单元检测十三　热学.docx

单元检测十三　热学 考生注意：‎ ‎1.本试卷共4页.‎ ‎2.答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.‎ ‎3.本次考试时间90分钟，满分100分.‎ ‎4.请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.‎ 一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得4分，选错得0分)‎ ‎1.以下关于布朗运动的说法正确的是(　　)‎ A.布朗运动就是分子的无规则运动 B.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 C.一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚.这说明温度越高布朗运动越激烈 D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 ‎2.关于温度的概念，下列说法中正确的是(　　)‎ A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大 B.物体温度高，则物体每一个分子的动能都大 C.某物体内能增大时，其温度一定升高 D.甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体的大 ‎3.(2015·北京理综·13)下列说法正确的是(　　)‎ A.物体放出热量，其内能一定减小 B.物体对外做功，其内能一定减小 C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 ‎4.下列说法正确的是(　　)‎ A.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 B.扩散现象表明，分子在永不停息地运动 C.当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小 D.当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力都为零 ‎5.根据热力学定律，下列说法正确的是(　　)‎ A.热量可以从低温物体自发地向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C.科技的不断进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”‎ ‎6.用隔板将一容器隔成A和B两部分，A中充有一定量的气体，B为真空(如图1甲所示)，现把隔板抽去，A中的气体将自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀.则关于气体的自由膨胀下列说法中正确的是(　　)‎ 图1‎ A.在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同 B.在自由膨胀过程中，只要把握好隔板插入的时机，全部气体都能到达B部分 C.气体充满整个容器后，只要时间足够长，还能全部自动回到A部分 D.气体充满整个容器后，B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分 二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎7.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其VT图象如图2所示.下列说法正确的有(　　)‎ 图2‎ A.A→B的过程中，气体对外界做功 B.A→B的过程中，气体放出热量 C.B→C的过程中，气体压强不变 D.A→B→C的过程中，气体内能增加 ‎8.对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)‎ A.保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变 B.保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变 C.若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变 D.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关 E.当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小 ‎9.(2017·河南六市一联)下列说法中正确的是(　　)‎ A.压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现 B.两个分子间距增大时，它们之间的分子势能一定增大 C.在绝热过程中，外界对理想气体做功，气体的内能一定增加 D.水的饱和汽压随温度的升高而增大 E.液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，所以液体表面存在张力 ‎10.下列说法中正确的是(　　)‎ A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大 C.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加 D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 E.空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律 三、非选择题(本题共7小题，共56分)‎ ‎11.(4分)(2017·上海单科·16)如图3，汽缸固定于水平面，用截面积为20 cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计.当大气压强为1.0×105 Pa、气体温度为87 ℃时，活塞在大小为40 N、方向向左的力F作用下保持静止，气体压强为________ Pa.若保持活塞不动，将气体温度降至27 ℃，则F变为________ N.‎ 图3‎ ‎12.(6分)(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还欠缺的器材有________________.‎ ‎(2)在用油膜法估测分子大小的实验中，在哪些方面作了理想化的假设：___________________‎ ‎____________________________________________________________.‎ 实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，这是因为____________________________‎ ‎____________________________________________________________；‎ 在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了________________________.‎ ‎(3)如图4所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示).‎ 图4‎ ‎(4)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为A，又用滴管测得N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，如图5所示，测得油膜占有的小正方形个数为X.‎ 图5‎ ‎①用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝________.‎ ‎②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝________.‎ ‎13.(8分)(2017·福建福州模拟)如图6所示，厚度和质量不计、横截面积为S＝10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T0＝300 K，压强为p＝0.5×105 Pa，活塞与汽缸底的距离为h＝10 cm，活塞可在汽缸内 图6‎ 无摩擦滑动且不漏气，大气压强为p0＝1.0×105 Pa.求：‎ ‎(1)此时桌面对汽缸的作用力大小FN；‎ ‎(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T，此过程中气体吸收热量为Q＝7 J，内能增加了ΔU＝5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求T的值.‎ ‎14.(8分)如图7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：‎ 图7‎ ‎(1)气体温度升高到多少时右侧水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.‎ ‎15.(10分)(2016·全国卷Ⅰ·33(2))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Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝，其中σ＝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.已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2.‎ ‎(1)求在水下10 m处气泡内外的压强差；‎ ‎(2)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.‎ ‎16.(10分)(2018·陕西商洛模拟)如图8所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度为g.‎ 图8‎ ‎(1)加热过程中，若A气体内能增加了ΔU1，求B气体内能增加量ΔU2.‎ ‎(2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2.求此时添加砂粒的总质量Δm.‎ ‎17.(10分)如图9所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为S＝1×10－3 m2，汽缸内有质量m＝2 kg的活塞，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦.开始时活塞被销子K销于如图位置，离缸底高度L1＝12 cm，此时汽缸内被封闭气体的压强p1＝1.5×105 Pa，温度T1＝300 K，外界大气压p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2.‎ 图9‎ ‎ (1)现对密闭气体加热，当温度升到T2＝400 K.其压强p2多大？‎ ‎(2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度降为T3＝360 K，则这时活塞离缸底的距离L3为多少？‎ ‎(3)保持气体温度为360 K不变，让汽缸和活塞一起在竖直方向做匀变速直线运动，为使活塞能停留在离缸底L4＝16 cm处，则求汽缸和活塞应做匀加速直线运动的加速度a的大小及方向.‎ 答案精析 ‎1.D　2.A ‎3.C　[由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递.若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小，A选项错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定减小，B选项错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0，W＋Q可正、可负、还可为0，所以内能可能增加，故C选项正确；物体放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定减小，D选项错误.]‎ ‎4.B　5.B　6.D ‎7.BC　[由V-T图象知，从A到B的过程中，气体被等温压缩，外界对气体做正功，气体的内能不变.由热力学第一定律知，气体放出热量，A项错误，B项正确；从B到C的过程中气体做等压变化，温度降低，气体内能减少，故C正确，D错误.]‎ ‎8.CD　[一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系，温度变化则其内能一定变化，B选项错误；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度一定改变，故内能变化，A选项错误；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程＝C可知，则其压强可以不变，C选项正确；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体温度每升高1 K所吸收的热量Q与做功W有关，即与气体经历的过程有关，D选项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变，E选项错误.]‎ ‎9.CDE　[压缩气体需要用力，是由大量气体分子的碰撞作用造成的，A项错；当两个分子间的作用力表现为引力时，随分子间距离增大分子势能增大，分子力表现为斥力时，随分子间距离增大分子势能减小，B项错.]‎ ‎10.ACD　[布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，而不是分子的运动，故A对.温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的速率都增大，故B错.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，虽然温度没有升高，但此过程必须吸热，而吸收的热量使分子之间的距离增大，分子势能增加，故C对.温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对.由热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时，消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，故E错.]‎ ‎11.1.2×105　0‎ 解析　以活塞为研究对象，对其进行受力分析，如图所示(其中封闭气体的压强为p1)‎ 由平衡条件可得 F＋p0S＝p1S 则p1＝p0＋ 代入数据，得 p1＝1.2×105 Pa 保持活塞不动，就意味着气体的体积没有发生变化，即气体发生的是等容变化，设气体温度降至27 ℃时的压强为p2，则 ＝ 代入数据，得 p2＝1.0×105 Pa 对活塞列平衡状态方程 F′＋p0S＝p2S 得F′＝0 N.‎ ‎12.(1)量筒、痱子粉、坐标纸 ‎(2)将油膜看成单分子油膜，将油酸分子看做球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的　纯油酸粘滞力较大，直接测量体积时误差太大　界定油膜的边界 ‎(3)dacb　(4)①　②55‎ ‎13.(1)50 N　(2)720 K 解析　(1)对汽缸受力分析，由平衡条件有 FN＋pS＝p0S，‎ 得FN＝(p0－p)S＝50 N.‎ ‎(2)设温度升高至T时，活塞与汽缸底的距离为H，则气体对外界做功W＝p0ΔV＝p0S(H－h)，‎ 由热力学第一定律得ΔU＝Q－W.‎ 解得H＝12 cm 气体温度从T0升高到T的过程，由理想气体状态方程，得＝.‎ 解得T＝T0＝720 K.‎ ‎14.(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＝80 cmHg，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＝14 cm，此时左侧竖直管中的水银柱也是14 cm 气体的状态参量：p2＝p0＋h＝(76＋14) cmHg＝90 cmHg，V2＝L1S＋2L3S＝20S＋2×10S＝40S 由理想气体状态方程得：＝ 代入数据得：T2＝630 K ‎(2)水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：＝ 代入数据得：T3＝787.5 K.‎ ‎15.(1)28 Pa　(2) 解析　(1)由公式Δp＝得Δp＝ Pa＝28 Pa 则水下10 m处气泡内外的压强差是28 Pa.‎ ‎(2)气泡上升过程中做等温变化，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2 ①‎ 其中，V1＝πr13 ②‎ V2＝πr23 ③‎ 由于气泡内外的压强差远小于10 m深处水的压强，气泡内压强可近似等于对应位置处的水的压强，所以有 p1＝p0＋ρgh1＝1.0×105 Pa＋1.0×103×10×10 Pa ‎＝2×105 Pa＝2p0 ④‎ p2＝p0 ⑤‎ 将②③④⑤代入①得，2p0×πr13＝p0×πr23‎ ‎2r13＝r23‎ ＝.‎ ‎16.(1)Q－(mg＋p0S)h－ΔU1　(2)(－1)(＋m)‎ 解析　(1)B气体对外做的功：W＝pSh＝(p0S＋mg)h 由热力学第一定律得ΔU1＋ΔU2＝Q－W 解得ΔU2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔU1‎ ‎(2)停止对气体加热后，B气体的初状态：‎ p1＝p0＋，V1＝2hS，T1‎ B气体的末状态：‎ p2＝p0＋，V2＝hS，T2‎ 由理想气体状态方程 ＝ 解得Δm＝(－1)(＋m).‎ ‎17.(1)2.0×105 Pa　(2)18 cm　(3)7.5 m/s2，方向向上 解析　(1)气体发生等容变化，由查理定律得：‎ ＝，解得p2＝2.0×105 Pa ‎(2)活塞受力平衡，故封闭气体的压强 p3＝p0＋＝1.2×105 Pa 根据理想气体状态方程，有＝，又V2＝L1S，V3＝L3S，解得：L3＝18 cm ‎(3)气体发生等温变化，由玻意耳定律得：‎ p3V3＝p4V4，V4＝L4S，‎ 解得p4＝1.35×105 Pa 汽缸和活塞应向上做匀加速直线运动 对活塞，由牛顿第二定律：p4S－p0S－mg＝ma 解得：a＝7.5 m/s2.‎