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9.(山東省濟(jì)寧市2009屆高三復(fù)習(xí)第一階段質(zhì)量檢測卷. 物理.31)某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中, 在接近山頂時(shí)他裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆
圖16
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裂了.而手表沒有受到任何撞擊,該手表出廠時(shí)給出的參數(shù)為:27℃時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0Pa(常溫下的大氣壓強(qiáng)值),當(dāng)內(nèi)外壓強(qiáng)差超過6.0×104Pa時(shí)表盤玻璃將爆裂。 當(dāng)時(shí)登山運(yùn)動(dòng)員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是 一21℃,表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì). (1)通過計(jì)算判斷手表的表盤是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂的? (2)當(dāng)時(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為多少?
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10.(山東省濰坊市2008年高三教學(xué)質(zhì)量檢測卷.物理.29)如圖17所示,一圓柱形絕熱氣缸豎直放置,通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體;钊馁|(zhì)量為m,橫截面積為S,與容器底部相距h,F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,當(dāng)氣體吸收熱量Q時(shí),活塞上升上h,此時(shí)氣體的溫為T1。已知大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,不計(jì)活塞與氣缸的摩擦,求: (1)氣體的壓強(qiáng)。 (2)加熱過程中氣體的內(nèi)能增加量。
圖17 (3)現(xiàn)停止對氣體加熱,同時(shí)在活塞上緩慢添加砂粒,當(dāng)添加砂粒的質(zhì)量為m0時(shí),活塞恰好回到原來的位置,求此時(shí)氣體的溫度。 (一)文字介紹 預(yù)測2009年高考熱學(xué)命題方向?yàn)椋海?)分子動(dòng)理論要點(diǎn),分子力、分子大小、質(zhì)量、數(shù)目估算;(2)內(nèi)能的變化及改變內(nèi)能的物理過程以及氣體壓強(qiáng)的決定因素;(3)理想氣體狀態(tài)方程和用圖表示氣體狀態(tài)的變化;(4)熱現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)與探索過程的方法;(5)以科技前沿、社會(huì)熱點(diǎn)及與生活生產(chǎn)聯(lián)系的問題為背景來考查熱學(xué)知識在實(shí)際中的應(yīng)用 (二) 考點(diǎn)預(yù)測題
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四、考點(diǎn)預(yù)測 1.下面關(guān)于分子力的說法中正確的有( ) A.鐵絲很難被拉長,這一事實(shí)說明鐵絲分子間存在引力 B.水很難被壓縮,這一事實(shí)說明水分子間存在斥力 C.將打氣管的出口端封住,向下壓活塞,當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮,這一事實(shí)說明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力 D.磁鐵可以吸引鐵屑,這一事實(shí)說明分子間存在引力
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2.假如全世界60億人同時(shí)數(shù)1 g水的分子個(gè)數(shù),每人每小時(shí)可以數(shù)5000個(gè),不間斷地?cái)?shù),則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取6×1023 mol-1) A.10年 B.1千年 C.10萬年 D.1千萬年
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3.圖18為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖,用絕熱性能良好的材料將容器包好,重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水,引起水溫升高。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是
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A.這個(gè)裝置可測定熱功當(dāng)量 B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內(nèi)能 D.功和熱量是完全等價(jià)的,無區(qū)別
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4.為研究影響家用保溫瓶保溫效果的因素,某同學(xué)在保溫瓶中灌入熱水,現(xiàn)測量初始水溫,經(jīng)過一段時(shí)間后再測量末態(tài)水溫。改變實(shí)驗(yàn)條件,
圖18 先后共做了6次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表: 序號 瓶內(nèi)水量(mL) 初始水溫(0C) 時(shí)間(h) 末態(tài)水溫(0C) 1 1000 91 4 78 2 1000 98 8 74 3 1500 91 4 80 4 1500 98 10 75 5 2000 91 4 82 6 2000 98 12 77 下列眼鏡方案中符合控制變量方法的是( )
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A.若研究瓶內(nèi)水量與保溫效果的關(guān)系,可用第1、3、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
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B.若研究瓶內(nèi)水量與保溫效果的關(guān)系,可用第2、4、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
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C.若研究初始水溫與保溫效果的關(guān)系,可用第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
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D.若研究保溫時(shí)間與保溫效果的關(guān)系,可用第4、5、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
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5.如圖19所示,質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸內(nèi),活塞與氣缸之間無摩擦。a態(tài)是氣缸放在冰水混合物中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài),b態(tài)是氣缸從容器中移出后,在室溫(270C)中達(dá)到的平衡狀態(tài)。氣體從a態(tài)變化到b態(tài)的過程中大氣壓強(qiáng)保持不變。若忽略氣體分子之間的勢能,下列說法正確的是( ) A、與b態(tài)相比,a態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)較多
圖19 B、與a態(tài)相比,b態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對活塞的沖量較大 C、在相同時(shí)間內(nèi),a、b兩態(tài)的氣體分子對活塞的沖量相等
D、從a態(tài)到b態(tài),氣體的內(nèi)能增加,外界對氣體做功,氣體對外界釋放了熱量
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6.對一定質(zhì)量的氣體,下列說法正確的是( ) A.在體積緩慢不斷增大的過程中,氣體一定對外界做功 B.在壓強(qiáng)不斷增大有過程中,外界對氣體一定做功 C.在體積不斷被壓縮的過程中,內(nèi)能一定增加 D.在與外界沒有發(fā)生熱量交換的過程中,內(nèi)能一定不變
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7..氧氣鋼瓶充氣后壓強(qiáng)高于外界人氣壓,假設(shè)緩慢漏氣時(shí)瓶內(nèi)外溫度始終相等且保持不變,氧氣分子之間的相互作用.在該漏氣過程中瓶內(nèi)氧氣 A.分子總數(shù)減少,分子總動(dòng)能不變 B.密度降低,分子平均動(dòng)能不變 C.吸收熱量,膨脹做功 D.壓強(qiáng)降低,不對外做功
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8.如圖20所示,用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣,活塞上放一砝碼,活塞和砝碼的總質(zhì)量為m,現(xiàn)對汽缸緩緩加熱使汽缸內(nèi)的空氣溫度從TI升高到T2,且空氣柱的高度增加了∆l, 已知加熱時(shí)氣體吸收的熱量為Q,外界大氣壓強(qiáng)為p0,問此過程中被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少?請?jiān)谙旅娴膱D乙的V-T圖上大致作出該過程的圖象(包括在圖象上標(biāo)出過程的方向).
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9.煤氣泄漏到不通風(fēng)的廚房是很危險(xiǎn)的。當(dāng)泄漏的煤氣與廚房的空氣混合,使得混合后廚房內(nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到1.05atm(設(shè)廚房原來的空氣壓強(qiáng)為1.00atm),如果此時(shí)遇到火星就會(huì)發(fā)生爆炸。設(shè)某居民家廚房的長高寬為4m×2m×3m,且門窗封閉。煤氣管道內(nèi)的壓強(qiáng)為4.00 atm,且在發(fā)生煤氣泄漏時(shí)管內(nèi)壓強(qiáng)保持不變。 (1)管道內(nèi)多少升煤氣泄漏到該居民的廚房,遇到火星就會(huì)姓爆炸?
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(2)設(shè)煤氣泄漏使得廚房內(nèi)的氣體壓強(qiáng)恰好達(dá)到1.05 atm時(shí)遇到了火星并發(fā)生了爆炸。爆炸時(shí)廚房的溫度由常溫迅速上升至2000℃,估算此時(shí)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的多少倍? (3)從能量的角度分析爆炸前后能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情況。
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11.為估算池中睡蓮葉面承受出滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng),小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺,測得1小時(shí)內(nèi)杯中水上升了45 mm.查詢得知,當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12 m/s.據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈,不計(jì)雨滴重力,雨水的密度為1×103 kg/m3)A
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A.0.15 Pa
B.0.54 Pa C.1.5 Pa
D.5.4 Pa
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12.(1)利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質(zhì)表面原子排列的圖像,從而可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律。圖21的照片是一些晶體材料表面的STM圖像,通過觀察、比較,可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構(gòu)成的,具有一定的結(jié)構(gòu)特征。則構(gòu)成這些材料的原子在物質(zhì)表面排列的共同特點(diǎn)是:
圖21 a. _________________________ ;
b._________________________ 。 (2)制冷機(jī)是一種利用工作物質(zhì)(制冷劑)的逆循環(huán),使熱從低溫物體傳到高溫物體的裝置,通過制冷機(jī)的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài).夏天,將房間中一臺正工作的電冰箱的門打開,試分析這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度? 為什么?
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13.(1)請問高壓鍋的設(shè)計(jì)運(yùn)用了哪些物理知識? (2)小明在有關(guān)媒體上看到了由于出氣孔堵塞,致使高壓鍋爆炸的報(bào)道后,給廠家提出了一個(gè)增加易熔片(熔點(diǎn)較低的合金材料)的改進(jìn)建議,F(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔(如圖22所示),試說明小明建議的物理道理。
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(3)小明測得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm,壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80g.通過計(jì)算并對照圖像(圖23)說明利用這種高壓鍋燒水時(shí),最高溫度大約是多少?假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售,你認(rèn)為需要做哪方面的改進(jìn),如何改進(jìn)?
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14.小明同學(xué)家想購買一臺熱水器.為此,小明通過調(diào)查得到有關(guān)太陽能熱水器和電熱水器的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)如下:
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某型號的太陽能熱水器:水箱的容積為100L,熱水器集熱管的采光面積為1.5m2,熱效率為40%.太陽光的日照強(qiáng)度為1.0×103J/(m2
•s).(日照強(qiáng)度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽光的能量.)
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某型號的電熱水器的功率為1.5kw,水箱容積為100L,效率為80%.
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如果要將100Kg的水從20℃加熱到40℃,已知C水=4.2×103J/(Kg•℃). 請問:(1)用上述型號的電熱水器來加熱,需要消耗多少電能?加熱多長時(shí)間? (2)用上述型號的太陽能熱水器來加熱,需要多長時(shí)間? (3)根據(jù)(1)和(2)的計(jì)算分析說明太陽能熱水器和電熱水器各有哪些優(yōu)點(diǎn)?
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高考真題 1.【解析】因溫度保持不變,分子的平均動(dòng)能不變,所以選項(xiàng)A錯(cuò);活塞上方液體逐漸流出,理想氣體壓強(qiáng)減小,體積增大,所以氣體分子對活塞撞擊的次數(shù)減小,單位時(shí)間氣體分子對活塞的沖量保持減小,由熱力學(xué)第一定律,氣體對外界做功等于氣體從外界吸收的熱量,選項(xiàng)D對. 【答案】D 2.【解析】由PV/T為恒量,由圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表達(dá)PV乘積,從實(shí)線與虛線等溫線比較可得出,該面積先減小后增大,說明溫度T先減小后增大,內(nèi)能先將小后增大。所以選項(xiàng)B正確 【答案】B 3.【解析】A錯(cuò)誤之處在于氣體分子是無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)的,故失去容器后就會(huì)散開;D選項(xiàng)中沒考慮氣體的體積對壓強(qiáng)的影響;F選項(xiàng)對氣溫升高,分子平均動(dòng)能增大、平均速率增大,但不是每個(gè)分子速率增大,對單個(gè)分子的研究是毫無意義的。 【答案】BCE 4.【解析】初始時(shí),兩室氣體的溫度相同,故分子平均動(dòng)能相等,A錯(cuò);因?yàn)闅飧资墙^熱的,所以氣缸內(nèi)氣體的總的內(nèi)能守恒,由于隔板導(dǎo)熱,重新平衡后兩種氣體溫度仍相同,即氣體內(nèi)能仍相等,所以每種氣體內(nèi)能均不變,B錯(cuò);氫氣通過隔板對氧氣做功,而內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)錃庖欢ㄎ樟藖碜匝鯕獾臒崃,C正確;達(dá)到平衡的過程中,氫氣對氧氣做功,氧氣內(nèi)能增加;熱量從氧氣傳遞到氫氣內(nèi)能又減少,D正確。 【答案】CD 5.【解析】大氣壓是由大氣重量產(chǎn)生的。大氣壓強(qiáng)p==,帶入數(shù)據(jù)可得地球表面大氣質(zhì)量m=5.2×1018kg。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol氣體的體積為v=22.4×10-3m3,故地球表面大氣體積為V=v=×22.4×10-3m3=4×1018m3,B對。 【答案】B 6.【解析】①由玻意耳定律得:, 式中V是抽成真空后活塞下方氣體體積 由蓋?呂薩克定律得:
解得:T/=1.2T ②由查理定律得:
解得:p2=0.75p0 7.【解析】封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之差,故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h,A對;彎管上下移動(dòng),封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變,體積不變,B錯(cuò)C對;環(huán)境溫度升高,封閉氣體體積增大,則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升,D對。 【答案】ACD 8.【解析】(1)由熱力學(xué)第一定律△U = W+Q,代入數(shù)據(jù)得:1.5×105 = 2.0×105+Q,解得Q = -5×104; (2)由PV/T=恒量,壓強(qiáng)不變時(shí),V隨溫度T的變化是一次函數(shù)關(guān)系,故選擇C圖; (3)1g水的分子數(shù) N = NA ,1cm2的分子數(shù) n =N≈7×103 (6×103~7×103都算對)。 【答案】(1)答案:放出;5×104;(2)C;增加;(3)7×103(6×103~7×103都算對) 9.【解析】(1)物體間存在分子力,所以要想想使玻璃板離開水面,必須用比玻璃板重力,因?yàn)榉肿娱g存間相互用用力;擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),是由于分子永不停息地作無規(guī)律運(yùn)動(dòng) 【答案】小于,分子的無規(guī)律運(yùn)動(dòng). 10.【解析】本題考查玻馬定律,對氣體作為研究對象,分第一次加小盒沙子和第二次加沙子兩次列玻馬定律方程求解。 設(shè)大氣和活塞對氣體的總壓強(qiáng)為p0,加一小盒沙子對氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p,圖8 由玻馬定律得
① 由①式得
② 再加一小盒沙子后,氣體的壓強(qiáng)變?yōu)閜0+2p。設(shè)第二次加沙子后,活塞的高度為h′ ′
③ 聯(lián)立②③式解得 h′=
④ 【答案】h 11.【解析】由于輪胎容積不變,輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T0=293K充氣后的最小胎壓為Pmin,最大胎壓為Pmax。依題意,當(dāng)T1=233K時(shí)胎壓為P1=1.6atm。根據(jù)查理定律 ,即解得:Pmin=2.01atm 當(dāng)T2=363K是胎壓為P2=3.5atm。根據(jù)查理定律 ,即解得:Pmax=2.83atm 【答案】:Pmax=2.83atm Pmax=2.83atm 12.【解析】(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1,體積為V1;末態(tài)壓強(qiáng)為p2,體積為V2,由玻意耳定律 p1V1= p1V1
代入數(shù)據(jù)得p2=2.5 atm
微觀察解釋:溫度不變,分子平均動(dòng)能不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)增加,所以壓強(qiáng)增加。 (2)吸熱。氣體對外做功而內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱。 【答案】分子平均動(dòng)能不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)增加,所以壓強(qiáng)增加p2=2.5 atm 名校試題 1.【解析】因溫度不變,所以內(nèi)能不變,活塞緩慢向右移動(dòng),體積變大,壓強(qiáng)減小,對外界做功,由熱力學(xué)第一定律必吸收熱量,所以選項(xiàng)BD對 【答案】BD 2.【解析】由于不計(jì)氣體分子間的作用力,則不考慮分子勢能,氣體分子的內(nèi)能即為分子的總動(dòng)能。由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B時(shí),氣體的溫度升高,則內(nèi)能增加,而體積增大,氣體對外做功,據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,物體需要從外接吸收熱量。單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)與兩個(gè)因素有關(guān):分子數(shù)密度和分子的平均速率。氣體的體積增大,分子數(shù)密度跟體積有關(guān),體積變大,分子數(shù)密度減;溫度升高,分子的平均速率增大,故而該選項(xiàng)不能確定。氣體溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,但是并非每個(gè)分子的動(dòng)能都增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于氣體的體積變大,密度減小,氣體對光的折射率將變小,光在其中的傳播速度會(huì)增大,選項(xiàng)D正確。 【答案】AD 3.【解析】氣體分子距離遠(yuǎn)大于分子大小,所以氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子體積之和,A項(xiàng)錯(cuò);溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,是表示分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的物理量,B項(xiàng)正確;氣體壓強(qiáng)的微觀解釋是大量氣體分子頻繁撞擊產(chǎn)生的,C項(xiàng)正確;氣體膨脹,說明氣體對外做功,但不能確定吸、放熱情況,故不能確定內(nèi)能變化情況,D項(xiàng)錯(cuò)。 【答案】BC 4.【解析】⑴設(shè)密閉氣體溫度升高1℃,內(nèi)能的增量為△U,則有 △U=Q1
① △U=Q2+W
② 對活塞用動(dòng)能定理得: W內(nèi)+W大氣-Gh=0
③ W大氣=-P0Sh
④ W=-W內(nèi)
⑤ 解②③④⑤得:Q2=△U+(P0S+G)h ⑥ ∴Q1 <Q2 ⑦ 由此可見,質(zhì)量相等的同種氣體,在定容和定壓兩種不同情況下,盡管溫度變化相同,但吸收的熱量不同,所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下的熱比容不同 ⑵解①⑥兩式得: h= 【答案】(1)質(zhì)量相等的同種氣體,在定容和定壓兩種不同情況下,盡管溫度變化相同,但吸收的熱量不同,所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下的熱比容不同 (2) 5.【解析】1.BCD 2.(1)ACB過程內(nèi)能增加 ACB過程中 W1=-280J,Q1=410J 由熱力學(xué)第一定律 UB-UA=W1+Q1=130J 氣體內(nèi)能的變化量為130J (2)BDA過程中氣體放熱 因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù),BDA過程中氣體內(nèi)能變化量 UA-UB=-130J 又因氣體對外界做功200J 由熱力學(xué)第一定律 UA-UB=W2+Q2 Q2=-330J
放出熱量330J 【答案】(1)BCD (2)330J 6.【解析】(1)ADE (2)①對于理想氣體: A→B ∴
B→C ∴ ②A→C 由溫度相等得: ⑶A→C的過程中是吸熱.吸收的熱量 【答案】(1)ADE (2) (3)吸收的熱量 7.【解析】(1)不違反,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能,而不產(chǎn)生其他影響(2分).產(chǎn)生電能是因?yàn)楸换鹧婕訜岬你~鐵絲內(nèi)能的轉(zhuǎn)化(1分),其內(nèi)能一部分轉(zhuǎn)化為電能(1分),一部分傳遞給冰水(1分) (2)①理想氣體溫度不變,內(nèi)能不變,體積減小,外界對氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知,氣體放熱. (2分) ②根據(jù)玻意耳定律:
(2分) 活塞移動(dòng)后氣體的體積為:=25 cm3 【答案】(1)不違反 (2)25 cm3
(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律 △U=W+Q=-4J (2分) 鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少,減少了4J (2分) (3)當(dāng)限壓閥受到的向上的壓力等于限壓閥的重力和大氣壓力的合力時(shí),氣體將排出鍋外,鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再升高,壓強(qiáng)達(dá)最大,此時(shí)溫度最高。 鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為 代入數(shù)據(jù)得 p=2.4×105 Pa (1分) 此時(shí)水的沸點(diǎn) ℃ 【答案】(1) NA (2) 減少了4J (3)℃ 9.【解析】(1)以表內(nèi)氣體為研究對象,初狀態(tài)的壓強(qiáng)為,溫度為 T1=273+27=300K,設(shè)末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p2,溫度為T2=273―21=252K,根據(jù)氣體狀態(tài)方程,有 解得 如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的,則外界的大氣壓強(qiáng)至少為 ,大于山腳下的大氣壓強(qiáng)(即常溫下大氣壓強(qiáng)),這顯然是不可能的,所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂的。 (2)當(dāng)時(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為: 【答案】(1)手表的表盤玻璃是向外爆裂的
(2) 10.【解析】(1)取活塞為研究對象,由受力平衡得 …………① (2)氣體對外做功 …………② 由熱力學(xué)第一定律得 …………③ 解得 …………④ (3)設(shè)活塞回到原位置時(shí),氣體的溫度為T2 則 …………⑤ 由氣態(tài)方程 …………⑥ 解得 …………⑦ 【答案】 (1) (2) (3)
考點(diǎn)預(yù)測題 1.【解析】A、B正確。無論怎樣壓縮,氣體分子間距離一定大于r0,所以氣體分子間一定表現(xiàn)為引力?諝鈮嚎s到一定程度很難再壓縮不是因?yàn)榉肿映饬Φ淖饔茫菤怏w分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生壓強(qiáng)的結(jié)果,應(yīng)該用壓強(qiáng)增大解釋,所以C不正確。磁鐵吸引鐵屑是磁場力的作用,不是分子力的作用,所以D也不正確 【答案】ABD 2.【解析】1 g水的分子個(gè)數(shù)個(gè),則完成任務(wù)所需時(shí)間t = =6×1018小時(shí),約為100000年。所以選項(xiàng)C正確。 【答案】C 3.【解析】做功和傳遞熱量都可以使物體的內(nèi)能發(fā)生改變,焦耳實(shí)驗(yàn)中是通過做功來增加水的內(nèi)能,所以選項(xiàng)C正確;就放體內(nèi)能的改變來說,做功和熱傳遞是等效的,這是研究熱功當(dāng)量的前提,通過焦耳實(shí)驗(yàn)可測定熱淚盈眶功當(dāng)量,所以選項(xiàng)A正確,一個(gè)物體的內(nèi)能是無法測量的,而在某種過程中物體內(nèi)能的變化卻是可以測定的,熱量就是用來測定內(nèi)能變化的一個(gè)物體量,所以選項(xiàng)B和D都錯(cuò)。
【答案】AC 4.【解析】研究瓶內(nèi)水量與保溫效果的關(guān)系,則水量變化而其它因素不變,1、3、5滿足要求,而2、4、6時(shí)間因素發(fā)生變化,A正確B錯(cuò);若研究初始水溫與保溫效果的關(guān)系,則初始水溫不同,其它因素相同,C不滿足要求,錯(cuò);若研究保溫時(shí)間與保溫效果的關(guān)系,則保溫時(shí)間不同其它因素相同,D不能滿足要求。 【答案】A 5.【解析】由于兩種狀態(tài)下壓強(qiáng)相等,所以在單位時(shí)間單位面積里氣體分子對活塞的總沖量肯定相等,B錯(cuò)C對;由于b狀態(tài)的溫度比a狀態(tài)的溫度要高,所以分子的平均動(dòng)量增大,因?yàn)榭倹_量保持不變,因此b狀態(tài)單位時(shí)間內(nèi)沖到活塞的分子數(shù)肯定比a狀態(tài)要少,A對;由a到b,氣體溫度升高,內(nèi)能增大,體積增大,對外做功,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w一定吸熱,D錯(cuò)。 【答案】AC 6.【解析】當(dāng)氣體增大時(shí),氣體對外界做功,當(dāng)氣體減小時(shí),外界對氣體做功;故A選正確;根據(jù)=常數(shù),p增大時(shí),V不一定變化,故B選項(xiàng)錯(cuò);在V減小的過程中,可能向外界放熱,根據(jù)ΔE=W+Q可知,內(nèi)能不一定增大,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;Q=0的過程中,W不一定為0,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。考查熱力學(xué)第一定律、氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三者的關(guān)系。難度較易。 【答案】A 7.【解析】由于是漏氣過程,鋼瓶內(nèi)氧氣分子總數(shù)在減少,但是溫度不變,分子的平均動(dòng)能不變,(因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能的標(biāo)志),故選項(xiàng)A錯(cuò),由于分子數(shù)目的減少,氧氣瓶內(nèi)容積不變,密度必然降低,選項(xiàng)B正確;在溫度不變的情況下,鋼瓶內(nèi)分子數(shù)目減少,相同時(shí)間撞擊單位面積的容器壁的分子數(shù)目減少,氧氣分子對鋼瓶壁的壓強(qiáng)將變小。氧氣瓶在緩慢地漏氣過程中,氣體的總體積是變大了,氧氣對外做了功,選項(xiàng)D錯(cuò);氧氣對外做了功,自身內(nèi)能將減少,溫度應(yīng)該降低,但是瓶內(nèi)溫度不變,說明必然吸收了外界的熱量,選項(xiàng)C項(xiàng)正確 【答案】BC 8.【解析】由受力分析和做功分析知,在氣體緩緩膨脹過程中,活塞與砝碼的壓力對氣體做負(fù)功,大氣壓力對氣體做負(fù)功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律得 ∆U=W + Q
【答案】 9.【解析】此題以煤氣泄漏到不通風(fēng)的廚房是很危險(xiǎn)的進(jìn)行設(shè)問,巧妙考查熱學(xué)中理想氣體的等溫、等容規(guī)律,以及改變內(nèi)能的兩種方式。 (1)居民廚房的體積為V2=24m3=24000L 設(shè)有V1升煤氣泄漏出來,將其作為研究對象,它經(jīng)歷等溫過程,泄漏前后的氣壓為P1和P2。由 P1V1=P2V2 達(dá)到發(fā)生爆炸的氣壓條件是:P2=0.05atm V1=P2V2/P1 代入數(shù)值,得V1=0.05×24000/4.00=300L (2)爆炸瞬間氣體來不及外泄,經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程。 爆炸前的溫度和壓強(qiáng)力: T1=(27+273)K=300K P1=1.05atm 爆炸后的溫度和壓強(qiáng)為:T2=(200+273)K=2273K P2=? 由等容過程P1/T1=P2/T2 得 P2=(T2/T1)P1 代入數(shù)值,得P2=(2273/300)×1.05atm=7.96atm≈8 atm (3)爆炸時(shí),煤氣將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能,爆炸后的氣體將其內(nèi)能通過發(fā)光、推動(dòng)周圍的空氣膨脹產(chǎn)生聲波、作用于墻壁等方式轉(zhuǎn)移。 【答案】(1)300L (2)8 atm 10.【解析】設(shè)氣壓計(jì)玻璃管內(nèi)水銀柱的截面積為S,質(zhì)量為m,儀器艙飛行過程中,艙內(nèi)氣體的溫度為T,壓強(qiáng)為P,對水銀柱應(yīng)用牛頓第二定律有 ① 由于儀器艙內(nèi)被封閉氣體的體積不變,故對被封閉氣體在起飛前后的過程應(yīng)用查理定律有: ② 由①得 由②得 【答案】 11.【解析】此題以考生較熟悉生活現(xiàn)象為題材,考查平均壓強(qiáng)的概念和動(dòng)量定理,以及考生的估算能力。以1秒內(nèi)下落的雨滴為研究對象,設(shè)圓柱形水杯的底成積為S,其質(zhì)量為,根據(jù)動(dòng)量定理,而,所以P=,故選項(xiàng)A正確。 【答案】A 12.【解析】(1)本小題是一道聯(lián)系高新科技實(shí)際的題目, 考查考生收集、處理信息和獲取新知識的能力,考查對熱力學(xué)第二定律的理解,考查實(shí)驗(yàn)探究能力。 (1)a. 原子在確定方向上有規(guī)律地排列,在不同方向上原子的排列規(guī)律一般不同。( 3分) b. 原子排列具有一定對稱性。 (2) 制冷機(jī)正常工作時(shí),室內(nèi)工作器從室內(nèi)吸收熱量,同時(shí)將冷風(fēng)向室內(nèi)散發(fā), 室外工作器向外散熱。若將一臺正在工作的電冰箱的門打開,盡管它可以不斷地向室內(nèi)釋放冷氣,但同時(shí)冰箱的箱體向室內(nèi)散熱,就整個(gè)房間來說,由于外界通過電流不斷有能量輸入,室內(nèi)的溫度會(huì)不斷升高。 【答案】(1)a. 原子在確定方向上有規(guī)律地排列,在不同方向上原子的排列規(guī)律一般不同。 b. 原子排列具有一定對稱性。(2)室內(nèi)的溫度會(huì)不斷升高。 13.【解析】高壓鍋是現(xiàn)代家庭廚房中常見的炊具之一,以物理角度看:高壓鍋從外形到工作過程都包含有許多的物理知識在里面.高壓鍋的基本原理就是利用增大鍋內(nèi)的氣壓,來提高烹飪食物的溫度,從而能夠比較快的將食物煮熟. (1)①水的沸點(diǎn)隨液面上方氣壓的增大而升高; ②力的平衡; ③壓強(qiáng) ;④熔點(diǎn)(熔化). (2)高壓鍋一旦安全閥失效,鍋內(nèi)氣壓過大,鍋內(nèi)溫度也隨之升高,當(dāng)溫度達(dá)到易熔片的熔點(diǎn)時(shí),再繼續(xù)加熱易熔片就會(huì)熔化,鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出,使鍋內(nèi)氣壓減小,從而防止爆炸事故發(fā)生. (3) P=Po+Pm=1.01×105Pa+=1.63×105Pa 由圖像可得鍋內(nèi)最高溫度大約為115℃. 若要把這種鍋向西藏地區(qū)銷售,由于西藏大氣壓較小,要使鍋內(nèi)最高溫度仍為115℃,鍋內(nèi)外壓強(qiáng)差變大,應(yīng)適當(dāng)提高鍋的承壓能力,并適當(dāng)增加安全閥的質(zhì)量. 【答案】(1) 見上 (2)見上 (3)大約為115℃. 14.【解析】(由于生活周邊人們可以利用的能源不斷的減少,做為新能源的太陽能正逐漸受到人們的關(guān)注,太陽能熱水器就是直接利用太陽光的輻射加熱水的,此過程中將太陽能直接轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能.由于技術(shù)條件的限制,在利用太陽能加熱的過程中還不能做到完全轉(zhuǎn)化,所以太陽能熱水器在利用過程中還有一個(gè)效率的問題. (1)將100Kg的水從20℃加熱到40℃時(shí),水吸收的熱量為: Q=cm(t-t0) =4.2×103J/(Kg•℃)×100 Kg×20℃=8.4×106J 消耗的電能: W=Q/η=8.4×106J/80%=1.05×107J≈3KW•h 加熱時(shí)間:t=W/P=3KW•h/1.5KW=2h
(2)
t =8.4×106J/[1.0×103J/(m2 •s)×1.5 m2×40%] =1.4×104s≈4h (3) 通過(1)和(2)的計(jì)算說明:電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時(shí)間短;太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源. 【答案】(1)2h (2)4h
(3)電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時(shí)間短;太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源.
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