2023届高考物理（广东、浙江、海南）二轮专题分层突破训练14：热学（含答案）

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1、专题分层突破练14热学A组1.(2022北京丰台二模)下列说法正确的是()A.布朗运动证明,悬浮在液体中的固体小颗粒的分子在做无规则热运动B.当用力拉伸铅块时,铅块各部分之间要产生反抗拉伸的作用力,此时铅块分子间的作用力表现为引力C.当我们把一个物体举高时,组成物体的每个分子的重力都做了负功,因此分子势能增大,物体内能增大D.在太空实验室里,水滴的形状是一个完美的球形,这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势的结果2.(2022江苏模拟)石墨烯是从石墨中分离出的新材料,其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构,如图所示,则()A.石墨是非晶体B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C.单层石墨烯的厚度约3

2、mD.碳原子在六边形顶点附近不停地振动3.(多选)(2021天津卷)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关,车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振,空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动,上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢,气体与外界有充分的热交换;剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快,气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体,在气体压缩的过程中()A.上下乘客时,气体的内能不变B.上下乘客时,气体从外界吸热C.剧烈颠簸时,外界对气体做功D.剧烈颠簸时,气体的温度不变4.专家们研究二氧化碳的深海处理技术时发现,当水深超过2 500 m时,二氧化碳

3、会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,将二氧化碳分子看作直径为D的球(球的体积公式V球=16D3),则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为()A.VNAD36MB.VD36NAMC.NAMD36VD.VNAMD365.(2021重庆卷)图甲和图乙中曲线、分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律,r0为平衡位置。现有如下物理量:分子势能,分子间引力,分子间斥力,分子间引力和斥力的合力,则曲线、对应的物理量分别是()甲乙A.B.C.D.6.(2021山东卷)如图所示,密封的矿泉水瓶中,距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热

4、良好的小瓶置于矿泉水瓶中,小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶,小瓶下沉到底部;松开后,小瓶缓慢上浮,上浮过程中,小瓶内气体()A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量7.(多选)(2021海南卷)如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点。则气体()A.在状态c的压强等于在状态a的压强B.在状态b的压强小于在状态c的压强C.在bc的过程中内能保持不变D.在ab的过程对外做功8.(2021河北卷)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体,如图甲所示,

5、现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,汽缸A内气体的内能(选填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能,图乙为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像,其中曲线(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。甲乙B组9.(2022山东德州二模)如图所示,两端封闭的导热U形管竖直放置在水平面上,其中的空气被水银隔成、两部分空气柱,以下说法正确的是()A.若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管,使其倾斜,则空气柱长度不变B.若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管,使其倾斜,则空气柱变短C.若周围环境温度升高,则空气柱长度不变D.若周围环境温度升高,则空

6、气柱长度变大10.(2022江苏模拟预测)在某一带有活塞的密闭容器内,质量为10 g的理想气体在27 时的p-V图线为图中的曲线乙。若X为此容器内充满质量为10 g的该理想气体在温度为327 时的曲线,Y为此容器内充满质量为20 g的该理想气体在温度为27 时的曲线。分子平均动能与热力学温度的关系为Ek=3kT2,k是一个常数;理想气体满足pV=nRT,n为气体物质的量,R为理想气体常数。下列说法正确的是()A.X、Y均为曲线丁B.X为曲线丙,Y为曲线丁C.在同一体积时,气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体多D.X曲线与Y曲线代表的气体在相同体积时,

7、温度均加热至1 200 K,则压强之比为1211.(2022广东卷)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,水的密度取1.0103 kg/m3。求水底的压强p和水的深度h。12.(2022全国甲卷改编)(1)一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从a到b的线段所示。在此过程中。A.气体一直对外做功B.气体的内能

8、一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功(2)如图所示,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中:两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成、四部分,其中第、部分的体积分别为18V0和14V0。环境压强保持不变, 不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。()将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度。()将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第部分气体的压强。答案：1.B解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无

9、规则运动,反映了液体分子的无规则热运动,A错误;当用力拉伸铅块时,铅块各部分之间要产生反抗拉伸的作用力,此时铅块分子间的作用力表现为引力,B正确;物体被举高后,宏观的重力势能增加,对微观中分子势能没有影响,分子势能的大小与分子间距有关,分子间距不变,则分子势能不变,内能不变,C错误;在太空实验室里,水滴的形状是一个完美的球形,这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势的结果,D错误。2.D解析 石墨是晶体,A错误;石墨烯是从石墨中提取出来的新材料,B错误;单层石墨烯的厚度约为原子尺寸10-10 m,C错误;根据分子动理论可知,固体分子在平衡点附近不停地振动, D正确。3.AC解析 上下乘客时汽缸内气

10、体与外界有充分的热交换,即发生等温变化,温度不变,故气体的内能不变,体积变化缓慢,没有做功,故没有热交换,A正确,B错误;剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快,且气体与外界来不及热交换,气体经历绝热过程,外界对气体做功,温度升高,C正确,D错误。4.A解析 体积为V的二氧化碳气体的质量为m=V,所含分子数为N=mMNA=VMNA,二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起,其体积为V=N16D3=VNAD36M,故选A。5.D解析 根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小可知,曲线为分子势能随分子之间距离r变化的图像;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0

11、)时分子力为零,可知曲线为分子力随分子之间距离r变化的图像;根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小,可知曲线为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。故选D。6.B解析 由于越接近矿泉水瓶口,水的温度越高,因此小瓶上浮的过程中,小瓶内气体温度升高,内能增加,A错误;在小瓶上升的过程中,小瓶内气体的温度逐渐升高,压强逐渐减小,根据理想气体状态方程pVT=C,气体体积膨胀,对外界做正功,B正确;由A、B分析,小瓶上升时,小瓶内气体内能增加,气体对外做功,根据热力学第一定律U=W+Q,由于气体对外做功,因此吸收的热量大于增加的内能,C、D错误。7.AC解析 根据V=CpT可知,因直线ac过原点,所以

12、在状态c的压强等于在状态a的压强,b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率,可知在状态b的压强大于在状态c的压强,A正确,B错误;在bc的过程中温度不变,则气体的内能保持不变,C正确;在ab的过程中,气体的体积不变,则气体不对外做功,D错误。8.答案 大于解析 对活塞分析有p=mgS,因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量,故稳定后有pApB,可知在达到平衡过程中外界对气体做的功WAWB;则根据U=W+Q,因为汽缸和活塞都是绝热的,故有UAUB,即重新平衡后A汽缸内的气体内能大于B汽缸内的气体内能。由题图乙可知曲线中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大,即曲线的温度较高,由前面分析可知B汽

13、缸温度较低,故曲线表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。9.B解析 未转动前,两空气柱的压强关系为p左=p右-gh0,若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管,由于倾斜,若要保持水银柱高度差稳定,则空气柱变短,A错误,B正确;由图示可知p左=p右-gh0,若周围环境温度升高,假设气体体积不变,由查理定律得压强变化量p=p-p=TTp,初状态时p左p右,T相等,如果同时使两边空气柱升高相同的温度,则左边增大的压强小于右边增大的压强,水银柱向左流动,空气柱长度变小,C、D错误。10.D解析 X曲线代表的理想气体的热力学温度为600 K,Y曲线代表的理想气体的热力学温度为300 K,原有理想气体的热力学温度

14、为300 K,X曲线代表的理想气体、Y曲线代表的理想气体、原有理想气体的物质的量之比为121,根据pV=nRT可知,X、Y曲线代表的理想气体的pV乘积为原有理想气体的2倍,由图像可知,X、Y均为曲线丙,A、B错误;由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为12,则在同一体积时,X曲线代表的理想气体的分子数是Y曲线代表的理想气体分子数的一半,所以气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体少,C错误;根据pV=nRT可知,由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为12,则X曲线与Y曲线代表的气体在相同体积时,温度均加热至1 200 K,压强之比为12,D正

15、确。11.答案 2.0105 Pa10 m解析 对瓶中所封的气体,由玻意耳定律可知p0V0=pV解得p=p0V0V=1.0105 Pa380cm3-80cm3380cm3-230cm3=2.0105 Pa根据p=p0+gh解得h=10 m。12.答案 (1)BC(2)()43T0()94p0解析 (1)从a到b,气体发生等容变化,不对外做功,选项A错误;从a到b,理想气体温度升高,内能增加,选项B正确;根据热力学第一定律,气体内能增加,外界对气体做功为0,气体必定从外界吸热,选项C正确;气体从外界吸热,但不对外做功,选项D错误。(2)()环境温度升高,汽缸内气体发生等压变化对部分气体由盖-吕萨克定律得34V0T0=V0T解得T=43T0。()研究、部分气体,初始温度T0,初始压强p0,体积为V1=98V0,环境温度升高到2T0后,A汽缸中的活塞到达汽缸底部时,、部分气体的体积为V2=V0,压强为p由理想气体状态方程得p0V1T0=pV22T0