分子在Q點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)D．乙分子在P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大E．乙分子在P點(diǎn)時(shí)，分子間引力和斥力相等[解析]由題圖可知，乙分子在P點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小，此時(shí)乙分子受力平衡，甲、乙兩分子間引力和斥力相等，乙分子所受合力為0，加速度為0，AE正確；乙分子在Q點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能為0，大于乙分子在P點(diǎn)時(shí)的分子勢(shì)能，B錯(cuò)誤；乙分子在Q點(diǎn)時(shí)與甲分子間的距離小于平衡距離，分子引力小于分子斥力，合力表現(xiàn)為斥力，所以乙分子在Q點(diǎn)所受合力不為0，故不處于平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；乙分子在P點(diǎn)時(shí)，其分子勢(shì)能最小，由能量守恒可知此時(shí)乙分子動(dòng)能最大，D正確。5．(2023·天津部分區(qū)期中)下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．單晶體具有規(guī)則的幾何形狀B．晶體管、集成電路必須用單晶體制作C．具有各向同性特征的材料一定屬于非晶體D．液晶在數(shù)字式電子表和計(jì)算機(jī)彩色顯示器中有重要應(yīng)用E．晶體熔化過(guò)程中要吸收熱量，分子的平均動(dòng)能增大[解析]本題考查晶體的性質(zhì)及應(yīng)用。單晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)則排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，選項(xiàng)A正確；晶體管、集成電路要求材料的內(nèi)部分子排列必須是有序的，多晶體和非晶體內(nèi)部分子排列沒(méi)有次序，故只能用單晶體制作，選項(xiàng)B正確；單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體是多個(gè)單晶體的結(jié)合體，在熱傳導(dǎo)等物理性質(zhì)中不具有各向異性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液晶顯示器利用了液晶對(duì)光具有各向異性的特點(diǎn)，液晶在數(shù)字式電子表和計(jì)算機(jī)彩色顯示器中有重要應(yīng)用，故D正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，晶體熔化時(shí)吸收熱量，但溫度不變，因此分子的平均動(dòng)能不變，故E錯(cuò)誤。6．如圖所示是用光學(xué)顯微鏡觀察一滴充分稀釋的碳素墨汁，調(diào)節(jié)好合適的放大倍數(shù)后，顯示屏上會(huì)跟蹤一個(gè)炭粒的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)炭粒做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。則下列說(shuō)法中正確的有(BDE)A．炭粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是炭粒分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果B．炭粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是液體分子不平衡撞擊的結(jié)果C．炭粒體積越大，其無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象越明顯D．墨汁溫度越高，炭粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象越明顯E．這個(gè)裝置無(wú)法直接觀察到液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)[解析]炭粒作為一種宏觀微粒，不受外力作用時(shí)是無(wú)法憑借自身因素而運(yùn)動(dòng)的，其無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是液體分子不平衡撞擊的結(jié)果，故A錯(cuò)誤，B正確；炭粒體積越大，受到液體分子的撞擊越趨于平衡，無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)將越不明顯，所以C錯(cuò)誤；墨汁溫度越高，液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，撞擊炭粒的作用力越大，不平衡撞擊也越多，所以炭粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)會(huì)越明顯，D正確；光學(xué)顯微鏡無(wú)法觀察到分子個(gè)體，也就無(wú)法觀察到液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以E正確。7．(2023·河南模擬)氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置；其原理圖如圖所示。座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中充滿空氣，氣閘艙B內(nèi)為真空，航天員由太空返回氣閘艙時(shí)，打開(kāi)閥門K，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡。假設(shè)此過(guò)程中系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，艙內(nèi)氣體可視為理想氣體，下列說(shuō)法正確的是(ADE)A．氣體并沒(méi)有對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變B．B中氣體可自發(fā)地全部退回到A中C．氣體體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能減小D．氣體溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)座艙A艙壁單位面積的碰撞次數(shù)將減少[解析]本題考查熱力學(xué)第一定律、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋等。氣體自由擴(kuò)散，對(duì)外不做功，又因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w內(nèi)能不變，故A正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)熵增加原理可知一切宏觀熱現(xiàn)象均具有方向性，故B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中，故B錯(cuò)誤；因?yàn)闅怏w內(nèi)能不變，故溫度不變。因?yàn)闅忾l艙B內(nèi)為真空，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，可知擴(kuò)散后氣體體積V增大，壓強(qiáng)p減小，所以氣體的密集程度減小，根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義可知?dú)怏w分子單位時(shí)間對(duì)座艙A艙壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，故DE正確。8．(2023·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是(BDE)A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功C．過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小[解析]過(guò)程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強(qiáng)增大。；A錯(cuò)誤；過(guò)程②中，氣體由b到c，體積V變大，對(duì)外界做功；B正確；過(guò)程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量；C錯(cuò)誤；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相同；D正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，得T＝eq\f(p,C)V，在T－V圖像中，斜率表示壓強(qiáng)，則由圖知pb>pd，E正確。二、非選擇題(本題共4小題，共52分。)9．(6分)(2023·江蘇省高三模擬)某同學(xué)做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。(1)每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S。已知500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，則油酸分子直徑大小的表達(dá)式為d＝eq\f(V0,500S)。(2)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是(多選)AC。A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算B．油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理[解析](1)純油酸的體積V等于油酸酒精溶液的體積乘以濃度，即：V＝eq\f(V0,500)×1，油滴面積為S，則分子直徑大小的公式為d＝eq\f(V0,500S)；(2)根據(jù)d＝eq\f(V0,500S)，則有：A項(xiàng)錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算時(shí)所用體積數(shù)值偏大，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大，故A正確；油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度變大，油膜面積變大則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小，故B錯(cuò)誤；水面上痱子粉撒得較多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，則測(cè)量的面積S偏小，導(dǎo)致結(jié)果計(jì)算偏大，故C正確；計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理，則計(jì)算所用的面積S偏大，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小，故D錯(cuò)誤。10．(15分)(2023·河北邯鄲月考)如圖所示，粗細(xì)均勻的細(xì)U形管左端封閉，右端開(kāi)口，兩豎直管長(zhǎng)為l1＝50cm，水平管長(zhǎng)d＝20cm，大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于76cmHg。左管內(nèi)一段l0＝8cm長(zhǎng)的水銀柱封住l2＝30cm長(zhǎng)的空氣柱，現(xiàn)將開(kāi)口端接上帶有壓強(qiáng)傳感器的抽氣機(jī)向外抽氣，使左管內(nèi)氣體溫度保持不變而右管內(nèi)壓強(qiáng)緩緩降低，要把水銀柱全部移到右管中。求右管內(nèi)壓強(qiáng)至少降為多少cmHg。(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位小數(shù))[答案]21.14cmHg[解析]本題考查U形管內(nèi)氣柱的等溫變化問(wèn)題。設(shè)U形管的橫截面積為S，以左管中封閉氣體為研究對(duì)象，初態(tài)p1＋p10＝p0，得p1＝p0－p10＝68cmHg，V1＝l2S，末態(tài)由題意知，水銀柱全部移到右管中，則有V2＝(l1＋d)S，根據(jù)玻意耳定律，則有p1V1＝p2V2，可得p2＝eq\f(p1V1,V2)≈29.14cmHg，設(shè)右管內(nèi)壓強(qiáng)降為p′，則有p′＋p10＝p2，解得p′＝p2－p10＝21.14cmHg。11．(15分)(2023·貴州長(zhǎng)順二中期末)如圖所示，用輕質(zhì)活塞在絕熱汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁之間的摩擦忽略不計(jì)。開(kāi)始時(shí)活塞距汽缸底的高度為h1＝0.50m，氣體溫度為t1＝27℃。給汽缸加熱，活塞緩慢上升到距汽缸底的高度為h2＝0.80m處時(shí)，缸內(nèi)氣體吸收Q＝450J的熱量。已知活塞橫截面積S＝5.0×10－3m2，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa。求：(1)加熱后缸內(nèi)氣體的溫度；(2)此過(guò)程中缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能ΔU。[答案](1)207℃(2)300J[解析]本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合。(1)設(shè)加熱后缸內(nèi)氣體的溫度為t2，活塞緩慢上升過(guò)程為等壓過(guò)程，根據(jù)蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，其中V1＝h1S，V2＝h2S，T1＝300K，聯(lián)立解得T2＝480K，即t2＝207℃。(2)設(shè)氣體對(duì)活塞做功為W，則W＝p0SΔh，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝(－W)＋Q，聯(lián)立解得ΔU＝300J。12．(16分)如圖所示，質(zhì)量均為m＝1kg的光滑活塞甲、乙將容器分為A、B兩部分，容器的橫截面積S為10cm2，容器與活塞均導(dǎo)熱良好，容器下端連接有U形管(管內(nèi)氣體的體積可忽略不計(jì))，U形管內(nèi)裝有水銀。開(kāi)始時(shí)將活塞甲鎖定，活塞乙可以無(wú)摩擦地自由移動(dòng)，B內(nèi)氣體體積是A內(nèi)氣體體積的兩倍，U形管內(nèi)的水銀面右管比左管高16cm。已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2。(1)求A、B容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)分別為多少：(2)將活塞甲解鎖，當(dāng)A、B內(nèi)氣體狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，求A、B兩部分氣體體積的比值。(保留兩位有效數(shù)字)[答案](1)52.4cmHg60cmHg(2)0.48[解析](1