《2020高考物理 章末質(zhì)量檢測(cè)(十三)熱學(xué)(含解析)魯科版選修3-3》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理 章末質(zhì)量檢測(cè)(十三)熱學(xué)(含解析)魯科版選修3-3(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、熱學(xué)
(時(shí)間:45分鐘)
1.(1)(5分)下列有關(guān)飽和汽和氣體濕度說(shuō)法正確的是__________。 (填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.與液體處于動(dòng)態(tài)平衡下的蒸汽為飽和汽
B.在相同溫度下,不同液體的飽和汽壓幾乎相等
C.一般液體的飽和汽壓與溫度成非線性關(guān)系,溫度越高,飽和汽壓越大
D.空氣的絕對(duì)濕度一定時(shí),環(huán)境溫度越高,相對(duì)濕度越小
E.飽和汽基本性質(zhì)和理想氣體一樣,都適用于理想氣體狀態(tài)方程
(2)(10分)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B,其p-V圖象如圖1所示。已知?dú)怏w處于狀態(tài)A時(shí)
2、,TA=300 K,大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,求在此變化過(guò)程中,
圖1
(ⅰ)氣體從外界吸收的熱量Q;
(ⅱ)氣體的最高溫度。
解析 (1)根據(jù)飽和汽的定義可知,A正確;飽和汽壓是液體的一個(gè)重要性質(zhì),它取決于液體的種類和溫度,故相同溫度下不同液體的飽和汽壓一般是不同的,B錯(cuò)誤;溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,飽和汽壓越大,飽和汽壓與溫度成非線性關(guān)系,C正確;空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度,空氣絕對(duì)濕度不變時(shí),溫度越高,水的飽和汽壓越大,空氣的相對(duì)濕度越小,D正確;飽和汽不適用于理想氣體狀態(tài)方程,E錯(cuò)誤。
(2)(ⅰ)由理想氣體狀態(tài)方程=(1
3、分)
代入數(shù)據(jù)可解得TB=300 K(1分)
故該理想氣體的內(nèi)能不變,ΔU=0,由熱力學(xué)第一定律可知Q=-W(1分)
又因?yàn)閃=-p·ΔV,所以Q=p·ΔV,數(shù)值上等于p-V圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積(1分)
代入數(shù)據(jù)可解得Q=400 J(1分)
(ⅱ)由=C(常量)可知,當(dāng)pV最大時(shí),氣體的溫度最高
由圖象可知,p=-108V+4×105 (Pa)(1分)
得pV=-108V2+4×105V(Pa·m3)=-108×(V-2×10-3)2+4×102(Pa·m3)(1分)
故當(dāng)V=2×10-3 m3時(shí),pV有最大值(1分)
由理想氣體狀態(tài)方程可得=(1分)
解得Tm=400
4、K(1分)
答案 (1)ACD (2)(ⅰ)400 J (ⅱ)400 K
2.(1)(5分)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律,下列說(shuō)法中正確的是__________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可以算出氣體分子的體積
B.對(duì)某物體做功,可能會(huì)使該物體的內(nèi)能增加
C.密封在體積不變的容器中的氣體,溫度升高,氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大
D.一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣,系統(tǒng)的內(nèi)能保持不變
E.物體的溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子的平均
5、動(dòng)能就越大
(2)(10分)[2015·全國(guó)卷Ⅰ,33(2)]如圖2,一固定的豎直氣缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距為l=40.0 cm;氣缸外大氣的壓強(qiáng)為p=1.00×105 Pa,溫度為T=303 K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K?,F(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移。忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取 10 m/s2。求:
圖2
(ⅰ
6、)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,缸內(nèi)封閉氣體的溫度;
(ⅱ)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。
解析 (1)知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),可以算出每個(gè)氣體分子占據(jù)的平均空間,不能算出單個(gè)氣體分子的體積,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)物體做功可能會(huì)增加物體的內(nèi)能,熱傳遞和做功是改變內(nèi)能的兩種方式,選項(xiàng)B正確;由查理定律可得,密封的體積不變的氣體,溫度升高,壓強(qiáng)增大,故氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大,選項(xiàng)C正確;100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣,吸收熱量,內(nèi)能增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,物體的溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子的平均動(dòng)能越大,選項(xiàng)E
7、正確。
(2)(ⅰ)大小活塞在緩慢下移過(guò)程中,受力情況不變,氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,由蓋-呂薩克定律得=
初狀態(tài)V1=(S1+S2),T1=495 K
末狀態(tài)V2=lS2
代入可得T2=T1=330 K
(ⅱ)對(duì)大、小活塞受力分析則有
m1g+m2g+pS1+p1S2=p1S1+pS2
可得p1=1.1×105 Pa
缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡過(guò)程中,氣體體積不變,由查理定律得=,T3=T=303 K
解得p2=1.01×105 Pa
答案 (1)BCE (2)(ⅰ)330 K (ⅱ)1.01×105 Pa
3.(1)(5分)下列說(shuō)法正確的是__________。(填
8、正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.一定質(zhì)量的理想氣體,壓強(qiáng)變小時(shí),分子間的平均距離可能變小
B.分子間同時(shí)存在著引力和斥力,當(dāng)分子間距離增大時(shí),分子間的引力減小、斥力減小
C.布朗運(yùn)動(dòng)是由液體各部分的溫度不同而引起的
D.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能可能減少
E.熱量不可能由低溫物體傳遞給高溫物體
(2)(10分)如圖3所示,兩個(gè)邊長(zhǎng)為10 cm的正方體密閉導(dǎo)熱容器A、B,用一很細(xì)的玻璃管連接,玻璃管的下端剛好與B容器的底部平齊,玻璃管豎直部分長(zhǎng)為L(zhǎng)=30 cm,初始時(shí)刻閥門K1、K2均關(guān)閉,B容器中封閉氣體的壓強(qiáng)為1
9、5 cmHg。外界環(huán)境溫度保持不變。
圖3
(ⅰ)打開(kāi)閥門K1,讓水銀緩慢流入B容器,求最終B容器中水銀的高度;
(ⅱ)再打開(kāi)閥門K2,向B容器中充入p0=75 cmHg的氣體,使B容器中恰好沒(méi)有水銀,求充入氣體的體積。
解析 (1)一定質(zhì)量的理想氣體,壓強(qiáng)變小時(shí),若溫度降低、體積減小,則分子間的平均距離變小,選項(xiàng)A正確;分子間同時(shí)存在著引力和斥力,當(dāng)分子間距離增大時(shí),引力和斥力均減小,當(dāng)分子間距離減小時(shí),引力和斥力均增大,選項(xiàng)B正確;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的微小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;外界對(duì)氣體做功,若氣體放出熱量,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,氣體內(nèi)能可能減少,選項(xiàng)D正確;壓縮機(jī)
10、做功可以使熱量由低溫物體傳遞給高溫物體,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。
(2)(ⅰ)打開(kāi)閥門K1,穩(wěn)定后,設(shè)B容器中水銀的高
度為h,容器底面積為S
初始時(shí),B中封閉氣體體積
V1=10 cm×S
氣體壓強(qiáng)p1=15 cmHg(1分)
穩(wěn)定時(shí),B中封閉氣體體積
V2=(10 cm-h(huán))S(1分)
氣體壓強(qiáng)p2=10-h(huán)+L-h(huán)(1分)
據(jù)玻意耳定律,得p1V1=p2V2(2分)
得h=5 cm(另一解不符合題意,舍去)(1分)
(ⅱ)再打開(kāi)閥門K2,設(shè)向B容器中充入氣體的體積為ΔV時(shí),B容器中恰好沒(méi)有水銀
B中封閉氣體壓強(qiáng)p3=40 cmHg(1分)
由p1V1+p0ΔV=p3V1(2
11、分)
解得ΔV= cm3或ΔV=3.3×10-4 m3(1分)
答案 (1)ABD (2)(ⅰ)5 cm (ⅱ)3.3×10-4 m3
4.(1)(5分)關(guān)于固體、液體和氣體,下列說(shuō)法正確的是__________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似,具有各向同性
B.固體可以分為晶體和非晶體,非晶體和多晶體都沒(méi)有確定的幾何形狀
C.毛細(xì)現(xiàn)象及浸潤(rùn)現(xiàn)象的產(chǎn)生均與表面張力有關(guān),都是分子力作用的結(jié)果
D.空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)越大,相對(duì)濕度就越大
E.大量氣體
12、分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),速率有大有小,但分子的速率按“中間多,兩頭少”的規(guī)律分布
(2)(10分)如圖4所示,一個(gè)開(kāi)口向右的圓筒氣缸固定于地面上,距缸底2L處固定一個(gè)中心開(kāi)孔的隔板a,在小孔處裝有一個(gè)能向左開(kāi)啟的單向閥門b,c是一截面積為S的活塞。開(kāi)始時(shí)隔板左側(cè)封閉的理想氣體壓強(qiáng)為1.5p0;隔板右側(cè)封閉了另一部分同種理想氣體,剛開(kāi)始活塞c與隔板間的距離為L(zhǎng)?,F(xiàn)對(duì)活塞c施加一水平向左的力F,其大小由0緩慢增大到F0時(shí),b恰好打開(kāi)。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0,氣體溫度保持不變,活塞與隔板厚度均不計(jì),活塞與氣缸、閥門與隔板間的摩擦也不計(jì)。求:
圖4
(ⅰ)F0的大??;
(ⅱ)當(dāng)力F緩慢增大到1.
13、2F0時(shí),活塞c到缸底的距離;
(ⅲ)當(dāng)力F緩慢增大到2F0時(shí),缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)。
解析 (1)液晶在光學(xué)性質(zhì)上具有各向異性,A項(xiàng)錯(cuò)誤;空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)越大,絕對(duì)濕度越大;水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓的比值決定相對(duì)濕度的大小,D項(xiàng)錯(cuò)誤;固體可以分為晶體和非晶體,晶體又分為單晶體和多晶體,其中單晶體具有確定的幾何形狀,非晶體和多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀,B項(xiàng)正確;毛細(xì)現(xiàn)象和浸潤(rùn)現(xiàn)象均是液體表面層分子力作用的宏觀表現(xiàn),C項(xiàng)正確;由氣體分子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知,氣體分子的速率按“中間多,兩頭少”的規(guī)律分布,E項(xiàng)正確。
(2)(ⅰ)對(duì)閥門,剛打開(kāi)時(shí)左右氣體壓強(qiáng)應(yīng)相等,即右側(cè)氣體壓強(qiáng)也為1.
14、5p0,
故對(duì)c有,1.5p0S=p0S+F0(2分)
故F0=0.5p0S(1分)
(ⅱ)對(duì)右側(cè)氣體,從開(kāi)始到b剛打開(kāi)的過(guò)程
根據(jù)玻意耳定律得p0LS=1.5p0L1S(1分)
解得L1=(1分)
對(duì)全部氣體,當(dāng)F為1.2F0時(shí),氣體壓強(qiáng)為
p0+=1.6p0
根據(jù)玻意耳定律有1.5p0=1.6p0L2S(1分)
解得L2=2.5L(1分)
(ⅲ )當(dāng)力為2F0時(shí),設(shè)隔板右側(cè)氣體壓強(qiáng)為p,則p=2p0
根據(jù)玻意耳定律有1.5p0=2p0L3S(1分)
解得L3=2L,故全部氣體恰在隔板a左側(cè)(1分)
則壓強(qiáng)為2p0(1分)
答案 (1)BCE (2)(ⅰ)0.5p
15、0S (ⅱ)2.5L (ⅲ)2p0
5.(1)(5分)如圖5所示,一定質(zhì)量的理想氣體,從圖示A狀態(tài)開(kāi)始,經(jīng)歷了B、C狀態(tài),最后到D狀態(tài),下列判斷正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
圖5
A.A―→B過(guò)程溫度升高,壓強(qiáng)不變
B.B―→C過(guò)程體積不變,壓強(qiáng)變小
C.B―→C過(guò)程體積不變,壓強(qiáng)不變
D.C―→D過(guò)程體積變小,壓強(qiáng)變大
E.C―→D過(guò)程溫度不變,壓強(qiáng)變小
(2)(10分)如圖6所示,豎直放置的均勻細(xì)U形管,左管上端封閉,長(zhǎng)OA=30 cm,右管足夠長(zhǎng)且上端開(kāi)口,底部管長(zhǎng)AB=
16、20 cm。初始時(shí)左右兩管水銀面等高、且水銀柱高為10 cm,左管中封閉氣體溫度為27 ℃。已知大氣壓強(qiáng)為p0=75 cmHg,g取10 m/s2。
圖6
(ⅰ)若對(duì)左管中封閉氣體加熱,直至左、右管中水銀面形成5 cm長(zhǎng)的高度差,則此時(shí)封閉氣體的溫度為多少攝氏度?
(ⅱ)若保持封閉氣體溫度為27 ℃不變。使U形管在豎直面內(nèi)沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則當(dāng)左管的水銀恰好全部進(jìn)入AB內(nèi)時(shí),加速度為多大?
解析 (1)由題圖可知,在A―→B的過(guò)程中,氣體溫度升高,體積變大,且體積與溫度成正比,由=C可知,氣體壓強(qiáng)不變,故選項(xiàng)A正確;在B―→C的過(guò)程中,體積不變,而溫度降低,由=C可知,氣
17、體壓強(qiáng)變小,故選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;在C―→D的過(guò)程中,氣體溫度不變,體積變小,由=C可知,氣體壓強(qiáng)變大,故選項(xiàng)D正確,E錯(cuò)誤。
(2)(ⅰ)設(shè)U形管的橫截面積為S
狀態(tài)一:V1=20 cm×S、T1=273+t1=300 K、p1=p0=75 cmHg(1分)
狀態(tài)二:V2=22.5 cm×S、T2=273+t2、p2=p0+5 cm Hg=80 cmHg(1分)
由理想氣體狀態(tài)方程有=(2分)
解得t2=87 ℃(1分)
(ⅱ)設(shè)水銀密度為ρ,左管的水銀恰好全部進(jìn)入AB時(shí)
狀態(tài)三:V3=30 cm×S、p3
由玻意耳定律有p1V1=p3V3(1分)
AB段水銀柱的質(zhì)量m=ρS·AB
AB段水銀柱右側(cè)所受壓強(qiáng)p3′=p0+ρgΔh2(1分)
由牛頓第二定律有p3′S-p3S=ma(1分)
Δh2=20 cm、AB=20 cm
解得a=22.5 m/s2,方向水平向左(2分)
答案 (1)ABD (2)(ⅰ)87 ℃ (ⅱ)22.5 m/s2 方向 水平向左
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