2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題6 選考部分 1.6.1 熱學(xué)(含解析)

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題6 選考部分 1.6.1 熱學(xué)(含解析) 1.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)(1)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),直至不再靠近.在此過程中,下列說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.分子力先增大,后一直減小 B.分子力先做正功,后做負(fù)功 C.分子動(dòng)能先增大,后減小 D.分子勢能先增大,后減小 E.分子勢能和動(dòng)能之和不變 (2)如圖所示,兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同汽缸直立放置,汽缸底部和頂部均有細(xì)管連通,頂部的細(xì)管帶有閥門K.兩汽缸的容積均為V0,汽缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同,厚度可忽略).開始時(shí)K

2、關(guān)閉,兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體),壓強(qiáng)分別為p0和;左活塞在汽缸正中間,其上方為真空;右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使汽缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|,平衡后左活塞升至汽缸頂部,且與頂部剛好沒有接觸;然后打開K,經(jīng)過一段時(shí)間,重新達(dá)到平衡.已知外界溫度為T0,不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦,求: ①恒溫?zé)嵩吹臏囟萒; ②重新達(dá)到平衡后,左汽缸中活塞上方氣體的體積Vx. 答案:(1)BCE (2)①T0?、赩0 解析:(1)由分子動(dòng)理論的知識(shí)可知,當(dāng)兩個(gè)分子相互靠近,直至不能靠近的過程中,分子力先是表現(xiàn)為引力且先增大后減小,之后表現(xiàn)為分子斥力,一直增大,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤;分子引力先做正功,

3、然后分子斥力做負(fù)功,分子勢能先減小再增大,分子動(dòng)能先增大后減小,所以B、C正確選項(xiàng),D選項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)橹挥蟹肿恿ψ龉Γ苑肿觿菽芎头肿觿?dòng)能的總和保持不變,E選項(xiàng)正確. (2)①設(shè)左右活塞的質(zhì)量分別為M1、M2,左右活塞的橫截面積均為S 由活塞平衡可知:p0S=M1g① p0S=M2g+得M2g=p0S② 汽缸底與恒溫?zé)嵩唇佑|,由于左邊活塞上升到頂部,但對(duì)頂部無壓力,所以下面的氣體發(fā)生等壓變化,而右側(cè)上方氣體的溫度和壓強(qiáng)均不變,所以體積仍保持V0,所以當(dāng)下面放入溫度為T的恒溫?zé)嵩春螅w積增大為,則由等壓變化: =③ 解得T=T0.④ ②當(dāng)把閥門K打開重新達(dá)到平衡后,由于右側(cè)

4、上部分氣體要充入左側(cè)的上部,且由①②兩式知M1g>M2g,打開活塞后,左側(cè)活塞降至某位置,右側(cè)活塞升到頂端,汽缸上部保持溫度T0等溫變化,汽缸下部保持溫度T等溫變化.設(shè)左側(cè)上方氣體壓強(qiáng)為p, 由pVx=·⑤ 設(shè)下方氣體壓強(qiáng)為p2:p+=p2 解得p2=p+p0 所以有p2(2V0-Vx)=p0·⑥ 聯(lián)立上述兩個(gè)方程有6V-V0Vx-V=0 解得Vx=V0 另一解Vx=-V0,不合題意,舍去. 2.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其p-T圖象如圖所示.下列判斷正確的是________.(填正確答案標(biāo)號(hào)) A

5、.過程ab中氣體一定吸熱 B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D.a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中,單位面積容器壁在單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi).汽缸壁導(dǎo)熱良好,活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動(dòng).開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p,活塞下表面相對(duì)于汽缸底部的高度為h,外界的溫度為T0.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完時(shí),活塞下降了.若此后外界的溫度變?yōu)門,求重新達(dá)到平衡后氣體的體積.已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變,重力加速度大小為g.

6、 答案:(1)ADE (2) 解析:(1)由p-T圖象可知過程ab是等容變化,溫度升高,內(nèi)能增加,體積不變,由熱力學(xué)第一定律可知過程ab一定吸熱,選項(xiàng)A正確;過程bc溫度不變,即內(nèi)能不變,由于過程bc體積增大,所以氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體一定吸收熱量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;過程ca壓強(qiáng)不變,溫度降低,內(nèi)能減少,體積減小,外界對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,放出的熱量一定大于外界對(duì)氣體做的功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,由p-T圖象可知,a狀態(tài)氣體溫度最低,則平均動(dòng)能最小,選項(xiàng)D正確;b、c兩狀態(tài)溫度相等,分子平均動(dòng)能相等,由于壓強(qiáng)不相等,所以單位面積容器壁在單位時(shí)間內(nèi)受到氣

7、體分子撞擊的次數(shù)不同,選項(xiàng)E正確. (2)設(shè)汽缸的橫截面積為S,沙子倒在活塞上后,對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為Δp,由玻意耳定律得phS=(p+Δp)S ① 解得Δp=p② 外界的溫度變?yōu)門后,設(shè)活塞距汽缸底部的高度為h′.根據(jù)蓋—呂薩克定律得=③ 解得h′=h④ 據(jù)題意可得Δp=⑤ 氣體最后的體積為V=Sh′⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式得V=. 3.(xx·全國理綜Ⅰ)(1)下列說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體 B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會(huì)由于原子的排列方

8、式不同而成為不同的晶體 D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變 (2)如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)活塞.已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2.兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm.汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p=1.00×105 Pa,溫度為T=303 K.初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K.現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體

9、溫度緩慢降低,活塞緩慢下移.忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小取g=10 m/s2.求: ①在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度; ②缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng). 答案:(1)BCD (2)①330 K ②1.01×105 Pa 解析:(1)將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒仍是晶體,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.單晶體具有各向異性,有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同,故選項(xiàng)B正確.例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成,但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體,故選項(xiàng)C正確.晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,如天然水晶是晶體,熔融過的水晶(即石英玻

10、璃)是非晶體,也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體,故選項(xiàng)D正確.熔化過程中,晶體的溫度不變,但內(nèi)能改變,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤. (2)①設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2,溫度為T2.由題給條件得 V1=S1+S2① V2=S2l② 在活塞緩慢下移的過程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng),由力的平衡條件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)③ 故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變.由蓋—呂薩克定律有 =④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2=330 K.⑤ ②在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1.在此后與汽缸外大氣達(dá)到熱平衡的

11、過程中,被封閉氣體的體積不變.設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′,由查理定律,有 =⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得 p′=1.01×105 Pa.⑦ 規(guī)律總結(jié)  從近三年高考試題可以看出,熱學(xué)基本概念、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律幾乎每年都考,而熱學(xué)基本概念重點(diǎn)為溫度、壓強(qiáng)、內(nèi)能、阿伏加德羅常數(shù)、分子動(dòng)理論等,這些重點(diǎn)概念基本上是交替考查,常以選擇題形式出現(xiàn),而氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律常以計(jì)算題形式出現(xiàn),且二者常結(jié)合命題,主要以汽缸為載體進(jìn)行考查. xx年高考,熱力學(xué)第一定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律仍然主要以計(jì)算題形式出現(xiàn),其他考點(diǎn)還是以選擇題或填空題形式出現(xiàn),且以考查對(duì)知識(shí)的記憶、

12、圖象的分析及簡單的綜合應(yīng)用為主,難度不會(huì)太大. [考題預(yù)測] 如圖甲所示,用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,活塞上放一砝碼,活塞和砝碼的總質(zhì)量為m.現(xiàn)使汽缸內(nèi)的氣體緩緩按圖乙所示的規(guī)律變化,汽缸內(nèi)的氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B.若該過程中氣體內(nèi)能發(fā)生了變化,氣體柱高度增加了ΔL.外界大氣壓強(qiáng)為p0. (1)下列說法中正確的是(  ) A.該過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)始終為p0 B.該過程中氣體的內(nèi)能不斷增大 C.該過程中氣體不斷從外界吸收熱量 D.氣體在該過程中吸收的熱量大于它對(duì)外界做的功 E.A和B兩個(gè)狀態(tài),單位面積汽缸內(nèi)壁在單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)相同

13、 (2)如圖所示,一根粗細(xì)均勻的長l=72 cm的細(xì)玻璃管AB開口朝上豎直放置,玻璃管中有一段長h=24 cm 的水銀柱,下端封閉了一段長x0=24 cm的空氣柱,系統(tǒng)溫度恒定,外界大氣壓強(qiáng)恒為p0=76 cmHg.現(xiàn)將玻璃管緩慢倒置,若空氣可以看做理想氣體,求倒置后水銀柱相對(duì)B端移動(dòng)的距離. 答案:(1)BCD (2)22 cm 解析:(1)根據(jù)題圖乙可知?dú)怏w在該過程中發(fā)生的是等壓變化,該過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)始終為p0+,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖乙可知?dú)怏w溫度升高,內(nèi)能增大,氣體體積膨脹對(duì)外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體必定從外界吸收熱量,且氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外做的功,選項(xiàng)B、C、D正確;A和B兩個(gè)狀態(tài),氣體溫度不相同,氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不相等,單個(gè)分子對(duì)汽缸內(nèi)壁的平均撞擊力也不相等,根據(jù)等壓變化,可判斷單位面積汽缸內(nèi)壁在單位時(shí)間內(nèi)受到分子撞擊的次數(shù)不同,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. (2)設(shè)水銀密度為ρ,玻璃管橫截面積為S,重力加速度為g.如圖所示,倒置前,下部空氣壓強(qiáng)為 pB=p0+ρgh=100 cmHg 倒置后,若水銀沒有流出玻璃管,封閉空氣柱的壓強(qiáng)為p′=p0-ρgh 由玻意耳定律得pBSx0=p′Sx2 解得x2=46 cm 則x2+h

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