章末素养测评(二)
第2章 固体与液体 第3章 热力学定律
一、单项选择题
1.[2024·辽宁辽阳期末] 春天来了,雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B.在水珠表面层,水分子间的作用力表现为引力
C.在水珠表面层,水分子间的作用力表现为斥力
D.在水珠表面层,水分子间的作用力为零
2.[2024·泉州期末] 关于热力学第二定律,下列说法正确的是( )
A.浓度为75%的医用酒精长时间静置,可以自然分离为水和纯酒精
B.空调既能制热也能制冷,说明热量能够从低温物体传到高温物体
C.若不产生其他影响,可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功
D.理想热机的效率可以达到100%
3.[2024·江苏南京期末] 白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料—黑磷,图为黑磷微观结构,其原子以一定的规则有序排列.下列说法正确的是 ( )
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度升高
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同
4.[2024·三明期末] 一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.B→C的过程中,气体分子平均动能增加
B.B→C的过程中,气体一定放出热量
C.A→B的过程中,气体分子的密集程度变小
D.A→B的过程中,分子的平均动能变大
二、多项选择题
5.[2024·泉州期末] 图示为某一种减震垫,上面布满了圆柱状薄膜气泡,每个气泡内均充满一定质量的理想气体.当平板状物品平放在气泡上时,气泡被压缩.假设在压缩过程中,气泡内气体温度保持不变.下列说法正确的是 ( )
A.压缩后气泡内气体的压强变大
B.压缩过程气泡内气体对外做正功
C.压缩过程气泡内气体吸收热量
D.压缩过程气泡内气体的内能不变
6.[2024·海南海口期末] 用于消毒的喷壶示意图如图所示.闭合阀门K,向下按压压杆A可向瓶内储气室充气,多次充气后停止充气,按下按柄B打开阀门K,消毒液会经导管自动从喷嘴处喷出,直到停喷.储气室内气体可视为理想气体,喷液过程中忽略气体与外界的热交换,则在喷液过程中下列说法正确的是 ( )
A.储气室内气体压强增大
B.储气室内气体温度降低
C.储气室内气体内能减小
D.消毒液停喷瞬间,储气室气体压强等于外界大气压强
7.[2024·福州期末] 如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程a→b到达状态b,再经过等温过程b→c到达状态c,最后经等压过程c→a回到状态a.下列说法正确的是 ( )
A.在过程a→b中气体对外界做功
B.在过程c→a中外界对气体做功
C.在过程c→a中气体从外界吸收热量
D.在过程b→c中气体从外界吸收热量
8.[2024·黑龙江哈尔滨期末] 如图所示,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气缸内有一电热丝.气缸壁和隔板均绝热.初始时隔板静止,左右两边气体温度相等.现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电流.当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比 ( )
A.左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加
B.右边气体温度升高, 左边气体温度降低
C.左边气体压强增大
D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
三、填空题
9.在天宫课堂中,航天员王亚平做了一个水球实验.水球表面上水分子间的作用力表现为 (选填“引力”或“斥力”),原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子之间的平均距离 (选填“大”或“小”).王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻放在水球表面,纸花迅速绽放,水面对小花做了 (选填“正功”或“负功”)
10.[2024·三明期末] 一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程a→b、b→c、c→a回到原状态,其压强p与温度t的关系图像如图所示,气体在a状态时的体积 在b状态时的体积;气体在b状态的内能 c状态的内能;气体在c→a过程中向外界放出的热量 外界对气体做的功.(都选填“大于”“等于”或“小于”)
11.[2024·龙岩一中月考] “强力吸盘挂钩”如图所示,安装时让吸盘紧压在平整、清洁的墙面上,扳下锁扣时细杆向外拉起吸盘,吸盘便紧紧吸在墙上.假设扳下锁扣前空腔内气体(视为理想气体且温度不变)压强为p0、体积为V0,扳下锁扣后气体的体积为V0,则扳下锁扣后气体压强p1= ,此过程空腔内气体内能 (选填“增大”“不变”或“减小”),空腔内气体 (选填“吸热”或“放热”).
四、实验题
12.某老师做“观察玻璃片和云母片上石蜡熔化区域形状”的演示实验.把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上,如图甲所示,再将烙铁通电烧热,他应该用烙铁头分别接触玻璃片和云母片的 (选填“上表面”“下表面”或“侧面”).正确实验之后,乙图应为 (选填“玻璃片”或“云母片”)的融化区域形状.
13.[2024·山东临沂期末] 图甲是某小组“探究海波熔化时温度变化规律”的实验装置,每隔1 min记录一次温度值.实验数据记录如下表:
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
海波的温度/℃ 40 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53
(1)实验中需要的测量工具是温度计和 ;
(2)在1 min时,温度计的示数如图乙所示,此时的温度为 ℃;
(3)由记录的实验数据可知海波是 (选填“晶体”或“非晶体”);
(4)由实验知,海波熔化需要的条件是:① ;②继续吸收热量;
(5)另一小组在利用相同的器材进行这一实验时,观察到海波熔化过程中温度计示数缓慢上升.产生这一现象的原因可能是 (填选项前的字母).
A.烧杯中的水少
B.对试管内的海波不断搅拌
C.温度计的玻璃泡碰到了试管壁
D.海波熔化过程中吸热,温度升高
五、计算题
14.[2024·厦门期末] 如图所示,用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与气缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距气缸底高度h1=0.50 m,气体的温度t1=27 ℃.给气缸加热,活塞缓慢上升到距离气缸底h2=0.80 m处,同时缸内气体对外做功W=150 J,并且吸收Q=450 J的热量. 求:
(1)此过程中缸内气体增加的内能ΔU;
(2)活塞距离气缸底h2时的温度t2.
15.[2024·莆田一中月考] 如图所示,一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程,在此过程中气体的内能增加了135 J,外界对气体做了90 J的功.已知状态A时气体的体积VA=600 cm3.求:
(1)从状态A到状态C的过程中,气体与外界热交换的热量;
(2)状态A时气体的压强pA.
16.[2024·浙江杭州期末] 如图所示,一粗细均匀且一端密闭的细玻璃管开口向下竖直放置,管内有一段长为l0=25.0 cm的水银柱,水银柱上方封闭了长度为l1=14.0 cm的理想气体,此时封闭在管内的气体处于状态A,温度TA=280 K.先缓慢加热封闭气体使其处于状态B,此时封闭气体长度为l2=15.0 cm.然后保持封闭气体温度不变,将玻璃管缓慢倒置后使气体达到状态C.已知大气压强恒为p0=75.0 cmHg,求:
(1)判断气体从状态A到状态B的过程是吸热还是放热,并说明理由;
(2)气体处于状态B时的温度TB;
(3)气体处于状态C时的长度l3.章末素养测评(二)
1.B [解析] 荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力,故A错误;在水珠表面层,水分子相对于水珠内部分布比较稀疏,水分子间的作用力表现为引力,故B正确,C、D错误.
2.B [解析] 浓度为75%的医用酒精长时间静置,不会自然分离为水和纯酒精,违反热力学第二定律,故A错误;空调既能制热也能制冷,说明通过压缩机做功热量能够从低温物体传到高温物体,故B正确;热力学第二定律可表述为:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,故C错误;由C中分析可知,理想热机的效率不可以达到100%,故D错误.
3.A [解析] 根据图示可知,黑磷的微观结构呈现空间上规则排列,具有空间上的周期性,属于晶体材料,因而黑磷具有固定的熔点,熔化过程中温度不变,故A正确,B错误;组成物质的分子总是在做无规则热运动,故C错误;组成白磷和黑磷的分子是同一种分子,所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同,故D错误.
4.B [解析] B→C的过程中,气体的温度降低,气体分子平均动能减少,A错误;B→C的过程中,气体的温度降低,气体的内能减少,气体的体积减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知,气体一定放出热量,B正确;A→B的过程中,气体的体积减小,气体分子的密集程度变大,C错误;A→B的过程中,气体的温度不变,气体分子平均动能不变,D错误.
5.AD [解析] 由理想气体状态方程=C可知压缩过程中气泡内气体温度保持不变,体积变小,则气泡内气体的压强变大,故A正确;压缩过程气泡内气体对外做负功,故B错误;压缩过程中气泡内气体温度保持不变,则ΔU=0,体积变小,则W>0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q<0,压缩过程气泡内气体放出热量,故C错误,D正确.
6.BC [解析] 在喷液过程中,储气室内气体绝热膨胀,对外界做功,吸收的热量为零,根据热力学第一定律可知气体内能减小,温度降低,故B、C正确;根据理想气体状态方程=C可知气体压强减小,故A错误;消毒液停喷瞬间,设导管中液面比喷壶内液面高h,消毒液密度为ρ,大气压强为p0,根据平衡条件可知储气室气体压强为p=ρgh+p0>p0,故D错误.
7.BD [解析] 在过程a→b中气体体积不变,根据W=p·ΔV,可知,气体对外界做功为零,外界也不对气体做功,故A错误;在过程c→a中气体体积减小,则外界对气体做功,即W>0,压强不变,则温度降低,内能减小,即ΔU<0,则根据ΔU=W+Q,可知Q<0,则气体放热,故B正确,C错误;过程b→c中气体温度不变,内能不变,即ΔU=0,体积变大,对外做功,即W<0,则由热力学第一定律可知Q>0,气体从外界吸收热量,故D正确.
8.AC [解析] 当电热丝通电后,右侧的气体吸收电热丝放出的热量,温度升高,同时绝热膨胀,向左推动活塞,从而对左边气体做功,由题意并根据热力学第一定律可知,左边气体内能增加,温度升高,根据理想气体状态方程可知左边气体压强增大,分子数密度增大,左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加,故A、C正确,B错误;根据能量守恒定律可知,两边气体内能的总增加量等于电热丝放出的热量,故D错误.
9.引力 大 正功
[解析] 水球表面上由于蒸发,水分子之间的距离大于内部水分子之间的距离,所以水分子间的作用力表现为引力.王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻放在水球表面,放纸花处水面的平衡被破坏,纸花在指向四周的分子力的作用下迅速绽放,纸花的花瓣移动的方向与分子力的方向相同,可知水面对纸花做正功.
10.等于 等于 大于
[解析] 直线ab过绝对零点,可知ab为等容线,则气体在a状态时的体积等在b状态时的体积;气体在bc状态时温度相同,可知气体在b状态的内能等于c状态的内能;气体在过程ca中温度降低,内能减小,压强不变,体积减小,外界对气体做功,则根据ΔU=W+Q可知,向外界放出的热量大于外界对气体做的功.
11.p0 不变 吸热
[解析] 根据玻意耳定律可得p0V0=p1V1,V1=V0,解得p1=p0,扳下锁扣后气体的温度不变,故气体的平均动能不变.理想气体的内能等于气体的分子动能之和,气体的质量、温度不变,所以气体的内能不变;由于气体体积变大,外界对气体做负功,气体的内能不变,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热.
12.下表面 玻璃片
[解析] 因为要观察玻璃片和云母片上石蜡熔化区域形状,所以烙铁头分别接触玻璃片和云母片的下表面.玻璃是非晶体,具有各向同性的特点,在各个方向的传热能力相同,因此熔化的石蜡呈圆形;云母片是单晶体,具有各向异性的特点,在不同方向传热能力不同,所以熔化的石蜡呈椭圆形,乙图应为玻璃片的熔化区域形状.
13.(1)秒表 (2)42 (3)晶体 (4)温度达到熔点 (5)C
[解析] (1)由表中数据可知,实验需要测量温度和时间,实验中需要的测量工具是温度计和秒表.
(2)如题图乙,温度计的分度值为1℃,读数为42℃.
(3)由记录的实验数据可知,海波在固定的温度开始熔化,熔化时温度不变,因此海波是晶体.
(4)通过实验可知,海波熔化需要达到48℃,熔化过程中,需要继续加热,由此可知海波熔化需要的条件是:①温度达到熔点;②继续吸收热量.
(5)海波在固定的温度开始熔化,熔化时温度不变,进行这一实验时,观察到海波熔化过程中温度计示数缓慢上升,该物质是晶体,熔化过程中温度是不变的,烧杯中的水少,不会影响温度计的示数,故A错误;对试管内的海波不断搅拌,试管中海波受热更加均匀,不可能出现以上情况,故B错误;温度计的玻璃泡碰到了试管壁,因为烧杯中水的温度高于海波的温度,温度计示数缓慢上升,故C正确;海波是晶体,熔化过程中吸热,但温度保持不变,故D错误.
14.(1)300 J (2)207 ℃
[解析] (1)根据热力学第一定律得
ΔU=Q+W=450 J-150 J=300 J
(2)气体做等压变化,活塞距离气缸底h2时温度为t2,则根据盖—吕萨克定律可得
=
代入数据,解得
t2=207 ℃
15.(1)45 J (2)1.5×105 Pa
[解析] (1)根据热力学第一定律有
ΔU=W+Q
代入数据得Q=45 J
即气体从外界吸收45 J的热量
(2)从状态A到状态B为等容变化过程,根据查理定律有=
代入数据可得pB=3pA
从状态B到状态C为等压变化过程,根据盖—吕萨克定律有=
代入数据可得VC=VB=VA=400 cm3
从状态A到状态B,外界对气体不做功;从状态B到状态C,外界对气体做的功为W=pBΔV
可得pB== Pa=4.5×105 Pa
据pB=3pA可得状态A时的压强为pA=1.5×105 Pa
16.(1)吸热 见解析 (2)300 K (3)7.5 cm
[解析] (1)根据题意可知,从状态A到状态B,气体温度升高,内能增大,气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律有ΔU=Q+W
可知Q>0
即气体吸热
(2)根据题意,设玻璃管横截面积为S,由盖—吕萨克定律有=
得TB=300 K
(3)根据题意,气体处于状态B时,有pB+ρgl0=p0
得pB=50 cmHg
气体处于状态C时,有
pC=p0+ρgl0
得pC=100 cmHg
由玻意耳定律有
pBl2S=pCl3S
得l3=7.5 cm
