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作业15 热学
选择题每小题3 分。
1.(2024 江苏二模)如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情境,以下关于布朗运动的说法
正确的是( )
A.悬浮微粒越大,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
B.布朗运动就是液体分子的无规则运动
C.悬浮微粒的无规则运动,是悬浮微粒分子的无规则运动的结果
D.液体温度越高,悬浮微粒运动越剧烈
2.(2024 浙江诸暨月考)下列关于泡茶中的物理现象,说法错误的是( )
A.泡茶时,开水能比冷水更快泡出茶香,是因为温度越高分子热运动越剧烈
B.放入茶叶后,水的颜色由浅变深,是扩散现象
C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收,说明茶水与茶托间是浸润的
D.打碎的茶杯不能拼接复原,说明分子间不存在作用力
3.如图所示,若某露珠的体积为V=9.0×10-4 cm3,已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量M=18 g/mol,
阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023 mol-1。则下列说法正确的是( )
A.1 g 水含有的分子数约为3×1023
B.1 个水分子的体积约为3×10-30 m3
C.该露珠中含有的分子数约为3×1019
D.8.1×109个水分子的质量约为24.3 g
4.关于下列四幅图说法正确的是( )
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A.图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图,连线表示小炭粒的运动轨迹
B.图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情境,证明水浸润该材料
C.图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线,则T2>T1
D.图丁中一只水黾能停在水面上,是浮力作用的结果
5.下列说法正确的是( )
A.某封闭容器内的理想气体做等容变化,当温度升高时,分子的密集度减小
B.某封闭容器内的理想气体做等容变化,当压强降低时,分子的平均动能可能不变
C.某封闭容器内的理想气体做等容变化,当温度升高时,气体分子的总动能增大
D.某种材料的微观结构如图所示,该材料可能是非晶体
6.某容积为3.4 L 的钢瓶内装有压强为15 100 kPa 的氧气。钢瓶内氧气可视为理想气体且氧气从钢
瓶排出时温度的降低可以忽略,在大气压强为1.0×105 Pa 的环境下,将钢瓶内的氧气以每分钟2.0 L 的
流量供给某人使用,则最多可使用的时间约为( )
A.68 min
B.127 min
C.255 min
D.510 min
7.(2024 浙江9+1 联盟)如图所示,一定质量的理想气体从状态a(p0、V0、T0)经热力学过程
a→b→c→a 后又回到状态a。下列说法正确的是( )
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A.a→b 过程,分子的平均动能减小
B.b→c 过程,气体的温度先降低再升高
C.c→a 过程,在单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数减少
D.a→b→c→a 循环过程,气体吸收的热量为1
2
p0V0
8.四冲程柴油机的工作过程分为进气、压缩、做功和排气四个冲程。为研究压缩冲程原理,将这一
过程用如图所示的装置模拟。初始时刻用不计厚度和重力的活塞在A 位置(汽缸顶端)封住一部分气
体,此时绝热汽缸内气体的压强刚好为p0,温度为T0,在活塞上放置质量为m 的重物将活塞缓慢压到B
位置(汽缸高度一半处)静止,此时汽缸内气体压强达到4p0,在此位置混合气体瞬间压燃,温度升高,压
强变为8p0。已知汽缸的横截面积为S,外界大气压强始终为p0,重力加速度为g,下列说法正确的是(
)
A.活塞从A 到B 过程,缸内气体内能可能不变
B.活塞到B 位置,气体压燃前缸内气体温度为3T0
C.重物质量m=4 p0 S
g
D.气体压燃后瞬间,重物的加速度大小为4
3
g
9.(多选)如图所示,一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上,用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸
分为f、g、h 三部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长,三部分中气体的温度、体积、
压强均相等。现通过电阻丝对f 中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后( )
A.h 中的气体内能增加
B.f 与g 中的气体温度相等
C.f 与h 中的气体温度相等
D.f 与h 中的气体压强相等
10.如图甲所示,一高度为H 的汽缸直立在水平地面上,汽缸壁和活塞都是绝热的,活塞横截面积为S,
在缸的正中间和缸口处有固定卡环,活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。活塞下方封闭有一定质
量的理想气体,已知理想气体内能U 与温度T 的关系为U=αT,α 为正的常量,重力加速度为g。开始时
封闭气体温度为T0,压强等于外界大气压强p0,现通过电热丝缓慢加热,封闭气体先后经历了图乙所示
的三个状态变化过程,则( )
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甲
乙
A.活塞质量为p0 S
g
B.从b→c 过程,气体对外做功3 p0 SH
2
C.从a→d 全过程,气体内能增加3αT0
D.从a→d 全过程,气体吸收的热量小于其内能的增量
11.(多选)(2024 河北卷)如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左、右两部分,左侧封闭
一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且
水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽
缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后( )
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比,汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少
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参考答案
作业15 热学
1.D
【解析】 悬浮微粒越大,同一时刻撞击颗粒的液体分子数越多,液体分子对颗粒的撞击力越平衡,
撞击作用的不平衡性越不明显,故A 错误;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,
是由于液体分子对悬浮小颗粒撞击力不平衡造成的,所以布朗运动说明了液体分子不停地做无
规则运动,但不是液体分子的无规则运动,也不是悬浮微粒分子的无规则运动的结果,故B、C 错
误;液体温度越高,液体分子做无规则运动越剧烈,对悬浮微粒的撞击越剧烈,悬浮微粒运动越剧烈,
故D 正确。
2.D
【解析】 泡茶时,开水能比冷水更快泡出茶香,是因为温度越高分子热运动越剧烈,故A 正确,不
符合题意;放入茶叶后,水的颜色由浅变深,是扩散现象,故B 正确,不符合题意;泡茶过程中洒漏在
茶托上的茶水可被茶托快速吸收,说明茶水与茶托间是浸润的,故C 正确,不符合题意;打碎的茶
杯不能拼接复原,是因为分子间距离太大,分子间作用力可以忽略不计,并不是分子间不存在作用
力,故D 错误,符合题意。
3.C
【解析】 1 g 水的物质的量为n= m
M = 1
18
mol,含有的分子数约为N=nNA=3×1022,故A 错误;水的
摩尔体积为Vmol= M
ρ
=1.8×10-5 m3/mol,则1 个水分子的体积约为V0=V mol
N A
=3×10-29 m3,故B 错误;
该露珠中含有的分子数约为N1= V
V 0
=3×1019,故C 正确;8.1×109个水分子的物质的量为n1=
8.1×10
9
N A
=1.35×10-14 mol,质量为m1=n1M=2.43×10-13 g,故D 错误。
4.C
【解析】 图甲是每隔一段时间把观察到的小炭粒的位置记录下来,然后用直线把这些位置依次
连接成折线,所以小炭粒的运动位置连线图反映每隔一段时间小炭粒的位置,而不是运动轨迹,故
A 错误;图乙管内的液面低于管外液面,液体不浸润管壁,即水与该材料不浸润,故B 错误;在图丙
p-V 图像中作一条竖直的等容线,与两条等温线的交点所对应的压强分别为p1、p2,可知p1<p2,根
据p1
T 1
= p2
T 2
,可得T1<T2,故C 正确;水黾能停在水面上,是水的表面张力作用的结果,故D 错误。
5.C
【解析】 某封闭容器内的理想气体做等容变化,因为理想气体的体积不变,所以分子的密集度不
变,A 错误;当压强降低时,理想气体的温度降低,分子的平均动能减小,B 错误;当温度升高时,气体
分子的平均动能增大,分子个数不变,则气体分子的总动能增大,C 正确;由图可知,该材料分子排
列规则,是晶体,D 错误。
6.C
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【解析】 氧气发生等温变化,根据玻意耳定律有p1V1=p2V2,可得V2=
p1V 1
p2
= 15 100×10
3×3.4
1.0×10
5
L=513.4 L,则最多可使用的时间约为t=V 2-V 1
ΔV
= 513.4 -3.4
2.0
min=255 min,故选C。
7.D
【解析】 a→b 过程,由查理定律p0
T a
= 2 p0
T b
,解得Tb=2Ta=2T0,所以a→b 过程,温度升高,分子的平
均动能增大,故A 错误;因为pbVb=pcVc,所以Tb=Tc,b→c 过程气体压强p 与体积V 的乘积pV 先增
大后减小,由理想气体状态方程pV
T
=C 可知,b→c 过程,气体的温度先升高再降低,故B 错误;c→a
过程,由盖-吕萨克定律可知,气体温度降低,分子平均动能减小,而压强不变,则在单位时间内气体
分子对单位面积器壁的撞击次数增多,故C 错误;a→b→c→a 循环过程,外界对气体做的功为
W=-1
2
p0V0,由热力学第一定律有ΔU=Q+W,其中ΔU=0,解得Q=1
2
p0V0,则气体吸收的热量为1
2
p0V0,D 正确。
8.D
【解析】 因汽缸绝热,活塞从A 到B 过程,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,缸内气体内
能增加,A 错误;活塞从A 到B 过程,由理想气体状态方程有p0V
T 0
=
4 p0· 1
2 V
T B
,解得TB=2T0,B 错
误;对重物及活塞受力分析有mg+p0S=4p0S,解得m=3 p0 S
g
,C 错误;气体压燃后瞬间,对重物及活
塞由牛顿第二定律有8p0S-mg-p0S=ma,解得a=4
3
g,D 正确。
9.AD
【解析】 当电阻丝对f 中的气体缓慢加热时,f 中的气体温度升高,内能增大,根据理想气体状态
方程可知f 中的气体压强增大,会缓慢推动左边活塞,g 的体积被压缩,则弹簧被压缩,弹簧弹力变
大,对右边活塞有弹力作用,缓慢向右推动右边活塞,故活塞对h 中的气体做正功,且是绝热过程,
由热力学第一定律可知,h 中的气体内能增加,A 正确;加热前,三部分中气体的温度、体积、压强
均相等,加热后,当系统稳定时,活塞受力平衡,可知弹簧处于压缩状态,对左边活塞分析有pfS=F 弹
+pgS,则pf>pg,分别对f、g 中的气体分析,根据理想气体状态方程有p0V 0
T 0
= pf V f
T f
, p0V 0
T 0
= pgV g
T g
,
由题意可知,因弹簧被压缩,则Vf>Vg,联立可得Tf>Tg,B 错误;对弹簧、活塞及g 中的气体组成的系
统分析,根据平衡条件可知,f 与h 中的气体压强相等,D 正确;在达到稳定过程中,h 中的气体体积
变小,f 中的气体体积变大,稳定时f、h 中的气体压强相等,对h 中的气体,根据理想气体状态方程
有p0V 0
T 0
= phV h
T h
,联立可得Tf>Th,C 错误。
10.C
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【解析】 从b→c 过程,气体等压膨胀,由受力平衡有1.5p0S=p0S+mg,解得m= p0 S
2 g
,故A 错误;p-T
图像斜率不变时气体体积不变,只有在b→c 过程中气体对外做功,W=1.5p0S· H
2 = 3
4
p0SH,故B 错
误;在a→d 全过程中,由理想气体状态方程有p0V 0
T 0
= 2 p0·2V 0
T d
,由题目条件可知,气体内能增加
ΔU=α(Td-T0)=3αT0,故C 正确;从a→d 全过程,气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体吸收
的热量大于其内能的增量,故D 错误。
11.ACD
【解析】 开始弹簧处于压缩状态,因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧漏出,左侧气体压强变
小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,最终左、右两侧气体压强相等,且弹簧恢复原长,故A 正
确;活塞初始时静止在汽缸正中间,但由于活塞向左移动,左侧气体体积小于右侧气体体积,因此左
侧气体质量小于右侧气体质量,故B 错误;由于密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,但弹簧弹
性势能减少了,可知气体的内能增加,故C 正确;初始时气体在左侧,最终气体充满整个汽缸,则初
始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍,故D 正确。
