2020高考物理月刊专版 专题12 热学综合 专题测试题4

2020高考物理月刊专版 专题12 热学综合 专题测试题4

‎2020高考物理月刊专版 ‎ 一、选择题(每题的四个选项中至少有一项是正确的)‎ ‎1．下列叙述中正确的是 ‎[ ]‎ A．物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关 B．物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈 C．物体体积改变，内能可能不变 D．物体在压缩时，分子间存在着斥力，不存在引力 ‎2．一定质量的理想气体，经过不同的过程从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，已知状态Ⅱ的温度高于状态Ⅰ的温度，则在这些状态变化过程中 ‎[ ]‎ A．气体一定都从外界吸收热量 B．气体和外界交换的热量一定都相同 C．气体的内能变化量一定都相同 D．外界对气体做的功一定都相同 ‎3．一定质量的理想气体由状态A经过状态B到达状态C，其p－T图线如图1所示，下列叙述正确的是 ‎[ ]‎ A．气体的体积先增加后不变，内能一直增加 B．体积一直增加，内能先增加后不变 C．气体对外做功，吸收热量 D．外界对气体做功，气体放出热量 ‎4．如图2，一定质量的理想气体沿p－V坐标中曲线所示的方向发生变化，其中曲线BDA是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则 ‎[ ]‎ A．气体由A变到B，一定是吸热的 B．气体由B变为A，一定是吸热的 C．气体由A变到B再变到A，吸热多于放热 D．气体由A变到B再变到A，放热多于吸热 ‎5．如图3所示，A、B两个大容器中装着同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D作活塞．当左边容器的温度为－‎10℃‎，右边容器的温度为‎10℃‎时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡，两个容器的温度都下降‎10℃‎时，下列判断正确的是 ‎[ ]‎ A．水银滴将不移动 B．水银滴将向右移动 C．水银滴将向左移动 中的气体到p1、V1、T1状态，再让气体膨胀到p2，V2，T2状态，若V1＜V0＜V2，则 [ ]‎ A．T1＞T0＞T2 　　　　　　　　　　　　　　‎ B．p1＞p0＞p2‎ C．T1＜T0＜T2 　　　　　　　　　　　　　　‎ D．p1＜p0＜p2‎ ‎7．1 mol的理想气体从某一状态开始变化，经过若干过程的变化后又回到原来的状态，则 ‎[ ]‎ A．无论它处于过程中的哪一个状态，它的状态参量总满足 B．无论它处于过程中的哪一个状态，它的pV乘积值越大，则该状态气体的内能就越大 C．在其中任一状态变化过程中，只要气体膨胀，它就对外做功，同时从外界吸热 D．在其中任一状态变化过程中，只要气体吸热，它的温度一定升高 ‎8．一个密闭的透热的容器，中间用可以自由移动但不漏气的活塞隔成两部分，一边充有氧气，一边充有氢气．下面论述正确的是 ‎[ ]‎ A．如果氢气和氧气的质量相同，则两部分气体的体积相等 B．如果氢气和氧气的质量相同，则氧气的体积大于氢气的体积 C．如果两种气体分子间的平均距离相等，则氢气的质量较大 D．如果两种气体分子间的平均距离相等，则氧气的质量较大 ‎9．一定质量的理想气体，其起始状态和终了状态分别与图5中a点和b点相对应，它的压强相等，这是采取了下列哪一个过程完成的？‎ ‎[ ]‎ A．先保持体积不变增大压强，后保持温度不变减小体积 B．先保持温度不变增大压强，后保持体积不变升高温度 C．先保持温度不变减小压强，后保持体积不变升高温度 D．先保持体积不变减小压强，后保持温度不变减小体积 ‎10．一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和状态3最终回到状态1，如图6所示，那么在图7中的P－T图和V－T图中，哪些图是上述循环过程的示意图？‎ ‎[ ]‎ ‎11．对于液体和固体，如果用M表示摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质的密度，V表示摩尔体积，v表示分子体积，N表示阿伏伽德罗常数，那么，下列各式中能正确反映这些量之间关系的是 ‎[ ]‎ ‎12．一定质量的理想气体的p－T图如图8所示，下面几个过程中，单位体积的分子数增加的过程是 ‎[ ]‎ A．1→2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．2→3‎ C．3→4 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D．4→1‎ ‎13．如图9所示，在光滑的水平面上有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m(m＜M)的活塞，密封一部分理想气体，气缸处于‎ 静止状态．现用水平恒力F向左推活塞，当活塞与气缸的加速度均为a1时，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的水平恒力F向右推气缸，当活塞与气缸的加速度均为a2时，封闭气体的压强为p2，体积为V2，设封闭气体的质量和温度均不变，则 ‎[ ]‎ A．p1＞p2 　　　　　　　　　　　　　　　　‎ B．p1＜p2‎ C．V1＞V2 　　　　　　　　　　　　　　　‎ D．V1＜V2‎ ‎14．一定质量的理想气体，经历如图10所示的a→b→c→d的状态变化过程，有可能向外放热的过程是 ‎[ ]‎ A．a→b的过程 　　　　　　　　　　　B．b→c的过程 C．c→d的过程 　　　　　　　　　　　D．以上三个过程都不能向外界放热 ‎15．如图11所示，粗细均匀的U形管，左管封闭一段空气柱，两侧水银面高度差为h，U形管两管间宽度为d，且d＜h．现将U形管以O点为轴顺时针旋转90°，至两平行管水平，并保持U形管在竖直平面内，设温度不变，管的直径可忽略不计，则下列说法中正确的是 ‎[ ]‎ A．封闭端水银柱长度h1增大，开口端水银柱长度h2减小 B．封闭端水银柱长度h1减小，开口端水银柱长度h2增大，静止时达到h1′=h2′‎ C．封闭端水银柱长度h1减小，开口端水银柱长度h2增大，静止时达到h1′＞h2′‎ D．封闭端水银柱长度h1减小，开口端水银柱长度h2增大，静止时h1′＜h2′‎ ‎16．一定质量的理想气体在等容变化的过程中，温度由‎14℃‎增加到‎15℃‎，它增加的压强等于它在‎0℃‎时压强的 ‎[ ]‎ A．1/273 　　　　　　　　　　　　　　　　　B．14/273‎ C．15/273 　　　　　　 D．1/287‎ 二、填空题 ‎1．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的分子力可忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近直到不能靠近的整个过程中，分子力对乙分子的做功情况是________．‎ ‎2．对容积为‎0.831L的容器中的空气进行抽气，抽气过程中保持温度不变为‎27℃‎，抽气10次后容器内的空气压强降为1.0×10-8Pa，此时容器中空气的分子数为________个(保留2位有效数字)．‎ ‎3．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，每抽1次，瓶内气体的压强减小到原来的5/6，那么，要使容器内剩余气体的压强减为原来的125/216，应抽气________次．‎ ‎4．一定质量的理想气体的变化过程如图12所示1→2→3→4→1，其中气体内能增加的过程是________，气体对外做功的过程是________，气体放热的过程是________．‎ ‎5．有一定质量的理想气体，则状态A经状态C、B又回到状态A，如图13所示，则在AC、CB和BA三个过程中，气体吸热的过程有________，气体与外界没有功的交换的过程中有________．‎ ‎6．如图14所示，一定质量的理想气体分别处于状态1、2、3时，相应的体积为V1、V2、V3，则体积V1、V2、V3之间的大小关系是________．‎ 三、实验题 ‎1．在“验证玻意耳定律”的实验中，有甲、乙、丙、丁4个同学用最小分度是毫米的直尺测出注射器的全部刻度之长l和用最小分度是0.1N的弹簧秤测出竖直向上拉活塞及框架的拉力F，记录数据如下，其中读数正确的同学是________．(填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)‎ ‎2．验证查理定律的实验装置如图15所示，在这个实验中，测得压强和温度的数据中，必须测出的一组数据是________和________．再把烧瓶放进盛着冰水混合物的容器里，瓶里空气的温度下降至跟冰水混合物的温度一样，等于________，这时B管水银面将________；再将A管________，使B管水银面________，这时瓶内空气压强等于________，这样又可得到一组数据．‎ ‎3．在用注射器验证玻意耳定律的实验中 ‎(1)根据所测的量计算注射器中气体压强的公式是________．‎ ‎(2)在室温下，4个学生根据实验数据分别画出如图16所示的p－1/V的图线用①、②、③、④表示，分析可能的原因是：________．(填写正确说法的字母)‎ A．①学生在实验中封闭的气体质量太大 B．①学生在实验中用手握了注射器，造成不是等温变化 C．③学生在实验中未将活塞和框架的重力计入压强的计算公式 D．④学生没有给注射器、活塞涂润滑油，造成漏气 四、计算题 ‎1．如图17所示，圆筒固定不动，活塞A的横截面积是2S，活塞B的横截面积是S，圆筒内壁光滑，圆筒左端封闭，右端与大气相通，大气压为p0，A、B将圆筒分为两部分，左半部分是真空，A、B之间是一定质量的气体，活塞B通过劲度系数为k的弹簧与圆筒左端相连，‎ 用在活塞A上，求活塞A移动的距离？(气体温度不变)‎ ‎2．如图18所示，一端封闭、横截面积为S、长为b的细管弯成L形，放在大气中，管的竖直部分长度为a，大气压强为p0，现在开口端轻轻塞上质量为m、横截面积也为S的小活塞(厚度不计)，放手后，小活塞在沿管缓慢下移的过程中，保持密闭空气柱的质量和温度均不变，小活塞与管壁的摩擦不计．求：欲使小活塞能在竖直管内某位置处于静止状态，则a应满足的条件是什么？‎ ‎3．如图19所示，为测量某种易溶于水、形状不规则、小颗粒状的矿物质的密度的装置，测量步骤如下：先打开开关S，容器C与大气相通，上、下移动盛有水银的连通器D，使水银面在E处；关闭S，升起D，使水银面到达B处，这时连通器中两管内水银面的高度差h1=‎15cm；再打开S，把‎440g矿物质放入C中，移动D，使水银面重新在E处；关闭S，上移D，使左端的水银面又到达B处，此时两管中的水银面的高度差h2=‎25cm．已知大气压强p0=75cmHg，容器C和AB管的总体积为V=‎1000cm3，测量过程中温度不变，求矿物质的密度．‎ ‎4．从地面发射一颗人造地球卫星，发射前密闭的人造卫星内气温为‎0℃‎，水银气压计中水银柱高为‎76cm，如图20所示．当卫星竖直向上加速上升不太高的高度时(g=‎10m/s2)，密闭的人造卫星内气温变为‎27.3℃‎，此时水银气压计中水银柱高为‎41.8cm，求此时卫星的加速度a多大？‎ ‎5．固定在水平地面上的两端均未封闭的光滑圆筒，内横截面积为S，在筒内放有两个活塞，左边的活塞用劲度系数为k的弹簧与墙壁相连．当两活塞之间的气体压强等于外界大气压强p0时，右边活塞到筒右端的距离和两活塞之间的距离均为h(如图21所示)，若将右边的活塞缓慢地拉到圆筒右端，为使它保持在圆筒右端的位置，求需要对右边活塞施加多大的水平力(活塞的厚度不计，活塞与圆筒间不漏气)．‎ ‎6．两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内，质量均为m=‎10kg的活塞A、B，在外力作用下静止于左、右两管中的同一高度h处，将管内空气密封，此时管内外空气的压强均为p0=1.0×105Pa ‎，左管和水平管的横截面积S1=‎10cm3，右管的横截面积S2=‎20cm2，水平管的长度为3h，如图22所示．现撤去外力，让活塞在管中下降，求两活塞稳定后的高度．(活塞的厚度略大于水平管的直径，管内空气温度不变，g=‎10m/s2)‎ ‎7．由两个传热性能良好的直径不同的圆筒组成的装置如图23所示，在两个圆筒内各有一个活塞，其横截面积分别为SA=‎10cm2、SB=‎4cm2，它们之间用一硬质轻细杆相连，两活塞均可在圆筒中无摩擦地运动且不漏气．用销子M把B锁住，打开阀门S，使容器和大气相通，随后关闭S，此时气温为‎23℃‎，容器中气体体积为‎300cm3．当气温升高到‎27℃‎且保持不变后，把销子M拨去．设大气压始终为105Pa，容器内温度始终与外界相同．求：‎ ‎(1)拔去销子M后，欲使A、B活塞仍处于静止状态，应对A活塞施加作用力的大小和方向．‎ ‎(2)若不施加作用力，活塞在各自圆筒范围内运动一段多大的位移后，速度达到最大值．‎ ‎8．粗细均匀的玻璃管两端封闭，中间的水银柱将管内气体分成A、B两部分，现将玻璃管固定在水平圆盘上，如图24所示，水银柱和A、B气柱的长度都为L，气柱的压强为H0(cmHg)．当水平圆盘绕通过A端点的OO′轴匀速转动时，水银柱移动使B气柱减小到原来的一半时，其转动频率f应多大？(设管内气体温度不变)‎ 参考答案 一、选择题 ‎1．B、C ‎2．C ‎3．B、C ‎4．A、C ‎5．C ‎6．A、B ‎7．A、B ‎8．D ‎9．C ‎10．B、D ‎11．B、C、D ‎12．D ‎13．A、‎ ‎14．‎ ‎15．A ‎16．‎ ‎ ‎ D D A 二、填空题 三、实验题 ‎1．乙 ‎2．当时的大气压强值；温度值；‎0℃‎；上升；下降；恢复到原先标出记号的位置；当时的大气压强值减去压强计左管比右管高出的那一段水银柱的压强 四、计算题 ‎1．(1)以活塞A和B之间的气体为研究对象，设活塞A向左移动的距离为x1，活塞B向左移动距离为x2，则 初状态：p1=p2，V1=LS＋2LS=3LS 以活塞B为研究对象 ‎2．封闭空气柱初态压强p1=p0，体积V1=bS．设小活塞距管的水平 由玻意耳定律：‎ p0(V＋ΔV－V′)=(p0＋h)(V－V′)，得 当卫星竖直向上加速时，对气体计中的水银柱(S表示试管横截面积、ρ表示水银密度)‎ 由 F=ma，m=ρh2S，得p2S－ρh2Sg=ρh2Sa 所以 p2=ρh2(g＋a) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②‎ ‎6．撤去外力时，左、右活塞对管内空气的压强分别为：‎ p左=p0＋mg/S1=2×105Pa=2p0‎ p右=p0＋mg/S2=1.5×105Pa=1.5p0‎ 所以两活塞均会下降．设两活塞都降到水平管口，此时管内空气的压强依玻意耳定律可得：‎ p=p0V0/V=p0(hS1＋3hS1＋hS2)/3hS1‎ 又 s2=2S1，则：p=2p0‎ 可见，左边活塞能降到水平管口，右边活塞只能降到离水平管口的高度为x处，管内空气压强p′=p右=1.5p0，依玻意耳定律：‎ p0(4hS1＋hS2)=1.5p0(3hS1＋xS2)，解得：x=h/2‎ 最后左边活塞离水平管口的高度为零；右边活塞离水平管口的高度为h/2．‎ F=(p2－p1)SA－(p2－p1)SB=(p2－p1)(SA－SB)=12(N)，力F的方向向右．‎ ‎(2)当容器中的气体压强等于大气压强时，活塞的速度最大．由玻意 ΔV=SAΔl－SBΔl=V2－V1=60(cm3)，Δl=10(cm)．‎ ‎8．设玻璃管内横截面积为S，当管在水平圆盘上静止不动时，有VA=VB=LS，pA=pB=H0ρg．‎