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=p0S2g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V0。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2T0,求稳定后缸内气体的体积。2.(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=300K升至T1=350K。①求此时气体的压强;②保持T1=350K不变,缓慢由出气口抽出部分气体,使气体压强再变回到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(2)(10分)若一条鱼儿正在水下10m处戏水,吐出一个体积为1cm3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=1.0×105Pa,g取10m/s2,湖水温度保持不变。①气泡在上升的过程中,气体吸热还是放热?请简述理由。②气泡到达湖面时的体积多大?5\n4.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是 。 A.温度低的物体内能小B.外界对物体做功时,物体的内能一定增加C.温度低的物体分子运动的平均动能小D.一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气,则吸收的热量大于增加的内能E.物体吸收热量后,内能不一定增加(2)(10分)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中,气体压强p=1.0×105Pa,吸收的热量Q=7.0×102J,求此过程中气体内能的增量。5.(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。①求温度为T1时气体的压强;②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h2位置,求此时气体的温度。6.(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Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=2σr,其中σ=0.070N/m。现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g取10m/s2。①求在水下10m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。5\n专题能力训练16 热学1.答案(1)CD (2)V0解析(1)微粒越小,温度越高,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+mgS=1.5p0p2=p0+4mgS=3p0等温过程,由p1V0=p2V2得V2=0.5V0等压过程,由V2T0=V32T0得V3=V0。2.答案(1)AC (2)①76p0 ②67解析(2)①设升温后气体的压强为p1,由查理定律得p0T0=p1T1代入数据得p1=76p0。②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=76V0设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k,由题意得k=V0V=67。3.答案(1)CD (2)①吸热 理由见解析 ②2cm3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pVT=C可知,其温度一定会升高,故选项D正确。(2)①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。②气泡初始时的压强p1=p0+ρgh=2.0×105Pa气泡浮到水面上的气压p1=p0=1.0×105Pa由气体的等温变化可知,p1V1=p2V2代入数据可得V2=2cm3。4.答案(1)CDE (2)5.0×102J解析(1)温度是分子平均动能的标志,温度越低,分子的平均动能越小,但物体的内能不一定越小,所以选项A错误,C正确;改变物体内能的方式有做功和热传递,ΔU=W+Q,所以选项B错误,D、E正确。(2)理想气体经历等压变化,由盖—吕萨克定律得VATA=VBTB解得VB=8.0×10-3m35\n对外做的功W=p(VB-VA)=1.0×105×(8.0×10-3-6.0×10-3)J=2.0×102J根据热力学第一定律得ΔU=Q-W解得ΔU=7.0×102J-2.0×102J=5.0×102J。5.答案(1)ABE (2)①mgS+p0②(m+m0)g+p0S4(mg+p0S)T1解析(1)摩尔体积Vm=Mρ,气体分子所占空间V0=VmNA,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)①设气体压强为p1,由活塞平衡可得p1S=mg+p0S解得p1=mgS+p0②设温度为T1时气体为初态,活塞回到与容器底部相距h2位置时为末态,体积为V2,温度为T2,有初态:p1=mgS+p0;温度T1;V1=2hS末态:p2=(m+m0)gS+p0;温度T2;V2=h2S由理想气体的状态方程p1V1T1=p2V2T2得T2=(m+m0)g+p0S4(mg+p0S)T1。6.答案(1)CDE (2)①28Pa ②1.3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pVT=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,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)①当气泡在水下h=10m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为Δp1,则Δp1=2σr1①代入题给数据得Δp1=28Pa②②设气泡在水下10m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Δp2,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=p2V2③由力学平衡条件有p1=p0+ρgh+Δp1④p2=p0+Δp2⑤气泡体积V1和V2分别为V1=43πr13⑥V2=43πr23⑦5\n联立③④⑤⑥⑦式得r1r23=p0+Δp2ρgh+p0+Δp1⑧由②式知,Δpi≪p0(i=1,2)故可略去⑧式中的Δpi项。代入题给数据得r2r1=32≈1.3。⑨5
