2022年高考物理一轮复习 单元质检十三 热学（选修3-3）（含解析）新人教版.docx

1、单元质检十三热学(选修3-3)(时间:45分钟满分:90分)1.(15分)(2020全国卷)(1)(5分)(多选)如图所示,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中。A.气体体积逐渐减小,内能增加B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量(2)(10分)如图所示,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为h=18 cm的U形管,左管上端封闭,右管上端开口。右管中有高h0=4 cm的水银柱,水

2、银柱上表面离管口的距离l=12 cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283 K,大气压强p0相当于76 cm水银柱产生的压强。()现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少?()再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度为多少?答案:(1)BCD(2)()12.9 cm()363 K解析:(1)本题以汽缸为背景,意在考查气体实验定律和热力学定律。一定质量理想气体的内能仅与温度有关,温度不变,气体内能不变,选项A错误;根据p1V1=p2V2,气体体积变小,压强增大,选项B正确;外界对气体做功W

3、0,内能不变U=0,由U=W+Q,可得Q10-9 m)距离减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用E.物体的温度升高,则物体中所有分子的分子动能都增大(2)(10分)质量m0=10 kg的缸体与质量m=4 kg的活塞,封闭一定质量的理想气体(气体的重力可以忽略),不漏气的活塞被一劲度系数k=20 N/cm的轻弹簧竖直向上举起立于空中,如图所示。环境温度为T1=1 500 K时被封气柱长度l1=30 cm,缸口离地的高度为h=5 cm。若环境温度变化时,缸体有良好的导热性能。已知活塞与缸壁间无摩擦,弹簧原长l0=27 cm,活塞横

4、截面积S=210-3 m2,大气压强p0=1.0105 Pa,当地重力加速度g取10 m/s2,求环境温度降到多少时汽缸着地,温度降到多少时能使弹簧恢复原长。答案:(1)ABD(2)1 250 K480 K解析:(1)NA=Mm,故A正确;布朗运动是分子热运动的反映,B正确;当r=r0时,分子力为0,两分子从很远到很近,分子力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,C错误;液体的表面张力使液体表面积趋于最小,D正确;物体的温度升高,分子的平均动能增大,并不是所有分子动能都增大,E错误。(2)因汽缸悬空,先降温汽缸着地前为等压变化,压强恒为p1=p0+m0gS=1.5p0设汽缸着地时环境温度为

5、T2根据盖吕萨克定律有l1ST1=(l1-h)ST2代入数据得T2=1250K待缸口着地后,再降温时内部气体压强减小活塞上移,弹簧逐渐恢复原长,由kx=(m0+m)g知弹簧的形变量为x=7cm设弹簧恢复原长时的环境温度为T3,气体压强为p3,气柱长度为l3,由活塞受力平衡知p3=p0-mgS=0.8p0,由几何关系知l3=l1-x-h=18cm根据p1V1T1=p3V3T3有1.5p0l1T1=0.8p0l3T3,整理可得T3=480K。4.(15分)(1)(5分)(多选)下列说法正确的是。A.机械能不可能全部转化为内能,内能也无法全部用来做功从而转化成机械能B.将两个分子由距离极近移动到相距

6、无穷远的过程中,它们的分子势能先减少后增加C.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体D.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以液体表面层分子间的作用表现为相互吸引,即存在表面张力E.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强一定减小(2)(10分)(2017全国卷)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在标准大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为标准大气压,重力加速度大小为g。求该热气球所受浮力的大小;求该热气球内空气所受的重力;设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最

7、大质量。答案:(1)BCD(2)Vg0T0TbVg0T0TaV0T01Tb-1Ta-m0解析:(1)机械能可以全部转化为内能,内能无法全部用来做功从而转化成机械能而不引起其他变化,A错误;气体的体积增大,单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,如果温度升高,气体分子撞击器壁的速率增大,对器壁的压力增大,气体的压强可能增大、可能减小、可能不变,E错误。(2)设标准大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为0=mV0在温度为T时的体积为VT,密度为(T)=mVT由盖吕萨克定律得V0T0=VTT(T)=0T0T气球所受到的浮力为F浮=(Tb)gV=Vg0T0Tb。气球内热空气

8、所受的重力为G=(Ta)VgG=Vg0T0Ta。设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=F浮-G-m0gm=V0T01Tb-1Ta-m0。5.(15分)(1)(5分)(多选)下列说法正确的是。A.分子运动的平均速率可能为零,瞬时速率不可能为零B.液体与大气相接触时,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C.空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D.有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体E.随着分子间距增大,分子间引力和斥力均减小,分子势能不一定减小(2)(10分)如图甲所示,横截面积为S,质量为m活的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体,现对缸内气体缓慢加热,使其温度从T

9、1升高了T,气柱的高度增加了l,吸收的热量为Q。不计汽缸与活塞的摩擦,外界大气压强为p0,重力加速度大小为g。此加热过程中气体内能增加了多少?若保持缸内气体温度不变,再在活塞上放一砝码,如图乙所示,使缸内气体的体积又恢复到初始状态,则所放砝码的质量为多少?答案:(1)BDE(2)Q-(p0S+m活g)lp0S+m活ggT1T解析:(1)分子在永不停息地做无规则运动,分子运动的平均速率不可能为零,瞬时速率有可能为零,A错误;空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示,C错误。(2)设缸内气体的温度为T1时压强为p1,活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡,则有m活g+p0S=p1S气体膨

10、胀对外界做功为W=p1Sl根据热力学第一定律有Q-W=U联立可得U=Q-(p0S+m活g)l。设缸内气体的体积又恢复到初始状态时,所放砝码的质量为m,气体的温度为T2,压强为p2。活塞和砝码整体受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡,则有(m活+m)g+p0S=p2S根据查理定律有p1T1=p2T2,又T2=T1+T联立可得m=p0S+m活ggT1T。6.(15分)(2018全国卷)(1)(5分)(多选)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、

11、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,当流入的液体体积为V8时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。答案:(1)BDE(2)15p0S26g解析:(1)过程是等容变化,气体温度升高,由查理定律可知压强增大,故A项错误。过程中,气体体积增大,对外

12、界做正功,故B项正确。过程是等容变化,气体温度降低,放出热量,故C项错误。过程是等温变化,气体温度不变,故状态c、d的内能相等,故D项正确。连接Ob,并延长,交cd所在直线于f点,则由盖吕萨克定律可知,由b到f,气体压强不变;由f到d是等温变化,体积增大,由玻意耳定律可知气体压强减小,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p0V2=p1V1p0V2=p2V2由已知条件得V1=V2+V6-V8=1324VV2=V2-V6=V3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=15p0S26g。