选修3-3 热学测试题 word版含答案

高中物理教科版选修3-3热　学测试题　
满分：100分　考试时间：60分钟
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共计48分。1～4题为单选，5～8题为多选，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分)
1．(2018·湖南省衡阳八中高三上学期第二次月考试题)如图所示，汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞与缸壁间的摩擦，也不考虑密封气体和外界的热传递，当外界大气压变化时，以下物理量中发生改变的有(　D　)
①弹簧弹力的大小 ②密封气体的体积
③密封气体的压强 ④密封气体的内能
A．① B．①④
C．②③ D．②③④
[解析]　以气缸和活塞组成的系统为研究对象，系统处于平衡状态，因此弹簧弹力等于系统重力，由于重力不变，因此弹簧弹力不变，故①错误；以气缸为研究对象，设大气压强为p0，有：p0S＝mg＋pS，当大气压强变化时，气体压强发生变化，气体体积发生变化，气体体积变化，气体做功，由于不考虑热传递，则气体内能变化，气体温度发生变化，气体内能发生变化，故②③④正确，故D正确；故选D。
2．(2018·湖南省衡阳八中高三上学期第二次月考试题)如图所示的压力锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－6m2，限压阀重为0.7N。使用该压力锅煮水消毒，根据下列水的沸点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105Pa)(　C　)
p(×105Pa)
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
2.01
2.12
2.21
℃
100
110
112
114
116
118
120
122
124
126
A.100℃ B．112℃
C．122℃ D．124℃
[解析]　由表格数据知，气压越大，沸点越高，即锅内最高温度越高。对限压阀分析受力，当mg＋p0S＝pS时恰好要放气，此时p＝＋p0＝Pa＋p0＝2.01×105Pa达到最大值，对应的最高温度为122℃。
3．(2018·山东滕州月考)如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行。由图线可知(　B　)
A．A→B过程压强不变，外界对气体做功
B．B→C过程压强增大，外界对气体做功
C．C→A过程压强不变，气体对外做功
D．C→A过程压强减小，外界对气体做功
[解析]　由图可知，A→B过程，气体体积与热力学温度成正比，则气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，选项A正确；如图所示，作过C的等容线，则体积相等的情况下，C状态的温度高，所以C状态的压强一定比A、B状态的压强大，由图可知B→C体积减小，外界对气体做功，选项B正确；由选项B知C状态的压强一定比A状态的压强大，所以C→A过程压强减小；由图可知气体的体积增大，温度不变，气体对外界做功，选项C、D错误。
4．(2018·湖南省衡阳八中高三上学期第二次月考试题)如图所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热，则下列说法中正确的是(　A　)
A．加热过程中，始终保持V1′＝2V2′
B．加热后V1′＞2V2′
C．加热后V1′＜2V2′
D．条件不足，无法确定
[解析]　在整个加热过程中，上段气柱的压强始终保持为p0＋h1不变，下段气柱的压强始终为p0＋h1＋h2不变，所以整个过程为等压变化。根据盖－吕萨克定律得
＝，即V1′＝V1
＝，即V2′＝V2
所以＝＝，即V1′＝2V2′
5．(2018·甘肃重点中学协作体联考)下列说法中正确的是(　CDE　)
A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中分子速率很大的如大于v的分子全部取走，则短时间内气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子
B．温度高的物体分子平均动能一定大，内能也一定大
C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
[解析]　把速率大的分子取走，则短时间内气体分子的温度会下降，此后气体由于碰撞等原因，仍然会出现速率大的分子，故A错误；温度是分子平均动能的标志，但内能是所有分子动能和分子势能的总和，温度高的物体内能不一定大，故B错误；气体对容器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，压强的大小与气体的平均动能和密集程度有关，故C正确；分子间距离较小时，分子力表现为斥力，当距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，当分子间距离大于某一值时，分子力表现为引力，则距离继续增大，分子力做负功，分子势能增大，所以当分子间距离增大时，分子势能可能先减小后增大，故D正确。
6．(2018·山东日照一模)下列说法正确的是(　BCD　)
A．松软的面包很容易压缩，说明分子之间存在着空隙
B．非晶体沿着各个方向的物理性质都是一样的，即各向同性
C．浸润现象中，附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离
D．第一类永动机造不出来，因为它违反了能量守恒定律
E．热量不可能从低温物体传到高温物体
[解析]　松软的面包很容易压缩，不是因为分子之间存在着空隙，而是因为蒸面包的过程中气体飞出而留下空隙，A错误；根据晶体与非晶体的特点可知，单晶体的物理性质具有各向异性，非晶体和多晶体的物理性质具有各向同性，B正确；浸润现象中，附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离，分子间表现为斥力，出现浸润现象，C正确；第一类永动机造不出来，因为它违反了能量守恒定律，D正确；热量可以从低温物体传到高温物体但要消耗其他形式的能量，如冰箱，E错误。
7．(2018·吉林省实验中学一模)下列说法正确的是(　ACE　)
A．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
B．相对湿度定义为空气中水蒸气的压强与水的饱和汽压之比
C．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体
D．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
E．液晶具有流动性和光学性质各向异性
[解析]　根据热力学第二定律，在任何自然的过程中，一个孤立的系统的总熵不会减小，A正确；相对湿度是指水蒸气的实际压强与该温度下水蒸气的饱和汽压之比，B错误；某些物质在不同条件下能够生成不同的晶体，如金刚石是晶体，石墨也是晶体，但组成它们的微粒均是碳原子，C正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，D错误；液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质，它具有流动性和光学性质各向异性，E正确。
8．(2019·景德镇月考)下列说法正确的是(　ACE　)
A．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反应了花粉分子的热运动
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
[解析]　空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项A正确；悬浮在水中的花粉的布朗运动反应了水分子的热运动，选项B错误；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C正确；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，选项D错误；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度升高，则内能一定增加，选项E正确。
二、非选择题(共3小题，共52分。计算题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分)
9．(16分)(2019·四川攀枝花模拟)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg。环境温度不变。
[答案]　144cmHg　9.42cm
[解析]　设初始时，右管中空气柱压强为p1，长度为l1；左管中空气柱压强为p2＝p0，长度为l2。活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′。以cmHg为压强单位。由题给条件得
p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg ①
l1′＝(20.0－)cm ②
由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′ ③
联立①②③式和题给条件得p1′＝144cmHg ④
依题意p2′＝p1′ ⑤
l2′＝4.00cm＋cm－h ⑥
由玻意耳定律得p2l2＝p2′l2′ ⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42cm
10．(16分)(2019·兰州一中期中)如图所示，一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的体积可忽略不计，距汽缸底部h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略)，初始时，封闭气体温度为T0，活塞水平部分距离汽缸底部1.4h0。现缓慢降低气体的温度，直到U形管中两边水银面恰好相平，此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。已知大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g。求：
(1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小；
(2)两水银面相平时气体的温度。
[答案]　(1)FN＝mg　(2)T2＝
[解析]　(1)由U形管两边的液面相平可知
P0S＋mg＝P0S＋FN
FN＝mg
(2)初态时，P1＝P0＋，V1＝1.4h0S，T1＝T0
末态时，P2＝P0，V2＝1.2h0S
由理想气体状态方程得，＝
解得，T2＝
11．(20分)(2018·江西上饶二模)某压力锅的结构图如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在海平面上压力阀被顶起时，压力锅内的温度为T1，之后每隔t0顶起一次。
(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式；
(2)已知在一次释放气体过程中，锅内气体对压力阀及外界做功W，并向外界释放了q的热量，在单位时间内锅损耗能量为E。则在时间t内锅需要从外界吸收多少热量？
(3)试分析在不同的海拔高度使用压力锅时，压力阀被顶起时锅内气体的温度TH跟海拔高度H的关系式。已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0，已知压力阀的质量为m，出气孔的横截面积为S。
[答案]　(1)NA　(2)(W＋q)＋tE　(3)T1
[解析]　(1)锅内气体分子数n＝NA
(2)每次释放气体损失能量E0＝W＋q
故时间t内锅需要从外界吸收热量Q＝(W＋q)＋tE
(3)气体的压强为pH＝p＋＝p0(1－αH)＋
由查理定律得＝
解得阀被顶起时锅内气体的温度TH＝T1＝T1