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2019年高考物理 真題同步分類解析 專題09 熱學(xué)(含解析)

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1、專題09 熱學(xué) 1.(2019全國1卷33)[物理—選修3-3](15分) (1)(5分)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__________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度,容器中空氣的密度__________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。 (2)(10分)熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。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

2、中的材料加工處理,改部其性能。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013 m3,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3.2×10-2 m3,使用前瓶中氣體壓強為1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106 Pa;室溫溫度為27 ℃。氬氣可視為理想氣體。 (i)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強; (i i)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃,求此時爐腔中氣體的壓強。 【答案】 (1)低于 大于 (2)(i)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

3、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 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=10p1 ③ 聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=32×107 Pa ④ (ii)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 ⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108 Pa ⑥ 2.(全國2卷33)[物理—選修3-3](15分) (1)(5分)如p-V圖所示,1、2、3三

4、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N1______N2,T1______T3,T3,N2______N3。(填“大于”“小于”或“等于”) (2)(10分)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,

5、活塞沒有到達(dá)兩汽缸的連接處,求: (i)抽氣前氫氣的壓強; (ii)抽氣后氫氣的壓強和體積。 【解析】(15分) (1)大于 等于 大于(5分) (2)10分 (i)設(shè)抽氣前氫氣的壓強為p10,根據(jù)力的平衡條件得 (p10–p)·2S=(p0–p)·S① 得p10=(p0+p)② (ii)設(shè)抽氣后氫氣的壓強和體積分別為p1和V1,氫氣的壓強和體積分別為p2和V2,根據(jù)力的平衡條件有p2·S=p1·2S③ 由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④ p2V2=p0·V0⑤ 由于兩活塞用剛性桿連接,故 V1–2V0=2(V0–V2)⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式解得 ⑦

6、 ⑧ 3. (全國3卷33)[物理一一選修3–3](15分) (1)(5分)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 。 (2)(10分)如圖,一粗細(xì)均勻的細(xì)管開

7、口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0 cm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2.0 cm。若將細(xì)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76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K。 (i)求細(xì)管的長度; (i)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。 【解析】 (1)使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積。 (2)(i)設(shè)細(xì)管的長度為l,

8、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h,被密封氣體的體積為V,壓強為p;細(xì)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 ③ 式中,p、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) ④ V1=S(L–h) ⑤ 由①②③④⑤式和題給條件得L=41 cm ⑥ (ii)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 ⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得:T=312 K ⑧ 4

9、. (北京卷15)下列說法正確的是( ) A.溫度標(biāo)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 【答案】A 【解析】溫度是物體內(nèi)大量分子熱運動的平均動能的標(biāo)志,所以溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度,A正確。 5. (江蘇卷13.A)[選修3–3](12分) (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

10、均動能保持不變 (D)分子的密集程度保持不變 (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)系圖象如題13A-1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. (3)如題13A-2圖所示,一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的等壓過程,B→C的絕熱過程(氣體與外界無熱量交換),其中B→C過程中內(nèi)能減少900 J.求A→B→C過程中氣體對外界做的總功. 【答案】 (1)CD (2)引力 C (3)A→B過程 W1=–p(VB–VA) B→C過程,根據(jù)熱力學(xué)第一定律 W2=?U 則對外界做的總功W=–(W1+W2) 代入數(shù)據(jù)得W=1 500 J 【易錯點】根據(jù)根據(jù)熱力學(xué)第一定律W+Q=,得W=-900J,錯誤原因:此為外界對氣體做功,要求氣體對外界做功,所以應(yīng)W=900J,無負(fù)號。 5

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