（江苏选考）2023版高考物理二轮复习第一部分专题六选考模块专题跟踪检测（二十四）热学

PAGEPAGE1专题跟踪检测〔二十四〕热学一、选择题1．(2022·泰州三模)以下说法中正确的选项是()A．当分子间引力大于斥力时，随着分子间距增加，分子间作用力的合力一定减小B．单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中C．液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性D．密闭容器中水的饱和汽压随温度和体积的变化而变化解析：选C当分子间引力大于斥力时，分子间距离r＞r0，分子之间的作用力表现为引力，随着分子间距增加，分子力先增大，后减小，故A错误；单晶硅中原子排列成空间点阵结构，但分子之间仍然存在间隙，其他物质分子能扩散到单晶硅中，故B错误；液晶是一种特殊的物态，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质具有各向异性，故C正确；水的饱和汽压仅仅与温度有关，与体积无关，故D错误。2．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，再次平衡时，下面有关说法正确的选项是()A．饱和汽的质量不变，饱和汽的密度减小B．饱和汽的密度不变，饱和汽的压强减小C．饱和汽的密度不变，饱和汽的压强增大D．饱和汽的质量增大，饱和汽的压强不变解析：选D饱和汽压只与温度有关，故在温度不变的情况下，饱和汽的分子密度是不变的。增大液面上方饱和汽的体积，再次平衡时，饱和汽的质量增大，饱和汽的压强不变，故D正确。3.如下图，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，那么以下说法正确的选项是()A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10C．假设两个分子间距离大于e点的横坐标，那么分子间作用力表现为引力D．假设两个分子间距离越来越大，那么分子势能也越来越大解析：选BC在F­r图像中，随着距离的增大，斥力比引力变化快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力，所以e点的横坐标为10－10m，故A错误，B正确；假设两个分子间距离大于e4．(2022·南通模拟)以下说法中正确的选项是()A．两分子间的距离从r0处逐渐增大，分子间表现出的引力先增大后减小B．从水里逸出的水分子数目与撞回水里的水分子数之差越大，水面上方的空气越潮湿C.理想气体向真空中自由膨胀时，压强减小，同时从外界吸热D．液滴在完全失重状态下，其形状可以做如下图虚线方向的周期性微小变化，这是外表张力产生的效果解析：选AD根据分子力的特点可知，两分子间的距离从r0处逐渐增大，分子间表现出的引力先增大后减小，故A正确；根据对蒸发与液化的平衡微观解释可知，从水里逸出的水分子数目与撞回水里的水分子数之差越大，水面上方的空气越枯燥，故B错误；理想气体向真空中自由膨胀时，气体不对外做功，压强虽然减小，但不一定会从外界吸热，故C错误；液滴在完全失重状态下，由于外表张力的作用，其形状近似为球体，故D正确。5．(2022·徐州期中)如下图，对于图片中所描述的物理过程，以下分析中正确的选项是()A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩，空气的内能增大B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减小D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大解析：选AC题图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增大，故A正确；题图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；题图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，故C正确；题图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，内能转化为机械能，内能减小，故D错误。6．(2022·南京四模)以下说法正确的有()A．天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)仍然是晶体B．大气中氢含量较少的原因是氢分子平均速率较大，更容易从地球逃逸C．相同的温度下，液体的扩散速度等于固体的扩散速度D．人类使用能量的过程是将髙品质的能量最终转化为低品质的内能解析：选BD天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)是非晶体，故A错误；在动能一定的情况下，质量越小，速率越大，地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易从地球逃逸，故B正确；在相同的温度下，液体的扩散速度要比固体的扩散速度快，故C错误；根据热力学第二定律，能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能，故D正确。7.(2022·徐州二模)一定质量的理想气体经历了如图ABCDA的循环过程，其中A→B、C→D是两个等压过程，B→C、D→A是两个绝热过程。关于气体状态及其能量变化，以下说法中正确的有()A．A→B过程，气体对外做功，内能增大B．B→C过程，气体分子平均动能增大C．ABCDA循环过程中，气体吸热，对外做功D．ABCDA循环过程中，A状态气体温度最低解析：选ACA→B过程，气体发生等压变化，体积增大，气体对外做功，根据盖—吕萨克定律知，体积与热力学温度成正比，体积增大，温度升高，内能增大，故A正确；B→C是绝热过程，体积增大，气体对外界做功，W＜0，绝热过程，Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q＜0，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；ABCDA循环过程中，从A→B→C气体对外做功，C→D→A外界对气体做功，气体对外做功大于外界对气体做功，所以一个循环中表现为气体对外做功，W＜0；经过一个循环，气体回到初状态A，内能不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律知Q＞0，气体吸热，故C正确；ABCDA循环过程中，从D→A，体积减小，外界对气体做功，W＞0，绝热过程，Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知ΔU＞0，内能增加，温度升高，D状态温度比A状态温度低，即A状态温度不是最低，故D错误。二、非选择题8.(2022·徐州模拟)一定质量的理想气体压强p与摄氏温度t的关系如下图，气体从状态A变到状态B，那么气体在状态A的体积______(选填“＞〞、“＝〞或“＜〞)在状态B的体积；此过程中，气体做功的绝对值为W，内能变化量的绝对值为ΔU，那么气体与外界之间传递的热量为__________。解析：在p­t图像中分别作出过A、B两点的等容线，延长线交于同一点－273.15℃，等容线斜率越大，体积越小，所以气体在状态A的体积小于在状态B的体积，气体从状态A到状态B，温度降低，内能减小，ΔU＜0，此过程中气体体积增大，气体对外做功，W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，代入：－ΔU＝－W＋Q，解得：Q＝W－ΔU。答案：＜W－ΔU9．(2022·苏锡常二模)我国科技人员用升温析晶法制出了超大尺寸单晶钙钛矿晶体，尺寸超过71mm，这是世界上首次报道尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。假设该单晶体的体积为V，密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA，那么该晶体所含有的分子数为________，分子直径为________。(球的体积公式V＝eq\f(1,6)πD3，D为球的直径)解析：该单晶体的质量m＝ρV，那么分子数为：n＝eq\f(ρV,M)NA，单个分子体积V0＝eq\f(V,n)＝eq\f(M,ρNA)＝eq\f(πD3,6)解得：D＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))。答案：eq\f(ρV,M)NAeq\r(3,\f(6M,πρNA))10.(2022·徐州模拟)如下图，竖直放置的内壁光滑、导热良好的汽缸中封闭了一定质量的理想气体，活塞到缸底的距离h＝0.5m。活塞质量m＝2kg，横截面积S＝1×10－2m2，环境温度t＝0℃且保持不变，外界大气压强p0＝1×105Pa，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1，标准状态下气体的摩尔体积Vmol＝22.4L/mol，g＝10m/s2(1)汽缸水平放置时，被封闭气体的体积V；(2)汽缸内空气分子的个数(结果保存一位有效数字)。解析：(1)根据平衡条件得，封闭气体的压强：p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa体积V1＝Sh＝5×10－3由玻意耳定律有：p1V1＝p0V解得V＝6×10－3m(2)汽缸内空气分子的个数N＝eq\f(V,Vmol)×NA＝eq\f(6×10－3,22.4×10－3)×6×1023≈2×1023(个)。答案：(1)6×10－3m3(2)2×1011．(2022·宿迁三模)成年人在正常状态下1分钟呼吸18次，每次吸入的空气约为500mL，空气中氧气的含量约为21%，氧气的密度约为1.4kg/m3、摩尔质量为3.2×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol－1(1)吸入氧气的质量；(2)吸入氧气的分子数。(结果均保存一位有效数字)解析：(1)吸入氧气的体积V＝eq\f(T,t)n0V0η＝eq\f(24×60,1)×18×500×10－6×21%m3≈2.72m3，吸入氧气的质量m＝ρV＝1.4×2.72kg≈4kg。(2)吸入的氧气分子数N＝eq\f(m,M)NA解得N＝eq\f(4,3.2×10－2)×6.0×1023≈8×1025(个)。答案：(1)4kg(2)8×1025个12.(2022·淮安一模)如下图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一局部气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S。开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0。将整个装置放在大气压恒为p0的空气中后，当气体从外界吸收热量Q，活塞缓慢上升d后再次平衡。求：(1)外界空气的温度；(2)在此过程中密封气体的内能增加了多少。解析：(1)取密封气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得：eq\f(h0S,T0)＝eq\f(h0＋dS,T)解得：外界空气的温度为T＝eq\f(h0＋d,h0)T0。(2)活塞上升的过程，密封气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W＝－(mg＋p0S)d。根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能ΔU＝Q＋W＝Q－(mg＋p0S)d。答案：(1)eq\f(h0＋d,h0)T0(2)Q－(mg＋p0S)d13.如图，在水平固定放置的汽缸内，用不漏气的轻质活塞封闭有一定量的理想气体，开有小孔的薄隔板将气体分为A、B两局部。活塞的横截面积为S，与汽缸壁之间无摩擦。初始时A、B两局部体积相同，温度为T，大气压强为p0。(1)加热气体，使A、B两局部体积之比到达1∶2，求此时的温度T′；(2)将气体温度加热至2T，然后在活塞上施加一向左的水平恒力F＝5p0S，推动活塞，直至最终到达平衡，推动活塞过程中温度始终维持2T不变，求最终气体压强p′。解析：(1)设A的体积为V，那么初状态A、B总体积为2V，末状态总体积为3V由盖—吕萨克定律得：eq\f(2V,T)＝eq\f(3V,T′)解得T′＝1.5T。(2)假设活塞被推至隔板时气体压强为p临eq\f(p0×2V,T)＝eq\f(p临V,2T)解得p临＝4p0＜eq\f(F,S)由此可以判断，活塞一直被推至隔板，此后气体体积、温度均不变，那么压强不再改变，p′＝4p0。答案：(1)1.5T(2)4p014．(2022·苏州模拟)冬天天气寒冷，有时室内需要加温。如果有一房间室内面积为22.4m2，高为3.0m，室内空气通过房间缝隙与外界大气相通，开始时室内温度为0℃，通过加热使室内温度升为20℃。假设上述过程中大气压强不变，气体在0℃的摩尔体积为22.4L/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1解析：0℃时室内气体分子总数N＝eq\f(Sh,Vmol)NA＝eq\f(22.4×3