2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專(zhuān)題六 選考模塊 第一講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律課前自測(cè)診斷卷

2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專(zhuān)題六 選考模塊 第一講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律課前自測(cè)診斷卷一、選擇題1(2018·全國(guó)卷)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如p­V圖中從a到b的直線(xiàn)所示。在此過(guò)程中_。A氣體溫度一直降低B氣體內(nèi)能一直增加C氣體一直對(duì)外做功D氣體一直從外界吸熱E氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功解析：選BCD由理想氣體的狀態(tài)方程C知，從a到b氣體溫度一直升高，故A錯(cuò)誤。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，可知?dú)怏w內(nèi)能一直增加，故B正確。氣體體積逐漸膨脹，一直對(duì)外做功，故C正確。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體一直從外界吸熱，吸收的熱量一部分用來(lái)對(duì)外做功，一部分用來(lái)增加氣體的內(nèi)能，故D正確、E錯(cuò)誤。2(2018·全國(guó)卷)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程、到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是_。A過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B過(guò)程中氣體對(duì)外界做正功C過(guò)程中氣體從外界吸收了熱量D狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小解析：選BDE過(guò)程中，氣體體積V不變、溫度T升高，則壓強(qiáng)增大，故A錯(cuò)誤。過(guò)程中，氣體體積V變大，對(duì)外界做功，故B正確。過(guò)程中，氣體溫度T降低，內(nèi)能減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW得Q0，即氣體放出熱量，故C錯(cuò)誤。狀態(tài)c、d溫度相同，所以?xún)?nèi)能相等，故D正確。分別作出狀態(tài)b、c、d的等壓線(xiàn)，分析可得pbpcpd，故E正確。3(2018·全國(guó)卷)對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說(shuō)法正確的是_。A氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能B氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D氣體的體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變E氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能解析：選BDE氣體分子的重力勢(shì)能和氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能都屬于機(jī)械能，不是氣體的內(nèi)能，故A、C錯(cuò)誤；實(shí)際氣體的內(nèi)能包括氣體的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分，故B、E正確；氣體體積變化時(shí)，分子勢(shì)能發(fā)生變化，氣體溫度也可能發(fā)生變化，則分子勢(shì)能與分子動(dòng)能之和可能不變，故D正確。4(2017·全國(guó)卷)氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線(xiàn)所示。下列說(shuō)法正確的是_。A圖中兩條曲線(xiàn)下面積相等B圖中虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C圖中實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形D圖中曲線(xiàn)給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大解析：選ABC根據(jù)氣體分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化曲線(xiàn)的意義可知，題圖中兩條曲線(xiàn)下面積相等，選項(xiàng)A正確；題圖中虛線(xiàn)占百分比較大的分子速率較小，所以對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形，選項(xiàng)B正確；題圖中實(shí)線(xiàn)占百分比較大的分子速率較大，分子平均動(dòng)能較大，根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，可知實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形，選項(xiàng)C正確；根據(jù)分子速率分布圖可知，題圖中曲線(xiàn)給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由分子速率分布圖可知，與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。5(2017·全國(guó)卷)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到初態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是_。A在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量E在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量解析：選ABDab過(guò)程中氣體壓強(qiáng)增大，體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，A項(xiàng)正確；ab過(guò)程發(fā)生等容變化，氣體對(duì)外界不做功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，bc過(guò)程發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，bc過(guò)程中氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸收熱量，D項(xiàng)正確；ca過(guò)程發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，B項(xiàng)正確；ca過(guò)程中氣體溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界放熱，E項(xiàng)錯(cuò)誤。6(2017·全國(guó)卷)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開(kāi)，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說(shuō)法正確的是_。A氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功E氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變解析：選ABD抽開(kāi)隔板，氣體自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界不做功，與外界沒(méi)有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變， A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，D項(xiàng)正確；由于氣體與外界沒(méi)有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，B項(xiàng)正確，E項(xiàng)錯(cuò)誤。二、計(jì)算題7(2017·全國(guó)卷)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為T(mén)a的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為T(mén)b。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度T0時(shí)的密度為0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大?。?2)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；(3)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。解析：(1)設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度為T(mén)0時(shí)的體積為V0，密度為0在溫度為T(mén)時(shí)的體積為VT，密度為(T)由蓋­呂薩克定律得聯(lián)立式得(T)0氣球所受到的浮力為f(Tb)gV聯(lián)立式得fVg0。(2)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為G(Ta)Vg聯(lián)立式得GVg0。(3)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m，由力的平衡條件得mgfGm0g聯(lián)立式得mV0T0m0。答案：(1)Vg0(2)Vg0(3)V0T0m08(2018·全國(guó)卷)如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門(mén)K。開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0?，F(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了。不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。解析：設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；活塞下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2。在活塞下移的過(guò)程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0p1V1p0p2V2由已知條件得V1VV2設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得p2Sp1Smg聯(lián)立以上各式得m。答案：9(2018·全國(guó)卷)如圖，一豎直放置的汽缸上端開(kāi)口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)它們之間的摩擦。開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均為T(mén)0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過(guò)程中氣體對(duì)外所做的功。重力加速度大小為g。解析：開(kāi)始時(shí)活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過(guò)程，直至活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T(mén)1，壓強(qiáng)為p1，根據(jù)查理定律有根據(jù)力的平衡條件有p1Sp0Smg聯(lián)立式可得T1T0此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，直至活塞剛好到達(dá)b處，設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T(mén)2；活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2。根據(jù)蓋呂薩克定律有式中V1SHV2S(Hh)聯(lián)立式解得T2T0從開(kāi)始加熱到活塞到達(dá)b處的過(guò)程中，汽缸中的氣體對(duì)外做的功為W(p0Smg)h。答案：T0(p0Smg)h10(2018·全國(guó)卷)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l118.0 cm和l212.0 cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg?，F(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒(méi)有氣體從管的一邊通過(guò)水銀逸入另一邊。求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度。在整個(gè)過(guò)程中，氣體溫度不變。解析：設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2，由力的平衡條件有p1p2(l1l2)U形管水平放置時(shí)，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p。此時(shí)原左、右兩邊氣柱長(zhǎng)度分別變?yōu)閘1和l2，顯然原左邊氣柱的長(zhǎng)度將增加，右邊則減小，且兩邊氣柱長(zhǎng)度的變化量大小相等l1l1l2l2由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2聯(lián)立解得l122.5 cm，l27.5 cm。答案：22.5 cm7.5 cm