2020年高考物理二轮复习：12 热学（选修3—3）
试卷更新日期：2020-05-12 类型：二轮复习
一、多选题
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1. 下列说法正确的是（ ）A、用不能被水浸润的塑料瓶做酱油瓶，向外倒酱油时不易外洒 B、一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度升高而减少 C、某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA ， 则该气体的分子体积为V0＝ D、与固体小颗粒相碰的液体分子数越多，布朗运动越明显 E、自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的2. 下列说法中正确的是（ ）A、热机中燃气的内能不可能全部转化为机械能 B、液体表面张力的方向与液面垂直 C、液体表面张力的大小是跟分界线的长度成正比的 D、水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体 E、相对湿度100%，表明在当时的温度下，空气中的水汽已达到饱和状态3. 下列说法正确的是（ ）A、将一块大晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B、液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 C、在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的 D、对同一部分气体，温度越高，相对湿度越小 E、干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度4. 下列说法中正确的是（ ）A、封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍 B、液体表面张力是液体表面层分子间距离小，分子力表现为斥力所致 C、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 D、导热性能各向同性的固体，可能是单晶体5. 下列说法正确的是（ ）A、温度高的物体分子平均动能和内能一定大 B、液晶既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性 C、一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 D、空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 E、如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间分子平均动能一定相同6. 关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（ ）A、非晶体和晶体的物理性质都是各向同性 B、自然界中一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 C、布朗运动是由悬浮在液体中的小颗粒之间的相互碰撞引起的 D、水的饱和汽压与水面的大气压强无关，只与水的温度有关 E、慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，是因为液体表面存在张力7. 关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）A、气体吸热后温度一定升高 B、对气体做功可以改变其内能 C、理想气体等压膨胀过程一定放热 D、理想气体绝热膨胀过程内能一定减少 E、热量不可能自发地从低温物体传到高温物体8. 如图所示，质量为 m 的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。a 态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b 态是气缸从容器中移出后，在室温（27 ℃）中达到的平衡状态。气体从 a 态变化到 b 态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是（ ）
A、与 b 态相比，a 态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多 B、与 a 态相比，b 态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大 C、在相同时间内，a、b 两态的气体分子对活塞的冲量相等 D、从 a 态到 b 态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向外界释放了热量 E、从 a 态到 b 态，气体的内能增加，气体对外界做功，气体向外界吸收了热量9. 如图所示，活塞质量为m，气缸质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住了一定质量的空气，而活塞与气缸间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0 ， 则下列说法正确的是（ ）
A、内外空气对气缸的总作用力方向向上，大小为Mg B、内外空气对气缸的总作用力方向向下，大小为mg C、气缸内空气压强为 D、气缸内空气压强为二、填空题
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10. 如图是一定质量的理想气体的压强与热力学温度的 图， 、 、 是理想气体的三个状态，其中 平行于坐标轴 ， 平行于坐标轴 。则从 到 过程中气体的分子平均动能（填“变大”、“变小”或“不变”），从 到 的过程（填“可能”或“不可能”）为绝热过程，从 到 的过程中气体的密度（填“变大”、“变小”或“不变”）
三、解答题
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11. 如图所示，汽缸开口向上，缸内壁有固定小砧，质量为m的活塞将缸内封闭一段气体缸内气体压强为2p0+ ，g为重力加速度，活塞到缸底的距离为h，活塞横截面积为S，大气压强为p0 ， 环境温度为T0 ， 活塞与汽缸内壁气密性好且无摩擦，汽缸与活塞的导热性能良好。
①缓慢降低环境温度，使缸内气体的体积减半，则环境温度应降低为多少；此过程外界对气体做的功为多少?
②若环境温度不变，通过不断给活塞上放重物，使活塞缓慢下降，当活塞下降 h时，活塞上所放重物的质量为多少?
12. 内壁光滑的导热汽缸竖直放置，用质量不计、横截面面积S=2×10－4m2的活塞封闭一定质量的理想气体。先在活塞上方缓缀倒上沙子，使封闭气体的体积逐渐变为原来的一半。接着一边在活塞上方缓缓倒上沙子，一边对汽缸加热使活塞位置保持不变，直到气体温度达到177℃，已知外界环境温度为27℃，大气压强p=1.0×103Pa，热力学温度T=t+273K，重力加速度g取10m/s2 ， 求：
①加热前所倒沙子的质量。
②整个过程总共倒在活塞上方的沙子的质量。
13. 一内横截面积为S的玻璃管下端有一个球形小容器，管内有一段长度为2cm的水银柱。容器内密封一定质量的理想气体。初始时，环境温度为27℃ ，管内（除球形小容器）气柱的长度为L。现再向管内缓慢注入水银，当水银柱长度为4cm时，管内（除球形小容器）气柱的长度为0.8L。整个装置导热良好，已知大气压强p0=76cmHg。
（i）求球形小容器的容积；
（ii）若将该容器水银柱以下部分浸没在恒温的水中，稳定后，管内（除球形小容器）气柱的长度为0.41L，求水的温度为多少摄氏度。
14. 一导热性能良好的圆柱形气缸固定在水平面上，气缸上端开口，内壁光滑，截面积为 。A是距底端 高处的小卡环。质量为 的活塞静止在卡环上，活塞下密封质量为 的氢气，C为侧壁上的单向导管。大气压强恒定为 。环境温度为 时，从 处注入水，当水深为 时，关闭C，卡环恰对活塞无作用力。接下来又从 处缓慢导入一定量氢气，稳定后再缓慢提升环境温度到 ，稳定时活塞静止在距缸底 处，设注水过程中不漏气，不考虑水的蒸发，氢气不溶于水。求：
①最初被封闭的氢气的压强 ；
②导入氢气的质量 。
四、综合题
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15. 如图所示，T形活塞将绝热汽缸内的气体分隔成A、B两部分，活塞左、右两侧截面积分别为S1、S2 ， 活塞与汽缸两端的距离均为L，汽缸上有a、b、c三个小孔与大气连通，现将a、b两孔用细管(容积不计)连接．已知大气压强为p0 ， 环境温度为To ， 活塞与缸壁间无摩擦．
(1)、若用钉子将活塞固定，然后将缸内气体缓慢加热到T1 ， 求此时缸内气体的压强；(2)、若气体温度仍为T0 ， 拔掉钉子，然后改变缸内气体温度，发现活塞向右缓慢移动了ΔL的距离(活塞移动过程中不会经过小孔)，则气体温度升高还是降低？变化了多少？16. 如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为S＝1×10－4 m2 ， 质量为m＝1 kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h＝0.2 m。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)、如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的 ，求砂子的质量m砂；(2)、如果在(1)基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量5 J，求气体内能的增量ΔU。17. U形管两臂粗细不同，开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg.开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm，如图所示.现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：
(1)、粗管中气体的最终压强；(2)、活塞推动的距离.18. 如图所示，两端开口且导热良好的汽缸竖直固定放置，两厚度不计的轻质活塞A、B由轻杆相连，两活塞的横截面积分别为SA=30cm2 ， SB=18 cm2 ，活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时，活塞A距离较粗汽缸底端10cm，活塞B距离较细汽缸顶端25cm，整个装置处于静止状态。此时大气压强为p0=1.0×105Pa，汽缸周围温度为27℃。现对汽缸加热，使汽缸周围温度升高到127℃，不计一切摩擦。
(1)、求升高温度后活塞A上升的高度；（结果保留1位小数）(2)、保持升高后的温度不变，在活塞A上缓慢放一重物，使活塞A回到升温前的位置，求连接活塞A、B的轻杆对A的作用力大小。19. 底面积为S，高度为L，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸开口向上，用一质量可忽略不计的活塞封闭了一定质量的气体，稳定时活塞恰好位于气缸口处。一位同学把某种液体缓慢地倒在活塞上，使活塞沿气缸壁无摩擦的缓慢向下移动，已知大气压强为P0=1.0×105Pa，环境温度保持不变。求：(1)、若某种液体为水，为了满足题意，气缸的高度L应满足什么条件？（ρ水=1.0×103kg/m3）(2)、若某种液体为水银，气缸高度L=2.0m，则活塞下降的高度h为多少时就不再下降？（ρ水银=13.6×103kg/m3）20. 如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0 ， 氢气的体积为2V0 ， 空气的压强为p．现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
(1)、抽气前氢气的压强；(2)、抽气后氢气的压强和体积．21. 如图，在水平固定放置的汽缸内，用不漏气的轻质活塞封闭有一定量的理想气体，开有小孔的薄隔板将气体分为A、B两部分．活塞的横截面积为S，与汽缸壁之间无摩擦．初始时A、B两部分体积相同，温度为T，大气压强为p0 ．
(1)、加热气体，使A、B两部分体积之比达到1：2，求此时的温度T′；(2)、将气体温度加热至2T，然后在活塞上施加一向左的水平恒力F＝5p0S，推动活塞，直至最终达到平衡，推动活塞过程中温度始终维持2T不变，求最终气体压强p′．22. 如图所示，两内壁光滑、长为2L的圆筒形气缸A、B放在水平面上，A气缸内接有一电阻丝，A气缸壁绝热，B气缸壁导热．两气缸正中间均有一个横截面积为S的轻活塞，分别封闭一定质量的理想气体于气缸中，两活塞用一轻杆相连．B气缸质量为m，A气缸固定在地面上，B气缸与水平面间的动摩擦因数为 ，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．开始两气缸内气体与外界环境温度均为T0 ， 两气缸内压强均等于大气压强p0 ， 环境温度不变，重力加速度为g，不计活塞厚度．现给电阻丝通电对A气缸内气体加热，求：
(1)、B气缸开始移动时，求A气缸内气体的长度；(2)、A气缸内活塞缓慢移动到气缸最右端时，A气缸内气体的温度TA ．
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