- 热学
- 共784题
物体由大量分子组成,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
分子热运动越剧烈,分子平均动能越大,并非每个分子的动能越大,A项错误;分子间引力随着分子间距离的减小而增大,B项错误;做功和热传递都可以改变物体的内能,D项错误;温度影响物体分子平均动能,体积变化影响分子间距即影响分子势能,故C项正确。
知识点
请从以下三题中任选一题作答。
【物理—3-3 】请回答20-22题。
【物理—选修3-4】请回答23-25题。
【物理—选修3-5】请回答26-28题。
20.下列说法正确的是________(填正确答案标号。选对1个得2分,选对两个得4分,选对3个得5分。每选错一个扣3分,最低得分为0分)
21.某汽车的轮胎在中午充满气时内有质量为m的空气(可视为理想气体),其压强为(
为大气压强),温度为
,由于某种原因轮胎缓慢漏气,到第二天早上时,轮胎内气体压强变为原来的
,外界温度为
。假设轮胎内气体体积不变。求:
(1)漏到空气的质量;
22.要使轮胎内气体压强仍为,还需要向胎内充入压强为
的空气的体积。(不考虑充气时轮胎内空气温度的变化)
23.图甲为一简谐横波在t=0时刻的波形图象,图乙为横波中x=2m处质点Q的振动图象,则下列说法正确的是__________(填正确的答案标号。选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错一个扣3分,最低得分0分)
24.如图所示,用某种透明介材料制成的三棱镜,其横截面积为直角三角形,其中,BC边长为
,一束单色光从BC面上距C点
的D点垂直于BC边射入,经AC面与AB反射后恰好垂直于AC面射出,已知此单色光在AB面上恰好发生全反射,已知光速为C,求:
(1)该介质的折射率n;
25.该光束从射入介质到第一次穿出所经历的时间
26.下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母。选对1个给2分,选对2个给4分,选对3个给5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
27.如图所示,在水平面上依次放置小物块A和C以及曲面劈B,其中A与C的质量相等均为m,曲面劈B的质量,劈B的曲面下端与水平面相切,且劈B足够高,各接触面均光滑。现让小物块C以水平速度v0向右运动,与A发生碰撞,碰撞后两个小物块粘在一起又滑上劈B。求:
(1)碰撞过程中系统损失的机械能;
28.碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度。
正确答案
解析
A、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动,是由于液体分子的撞击形成,它不是液体分子的热运动,但是液体分子热运动的反映.故A错误;
B、在完全失重的情况下,在液体表面张力的作用下,熔化的金属能够收缩成标准的球形,故B正确;
C. 做功和热传递在改变系统内能方面是等价的,故C正确;
D. 非晶体呈各项同性,单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性,故D错误;
E. 热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,不能自发地从低温物体传递到高温物体,只有在外界的影响下,热量才能从低温物体传递到高温物体,故E正确;
考查方向
解题思路
布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动;熔化的金属能够收缩成标准的球形是由于液体的表面张力的原因;做功与热传递改变内能是等效的;晶体分为单晶体与多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性;理解热力学第二定律;
易错点
布朗运动是液体分子热运动的反映,不是液体分子的运动;熔化的金属能够收缩成标准的球形是由于液体表面张力的作用;
正确答案
解析
由题意可知,气体初状态:
压强:
温度:
轮胎内气体的体积:
第二天早上温度降低到
气体压强为
以原来全部气体为研究对象,设末状态气体的体积为
由理想气体状态方程得
代入数据解得
漏掉的空气质量为
考查方向
解题思路
根据题目信息可知:本题考查理想气体的状态方程知识点,具体解题步骤如下:1.选择全部气体为研究对象,分别确定出初末状态的压强,温度与体积; 2.根据理想气体状态方程求解;
易错点
研究对象的选取,状态参量的确定;
正确答案
解析
对充气过程,以被充入的气体为研究对象,设需要充入的气体的体积
,当这些被充入的气体压强变为
时,气体的体积为
由玻意耳定律得
以轮胎中漏气后剩下的气体为研究对象,由玻意耳定律得
解得
所以还需要向胎内充入压强为的空气的体积为
考查方向
解题思路
根据题目信息可知:本题考查气体的实验定律知识点,具体解题步骤如下: 1.以要被充入的气体为研究对象,设其体积为,当这些气体压强变为
时气体的体积为
; 2.再以轮胎中漏气后剩下的气体为研究对象,这些漏气后剩下的气体当压强也变为
时,其体积恰好是轮胎的体积
减去
,再根据玻意耳定律求解;
易错点
研究对象的合理选取问题;
正确答案
解析
A、由乙图读出t=0时刻质点Q的振动方向沿y轴正方向,由甲图判断出波的传播方向沿x轴正方向,故A错误;
B、由甲图读出波长,由乙图读出周期T=4s,则波速
故B正确;
C、在时刻,图甲中质点P位于波峰位置,速度最小,故C错误;
D、因为此波的周期T=4s,经过时间,质点Q振动了
,所以在
的时间内,质点Q所振动的路程为
,故D正确;
E、因为此波的波长为8m,所以传播过程中波只有遇到小于8m或与8m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象,故E正确;故本题选BDE
考查方向
解题思路
由乙图读出t=0时刻质点Q的振动方向,由甲图判断出波的传播方向.由甲图读出波长,由乙图读出周期,即可求得波速.根据周期性分析某质点速度大小及振动的路程情况情况.
易错点
振动图象与波动图象的联系,判断波的传播方向,对两种图象物理含义的理解;
正确答案
解析
由于光线垂直于BC面射入,由几何关系可知光线在AC面上的入射角为,由题意知,光线恰好在AB面上发生全反射,所以在AB面上的入射角等于临界角,由几何关系可知,全反射临界角
由全反射条件可求得:
考查方向
解题思路
根据题目信息可知:本题考查全反射,求折射率等知识点,具体解题步骤如下:1.通过几何关系找出在AB面上的入射角,即为全反射的临界角;2.根据全反射临界角公式代入求解;
易错点
抓住题目信息是在AB面上恰好发生全反射,运用几何关系确定出在AB面上的入射角是关键;
正确答案
解析
由右图可知,因为,由几何关系可知
垂直从AC射出的光线恰好是AE的垂直平分线,由已知条件,可知
,故可得
所以
而
故光在介质中的传播距离为
光在介质中的传播速度:
光在介质中的传播时间:
考查方向
本题主要考查了光的折射率公式,通过变形,求光在介质中的传播时间,考查了学生几何知识的运用能力,体现了学生的基础知识掌握能力;
解题思路
根据题目信息可知:本题考查折射率这个知识点,具体解题步骤如下:
1.通过几何知识求出光在介质中的传播路程;
2.由折射率公式求出光在介质中的传播速度,进而求出光在介质中的传播时间;
易错点
关键通过几何知识找出光通过的路程;
正确答案
解析
A、平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量,平均结合能越大的原子核越稳定,平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损,一定放出核能.故A正确;
B、黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强,所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,故B正确;
C. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子的能量增大,选项C错误;
D、康普顿效应说明光具有粒子性,而电子的衍射实验说明粒子具有波动性,故D正确.
E、原子核的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关.故E错误;
考查方向
解题思路
对结合能和比结合能两个概念的联系和应用;正确理解半衰期的含义及黑体辐射规律;按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时,电子的动能增大,原子总能量减小;康普顿效应表明光子有动量,揭示了光的粒子性的一面,电子的衍射说明粒子的波动性;
易错点
对黑体辐射规律及半衰期概念的准确理解
正确答案
解析
小物块C与A发生碰撞粘在一起,由动量守恒定律得:
解得
碰撞过程中系统损失的机械能为
解得
考查方向
解题思路
根据题目信息可知:本题考查动量守恒定律、功能关系等知识点,具体解题步骤如下:1.系统机械损失发生在C与A的碰撞中,先由动量守恒定律求出C与A相互作用的动量大小;2.根据系统损失的机械能等于C与A作用中损失的动能,列方程求解;
易错点
理解C与A相碰当粘在一起时属于完全非弹性碰撞,系统损失的机械能等于动能的减少量。
正确答案
考查方向
解题思路
根据题目信息可知:本题考查动量守恒定律;机械能守恒定律具体解题步骤如下:1.在C与A作用完成后在上滑的过程中系统水平方向上不受外力,水平方向上动量守恒,依动量守恒定律列出方程;
易错点
虽然整个过程系统水平方向上动量守恒,但在求解C与A整体上升的高度时要用C与A碰后的动能做为系统第二阶段过程的总能量,因为C与A碰撞中有着机械能损失;
29.下列说法正确的是________。
正确答案
解析
A、当分子间有作用力时,分子间同时存在引力和斥力,随着分子间距离增大,分子间的引力和斥力都减小.故A正确;
B、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动,是由于液体分子的撞击形成,它不是液体分子的热运动,但是液体分子热运动的反映.故B错误;
C、食盐晶体中的钠,氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性,C正确;
D、做功和热传递在改变系统内能方面是等价的,故D错误;
E、第二类永动机虽不违背能量守恒定律,但时违反了热力学第二定律,也是不可能制成的.故E正确;故选:ACE
考查方向
解题思路
布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动;分子间距离增大时,分子间的引力、斥力都减小;温度是分子的平均动能的标志;根据热力学第一定律,外界对物体做功时,物体的内能不一定增加。
易错点
分子间力随分子之间距离的变化规律是分子间的引力和斥力都随分子之间距离增大而减小;布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动而不是液体分子的无规则运动。
知识点
请从33~35题中选做一道。
33. (1)关于扩散现象,下列说法正确的是( )(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分)
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
(2)如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上侧与大气相通,下端开口处开关K关闭,A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A
侧的高h=3.0cm,现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧的高度差
为h1=10.0cm时,将开关K关闭,已知大气压强P0=75.0cmHg。
(ⅰ)求放出部分水银后A侧空气柱的长度
(ⅱ)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银达到同一高度,求注入水银在管内的长度
34.(1) 如图,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻 璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则( )(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分)
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 在真空中,a光的波长小于b光的波长
C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
(2)平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与Q的距离 为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间,已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置,求:
(ⅰ)P、Q之间的距离
(ⅱ)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过路程。
35. (1)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是( )。(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分)
A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B. β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关
(2)滑块a、b沿水平面上同一条直线发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图像如图所示。求:
(i)滑块a、b的质量之比;
(ii)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。
正确答案
33.(1)ACD。选对1个给2分,选对2个给4份,选对3个给5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)
(2)(i)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度=10.0cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为
=10.0cm时,空气柱的长度为
,压强为
。由玻意耳定律得
①
由力学平衡条件得
②
打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面
为止。由力学平衡条件有
③
联立①②③式,并代入题给数据得
=12.0cm ④
(ii)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为,压强为
。
由玻意耳定律得
⑤
由力学平衡条件有
⑥
联立②⑤⑥式,并代入题给数据得
=10.4cm ⑦
设注入的水银在管内的长度,依题意得
⑧
联立④⑦⑧式,并代入题给数据得
=13.2cm ⑨
34.
(1)ABD
(2)(i)由题意,O、P两点间的距离与波长之间满足
①
波速与波长的关系为
②
在的时间间隔内,波传播的路程为
。由题意有
③
式中,PQ为P、Q间的距离。由①②③式和题给数据,得
PQ=133cm ④
(ii)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为
⑤
波源从平衡位置开始运动,每经过,波源运动的路程为A。2题给条件得
⑥
故时间内,波源运动的路程为
⑦
35.
(1)ACD
(2)(i)设a、b的质量分别为、
,a、b碰撞前的速度为
、
。由题给图像得
①
②
a、 b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为。由题给图像得
③
由动量守恒定律得
④
联立①②③④式得
⑤
(ii)由能量守恒得,两滑块因碰撞而损失的机械能力
⑥
由图像可知,两滑块最后停止运动。由动能定理得,两滑块克服摩擦力所做的功为
⑦
联立⑥⑦式,并代入题给数据得
⑧
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
下列现象中不能说明分子间存在分子力的是
正确答案
解析
空气容易压缩是因为分子间距大,而水不容易压缩是因为分子间距小轻微压缩都使分子力表现为斥力。ABC说明存在分子力。
知识点
分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距增加时,分子间的
正确答案
解析
根据分子动理论可知,物质是由大量分子组成的;组成物质的分子在永不停息的做着无规则的热运动;分子间同时存在相互作用的引力和斥力。随分子间距的增大斥力和引力均变小,只是斥力变化的更快一些,C项正确。
知识点
关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是____。
正确答案
解析
改变内能有热传递和做功,如果吸热比对外做功要少得话,物体的内能会减小,所以答案A错;在引起变化的条件下,热量可以从低温传给高温如空调等所以答案B错;在分子力为排斥力时距离增大分子势能减小,答案C错,正确答案选D.
知识点
(1)下列说法正确的是。
a当一定质量的气体吸热时,其内能可能减小
b玻璃、石墨和金刚石都是晶体,木炭是非晶体
c单晶体有固定的熔点,多晶体和非晶体没有固定的熔点
d当液体与大气相接触时,液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部
e气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
(2)如图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为、压强为
的理想气体。
和
分别为大气的压强和温度,已知:气体内能U与温度T的关系为
,
为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的,求
(ⅰ)气缸内气体与大气达到平衡时的体积:
(ii)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q 。
正确答案
(1)ade
(2)ⅰ) ;(ⅱ)
解析
一定质量的气体吸热时,如果同时对外做功,且做的功大于吸收的热量,则内能减小a正确;玻璃是非晶体,b错;多晶体也有固定的熔点c错;液体表面层内的分子液体内部分子间距离的密度都大于大气,因此分子力的合力指向液体内部,d正确;气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,决定气体的压强,因此与单位体积内分子数和气体的温度有关,e对。
(2)(ⅰ)在气体由压缩下降到
的过程中,气体体积不变,温度由
变为
,由查理定律得
①
在气体温度由变为
的过程中,体积由
减小到
,气体压强不变,由着盖·吕萨克定律得
②
由①②式得 ③
(ⅱ)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为
④
在这一过程中,气体内能的减少为
⑤
由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
知识点
(1)以下说法正确的是 。
a,水的饱和汽压随温度的升高而增大
b,扩散现象表明,分子在永不停息地运动
c,当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小
d,一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小
(2)如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长(可视为理想气体),两管中水银面等高。先将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面
(环境温度不变,大气压强
)
①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)
②此过程中左管内的气体对外界 (填“做正功”“做负功”“不做功”),气体将 (填“吸热”或放热“)。
正确答案
见解析。
解析
(1)ab 当分子间距离增大时,分子间引力减小,分子间斥力也减小,选项c错误;一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升高,气体分子的平均动能增大,选项d错误。
(2)①设U型管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为,右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为
,气柱长度为
,稳定后低压舱内的压强为
。左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得
①
②
③
④
⑤
由几何关系得
⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得
⑦
②做正功;吸热
知识点
清晨 ,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成德水珠 ,这一物理过程中,水分子间的
正确答案
解析
本题考查分子运动论,变成球状是引力占主要因素,因而:r>r0,并且r增大,故选C
知识点
分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生,并随着分子间距离的变化而变化,则()
正确答案
解析
解:如图可知 A、分子间引力随分子间距的增大而减小,故A错误。
B、分子间斥力随分子间距的减小而增大,故B正确。
C、分子间的作用力随分子间的距离增大先减小后增大,再减小,故C错误。
D、分子间相互作用力随分子间距的减小先增大后减小,再增大,故D错误。
故选B。
知识点
右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离的关系曲线。下列说法正确的是
正确答案
解析
分子间距等于r0时分子势能最小,即r0= r2。当r小于r1时分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力;当r大于r2时分子力表现为引力,A错BC对。在r由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功分子势能减小,D错误。
知识点
如图所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是
正确答案
解析
由于铅柱较软,由于接触面平滑后,用力压紧,使得铅分子间的距离小到分子力起作用的距离,分子引力的作用使铅柱在钩码的牵引下未分开,D正确。
知识点
下列四﹣中,能正确反映分子间作用力f和分子势能EP随分子间距离r变化关系的图线是 。(填选图下方的字母)
正确答案
解析
略
知识点
(1)(6分)下列叙述中,正确的是________(填入正确选项前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A. 布朗运动是固体小颗粒的运动,是液体分子的热运动的反映
B. 分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能也越小
C. 两个铅块紧压后能连在一起,说明分子间有引力
D. 用打气筒向篮球充气时需用力,说明气体分子间有斥力
2E温度升高,物体的内能却不一定增大
(2)(9分)两个完全相同的钢瓶,甲装有3 L的液体和1 L、6个大气压的高压气体;乙内有1个大气压的4 L气体;现将甲瓶倒置按如图所示连接,将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中(不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强)。
①试分析在压装过程中随着甲瓶内液体减少,甲瓶内部气体压强如何变化,试用分子动理论做出解释。
②甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体?
正确答案
(1)ACE
(2)①压强变小,理由见解析;②2L
解析
(1)布朗运动不是液体分子的运动,而是悬浮在液体中的小颗粒的运动,它反映了液体分子的运动,A正确;若取两分子相距无穷远时的分子势能为零,则当两分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功),当分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功),故B错误;用打气筒向篮球充气时需用力,是由于篮球内气体压强在增大,不能说明分子间有斥力,D也不正确,物体的内能取决于温度、体积及物体的质量,温度升高,内能不一定增大,E正确。
(2)①缓慢压装过程中甲瓶内气体膨胀,单位体积内的分子数减少,温度不变,分子的平均动能不变,单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数减少,压强变小,(3分)
②设甲瓶内最多有体积为x的液体进入乙瓶,乙瓶中灌装液体前,气体压强为p乙=1 atm,体积为V乙=4 L;灌装后体积最小变为=4 L-x,此时乙瓶中气体压强与甲瓶内气体压强相等为p,由等温变化得:p乙V乙=p
(2分)
甲瓶中气体开始时气压为p甲=6 atm,体积为V甲=1 L,结束后压强为p,体积为=1 L+x
由等温变化得p甲V甲=p (2分)
联立并代入数据解得x=2L(2分)
知识点
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