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选择题对点练(十一) 热学
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2025山东济宁二模)如图所示,玻璃杯经高温消毒后盖上杯盖,且密封良好,此时杯内气体压强等于外界大气压强。若杯内气体视为理想气体,在气体温度降低过程中,下列说法正确的是( )
A.外界对杯内气体做功
B.杯内气体从外界吸收热量
C.杯内气体所有分子的运动速率均减小
D.杯内气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少
2.一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,其中c→a过程是等温过程。下列说法正确的是( )
A.a→b过程中,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B.b→c过程中,单位时间内气体分子与单位面积器壁的碰撞次数减少
C.c→a过程中,气体分子的平均动能增大
D.a→b→c→a的整个过程,气体与外界的热量交换量为0
3.关于液体的表面张力,下列说法正确的是( )
A.液体的表面张力是由于液体表面层分子排列较为密集,分子间作用力表现为引力
B.表面张力的方向总是垂直于液面
C.蚊虫可以在水面上运动而不会陷入水中是水的表面张力的缘故
D.将一块玻璃板轻轻贴着水面,发现很难往上拉起来是水的表面张力的缘故
4.(2025福建泉州检测)如图所示,一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上,缸内储存文物,且封闭有一定质量的理想气体。现环境温度缓慢升高,活塞离汽缸底部的距离由h变为H,已知大气压恒定,活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦,忽略文物热胀冷缩的影响,则下列说法正确的是( )
A.气体对外做功,内能增大
B.外界对气体做功
C.气体放出热量
D.每个气体分子的动能都增大
5.(2025江西赣州二模)两小朋友分别画了一条小鱼,妹妹画的小鱼如图甲所示,哥哥画的小鱼如图乙所示,都画出了小鱼在水中吐泡泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体,忽略温度变化,从物理视角分析,则( )
A.图甲中画的气泡合理,图乙中画的气泡不合理
B.小鱼吐的气泡上升时,泡内气体从外界吸热
C.小鱼吐的气泡上升时,泡内气体压强增大
D.小鱼吐的气泡上升时,液体对气泡做正功
6.(2025湖北咸宁模拟)负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救,使用时病员舱内气压低于外界大气压,病员舱负压值(为负值)是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前,医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度,同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T=t+273 K,打开开关前舱内气体的温度为37 ℃,舱内气体压强与外界大气压强均为p0;打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的,舱内温度降至27 ℃,则该病员舱规定的负压值为( )
A.- B.-p0
C.-p0 D.-p0
7.假想的气体分子,其速率分布如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示单位速率区间内出现的分子数。a为已知常量,当v>5v0时,分子数为零。则( )
A.总分子数N=10av0
B.分子在2v0~3v0区间出现的概率为
C.分子的平均速率为
D.在0~5v0区间内,分子出现的概率为1
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.某探空气球充气前球内无气体,现用充气泵在地面处为其充入某种惰性气体(可视为理想气体),每秒可将温度为300 K、体积为10 L、压强为1.0×105 Pa的惰性气体充入气球,充气完成后球内气体压强为1.5×105 Pa、体积为20 m3,忽略充气过程中气体温度的变化。气球释放后,最终到达某高度处时气球内气体温度变为240 K(气球上升过程中体积不变)。下列说法正确的是( )
A.气球在地面充气所用时间为300 s
B.气球在地面充气所用时间为3 000 s
C.气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.0×105 Pa
D.气球到达最终高度处时气球内气体的压强为1.2×105 Pa
9.(2025山东淄博检测)潜水钟是一种沉放到水下研究水底情况的装置。如图所示,一质量m=5×103 kg的潜水钟高h=2 m,横截面积S=4 m2,从水面上方开口向下沉入水中,最终到达水平海床,进入钟内的水深Δh=1 m。已知钟内封闭气体温度保持不变,大气压强p0=1.0×105 Pa,海水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,不考虑钟壁厚度。下列说法正确的是( )
A.海水深度H=10 m
B.海水深度H=11 m
C.潜水钟对海床的压力FN=1×104 N
D.潜水钟对海床的压力FN=2×104 N
10.(2025天津新华中学统练)一定质量的理想气体从A状态开始,经过A→B→C→D→A,最后回到初始状态A,各状态参量如图所示。下列说法正确的是( )
A.A→C过程气体吸收热量
B.B→C过程气体分子的平均动能增大
C.B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D.气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示
参考答案
1.D 解析 玻璃杯密封,杯内气体体积不变,气体不做功,故A错误;温度降低,气体内能减小,由热力学第一定律ΔU=W+Q得,W=0,Q<0,气体放出热量,故B错误;温度降低,气体内能减小,气体分子的平均动能减小,气体分子运动的平均速率减小,但不是每个分子的运动速率都减小,故C错误;由查理定律=C得,温度降低,压强减小,从微观角度看,气体分子运动的平均速率减小,气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少是压强减小的一个原因,故D正确。
2.B 解析 a→b的过程是等压变化且体积增大,则Wab<0,由盖-吕萨克定律可知Ta<Tb,则有ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知a→b的过程中,气体吸收的热量一部分用于气体对外做功,一部分用于增加气体的内能,A错误;b→c的过程为等容变化,根据查理定律可得,由于pb>pc,则有Tb>Tc,故单位时间内气体分子与单位面积器壁的碰撞次数减少,B正确;c→a过程是等温过程,气体的温度不变,平均动能不变,C错误;a→b→c→a的整个过程,内能变化ΔU=0,但p-V图像与坐标轴围成的面积即气体对外所做的功W≠0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q≠0,D错误。
3.C 解析 液体的表面张力是由于液体表面层分子排列较为稀疏,分子间作用力表现为引力,故A错误;表面张力的方向总是与液面相切,故B错误;蚊虫可以在水面上运动而不会陷入水中是水的表面张力的缘故,故C正确;玻璃板很难拉起主要因水与玻璃间的分子引力或大气压力,而非表面张力,故D错误。
4.A 解析 气体膨胀对外做功,温度升高内能增大,A正确,B错误;根据热力学第一定律可知,气体吸收的热量大于气体膨胀对外做的功,C错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,D错误。
5.B 解析 根据液体压强公式p=p0+ρgh(p0为大气压强,ρ为液体密度,h为深度),气泡在上升过程中深度h减小,气泡内压强p减小,由玻意耳定律可知,压强减小,则体积增大,所以气泡应该越往上越大,图乙合理,图甲不合理,故A、C错误;气泡上升过程中,体积增大,气体对外界做功(即液体对气泡做负功),即W<0。因为忽略温度变化,内能不变(ΔU=0),根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可得Q>0,这表明泡内气体从外界吸热,故B正确,D错误。
6.C 解析 以打开开关后剩余的气体为研究对象,设舱内体积为V,根据理想气体状态方程,有,解得p2=,该病员舱规定的负压值为p2-p0=-p0,A、B、D错误,C正确。
7.D 解析 总分子数N=av0×2+2×2av0+3a×v0=8av0,故A错误;分子在2v0~3v0区间出现的概率为,故B错误;根据分布的曲线的对称性可知,分子的平均速率为2.5v0,故C错误;当v>5v0时分子数为零,则在0~5v0区间内,分子出现的概率为1,故D正确。
8.BD 解析 气球充气时发生等温变化,气球在地面充气所用时间为t,根据玻意耳定律有p2V2=t·p1V1,其中p1=1.0×105 Pa,V1=10×10-3 m3,p2=1.5×105 Pa,V2=20 m3,解得t=3 000 s,故A错误,B正确;气球释放后,气球内气体发生等容变化,根据查理定律有,其中p2=1.5×105 Pa,T1=300 K,T2=240 K,解得p3=1.2×105 Pa,故C错误,D正确。
9.BC 解析 根据题意可知,未放入水中时,封闭气体压强为p0=1.0×105 Pa,体积为V0=hS,沉到深度为(H-Δh)的水底,压强为p1=p0+ρg(H-Δh),体积为V1=(h-Δh)S,根据玻意耳定律p0V0=p1V1,解得H=11 m,故A错误,B正确;由以上分析,可得沉到深度为(H-Δh)的水底时压强为p1=p0+ρg(H-Δh)=2×105 Pa,可得沉到深度为(H-h)的水底时压强为p2=p0+ρg(H-h)=1.9×105 Pa,对潜水钟受力分析,根据平衡条件有mg+p2S=FN'+p1S,可得海床对潜水钟的支持力FN'=1×104 N,根据牛顿第三定律,可知潜水钟对海床的压力FN=1×104 N,故C正确,D错误。
10.AD 解析 根据理想气体状态方程有,可得TA<TC,则从A→C过程,气体的内能增大,此过程气体体积增大,外界对气体做负功,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体吸收热量,故A正确;根据理想气体状态方程有,可得TB>TC,可知B→C过程,气体温度降低,气体分子的平均动能减小,故B错误;根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小,则B→C过程气体对外做功满足WBC<V=p0V,C→D过程外界对气体做功为WCD=p0·2V=2p0V,可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功,故C错误;整个过程中,由于气体的内能变化为0,根据热力学第一定律可知,气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功,即可以用ABCD的面积来表示,故D正确。
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