高三热学周末

第12讲热学中常考的2个问题1．(1)(多选)下列说法正确的是 ()．A．一定温度下饱和汽的压强随体积的增大而减小B．人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度C．产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升D．能量耗散虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低(2)(多选)下列说法中，正确的是 ()．A．晶体具有确定的熔点B．多晶体具有各向异性C．晶体和非晶体之间不能相互转化D．碳原子按照不同规则排列，可以成为石墨，也可以成为金刚石(3)如图12－4所示，用活塞封闭一定质量理想气体的导热汽缸放在水平桌面上，汽缸正上方有一个沙漏正在漏沙，导致活塞缓慢下降．若大气压和外界温度恒定，随着沙子不断漏下，缸内气体的压强逐渐________(填“增大”或“减小”)，气体________(填“吸收”或“放出”)热量．图12－42．(2012·福建卷，28)(1)关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大(2)空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L，现再充入1.0atm的空气9.0L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为________．(填选项前的字母)A．2.5atm B．2.0atmC．1.5atm D．1.0atm3．(2012·济南高考模拟)(1)(多选)下列说法正确的有________．(填入正确选项前的字母)A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．晶体都具有固定的熔点(2)如图12－5所示，用销钉固定的导热活塞把水平放置的导热汽缸分隔成容积相同的两部分，分别封闭着A、B两部分理想气体：A部分气体压强为pA0＝2.5×105Pa，B部分气体压强为pB0＝1.5×105Pa.现拔去销钉，待活塞重新稳定后．(外界温度保持不变，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气发生)图12－5①求此时A部分气体体积与原来体积之比；②判断此过程中A部分气体是吸热还是放热，并简述理由．4．(1)(多选)关于热现象和热学规律，以下说法正确的有________________________________________________________________________．A．布朗运动就是液体分子的运动B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力C．随分子间的距离增大，分子间的引力减小，分子间的斥力也减小D．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大(2)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，用amL的纯油酸配制成了bmL的油酸酒精溶液，再用滴管取1mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴，现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为Scm2，则①估算油酸分子的大小是________cm.②用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的________．A．摩尔质量 B．摩尔体积C．质量 D．体积(3)如图12－6所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭一定长度的空气柱，现用力向下压活塞，在压缩过程中活塞对封闭气体做功10J，若此压缩过程中封闭气体向外界放出的热量为2J，则气体的内能如何变化？变化了多少？(请写出必要的解答过程)图12－65．(2012·山东卷，36)(1)(多选)以下说法正确的是________．A．水的饱和汽压随温度的升高而增大B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小(2)如图12－7所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg)①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．图12－7②此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”).6．(1)以下说法中正确的是 ()．A．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动是布朗运动B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性C．相同物质在不同的条件下能够生成不同的晶体D．在液体表面分子之间总表现为斥力(2)如图12－8所示是一定质量的理想气体状态变化的p－V图象，ab平行于p轴，气体从状态a到b的变化过程中内能________(填“增加”或“减少”)；气体________(填“吸热”或“放热”)．图12－8(3)1mol气体在某状态下的体积是1.62×10－2m3，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol7．(2012·浙江自选13)一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图12－9所示的p－V图线描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．图12－9(1)气体状态从A到B是________过程(填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(填“吸热”或“放热”)；(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．8．(1)下列说法中正确的是________．A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体(2)内壁光滑的导热汽缸开口向上竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭着体积为2.73×10－3m3的理想气体，活塞面积为2.00×10－4m2.现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的eq\f(4,5)，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体体积重新变为2.73×10－3m3(大气压强p0＝1.00×105Pa，g取10m①所加沙子的质量；②汽缸内气体最终的温度．9．(1)以下说法中正确的是________．A．分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小B．物体的温度升高时，其中的每个分子的动能都将增大C．物体吸热时，它的内能不一定增加D．热量可以由低温物体传到高温物体E．物体对外界做功，它的内能可能增加(2)图12－10中A、B汽缸的长度和截面积均为30cm和20cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强pA＝2.0×105Pa的氮气．B内有压强pB＝1.0×105Pa的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．求：图12－10①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热(简要说明理由)．(假定氧气和氮气均为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)10．(1)如图12－11所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均动能的变化情况是________．图12－11A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小(2)一水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面90cm，如图12－12所示．因上部混入少量空气，导致示数不准．当气温为27℃，标准气压计示数为76cmHg时，该气压计示数为70cmHg.气温为87图12－1211．(1)关于热现象，下列说法中正确的是________．A．若两个分子只受到它们间的分子力作用，在两分子间距离减小的过程中，分子的动能一定增大B．用NA表示阿伏加德罗常数，M表示铁的摩尔质量，ρ表示铁的密度，那么固体铁的一个铁原子的体积可表示为eq\f(M,ρNA)C．布朗运动是由液体分子对悬浮颗粒的不均衡持续碰撞作用造成的D．容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子受到重力作用而产生的E．保持理想气体温度不变，增大其体积时，气体从外界吸收热量(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定的汽缸内，开始时气体的体积为V0，温度为27℃，在活塞上施加压力，将气体的体积压缩到eq\f(2,3)V0，温度升高到57℃.设大气的压强p0＝1.0×105Pa，活塞与汽缸壁摩擦不计．①求此时气体的压强；②保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0，求此时气体的压强．12．(1)若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、v分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系式正确的有________．A．NA＝eq\f(Vρ,m) B．ρ＝eq\f(μ,NAv)C．ρ<eq\f(μ,NAv) D．m＝eq\f(μ,NA)E．v＝eq\f(V,NA)(2)如图12－13所示，竖直放置且粗细均匀的U形玻璃管与容积为V0＝90cm3的金属球形容器连通，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为27℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16cm，水银柱上方空气柱长h0＝20cm.现在对金属球形容器缓慢加热，当U形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出h2＝24cm时停止加热，求此时金属球形容器内气体的温度为多少摄氏度？(已知大气压p0＝76cmHg，U形玻璃管的横截面积为S＝0.5cm2图12－1313．(1)以下说法正确的是________．A．满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的B．熵是物体内分子运动无序程度的量度C．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度不变D．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小(2)如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，利用虹吸现象，使活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度均保持不变，下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是________图，该过程为________过程(选填“吸热”、“放热”或“绝热”)．(3)如右图，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且始终正对着太阳，其面积为S，在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为W，其内能增加了ΔU，不计封闭气体向外散的热．已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收，求：①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量；②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率．第12讲热学中常考的2个问题参考答案1．(1)BD(2)AD(3)增大放出2．解析(1)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，一定量气体吸收热量内能不一定增大，例如当气体对外做功，且W>Q时，那么内能将会减少，故A项错误；热力学第二定律的一种表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，关键理解“而不引起其他变化”，如果“引起其他变化”，完全可以实现将热量从低温物体传递到高温物体，故B项错误；当r<r0时，分子力表现为斥力，当分子间距增大时，分子势能减小，故C项错误；根据分子引力、斥力随分子间距的变化规律知，D项正确．(2)初状态：p1＝1.0atm，V1＝(6.0＋9.0)L＝15.0L末状态：p2，V2＝6.0L根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得p2＝eq\f(p1V1,V2)，代入数据得p2＝2.5atm，故A项正确，B、C、D三项均错．答案(1)D(2)A3．解析(1)第二类永动机违背热力学第二定律，A错误；气体压强与气体的体积和温度都有关，不由单个物理量决定，C错误．(2)①设A部分气体原来体积为V，由玻意耳定律得PA0V＝pA(V＋ΔV)，PB0V＝pB(V－ΔV)，又pA＝pB，由以上各式可解得ΔV＝eq\f(1,4)V，因此，A部分气体此时体积与原来体积之比为5∶4②吸热；A部分气体由于温度不变，所以内能不变；体积膨胀，对外做功，由热力学第一定律可知，一定从外界吸收热量．答案(1)BD(2)①5∶4②吸热；理由见解析4．解析(1)布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体颗粒的无规则运动，A选项错误；晶体吸收热量熔化过程中的固液共存态温度不变，分子的平均动能不变，D选项错误，B、C选项正确；(2)①油酸酒精的浓度为eq\f(a,b)，一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸为eq\f(a,bn)，把充分展开的油膜看作紧密排列的单分子，所以可估算油酸分子的直径为eq\f(a,bSn)；②测出油酸分子的直径可以求出一个油酸分子的体积V0，如果能知道摩尔体积V，则可求阿伏加德罗常数NA＝eq\f(V,V0)；(3)压缩气体做的正功大于放出的热量，故气体内能增加；由热力学第一定律可得：ΔU＝W＋Q，可得：ΔU＝10J－2J＝8J.答案(1)BC(2)①eq\f(a,bSn)②B(3)增加；8J5．解析(1)饱和汽压随温度的升高而增大，选项A正确；扩散现象说明分子在永不停息地运动，选项B正确；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，选项C错误；根据eq\f(V,T)＝C知，一定质量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，分子的平均动能增大，选项D错误．(2)①设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2 ①p1＝p0 ②p2＝p＋ph ③V1＝l1S ④V2＝l2S ⑤由几何关系得h＝2(l2－l1) ⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p＝50cmHg ⑦②左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W且W<0，所以Q＝－W>0，气体将吸热．答案(1)AB(2)①50cmHg②做正功吸热6．解析(1)考查热学基本概念．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是空气分子对尘埃频繁碰撞形成的，不是布朗运动；液体表面分子之间的距离大于r0，分子间表现为吸引力．(2)考查气态方程、p－V图象及热力学第一定律，气体从状态a到b的变化过程中体积不变压强增大，根据气态方程可知，气体的温度升高，内能增加；体积不变，外界对气体没有做功，根据热力学第一定律，气体吸热．(3)平均每个分子占有的空间体积为V′＝eq\f(V,NA)，把每个气体分子占有的体积看成立方体，由几何关系得l3＝V′，求得l＝3×10－9m.答案(1)BC(2)增加吸热(3)3×10－9m7．解析(1)由题图可知，气体状态从A到B的过程为等压过程．(2)状态从B到C的过程中，气体发生等容变化，且压强减小，根据eq\f(p,T)＝C(常量)，则气体的温度降低．(3)状态从C到D的过程中，气体发生等压变化，且体积减小，外界对气体做功，即W>0，根据eq\f(V,T)＝C(常量)，则气体的温度T降低，气体的内能减小，由ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W<0，所以气体放热．(4)状态从A→B→C→D的变化过程中气体对外界所做的总功W＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．答案(1)等压(2)降低(3)放热(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)8．解析(2)①气体体积变为原来的0.8倍的过程为等温压缩，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得p2＝1.25p0.p2－p0＝0.25p0＝eq\f(mg,S)，解得m＝0.5kg.②将汽缸取出后加热为等压膨胀．设气体原体积为V，则V1＝0.8V，V2＝V，T1＝273K，由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得T2＝341.25K.所以气体最终的温度是341.25K.答案(1)B(2)①0.5kg②241.25K9．解析(1)分子间距增大时，分子间的引力与斥力都减小；由于分子运动的无规则性，温度升高时，不是每个分子的动能都增加；物体吸热的同时对外做功，且做的功等于吸的热，则它的内能不变；通过做功，热量可以从低温物体传到高温物体；物体对外做功时又吸热，且吸收的热多于对外做的功，它的内能将增加．(2)①由玻意耳定律，对A部分气体有pALS＝p(L＋x)S，对B部分气体有pBLS＝p(L－x)S，x＝10cm代入相关数据解得p＝1.5×105Pa.②活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故A中气体从外界吸热．答案(1)CDE(2)①10cm1.5×105Pa②吸热；理由见解析10．解析(1)本题考查气体的状态方程和热力学第一定律pV＝nRT，一定质量的理想气体pV越大，其温度越高，分子的平均动能越大．(2)气压计示数为70cmHg时，管内气体的压强为6cmHg，气体柱长度20cm.气压计示数为67.5cmHg，设管外气压为hcmHg，管内气体的压强为(h－67.5)cmHg，气体柱长度22.5cm.故有eq\f(p2V2,T2)＝eq\f(p1V1,T1)，eq\f(h－67.5×22.5,360)＝eq\f(6×20,300)，解得h＝73.9cmHg.答案(1)D(2)73.9cmHg11．解析(1)分子间距离大于r0，分子力表现为引力，此时减小分子间距，分子力做正功；分子间距离小于r0，分子力表现为斥力，此时减小分子间距，分子力做负功，故A错；铁原子紧密排列，eq\f(M,ρ)表示摩尔体积，摩尔体积除以NA，即原子体积，故B对；容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁的碰撞引起的，D错；气体温度不变，内能不变，增大体积，气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体必定从外界吸收热量，E正确．(2)①V1