考點十六 熱學-2019年高考物理分類題庫

考點十六熱學1.（2019·北京高考·T15）下列說法正確的是 ()A.溫度標志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運動所具有的動能的總和C.氣體壓強僅與氣體分子的平均動能有關(guān)D.氣體膨脹對外做功且溫度降低,分子的平均動能可能不變【解析】選A。溫度是分子平均動能的宏觀表現(xiàn),溫度越高,分子熱運動越劇烈,選項A正確;物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的熱運動動能和分子之間由于相互作用而具有的分子勢能之和,選項B錯誤;氣體壓強與溫度和體積有關(guān),體積大小影響分子密度,選項C錯誤;氣體溫度降低,分子平均動能減小,選項D錯誤。2.(2019·江蘇高考·T13A（1）)在沒有外界影響的情況下,密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長時間后,該氣體()A.分子的無規(guī)則運動停息下來B.每個分子的速度大小均相等C.分子的平均動能保持不變D.分子的密集程度保持不變【解析】選C、D。密閉容器內(nèi)的理想氣體在沒有外界影響的情況下,分子的無規(guī)則運動也不會停止,壓強、體積和溫度都不會改變,則分子的平均動能和密集程度不會改變,選項C、D正確,A錯誤;分子的平均動能不變,但分子之間的碰撞以及速度的變化是頻繁發(fā)生的,其分子速率按中間多兩頭少的分布情況不變,所以選項B錯誤。（2019·全國卷I·T33（1））某容器中的空氣被光滑活塞封住,容器和活塞絕熱性能良好,空氣可視為理想氣體。初始時容器中空氣的溫度與外界相同,壓強大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動,直至容器中的空氣壓強與外界相同。此時,容器中空氣的溫度(選填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度,容器中空氣的密度(選填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。

【解析】容器與活塞絕熱性能良好,容器中空氣與外界不發(fā)生熱交換(Q=0),活塞移動的過程中,容器中空氣壓強減小,則容器中空氣正在膨脹,體積增大,對外界做功,即W<0。根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W可知:容器中空氣內(nèi)能減小,溫度降低,容器中空氣的溫度低于外界溫度。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有pVT=C,又ρ=mV,聯(lián)立解得:ρ=mpCT答案：低于大于4.(2019·全國卷Ⅱ·T33（1）)如p-V圖所示,1、2、3三個點代表某容器中一定量理想氣體的三個不同狀態(tài),對應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù),則N1N2,T1T3,N2N3。(均選填“大于”“小于”或“等于”)

【解析】氣體在1、2狀態(tài),p1V1T1=p2V2T2,由于V1=V2,氣體的分子數(shù)密度相等,p1>p2,故T1>T2,氣體分子在狀態(tài)1的平均動能大于在狀態(tài)2的平均動能,N1大于N2;氣體在狀態(tài)1、3,由理想氣體狀態(tài)方程得p1V1T1=p3V3T3,解得T1=T3;氣體在狀態(tài)2、3,壓強相等,則V2T2=V3T答案：大于等于大于5.(2019·全國卷Ⅲ·T33（1）)用油膜法估算分子大小的實驗中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是。實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以。為得到油酸分子的直徑,還需測量的物理量是。

【解析】稀釋的目的是使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜;為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù),就能得到一滴溶液中純油酸的體積。為得到油酸分子的直徑,我們還需測量出單分子層油膜的面積。答案：見解析(2019·江蘇高考·T13A（2）)由于水的表面張力,荷葉上的小水滴總是球形的。在小水滴表面層中,水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為(選填“引力”或“斥力”)。分子勢能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖象如圖所示,能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖中(選填“A”“B”或“C”)的位置。【解析】小水滴表面層的分子比液體內(nèi)部的分子稀疏一些,分子間的距離大于液體內(nèi)部分子引力和斥力相平衡的距離表現(xiàn)為引力,小水滴表面層中的分子的勢能處于分子勢能Ep圖中C的位置。答案:引力C7.（2019·全國卷I·T33（2））熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時,先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預(yù)抽真空的爐腔中,然后爐腔升溫,利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理,改善其性能。一臺熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3,爐腔抽真空后,在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3,使用前瓶中氣體壓強為1.5×107Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106Pa;室溫溫度為27℃。氬氣可視為理想氣體。①求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強;②將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃,求此時爐腔中氣體的壓強。【解析】①設(shè)初始時每瓶氣體的體積為V0,壓強為p0;使用后氣瓶中剩余氣體的壓強為p1。假設(shè)體積為V0、壓強為p0的氣體壓強變?yōu)閜1時,其體積膨脹為V1。由玻意耳定律p0V0=p1V1 ①被壓入進爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為V1'=V1-V0 ②設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強為p2,體積為V2。由玻意耳定律p2V2=10p1V1' ③聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=3.2×107Pa④②設(shè)加熱前爐腔的溫度為T0,加熱后爐腔溫度為T1,氣體壓強為p3,由查理定律p3T1=聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108Pa⑥答案:①3.2×107Pa②1.6×108Pa8.(2019·全國卷Ⅱ·T33（2）)如圖,一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個汽缸連通而成,容器平放在地面上,汽缸內(nèi)壁光滑。整個容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分,分別充有氫氣、空氣和氮氣。平衡時,氮氣的壓強和體積分別為p0和V0,氫氣的體積為2V0,空氣的壓強為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出,抽氣過程中氫氣和氮氣的溫度保持不變,活塞沒有到達兩汽缸的連接處,求:①抽氣前氫氣的壓強;②抽氣后氫氣的壓強和體積?！窘馕觥竣僭O(shè)抽氣前氫氣的壓強為p10,以兩個活塞整體為研究對象,活塞水平方向受力如圖根據(jù)活塞受力平衡可得p·2S+p0S=p10·2S+pS ①得p10=12(p0+p) ②設(shè)抽氣后氫氣的壓強和體積分別為p1和V1,氮氣的壓強和體積分別為p2和V2,活塞受力如圖所示根據(jù)活塞受力平衡可得p2S=p1·2S ③由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0 ④p2V2=p0V0 ⑤由于兩活塞用剛性桿連接,設(shè)活塞向右移動,故V1-2V0=2(V0-V2) ⑥聯(lián)立②③④⑤⑥式解得p1=12p0+14pV1=4(答案:①12(p0+p)②12p0+19.(2019·全國卷Ⅲ·T33（2）)如圖,一粗細均勻的細管開口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0cm。若將細管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強為76cmHg,環(huán)境溫度為296K。①求細管的長度;②若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時密封氣體的溫度?！窘馕觥竣僭O(shè)細管的長度為L,橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時,設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強為p;細管倒置時,氣體體積為V1,壓強為p1。由玻意耳定律有pV=p1V1 ①由力的平衡條件有p=p0+ρgh ②p1=p0-ρgh ③式中,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強。由題意有V=S(L-h1-h) ④V1=S(L-h) ⑤由①②③④⑤式和題給條件得L=41cm⑥②設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T,由蓋—呂薩克定律有VT0=V由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得T=312K答案:①41cm②312K10.(2019·江蘇高考·T13A（3）)如圖所示,一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的