專題分層突破練14熱學A組1.(2020山東濟寧第二次模擬)下列說法正確的是()A.晶體一定具有各向異性的特征B.溫度升高物體的內能一定增大C.布朗運動是液體分子的無規則運動D.自由下落的水滴呈球形是液體表面張力作用的結果2.(多選)(2020陜西渭南質量檢測)下列說法正確的是()A.—定質量的氣體,在壓強不變時,單位時間內分子與器壁碰撞次數隨溫度降低而減少B.知道阿伏加德羅常數、氣體的摩爾質量和密度,可以估算出該氣體中分子間的平均距離C.若一定質量的理想氣體在被壓縮的同時放出熱量,則氣體內能可能減小D.同種物質不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現3.(2020江蘇鹽城第三次模擬)下列關于分子運動和熱現象的說法正確的是()A.氣體溫度升高,所有分子的速率都增加B.—定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,其分子平均動能增加C.一定量氣體的內能等于其所有分子熱運動動能和分子勢能的總和D.一定量氣體如果失去容器的約束就會散開,這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故4.(2020山東青島一模)如圖,在研究功與內能改變的關系時,將一小塊易燃物放在厚玻璃筒底部,用力向下壓活塞,可以將易燃物點燃。關于該實驗,下列說法正確的是()A.筒內氣體,在被壓縮的同時從外界迅速吸收熱量,導致氣體溫度升高B.只要最終筒內氣體壓強足夠大,筒內易燃物就會被點燃C.若實驗中易燃物被點燃,是活塞與筒壁間摩擦生熱導致的D.該實驗成功的關鍵是向下壓活塞的力要大,速度要快5.(多選)(2020海南高考調研)圖示描述了一定質量的理想氣體狀態變化過程中的四個狀態,圖中ab的延長線過原點,則下列說法正確的是()A.氣體從狀態a到b的過程,氣體體積不變B.氣體從狀態b到c的過程,一定從外界吸收熱量C.氣體從狀態c到d的過程,外界對氣體做功D.氣體從狀態d到a的過程,氣體對外界做功6.(2020廣東廣州、深圳學調聯盟高三第二次調研)如圖,粗細均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口,管內有一段水銀柱,中管內水銀面與管口A之間氣體柱長為lA=40cm,右管內氣體柱長為lB=39cm。先將開口B封閉,再將左管豎直插入水銀槽中,設被封閉的氣體為理想氣體,整個過程溫度不變,若穩定后進入左管的水銀面比水銀槽水銀面低4cm,已知大氣壓強p0=76cmHg,求:(1)A端上方氣柱長度;(2)穩定后右管內的氣體壓強。7.(2020陜西渭南質量檢測)如圖,兩個圓柱形汽缸平放在水平地面上并固定,兩個汽缸通過活塞各封閉一定量的氣體,封閉汽缸的活塞通過剛性桿相連,起初兩邊封閉氣體的長度都為d,左、右汽缸的橫截面積分別為2S和S,汽缸內壁光滑,兩邊封閉氣體及外界氣體壓強均為p0,現給剛性桿施加水平向右的力,使活塞向右緩慢移動,問當活塞向右移動d2時,施于桿的水平向右的外力多大8.(2020四川綿陽模擬)一熱氣球體積為V,內部充有溫度為Ta的熱空氣,氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個大氣壓、溫度Ta時的密度為ρ0,該氣球內、外的氣壓始終都為1個大氣壓,重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大小;(2)設充氣前熱氣球的質量為m0,求充氣后它還能托起的最大質量m。B組9.(多選)(2020山西太原高三模擬)如圖,一定量的理想氣體經歷了A→B→C→D→A的循環,ABCD位于矩形的四個頂點上。下列說法正確的是()A.狀態C的溫度為32TB.從A→B,分子的平均動能減小C.從C→D,氣體密度增大D.經歷A→B→C→D→A一個循環,氣體吸收的熱量大于釋放的熱量10.(2020山東等級考模擬)如圖所示,水平放置的封閉絕熱氣缸,被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣,b部分氣體為2mol氧氣,兩部分氣體溫度相等,均可視為理想氣體。解除鎖定,活塞滑動一段距離后,兩部分氣體各自再次達到平衡態時,它們的體積分別為Va、Vb,溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()A.Va>Vb,Ta>Tb B.Va>Vb,Ta<TbC.Va<Vb,Ta<Tb D.Va<Vb,Ta>Tb11.(2020上海奉賢二模)如圖所示,兩端封閉的玻璃管中間有一段水銀柱,經適當傾斜,使上下兩部分氣體的體積恰好相等。保持管的傾角不變,管內氣體的溫度始終與環境溫度相同。若某時發現上部氣體體積已變大且重新穩定,說明()A.環境溫度已升高B.環境溫度已降低C.上部氣體壓強增大,下部氣體壓強減小D.上部氣體壓強減小,下部氣體壓強增大12.(2020四川雅安第三次診斷)如圖所示,是一個連通器裝置,連通器的右管半徑為左管的兩倍,左端封閉,封有長為30cm的氣柱,左右兩管水銀面高度差為37.5cm,左端封閉端下60cm處有一細管用開關D封閉,細管上端與大氣聯通,若將開關D打開(空氣能進入但水銀不會進入細管),穩定后會在左管內產生一段新的空氣柱。已知外界大氣壓強p0=75cmHg。求:穩定后左端管內的所有氣柱的總長度為多少?13.(2020山東青島一模)我國是世界上開發利用地下水資源最早的國家之一,浙江余姚河姆渡古文化遺址水井,其年代距今約5700年。壓水井可以將地下水引到地面上,如圖所示,活塞和閥門都只能單向打開,提壓把手可使活塞上下移動,使得空氣只能往上走而不往下走。活塞往上移動時,閥門開啟,可將直管中的空氣抽到閥門上面;活塞向下移動時,閥門關閉,空氣從活塞處溢出,如此循環,地下水就在大氣壓的作用下通過直管被抽上來了。閥門下方的直管末端在地下水位線之下,地下水位線距離閥門的高度h=8m,直管截面積S=0.002m2,現通過提壓把手,使直管中水位緩慢上升4m。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,外界大氣壓強p0=1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,直管中的氣體可視為理想氣體:(1)若該裝置的機械效率η=0.4,求人對把手做的功;(2)求直管中剩余空氣質量Δm與直管中原空氣質量m0之比。參考答案1.D解析單晶體有各向異性的特征,多晶體表現為各向同性,故A錯誤;物體的內能與物體的溫度、體積和摩爾數等因素有關,所以溫度升高物體的內能不一定增大,故B錯誤;布朗運動是懸浮在液體中固體微粒所做的無規則運動,不是液體分子的運動。布朗運動是由大量液體分子撞擊微粒引起的,反映了液體分子的無規則運動,故C錯誤;自由下落的水滴由于液體表面張力作用而形成球形,故D正確。2.BC解析溫度降低,分子的平均動能減小,則單個分子對器壁的平均撞擊力減小,所以一定質量的氣體,在壓強不變時,單位時間內分子與器壁碰撞次數隨溫度降低而增加,故A錯誤;由氣體的摩爾質量和氣體的密度,可估算出摩爾體積,再根據阿伏加德羅常數,可以估算出單個理想氣體分子所占的平均體積。進而估算出理想氣體分子間的平均距離,故B正確;根據熱力學第一定律,如果外界對理想氣體壓縮所做的功,小于放出熱量,則氣體內能就會減小,故C正確;同種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現,如煤炭與金剛石,故D錯誤。3.C解析氣體溫度升高,分子的平均速率變大,但是并非所有分子的速率都增加,A錯誤;一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,因溫度不變,則分子平均動能不變,B錯誤;一定量氣體的內能等于其所有分子熱運動動能和分子勢能的總和,C正確;一定量氣體如果失去容器的約束就會散開,這是因為氣體分子雜亂無章的做無規則運動的緣故,D錯誤。4.D解析筒內氣體在被壓縮時外界對氣體做功,導致氣體溫度升高,由于是迅速被壓縮,從外界吸收熱量很少,A錯誤;易燃物能否被點燃與筒內氣體的壓強大小無關,B錯誤;壓縮氣體時,活塞與筒壁間摩擦生熱很少,不至于把易燃物點燃,C錯誤;該實驗成功的關鍵是向下壓活塞的力要大,速度要快,即讓氣體快速被壓縮,與外界絕熱,才能使氣體內能迅速增大,溫度升高,D正確。5.AB解析因ab的延長線過原點,根據p=CVT,則從狀態a到b,氣體發生的是等容變化,氣體的體積不變,故A正確;從狀態b到c,溫度升高,壓強不變,根據理想氣體狀態方程pVT=C,體積增加,氣體對外做功;溫度升高,則內能增加,根據熱力學第一定律ΔU=W+Q,氣體吸收熱量,故B正確;從狀態c到d,根據p=CVT,各點與原點連線的斜率變小,體積變大,體積變大說明氣體對外做功,故C錯誤;從狀態d到a,根據p=CVT,各點與原點連線的斜率變大,體積變小,外界對氣體做功6.答案(1)38cm(2)78cmHg解析(1)穩定后進入左管的水銀面比水銀槽水銀面低4cm,則A管內氣體的壓強為pA1=(76+4)cmHg由公式:p0VA0=pA1VA1,代入數據得:LA1=38cm(2)設右管水銀面上升h,則右管內氣柱長度為lB-h,氣體的壓強為p1-2ρgh;由玻意耳定律得:p0lB=(p1-2ρgh)(lB-h)解得:h=1cm所以右管內氣體壓強為p2=p1-2h=78cmHg7.答案F=53p0解析在活塞移動前后,對左邊氣體由玻意耳定律有p0d=p1d+d2解得p1=23p對右邊氣體有p0d=p2d-d2解得p2=2p0移動后,對兩活塞及剛性桿整體受力,由平衡條件得p1·2S+F+p0S=p2S+p0·2S將最后p1、p2代入上式,解得:F=53p08.答案(1)F=ρ0gVT0Tb解析(1)設1個大氣壓下質量為m的空氣在溫度T0時的體積為V0,密度為ρ0,溫度為Tb時的體積為VTb,密度為ρTb,則ρ0=mV0,ρTb解得ρTb=ρ0T設氣球所受的浮力為F,則F=ρTbgV解得F=ρ(2)設氣球內熱空氣所受的重力為G,充氣后它還能托起的最大質量為m,則G=ρTaVg解得G=ρ0gVT則m=ρ0V9.ACD解析A→B過程為等壓過程,則有VATA=VBTB,即有V12T0=V23T0,解得V1V2=23,C→D過程也為等壓過程,則有VCTC=VDTD,即V1T0=V2TC,解得TC=V2V1T0=32T0,故A正確;從A→B,溫度升高,分子平均動能增大,故B錯誤;C→D過程為等壓變化過程,氣體體積減小,氣體質量不變10.D解析解除鎖定前,兩部分氣體溫度相同,體積相同,由pV=nRT可知b部分壓強大,故活塞左移,平衡時Va<Vb,pa=pb。活塞左移過程中,a氣體被壓縮內能增大,溫度升高,b氣體向外做功,內能減小,溫度減小,平衡時Ta>Tb。11.B解析設上方氣體狀態為p1,V1,T,下方為p2,V2,T。根據理想氣體方程pVT=C從而有p2=C2TV2,p1=C1TV1,其中C1,C2為常量,其他量都是變量。由題設知V2減小,V1增大,現假定T升高,則根據上兩式可知,p2比p1上升更多,p2-p1較初始狀態增大,而事實上,要保持平衡,顯然p2-p1在整個過程中不變。故假設錯誤,T只能減小,減小的原因只能是環境溫度降低;要保持平衡,下面氣體壓強=上面氣體壓強+水銀柱產生的壓強,而玻璃管傾斜角不變,所以水銀柱產生的壓強不變,即上下壓強差不變,12.答案36cm解析空氣進入后將左端水銀柱隔為兩段,上段僅30cm,對左端空氣有p1=p0-h1=37.5cmHgp2=p0-h2=45cmHg由玻意耳定律得p1L1S=p2L2S,解得L2=p1L1p2cm上段水銀柱上移,形成的空氣柱長為25cm,下段空氣柱下移,設下移的距離為x,由于U形管右管內徑為左管內徑的2倍,則右管橫截面積為左管的4倍,由等式7.5cm-x=x4解得x=6cm,所以產生的空氣柱長為:L=(6+5)cm=11c