高考物理专题12 热学

专题12 热学

一、选择题(本题共12小题，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．关于热力学定律，下列说法正确的是( )

A．在一定条件下物体的温度可以降到0K

B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

C．吸收了热量的物体，其内能一定增加

D．压缩气体总能使气体的温度升高

2．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

3．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的( ) A．温度与体积B．体积和压强

C．温度和压强D．压强和温度

【解析】本题考查对温度、分子平均动能和势能的理解．温度越高，分子运动越剧烈，温度是分子平均动能的标志；气体体积变化，气体分子间的距离发生变化，分子势能就发生变化，所以分子势能取决于体积．本题正确选项为A.

【答案】 A

4．下列说法正确的是( )

A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映

B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能

C．知道某物体的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数

D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

【解析】布朗运动是悬浮在液体(或气体)中固

体颗粒的运动，颗粒是由分子组成的，不是颗粒分子

的运动，故选项A错；选项B违背了热力学第二定律；

选项C只能求出摩尔体积；内能不同的物体，只要温

度相同，它们分子热运动的平均动能就相同．

【答案】 D

5．右图为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )[来源:Z.x x.k.C o m]

A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B．电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律

D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

6．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( ) A．温度升高，每一个分子的热运动速度都增加

B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式

C．用活塞压缩气缸里的气体，对气体做了2.0×105J的功，若气体向外界放出1.5×105J 的热量，则气体内能增加了0.5×105J

D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的

【解析】温度升高，分子的热运动平均速度增加，分子热运动的速度从小到大都存在，并不是每一个分子的热运动速度都增加，A错．第二类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律，B错．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，内能改变量ΔU＝0.5×105J，故选项C 正确．D中热机不违背自然规律，是可以制成的．

【答案】CD

7．如图所示，一个内壁光滑与外界不发生热传递的气缸固定在地面

上，缸内活塞下方封闭着空气(活塞与外界也不发生热传递)，若突然用竖

直向上的力F将活塞向上拉一些，缸内封闭着的气体( )

A．分子平均动能增大

B．单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少

C．单个分子对缸壁的平均冲力减小

D．若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体的内能改变量

8．一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′.如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2.则( ) A．W1>W2Q1ΔU2

B．W1>W2Q1>Q2ΔU1>ΔU2

C．W1ΔU2

D．W1＝W2Q1>Q2ΔU1>ΔU2

9．用原子级显微镜观察高真空度的空间，结果发现有一对分子甲和乙环绕一个共同“中心”旋转，从而形成一个“双分子”体系，观测中同时发现此“中心”离甲分子较远，那么在上述“双分子”体系中( ) A．甲、乙两分子间一定只存在分子引力，不可能存在分子斥力[来源:Z x x k.C o m]

B．甲分子的质量一定大于乙分子的质量

C．甲分子旋转的周期一定小于乙分子旋转的周期

D．甲分子的动量大小和乙分子的动量大小一定相等[来源:学科网]

10．柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能，燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能，是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是

( )

A．尾气的温度越高，柴油机越节能

B．尾气的温度越低，柴油机越节能

C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关

D．以上说法均不正确

11．(2011·浙江模拟)如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙．假设在此过程中气缸内气体的温度始终保持不变．对上述过程有下列说法，正确的说法

是( )[来源:Z|x x|k.C o m] A．气缸中气体的内能增加

B．气缸中气体的压强增加

C．气缸中气体的分子平均动能不变

D．单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数不变

【解析】因理想气体分子间无相互作用力，而温度不变，所以内能不变，A错C对；由活塞的平衡条件知，B正确，由于单位体积内的分子数变多，平均速率又不变，所以单位

时间内气缸中气体分子对活塞的撞击次数增多，D 错．

【答案】 BC

12．假如全世界60亿人同时数1g 水分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数N A 取6×1023mol －1)( )

[来源:Z x x k.C o m ]

A ．10年

B ．1千年

C ．10万年

D ．1千万年

二、实验题(本题共2小题，共18分)

13．将1cm 2的油酸溶于酒精，制成200cm 3的油酸酒精溶液．已知1cm 3溶液有50滴，现取其1滴，将它滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层．现已测得这个薄层的面积为S ＝0.2m 2

，试由此估算油酸分子的直径d ＝__________.

【解析】 油酸分子的直径d ＝V /S ，V ＝1×10－6

200×50

m 3，

S ＝0.2m 2，解出d ＝5×10－10m.

【答案】 5×10

－10

m

14．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已配制好油酸

酒精溶液，其中油酸体积占溶液总体积的百分比为k .在量筒中滴入N 滴油酸酒精溶液，读出总体积为V ，现将一滴这样的溶液滴在水面上，其散开的油膜在带有方格的玻璃板上描绘的图形如图所示．已知玻璃板上每个小方格的长和宽均为a .由此计算油膜的面积为__________，油酸分子的直径为d ＝__________.

【解析】 油膜面积约占26个格，S ＝26a 2

，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积V 0

＝V N ×k ，油酸分子的直径约等于油膜的厚度d ＝V 0S ＝

Vk SN ＝Vk

26Na 2

. 【答案】 26a 2

Vk

26Na 2

三、计算题(本题共包括4小题，共54分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

15．水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，水的摩尔质量M m ＝1.8×10－2kg/mol ，N A ＝6.02×1023mol －1，试求：

(1)V ＝1cm 3的水中有多少个分子．

(2)用立方体模型估算水分子的大小．

16．对于生态环境的破坏，地表土裸露，大片土地沙漠化，加上春季干旱少雨，所以近年来我国北方地区3、4月份扬尘天气明显增多．特别是2006年的3月26日至28日，由于南下的冷空气所带来的大风，席卷了我国从新疆到沿海的北方大部分地区，出现罕见的沙尘暴天气．据环保部门测定，在北京地区沙尘暴严重时，最大风速达到12m/s，同时大量的微粒在空中悬浮．

沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到 5.8×10－6kg/m3，悬浮微粒的密度为2.0×103kg/m3其中悬浮微粒的直径小于10－7m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害最大．北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总体积的1/50为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10－8m，求1.0cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？(计算时可把吸入颗粒物视为球形，计算结果保留1位有效数字)

17．我国陆地面积S ＝960万平方千米，若地面大气压p 0＝1.0×105Pa ，地面附近重力加速度g 取10m/s 2，空气平均摩尔质量为M 0＝3.0×10－2kg·mol －1，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023mol

－1

，试估算：

(1)我国陆地上空空气的总质量M 总． (2)我国陆地上空空气的分子总数n

(3)地面附近温度为270K 的1m 3

空气，在温度为300K 时的体积． 【解析】 (1)大气压可看做是由空气的重力产生的，则

p 0＝

M 总g

S

代入数据解得M 总＝9.6×1016kg (2)分子总数n 总＝M 总M 0

N A ＝1.9×1042个 (3)气体做等压变化，V 2T 2＝V 1T 1

代入数据，解得V 2＝1.1m 3

根据热力学第一定律和能量守恒定律可知，球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能为：

[来源:Z x x k.C o m ]

ΔU ＝pSh ＋Mgh ＋mg (L ＋h )－12mv 2

联立两式，代入数值得ΔU ＝228J. 【答案】 228J