1、1专题能力训练 16 热学(时间:45 分钟 满分:90 分)1.(1)(多选)(5 分)下列说法正确的是 。 A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著B.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律C.一定质量的理想气体,当它的压强、体积都增大时,其内能一定增加D.因为液体表面层分子分布比内部稀疏,因此液体表面有收缩趋势(2)(10 分)如图所示,圆柱形汽缸开口向上,竖直放置在水平面上,汽缸足够长,内截面积为 S,大气压强为 p0。一厚度不计、质量为 m= 的活塞封住一定量的理想气体,温度为 T0时缸内气体体积为02V0。先在活塞上缓慢放上质量为 3m 的沙子,然后将缸内气体温度缓慢升高到
2、 2T0,求稳定后缸内气体的体积。22.(1)(多选)(5 分)下列说法正确的是 。 A.相同质量的 0 的水的分子势能比 0 的冰的分子势能大B.大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体C.气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关D.气体在等压膨胀过程中温度一定不变(2)(10 分)一密闭容器有进气口和出气口可以和外部连通,将进气口和出气口关闭,此时容器内容积为 V0,内部封闭气体的压强为 p0,将气体缓慢加热,使气体温度由 T0=300 K 升至 T1=350 K。 求此时气体的压强; 保持 T1=350 K 不变,缓慢由出气口抽出部分气体,使气
3、体压强再变回到 p0。求容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。3.(1)(多选)(5 分)下列有关热现象的叙述中正确的是 。 A.布朗运动是液体分子无规则的运动B.分子间不可能同时存在引力和斥力C.热量可以从低温物体传递到高温物体,但一定要引起其他的变化D.一定质量的理想气体发生等压膨胀过程,其温度一定升高3(2)(10 分)若一条鱼儿正在水下 10 m 处戏水,吐出一个体积为 1 cm3的气泡。气泡内的气体视为理想气体,且气体质量保持不变,大气压强为 p0=1.0105 Pa,g 取 10 m/s 2,湖水温度保持不变。 气泡在上升的过程中,气体吸热还是放热?请简述理由。 气泡到达湖面时的
4、体积多大?4.(2018全国卷 )(1)(多选)(5 分)如图所示,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,下列说法正确的是 。 A.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(2)(10 分)如图所示,容积为 V 的汽缸由导热材料制成,面积为 S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门 K。开始时,K 关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为 p0。现将 K 打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入
5、的液体体积为 时,将8K 关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 。不计活塞的质量和体积 ,外界温度保持不变,重力加6速度大小为 g。求流入汽缸内液体的质量。45.(1)(多选)(5 分)以下说法正确的是 。 A.已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离B.为了保存玉米地的水分,可以锄松地面,破坏土壤里的毛细管C.随着分子间距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力减小得快,合力表现为引力D.物质是晶体还是非晶体,比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断E.能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性(2)(10 分)如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通
6、过活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为 m,横截面积为 S,与容器底部相距 h。现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为 T1时活塞上升了 h。已知大气压强为 p0,重力加速度为 g,不计活塞与汽缸间摩擦。 求温度为 T1时气体的压强; 现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加沙粒,当添加沙粒的质量为 m0时,活塞恰好回到与容器底部相距位置,求此时气体的温度。56.(1)(多选)(5 分)关于气体的内能,下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只
7、与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2)(10 分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差 p 与气泡半径 r 之间的关系为 p= ,其中 = 0.070 N/m。现让水下 10 m 处一半径为 0.50 cm 的气泡缓慢上升。已知2大气压强 p0=1.0105 Pa,水的密度 = 1.0103 kg/m3,重力加速度大小 g 取 10 m/s2。 求在水下 10 m 处气泡内外的压强差; 忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。答案：1.答案 (1)CD (2)V0解析 (1)微粒越小,温度越高,
8、布朗运动越显著,选项 A 错误;第二类永动机不可能制成,是因为违背热力学第二定律,选项 B 错误;一定质量的理想气体,压强、体积都增大,温度必然升高,内能一定增加,选项 C 正确;液体表面有收缩趋势,表面层分子分布比内部稀疏,选项 D 正确。(2)设初态气体压强为 p1,放沙后压强为 p2,体积为 V2,升温后体积为 V3,则有p1=p0+ =1.5p0p2=p0+ =3p04等温过程,由 p1V0=p2V2得 V2=0.5V0等压过程,由 得 V3=V0。20=3202.答案 (1)AC (2) p0 76 67解析 (2) 设升温后气体的压强为 p1,由查理定律得00=116代入数据得 p
9、1= p0。76 抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为 V,由玻意耳定律得 p1V0=p0V联立解得 V= V076设剩余气体的质量与原来总质量的比值为 k,由题意得 k= 。0=673.答案 (1)CD (2) 吸热 理由见解析 2 cm3解析 (1)布朗运动不是液体分子无规则的运动,因为分子是用人的肉眼看不到的,它是液体分子运动时对花粉不规则碰撞的反映,故选项 A 错误;分子间可以同时存在引力和斥力,故选项 B 错误;热量可以从低温物体传递到高温物体,但一定要对它做功,也就是要引起其他的变化,选项 C 正确;一定质量的理想气体发生等压膨胀过程,根据理想气体状态方程 =C 可
10、知,其温度一定会升高,故选项 D 正确。(2) 气泡上升的过程中体积增大,对外做功,由于保持温度不变,故内能不变,由热力学第一定律可得,气泡需要吸热。 气泡初始时的压强p1=p0+gh= 2.0105 Pa气泡浮到水面上的气压p1=p0=1.0105 Pa由气体的等温变化可知, p1V1=p2V2代入数据可得 V2=2 cm3。4.答案 (1)BDE (2)15026解析 (1)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
11、 D 项正确;E 项,由理想气体状态方程可知 为定值,状态 d 相对于状态 b,V和 T 均增大,故 p 应减小,故 E 项正确。(2)设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为 V1,压强为 p1;下方气体的体积为 V2,压强为 p2。在活塞下移的过程中,活塞上下方气体的温度保持不变。由玻意耳定律得p0 =p1V12p0 =p2V227由已知条件得 V1= V2+68=1324V2=26=3设活塞上方液体的质量为 m,由平衡条件得p2S=p1S+mg联立以上各式得 m= 。150265.答案 (1)ABE (2) +p0 T1(+0)+04(+0)解析 (1)摩尔体积 Vm= ,气体分子所占空间
12、 V0= ,所以可以求得分子间的平均距离,选项 A 正确; 锄松土壤可以破坏土壤形成的毛细管,可以保存土壤里的水分,所以选项 B 正确;当分子间距离小于r0时表现为斥力,大于 r0时表现为引力,所以随着分子间距离的增大,合力是有时表现为斥力,有时表现为引力,且引力和斥力都减小,选项 C 错误;晶体和非晶体一般从熔点来判断,选项 D 错误;根据热力学定律可知,宏观自然过程自发进行是有其方向性的,能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性,选项 E 正确。(2) 设气体压强为 p1,由活塞平衡可得 p1S=mg+p0S解得 p1= +p0 设温度为 T1时气体为初态,活塞回到与容器底部相距 位置时为
13、末态,体积为 V2,温度为 T2,2有初态: p1= +p0;温度 T1;V1=2hS末态: p2= +p0;温度 T2;V2= S(+0) 2由理想气体的状态方程 得 T2= T1。111=222(+0)+04(+0)6.答案 (1)CDE (2) 28 Pa 1.38解析 (1)气体的内能在宏观上由物质的量、温度和体积决定,质量相同的气体,物质的量不一定相同,选项 A 错误。若是理想气体,不考虑分子势能,其内能由物质的量和温度共同来决定;若是一定质量的理想气体,其内能仅由温度来决定,选项 D 正确。由 =C(C 为常数)知,一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,内能一定增加,
14、选项 E 正确。气体整体运动的速度对应气体的宏观动能,属于机械能,选项 B 错误。改变内能有两种方式:做功和热传递。气体被压缩时,外界对气体做功,但气体吸、放热情况不知,气体内能可能升高、不变或降低,故选项 C 正确。(2) 当气泡在水下 h=10 m 处时,设其半径为 r1,气泡内外压强差为 p1,则 p1= 21代入题给数据得 p1=28 Pa 设气泡在水下 10 m 处时,气泡内空气的压强为 p1,气泡体积为 V1;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为 p2,内外压强差为 p2,其体积为 V2,半径为 r2。气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2 由力学平衡条件有p1=p0+gh+ p1 p2=p0+ p2 气泡体积 V1和 V2分别为V1= 4313V2= 4323联立 式得(12)3=0+2+0+1由 式知, pip0(i=1,2)故可略去 式中的 pi项。代入题给数据得1 .3。 21=32
