1、1单元质检十三 热学(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 6小题,每小题 7分,共 42分。每小题选对 1个得 2分,选对 2个得 4分,选对3个得 7分;每选错 1个扣 4分,最低得分为 0分)1.(2019宁夏银川一中月考)下列说法中正确的是( )A.当两分子间距离大于平衡距离 r0时,分子间的距离越大,分子势能越小B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.在空气中一定质量的 100 的水吸收热量后变成 100 的水蒸气,则吸收的热量大于增加的内能D.对一定质量的气体做功,气体的内能不一定增加E.热量不可以从低温物体向高温物体传递答案 BCD解析 A、当两分子
2、间距离大于平衡距离 r0时,分子间的距离增大,分子力做负功,分子势能增加,A 错误;B、液体表面张力的作用会使表面积最小,所以叶面上的小露珠呈球形,B 正确;C、由于液体变成气体体积变大,要对外做功,由热力学第一定律知,吸收的热量大于增加的内能,C 正确;D、对一定质量的气体做功时,气体可能对外放热,气体的内能不一定增加,D 正确;E、根据热力学第二定律:热量不能自发地从低温物体传到高温物体,如果有外界作用,热量可以从低温物体向高温物体传递,E 错误。故选 BCD。2.(2019云南红河戈奎中学月考)下列说法正确的是( )A.一定质量的气体,在体积不变时,分子每秒与器壁平均碰撞次数随着温度降低
3、而减少B.晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大C.空调既能制热又能制冷,说明在不自发地条件下热传递方向性可以逆向D.外界对气体做功时,其内能一定会增大E.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成2答案 ACE解析 A、一定量的气体,在体积不变时,温度降低,压强减小,根据气体压强原理知道分子每秒平均碰撞次数也减少,故 A正确;B、晶体都有固定的熔点,故 B错误;C、根据热力学第二定律,热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,但不能自发地从低温物体传递到高温物体,故 C正确;D、根据热力学第一定律可知,当外界对气体做功的同时,对外放热,其内能
4、可能会增大,也可能减小,也可能不变,故 D错误;E、生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,故 E正确。故选 ACE。3.(2018广东佛山一质检)下列说法正确的是( )A.扩散现象说明分子总在做无规则热运动B.物体吸热,物体分子平均动能必定增大C.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化D.分子间距等于分子间平衡距离时,分子势能最小E.一切热现象的自发过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行答案 ADE解析 不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。扩散的实质是分子的相互渗入,表明一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,故 A正
5、确;改变物体温度的方法有两个:做功、热传递,物体吸热的同时又对外做功,分子平均动能未必增大,故 B错误;根据热力学第二定律,内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化。故 C错误;分子间距等于分子间平衡距离时,若增大距离分子力表现为引力做负功,其分子势能增加,若减小距离时表现为斥力做负功,其分子势能增加,则分子间距等于分子间平衡距离时,分子势能最小。故 D正确;热力学第二定律的微观意义是“一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”,故 E正确;综上分析,正确选项为 ADE。4.(2018全国卷 )如图,一定质量的理想气体从状态 a开始,经历过程 、 、 、 到达状态 e,对此气体,下
6、列说法正确的是 ( )3A.过程 中气体的压强逐渐减小B.过程 中气体对外界做正功C.过程 中气体从外界吸收了热量D.状态 c、 d的内能相等E.状态 d的压强比状态 b的压强小答案 BDE解析 过程 是等容变化,温度升高,压强增大,故 A项错误;过程 中,体积增大,气体对外做功,故 B项正确;过程 是等容变化,温度降低,放出热量,故 C项错误;过程 是等温变化,温度不变,故状态c、 d的内能相等,故 D项正确;过程 为等压变化,故 pb=pc,过程 为等温变化,体积增大,故 pcpd,所以 pbpd,故 E项正确。5.(2018全国卷 )对于实际的气体,下列说法正确的是( )A.气体的内能包
7、括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能答案 BDE解析 气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项 A、C 错误,B、E 正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项 D正确。6.(2018全国卷 )如图,一定量的理想气体从状态 a变化到状态 b,其过程如 p-V图中从 a到 b的直线所示。在此过程中( )A.气体温度一直降低4B.气体内
8、能一直增加C.气体一直对外做功D.气体一直从外界吸热E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案 BCD解析 根据理想气体方程 =C,气体的压强和体积都增加,所以气体温度升高,内能增加,A 错、B 对;气pVT体的体积增大,气体对外做功,C 对;根据热力学第一定律 U=W+Q,其中 U0,W0,从外界吸收热量,D 对;气体吸收的热量,一部分对外做功,另一部分增加了气体的内能,E 错。二、非选择题(本题共 5小题,共 58分)7.(8分)(2018山东潍坊模拟)在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中,某同学按如下操作:a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液,测出其体积;b.在装有水、撒适量痱子
9、粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液,使薄膜形状稳定;c.将玻璃板放在浅盘上,将油膜形状描绘在玻璃板上;d.将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径。(1)其中有操作错误的步骤是 ; (2)已知油酸酒精溶液中油酸体积占比例为 k,N滴油酸溶液体积为 V,一滴油酸溶液形成油膜的面积为 S,则油酸分子的直径为 。 答案 (1)a (2)kVNS解析 (1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入 N滴油酸酒精溶液,测出其体积为 V,则一滴该溶液的体积为 V1= ,故有操作错误的步骤是 a;VN(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V0= ,一滴油酸酒精溶液
10、形成的油膜面积为 S,那么油酸分kVN子直径为 d= 。kVNS8.(12分)(1)如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置,气体的压强可从仪表上读出,一段空气柱被橡胶塞和柱塞封闭在针筒内,从刻度尺上可读出空气柱的长度。实验过程中气体压缩太5快会使气体温度 (选填“升高”“不变”或“降低”)。实验中气体向外漏气,测得气体的体积与压强的乘积 (选填“变大”“不变”或“变小”)。 (2)如图所示是探究气体等温变化规律的简易装置图,下表是某小组的数据。若要研究 p、 V之间的关系,绘制图象时应选用 选填“ p-V”或“ p- ” 作为坐标系;仔细观察发现 pV的值越来1V越小,可能的原因是 。
11、 答案 (1)升高 变小 (2)p- 漏气1V解析 (1)实验过程中气体压缩太快,外界对气体做了功,而气体向外界散热较少,气体的内能增大,气体温度升高;实验过程中,气体做等温变化,气体的压强 p、体积 V和温度 T之间满足关系式 pV=nRT,其中 n为气体的摩尔数, R为常数, T为气体温度,也恒定不变,如果实验中气体向外漏气,那么 n就会减小,所以气体的体积与压强的乘积变小。(2)由表得, pV近似为定值,用 p- 坐标时,图象类似为直1V线,而用 p-V作为坐标系时为曲线,所以应选用 p- 作为坐标系。1V系统 pV的值下降,可能原因是温度下降、有气体泄漏等原因,因是等温变化,所以是漏气
12、。9.(12分)(2018河南郑州质检)一定质量的理想气体从状态 A变化到状态 B,再变化到状态 C,其状态变化过程的 p-V图象如图所示。已知该气体在状态 A时的温度为 27 。求:(1)该气体在状态 B时的温度;(2)该气体从状态 A到状态 C的过程中与外界交换的热量。6答案 (1)-173 (2)200 J解析 (1)对于理想气体: A B过程,由查理定律得 ,pATA=pBTB解得 TB=100K,所以 tB=TB-273 =-173。(2)B C过程,由盖吕萨克定律得 ,VBTB=VCTC解得 TC=300K,所以 tC=TC-273 =27。由于状态 A与状态 C温度相同,气体内能
13、相等,而 A B过程是等容变化气体对外不做功, B C过程中气体体积膨胀对外做功,即从状态 A到状态 C气体对外做功,故气体应从外界吸收热量,即Q=p V=1105(310-3-110-3)J=200J。10.(12分)(2019河北衡水中学月考)如图所示,一细 U型管两端开口,用两段水银柱封闭了一段空气柱在管的底部,初始状态时气体温度为 280 K,管的各部分尺寸如图所示,图中封闭空气柱长度 L1=20 cm。其余部分长度分别为 L2=15 cm,L3=10 cm,h1=4 cm,h2=20 cm;现使气体温度缓慢升高,取大气压强为 p0=76 cmHg,求:(1)气体温度升高到多少时右侧水
14、银柱开始全部进入竖直管;(2)气体温度升高到多少时右侧水银柱与管口相平。答案 (1)630 K (2)787.5 K解析 (1)设 U型管的横截面积是 S,以封闭气体为研究对象,其初状态: p1=p0+h1=(76+4)cmHg=80cmHg,V1=L1S=20S当右侧的水银全部进入竖直管时,水银柱的高度: h=h1+L3=(4+10)cm=14cm,此时左侧竖直管中的水银柱也是 14cm7气体的状态参量: p2=p0+h=(76+14)cmHg=90cmHg,V2=L1S+2L3S=20S+210S=40S由理想气体的状态方程得:p1V1T1=p2V2T2代入数据得: T2=630K(2)水
15、银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动,右侧水银柱与管口相平时,气体的体积: V3=L1S+L3S+h2S=20S+10S+20S=50S由盖吕萨克定律:V2T2=V3T3代入数据得: T3=787.5K11.(14分)(2018山西孝义一模)如图所示,容器 A和汽缸 B都能导热,均处于 27 的环境中,汽缸 B上方与大气连通,大气压强为 p0=1.0105 Pa。开始时阀门 K关闭, A内为真空,其容积 VA=1.2 L,B内活塞横截面积 S=100 cm2、质量 m=1 kg,活塞下方充有理想气体,其体积 VS=4.8 L。活塞上方恰与汽缸上部接触但没有弹力。 A与
16、B间连通细管体积不计,打开阀门 K后使活塞缓慢下移。不计摩擦, g取 10 m/s2。(1)求稳定后活塞的位置及活塞下移过程中汽缸 B内气体对活塞做的功。(2)稳定后将阀门 K再次关闭,然后把整个装置放置于 207 的恒温槽中。求活塞稳定后汽缸 B内气体的压强。答案 (1)-121.2 J (2)1.212105 Pa解析 (1)未打开阀门 K时有: pB= =1.01105Pap0S+mgS打开阀门后,活塞缓慢下降。如果活塞稳定时停留在汽缸底部,则此时气体体积减小为 1.2L,压强会大于 pB,不符合实际,故最终活塞未与汽缸底部接触。所以气体的温度、压强均未变化,则体积也不变,设最终汽缸 B
17、中气体体积为 V1则有: VS=VA+V1,代入数据解得: V1=3.6L。8活塞下移距离为: d= m=0.12mVS-V1S =(4.8-3.6)10-310010-4所以稳定后活塞的位置距汽缸顶部为 0.12m。气体对活塞的作用力为: pS=p0S+mg=11050.01+10N=1010N做功为: W=-pSd=-10100.12J=-121.2J(2)阀门 K关闭,整个装置放置于 207的恒温槽中,则活塞将上升,如果气体发生等压变化,设最终体积为 V2,根据查理定律: ,V2T2=V1T1解得: V2=5.76LVB=4.8L说明活塞最终停在汽缸顶部,根据理想气体状态方程有:pBV1T1 =pBVST2代入数据解得: pB=1.212105Pa
