北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
专题十五 热学
【专题检测】
A组
一、选择题
1.(2018辽宁丹东一模)(多选)关于分子动理论的规律,下列说法正确的是 ( )
A.扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动
B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,是气体分子间存在斥力的缘故
C.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡,用来表征它们所具有的
“共同热学性质”的物理量是内能
D.已知某种气体的密度为ρ(kg/m3),摩尔质量为M(kg/mol),阿伏加德罗常数为N (mol-1),则该气体分子之间的平均距离
A
可以表示为√
3
M
ρN
A
答案 AD 扩散现象是分子无规则热运动的宏观表现,故A正确;压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气
体压强的存在,故B错误;如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡,用
来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度,不是内能,故C错误;把该气体分子所占空间看成立方体模
型,则有V=d3,又有V= M ,则该气体分子之间的平均距离d=√ M ,故D正确。
0 0 3
ρN ρN
A A
2.(多选)关于热量、功和内能三个物理量,下列说法正确的是 ( )
A.热量、功和内能三者的物理意义相同,只是说法不同
B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
C.热量、功和内能的单位相同
D.功由过程决定,而热量和内能由物体的状态决定
E.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加
答案 BCE 热量、功和内能是三个不同的物理量,它们的物理意义不同,故选项A错误;功与热量都可以作为物体内
能变化的量度,故选项B正确;热量、功和内能的单位相同,都是焦耳,故选项C正确;功和热量由过程决定,内能由物体
的状态决定,故选项D错误;由热力学第一定律可知,物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加,选项E正确。
3.(2020届江苏徐州二中月考,3)一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,将气泡内气体视为理想气体,气泡从
湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6 J的功,此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.气泡内气体的内能增加
B.气泡内气体的内能减少
C.气泡内气体从外界吸收了0.6 J的热量
D.气泡内气体向外界放出了0.6 J的热量
答案 C 一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,气泡内气体可视为理想气体,则气体内能不变,故A、B
错误;根据热力学第一定律得:ΔU=W+Q,则Q=ΔU-W=0-(-0.6) J=0.6 J,即气泡内气体从外界吸收了0.6 J的热量,故C正确,
D错误。
二、非选择题北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
4.用放大600倍的显微镜观察布朗运动。估计放大后的小颗粒(炭)体积为0.1×10-9 m3,炭的密度是2.25×103 kg/m3,摩尔
质量是1.2×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1,则该小炭粒所含分子数约为 个(保留两位有效数字)。
由此可知布朗运动 (选填“是”或“不是”)分子的运动。
答案 5.2×1010 不是
解析 设小炭粒边长为a,则放大600倍后,其体积为
V=(600a)3=0.1×10-9 m3,
10-16
实际体积为V'=a3= m3,
216
25
质量为m=ρ×V'= ×10-15 kg,
24
25
×10-15
含分子数为N= 24 ×6.02×1023个≈5.2×1010
1.2×10-2
可见每一个小炭粒都含有大量的分子,由此可知,布朗运动不是分子的运动。
5.(2020届山东等级考模拟,16)如图所示,按下压水器,能够把一定量的外界空气,经单向进气口压入密闭水桶内。开始
时桶内气体的体积V=8.0 L,出水管竖直部分内外液面相平,出水口与大气相通且与桶内水面的高度差h=0.20 m。出
0 1
水管内水的体积忽略不计,水桶的横截面积S=0.08 m2。现压入空气,缓慢流出了V=2.0 L水。求压入的空气在外界时
1
的体积ΔV为多少?已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,外界大气压强p=1.0×105 Pa,取重力加速度大小g=10 m/s2,设整个过
0
程中气体可视为理想气体,温度保持不变。
答案 2.225 L
解析 本题考查了压强的计算、玻意耳定律,体现了科学思维中科学推理等要素。
设流出2.0 L水后,液面下降Δh,则
V
Δh= 1
S
此时,瓶中气体压强p=p+ρg(h+Δh),体积V=V+V
2 0 1 2 0 1
设瓶中气体在外界压强下的体积为V',则
pV=pV'
2 2 0
初始状态瓶中气体压强为p,体积为V,故
0 0
ΔV=V'-V
0
解得ΔV=2.225 L
B组
一、选择题
1.[2018河北五校联考,33(1),5分](多选)关于热力学定律,下列说法中正确的是 ( )
A.对某物体做功,一定能使该物体的内能增加北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
B.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
C.理想气体的等压膨胀过程一定吸热
D.热量不可能从低温物体传递到高温物体
E.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
答案 BCE 由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,选项A错误。热力学第二定律的开尔文表述为:不可能从单一热库
吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。由此可知,在产生其他影响的情况下,可以从单一热源吸收热量使之完
全变为功,选项B正确。理想气体在等压膨胀过程中,由盖—吕萨克定律可知,气体的温度一定升高,内能一定增加,由热
力学第一定律ΔU=W+Q可知,由于气体膨胀对外做功,W<0,故Q>0,所以气体一定吸热,选项C正确。热力学第二定律
的克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体传到高温物体,选项D错误。一切自发过程总是沿着分子热运动的无
序性增大的方向进行,这是热力学第二定律的微观意义,选项E正确。
2.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用a mL纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液,现已测得一滴溶液的体积为c
mL,将一滴溶液滴入水中,油膜充分展开后面积为S cm2,估算油酸分子的直径大小为 ( )
ac bc
A. cm B. cm
bS aS
ab c
C. cm D. cm
cS S
a ac V ac
答案 A 一滴溶液中纯油酸体积为V= ×c mL= mL,油膜面积为S cm2,油酸分子直径d= = cm,所以A正确,
b b S bS
B、C、D错误。
3.(2020届天津一中、益中学校月考,9)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、状态C变到状态D,其体
积V与热力学温度T的关系如图所示,O、A、D三点在同一直线上,则下列表述正确的是 ( )
A.由状态A变到状态B过程中,气体吸收热量
B.由状态B变到状态C过程中,气体从外界吸收热量,内能增加
C.C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D.D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态的少
答案 AD 本题考查了热力学第一定律和理想气体状态方程,体现了科学思维中科学推理、科学论证等要素。气体
由状态A到状态B体积不变,发生的是等容变化,气体不做功W=0,温度升高,内能增加,ΔU>0,根据热力学第一定律
ΔU=W+Q,知Q>0,气体吸收热量,所以A选项是正确的;由状态B到状态C的过程中,温度不变,内能不变,ΔU=0,体积变大,
气体对外界做功,W<0,根据热力学第一定律知Q>0,气体从外界吸收热量,故B错误;气体从C到D发生等容变化,根据
查理定律知p∝T,T >T ,所以p >p ,即C状态气体的压强大于D状态气体的压强,故C错误;A点和D点在过原点的连
C D C D
线上,说明气体由A到D压强不变,体积增大,分子的密集程度减小,状态D温度高,分子的平均动能大,状态A和状态D
压强相等,所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态的少,所以D选项是正确的。故选A、D。
4.(2020届江苏扬州月考,12)某台回热式制冷机工作时,一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程,
已知状态A和B的温度均为27 ℃,状态C和D的温度均为-133 ℃,下列判断正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
A.气体由状态A到B过程,温度可能先升高后降低
B.气体由状态B到C过程,内能保持不变
C.气体由状态C到D过程,分子间的平均距离减小
D.气体由状态C到D过程,气体对外做功
答案 AD 本题考查热力学定律,主要考查考生的科学推理素养。
pV pV
状态A和B的温度相等,根据 =C状态A和B的温度相等,根据 =C,经过A、B的等温线应是过A、B的曲线,
T T
沿直线由A到B,pV可能先增大后减小,所以温度可能先升高后降低,故A正确;气体由状态B到C过程,体积不变,根据
pV
=C,压强减小,温度降低,则内能减小,故B错误;气体由状态C到D过程,体积增大,分子间的平均距离增大,故C错误;
T
气体由状态C到D过程,体积增大,气体对外做功,故D正确。
5.(2020届江苏常州期中,6)夏天,小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候,会觉得从轮胎里喷出的气体凉,如果把
轮胎里的气体视为理想气体,则关于气体喷出的过程,下列说法正确的是 ( )
A.气体的内能减少
B.气体的内能不变
C.气体来不及与外界发生热交换,对外做功,温度降低
D.气体膨胀时,热量散得太快,使气体温度降低了
答案 AC 本题考查气体内能、热力学第一定律,主要考查考生的科学推理素养。
气体喷出时,来不及与外界交换热量,发生绝热膨胀,Q=0,对外做功,由热力学第一定律的表达式W+Q=ΔU可知,气
体内能减少,温度降低,故选A、C。
二、非选择题
6.(2018湖北黄冈期末,33)如图甲所示,用气体压强传感器“探究气体等温变化的规律”,操作步骤如下:
①把注射器活塞推至注射器中间某一位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;
③重复上述步骤②,多次测量;
1
④根据记录的数据,作出V- 图线,如图乙所示。
p
(1)完成本实验的基本要求是 (填正确答案标号)。
A.在等温条件下操作
B.封闭气体的注射器密封良好
C.必须弄清所封闭气体的质量
D.气体的压强和体积必须用国际单位制单位
1
(2)理论上由V- 图线分析可知,如果该图线 ,就说明气体的体积跟压强的倒数成正比,即体积与
p
压强成反比。
(3)若实验操作规范正确,则图线不过原点的原因可能是 ,图乙中V 代表 。
0
答案 (1)AB (2)为过坐标原点的直线 (3)传感器与注射器间有气体 传感器与注射器间气体体积北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
解析 (1)该实验的条件是温度不变、气体质量一定,所以要在等温条件下操作,注射器密封性要好,故A、B正确。研
究质量一定的气体压强与体积的关系,不需要测量气体的质量,故C错误。研究气体的压强和体积的比例关系,单位无
需统一为国际单位制单位,故D错误。
pV 1
(2)由理想气体状态方程 =C可知,根据实验数据画出的V- 图线应是过坐标原点的直线。
T p
1
(3)题图所示图线的方程为V=k -V,说明注射器中的气体体积小于实际的封闭气体的体积,结合实验的器材可知,
0
p
V 代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。
0
7.[2018东北三校联考,33(2),10分]一端开口且导热性能良好的汽缸固定在水平面上,如图所示,用质量和厚度均可忽略
不计的活塞封闭一定质量的理想气体。系统平衡时,活塞与汽缸底部的距离为h=10 cm;外界环境的温度保持不变,将
1
质量分别为2m和m的砝码甲、乙放在活塞上,系统再次平衡时活塞与汽缸底部的距离为h=5 cm;现将汽缸内气体的
2
温度缓缓升高Δt=60 ℃,系统再次平衡时活塞与汽缸底部的距离为h=6 cm;然后拿走砝码甲,使汽缸内气体的温度再次
3
缓缓升高Δt'=60 ℃,系统平衡时活塞与汽缸底部的距离为h。忽略活塞与汽缸之间的摩擦。
4
①最初汽缸内封闭的理想气体的温度t 为多少摄氏度?
1
②最终活塞与汽缸底部的距离h 为多少?
4
答案 ①27 ℃ ②10.5 cm
解析 ①假设汽缸的横截面积为S,气体初始状态的体积为V=hS、压强为p=p,温度为T
1 1 1 0 1
3mg
将甲、乙两砝码放在活塞上后,气体体积为V=hS、温度为T、压强为p=p+
2 2 1 2 0
S
由玻意耳定律有pV=pV
1 1 2 2
3mg
解得p=2p=2p,则p=
2 1 0 0
S
汽缸内气体的温度缓缓地升高Δt=60 ℃时,温度为T=T+60 K、体积为V=hS
3 1 3 3
V V
由盖—吕萨克定律得 2 = 3
T T
1 3
解得T=300 K,即t=27 ℃
1 1
mg 4
②如果拿走砝码甲,使汽缸内气体的温度再次缓缓地升高Δt'=60 ℃时,则此时气体压强为p=p+ = p、体积
4 0 0
S 3
为V=hS、温度为T=T+Δt+Δt'=420 K
4 4 4 1
p V p V
由理想气体状态方程有 1 1 = 4 4
T T
1 4
代入数据解得h=10.5 cm
4
8.[2019福建四校二联,33(2)]如图所示,体积为V 的导热性能良好的容器中充有一定质量的理想气体,室温T=300 K。
0 0
有一光滑导热活塞C(体积可忽略)将容器分成A、B两室,A室的体积是B室的3倍,B室内气体压强为大气压的1.5倍,
左室容器中连接有一阀门K,可与大气相通(外界大气压等于p)。
0
(ⅰ)将阀门K打开后,B室的体积变成多少?北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
(ⅱ)打开阀门K后将容器内的气体从300 K加热到900 K,B室中气体压强变为多少?
3V 9p
答案 (ⅰ) 0 (ⅱ) 0
8 8
V
解析 (ⅰ)B室气体的初状态p =1.5p,V = 0 ,打开阀门,B室气体做等温变化,p =p,体积为V ,由玻意耳定律得
B0 0 B0 4 B 0 B
3V
p V =p V ,解得V = 0。
B0 B0 B B B
8
(ⅱ)温度从T=300 K升高到T,B中的气体体积由V 变化到V,气体做等压变化,由盖—吕萨克定律得 T = T ,解
0 B 0 0
V V
0 B
得T=800 K。温度从800 K升高到T=900 K的过程中,压强由p 变为p ,气体做等容变化,由查理定律得p = p ,解得
1 0 B1 B B1
T T
1
9p
p = 0。
B1
8
