1、第一篇 专题九 热 学基础等级评价1(2010全国卷)图 97 为两分子系统的势能 Ep 与两分子间距离 r 的关系曲线下列说法正确的是( )A当 r 大于 r1 时，分子间的作用力表现为引力B当 r 小于 r1 时，分子间的作用力表现为斥力 图 97C当 r 等于 r2 时，分子间的作用力为零D在 r 由 r1 变到 r2 的过程中，分子间的作用力做负功解析：在 Ep r 图中当 rr 2时 Ep 最小，说明 r2r 0，即分子力为零时的分子间距再利用 F r 图即可知正确答案为 B、C.答案：BC2.(2010上海高考)如图 98，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为 l，管内外水银面高度差
2、为 h.若温度保持不变，把玻璃管稍向上提一段距离，则( )Ah、l 均变大 Bh、l 均变小Ch 变大 l 变小 Dh 变小 l 变大 图 98解析：开始时，玻璃管中的封 闭气体的压强 p1p 0gh ，上提玻璃管，假设 h 不变， l变长，由玻意耳定律得，p 1l1Sp 2(l l)S，所以气体内部压强小了，大气 压 p0 必然推着液柱上升，假设不成立，h 必然升高一些最后稳定时，封闭气体的压强 p2p 0g(hh)减小，再根据玻意耳定律，p 1l1Sp 2l2S，l2l1，l 变大，故 A 对答案：A3(2010广东高考)如图 99 所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一
3、定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( )图 99A体积不变，压强变小 B体积变小，压强变大C体积不变，压强变大 D体积变小，压强变小解析：细管中封闭空气的压强等于洗衣缸与细管间水位差产生的压强加大气压强，洗衣缸内水位升高，两者间水位差 变大，封 闭气体压强变大，同时细管中水位上升，封闭气体体积减小，故选项 B 正确答案：B4(2010江苏高考)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强 p 和体积 V 关系的是_图 910解析：由玻意耳定律可知，在等温 变
4、化过程中， 压强 p 与 成正比，故选 B 项1V答案：B5(2010上海高考)如图 911，上端开口的圆柱形汽缸坚直放置，截面积为 5103 m2，一定质量的气体被质量为 2.0 kg 的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为_ Pa(大气压强取 1.01105Pa，g 取 10 m/s2)若从初温 27开始加热 图 911气体，使活塞离汽缸底部的高度由 0.50 m 缓慢地变为 0.51 m，则此时气体的温度为_ .解析：p 1 Pa0.0410 5Pa，所以 pp 1p 00.0410 5 FS mgS 210510 3Pa1.01 105 Pa1.0510 5 Pa，由盖吕萨克定律得 ，即 ，
5、所以V1T1 V2T2 0.5S273 27 0.51S273 tt33.答案：1.0510 5 336(2010山东高考)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为 V0，开始时内部封闭气体的压强为 p0.经过太阳曝晒，气体温度由 T0300 K 升至 T1350 K.(1)求此时气体的压强(2)保持 T1350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到 p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因图 912解析：(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 p0
6、76(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p1V0p 0V 联立式得V V0 76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联立式得k 67吸热因为抽气过程中剩余气体温度不 变，故内能不 变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热答案：(1) p0 (2) 见解析767(2010潍坊模拟)(1)现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是_(填选项前的编号)化石能源为清洁能源纳米材料的粒度在 1100 m 之间半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间液晶既有液体的流动
7、性，又有光学性质的各向同性(2)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功 7.0104 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程_(填选项前的编号)气体从外界吸收热量 2.0105 J气体向外界放出热量 2.0105 J气体从外界吸收热量 2.0104 J气体向外界放出热量 6.0104 J解析：(1)化石能源燃烧时产生二氧化碳，造成温室效应；煤炭和石油中含有硫，燃烧时产生二氧化硫等物质使雨水的酸度增高等等， 说明化石能源不是清 洁能源， 错；纳米材料的粒度是 1100 nm，而不是 1100 m，错；液晶既有液体的流动性，又有光学性 质的各向异性( 不是同性)， 错正确选项为 .(2
8、)W 7.0104 J，U1.310 5 J，由热力学第一定律 WQU ，得Q2.010 5 J，表明气体向外界放热 2.0105 J，正确 选项为.答案：(1) (2) 8(2010沈阳模拟)(1)关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是_A第二类永动机违反能量守恒定律B如果物体从外界吸收了热量，则内能一定增加C如果物体从外界吸收了热量，则温度一定升高D做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为 3.0103 m3.用DIS 实验系统测得此时气体的温度和压强分别为 300 K 和
9、1.0105 Pa.加热气体缓慢推动活塞，某时刻测得气体的温度和压强分别为 320 K 和 1.0105 Pa.求此时气体的体积；保持温度为 320K 不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为 8.0104 Pa，求此时气体的体积解析：(2)由气体状态方程知 ，p0V0T0 p1V1T1将 V03.010 3 m3，T0300 K，p01.010 5 Pa，T1320 K，p11.010 5 Pa 代入上式，解得 V13.2 103 m3气体 发生等温 变化，根据玻意耳定律有 p1V1p 2V2将 p28.010 4 Pa 代入可得，V 24.010 3 m3.答案：(1)D (2)3.
10、210 3 m3 4.010 3 m3发展等级评价(限时 60 分钟 满分 100 分)1(10 分)(2010 江苏高考)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了 24 kJ 的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了 5 kJ 的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_ kJ，空气_(选填“吸收” 或“放出”) 的总热量为_kJ.(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为 1.3 kg/m3 和 2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为 0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA6.0210 23 mol1 .若潜水员呼吸一
11、次吸入 2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)解析：(1)第一个过程内能不变，第二个过程放热，内能减小(2)设空气的摩尔质量为 M，在海底和岸上的密度分别为 海 和 岸 ，一次吸入空气的体积为 V，则有 n NA，代入数据得 n310 22.海 岸 VM答案：(1)5 放出 29 (2)310 222(10 分) 一定质量的气体从外界吸收了 4.2105 J 的热量，同时气体对外做了 6105 J 的功，问：(1)气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？说明理由(3)分子动能是增加还是减少？说明理由解析：(1)
12、气体从外界吸热， 则 Q4.210 5 J，气体对外做功 W610 5 J由热力学第一定律可得 UWQ 1.8105 J，U 为负，说明气体的内能减少了 1.8105 J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子动能一定减少，且分子动能的减少量一定大于气体内能的减少量答案：见解析3(10 分) 一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态 C，其中 AB 过程为等压变化，B C 过程为等容变化已知 VA0.3 m 3，T AT C300 K，T B400 K.(1)求气体在状态
13、B 时的体积；(2)说明 BC 过程压强变化的微观原因；(3)设 AB 过程气体吸收热量为 Q1，BC 过程气体放出热量为 Q2，比较 Q1、Q 2 的大小并说明原因解析：(1)AB 过程为等压变化，有 ，得 VB VA0.4 m 3.VATA VBTB TBTA(2)BC 过程为等容变化，分子的密集程度不变，温度降低，气体分子运动的平均动能减小，单位时间与器壁单位面 积的碰撞次数减少，分子 对器壁的冲 击力减小，则气体的压强减小(3)AB，气体体积增大，温度升高， 则 Q1U1，气体 对外做功，WQ2.答案：(1)0.4 m 3 (2)见解析 (3)Q 1Q2 原因见解析4(8 分) 在“用
14、油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104 mL 溶液中有纯油酸 5 mL.用注射器测得 1 mL 上述溶液有液滴 50 滴把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待稳定后，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放 在坐标纸上，其形状如图 1 所示，坐标纸中正方形小方格的边长 图 1为 1 cm.则： (1)油膜的面积约为_( 保留两位有效数字)(2)根据上述数据，估算出油酸分子的直径 d_( 保留一位有效数字)解析：(1)查格知共 84 格，油膜面积 S84 cm 2.(2)根据题意可知每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V 510450mL1.010 5 mL，则油酸
15、分子的直径 d cm110 7 cm.VS 1.010 584答案：(1)84 cm 2 (2)1 107 cm5(10 分)() 下列说法正确的是_A气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和B气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变C功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功D热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体E一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小F一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加()一气象探测气球，在充有压强为 1.00 atm(即 76.0 cmHg
16、)、温度为 27.0的氦气时，体积为 3.50 m3.在上升至海拔 6.50 km 高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压 36.0 cmHg，气球内部因启动一持续加热装置而维持其温度不变此后停止加热，保持高度不变已知在这一海拔高度气温为48.0.求：(1)氦气在停止加热前的体积；(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积解析：()ADEF()(1)在气球上升至海拔 6.50 km 高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程根据玻意耳定律有p1V1p 2V2式中，p 176.0 cmHg，V13.50 m3，p236.0 cmHg，V2 是在此等温过程末氦气的体积由上式得V27.39 m
17、 3.(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从 T1300 K 下降到与外界气体温度相同，即 T2225 K这是一等 压过程根据盖吕萨克定律有V2T1 V3T2式中，V 3 是在此等压过程末氦气的体积由上式得V35.54 m 3.答案：()ADEF ()(1)7.39 m 3 (2)5.54 m 36(10 分)(2010 上海高考)用 DIS 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图 2 所示，实验步骤如下： 把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压 图 2 强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；移动活塞，记录注射器的刻度值 V，同时记录对应的由计算机显示的气体
18、压强值p；用 V1/p 图象处理实验数据，得出如图 3 所示图线(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是_；(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_和_； 图 3(3)如果实验操作规范正确，但如图所示的 V1/p 图线不过原点，则 V0 代表_解析：(1)通过涂润滑油可使注射器不漏气(2)缓慢移动活塞是为了有足够的时间使封闭气体与外界热 交换，不用手握住注射器也是为了不使手上的热量传递给气体(3)注射器与压强传感器连接部位有气体，从而使图线不过原点答案：(1)在注射器活塞上涂润滑油(2)移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分(3)注射器与压强传感器连接
19、部位的气体体积7(10 分)(2010 银川模拟)如图 4 所示，一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B，再从状态 B 变化到状态 C.已知 状态 A 的温度为 480 K，求： 图 4(1)气体在状态 C 时的温度；(2)试分析从状态 A 变化到状态 B 的整个过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量解析：(1)A、 C 两状态体积相等，则有 pATA pCTC得：T C TA K160 K.pCpA 0.54801.5(2)由理想气体状态方程pAVATA pBVBTB得：T B TA K480 KpBVBpAVA 0.534801.51由此可知 A、B 两状态温度相同，故 A、B 两
20、状态内能相等而该过程体积增大 ，气体对外做功，气体吸收热量答案：(1)160 K (2)吸收热量8(10 分)(2010 抚顺模拟)如图 5 所示的装置，可利用汽缸内密闭气体的膨胀将工件举起缸壁和活塞均由绝热材料制成，活塞质量为 6 kg，横截面积为 0.04 m2，工件质量为 94 kg.假设活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动，气体分子之间的势能可忽略开始时 图 5活塞和工件均静止，现通过电热丝对气体加热一段时间，气体吸收热量 2.4103 J，同时活塞推动工件缓慢升高了 0.30 m已知大气压强为 1.0105 Pa，取 g10 m/s 2.求：(1)此过程中气体对外做功是多少？气体的内能变化了多少
21、？(2)初、末两个状态比较，哪个状态下气体分子的平均动能大？说明理由解析：(1)根据题意，此 过程中气体对外做功等于气体推动活塞所做的功即 W(Mm)gh p 0Sh代入数据得 W1500 J由热力学第一定律 UQW得气体的内能增加U2.410 3 J1.510 3 J9.010 2 J(2)末状态气体分子的平均动能大在气体分子势能可忽略的情况下，气体的内能仅与温度有关，该过程气体内能增加了，说明气体温度升高了，而温度是分子平均动能的标志，所以末状态气体分子的平均动能大答案：(1)1500 J 增加 9.0102 J(2)末状态，理由见解析9(12 分) 一位质量为 60 kg 的同学为了表演
22、“轻功” ，他用打气筒给 4 只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体 )，然后将这 4 只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图 6 所示图 6(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是_A大于大气压强B是由于气体重力而产生的C是由于气体分子之间的斥力而产生的D是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变下列说法正确的是_A球内气体体积变大 B球内气体体积变小C球内气体内能变大 D球内气体内能不变(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面和气球一侧表面贴
23、上间距为 2.0 cm 的方格纸表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图 7 所示若表演时大气压强为 1.013105 Pa，取 g10 m/s2，则气球内气体的压强为_ Pa.(取 4 位有效数字)图 7(4)气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹” ，这一 “印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？解析：(1)由于气球有收缩的趋势，故气球内的气体压强大于大气压强，A 正确；气体的压强是由于大量气体分子碰撞而产生的， B、C 错误，D 正确(2)由于该同学站在塑料板上，对气体的压力增大，故气体的压强增大，因温度不变，由pV恒量可知，气体的体积变小，而内能不变，故选
24、 B、D.(3)每个气球受到的压力为 F mg150 N，14产生的压强 p Pa4.07610 3 Pa，FS 1500.0368故球内气体的压强 p 内 pp 01.05310 5 Pa.(4)由于气体压强向各个方向都相等，下层木板上留下的“印迹”与方格纸上留下的面积相等答案：(1)AD (2)BD (3)1.05310 5 Pa (4)面积相等10(10 分) 用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为 0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度 0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的 4550 cm2 浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(1)下面是实验步骤，请填写所缺
25、的步骤 C：A用滴管将浓度为 0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入 1 mL 油酸酒精溶液时的滴数 NB将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为 0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数 nC_D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积为 S cm2(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小_( 单位：cm) 解析：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(2)一滴油酸分子的体积 V10.05%N一滴油酸分子的面积 SSn则油酸分子的直径为 d VS 0.05%nNS答案：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(2)0.05%nNS
