高中物理熱學(xué)題解題思路

1、熱學(xué)計(jì)算題解題技巧一、知識(shí)儲(chǔ)備1、氣體的等溫、等壓、等容變化，理想氣體狀態(tài)方程2、浮力的計(jì)算，物體受到的浮力等于它排開氣體、液體的重力3、液體中某一點(diǎn)壓強(qiáng)與深度的有關(guān)，是液體的密度，是該點(diǎn)距離液面的高度差4、在小范圍內(nèi)氣體壓強(qiáng)處處相等，在大范圍內(nèi)（比如大氣層）氣體壓強(qiáng)也隨高度變化5、某一面積上壓力的計(jì)算：；某一面積上的壓力等于壓強(qiáng)乘以面積6、某一平面受力平衡時(shí)，壓強(qiáng)關(guān)系：該平面上面的壓強(qiáng)之和等于下面的壓強(qiáng)之和7、熱力學(xué)溫度與攝氏溫度換算：，是熱力學(xué)溫度，是攝氏溫度8、溫度不同，氣體的密度會(huì)不相同。給定某一溫度的密度，可以通過等壓變化過程，可以計(jì)算出任意溫度下氣體的密度9、氣體壓強(qiáng)的單位，一種是

2、帕斯卡，一種是厘米汞柱二、關(guān)鍵點(diǎn)1、熱學(xué)計(jì)算題的研究對(duì)象通常是一個(gè)熱學(xué)系統(tǒng)，考察的最多的是理想氣體，這類題目的套路比較簡(jiǎn)單。我們學(xué)習(xí)理想氣體的等溫、等壓、等容變化以及理想氣體狀態(tài)方程，前提條件都是一定質(zhì)量的氣體，所以我們解題的時(shí)候也要找到我們要分析的這個(gè)一定質(zhì)量的氣體，通常這個(gè)一定質(zhì)量的氣體會(huì)在一個(gè)密閉空間里，所以解熱學(xué)計(jì)算題，一定要找到這個(gè)密閉空間。2、理想氣體的變化方程等式前后對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（狀態(tài)到狀態(tài)），所以解題的時(shí)候一定要找準(zhǔn)這兩個(gè)狀態(tài)，這就要求我們通過讀題分析清楚整個(gè)的變化過程（狀態(tài)到狀態(tài)再到狀態(tài)），同時(shí)要確定是等溫、等容還是等壓過程，還是三個(gè)都變化了。3、所謂的這個(gè)熱學(xué)系統(tǒng)

3、，也就是一定質(zhì)量的氣體，也就是這個(gè)密閉空間，只有三個(gè)參數(shù)：壓強(qiáng)、體積、溫度,這三個(gè)物理量的特點(diǎn)如下表：壓強(qiáng)體積溫度參數(shù)物理意義特點(diǎn)壓強(qiáng)力學(xué)參量與熱學(xué)系統(tǒng)的受力有關(guān)系，可以用壓強(qiáng)列出受力平衡的方程，通常會(huì)在某個(gè)平面上列受力平衡方程體積幾何參量與密閉空間的幾何形狀有關(guān)系，分析出題目中的幾何關(guān)系，寫出密閉空間的體積的表達(dá)式，在列理想氣體方程式帶入溫度熱學(xué)參量關(guān)于溫度，需要注意的就是溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換，看清題目告訴你的溫度是攝氏溫度還是熱力學(xué)溫度，我們計(jì)算的時(shí)候用的是熱力學(xué)溫度，如果題目中給的是攝氏溫度，一定要換算成熱力學(xué)溫度所以，我們找到要列方程的這個(gè)密閉空間，分析清楚題目中這個(gè)密閉空間的變化之后，就要確定

4、他在變化前后兩個(gè)狀態(tài)的三個(gè)參數(shù)的具體數(shù)值或者表達(dá)式（一定要用題目給定量列方程，不要什么題上來就寫,比如題目的物理量沒有給全，那就先設(shè)未知量，再列方程）4、 解決此類題目一般要找三個(gè)比較重要的關(guān)系：理想氣體變化方程密閉空間的體積變化某一水平面，或某一物體的受力平衡方程先說理想氣體變化方程，剛才已經(jīng)分析清楚了變化過程了，根據(jù)題目中具體是一個(gè)什么變化（等溫、等容、等壓），這個(gè)方程應(yīng)該比較好列。只不過寫體積的時(shí)候就要用到第二個(gè)關(guān)系了，一定要用題目中給的量寫體積。最不好找的就是這個(gè)平衡的方程了，也是最不好列的。因?yàn)樵跓釋W(xué)中，壓強(qiáng)是一個(gè)力學(xué)參量，所以，我們要用壓強(qiáng)的形式列受力平衡的方程。在解熱學(xué)題的時(shí)候我

5、們我們習(xí)慣了對(duì)某一個(gè)物體直接用力的形式列受力平衡的方程了，這里用壓強(qiáng)列受力平衡方程一般會(huì)對(duì)某一水平面列方程，形式應(yīng)該是：，例如：找到這三個(gè)關(guān)系之后，這個(gè)題目基本上就能解決了?？偨Y(jié)一下思路就是：應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路(1)選擇對(duì)象即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)找出參量氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)認(rèn)識(shí)過程認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提；(4)列出方程選用某一實(shí)驗(yàn)定律或氣態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性3、 精選例題【例題1】(2017·全國(guó)卷)(1)氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的

6、變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是_。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A圖中兩條曲線下面積相等B圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形D圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大(2)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開，活塞在B的底

7、部；關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ，汽缸導(dǎo)熱。()打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；()接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；()再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ，求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)?！纠}2】(2017·全國(guó)卷)(1)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是_(選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分；每選錯(cuò)1個(gè)

8、扣3分，最低得分為0分)。A氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變(2)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為T0時(shí)的密度為0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。(i)求該熱氣球所受浮力的大??；(ii)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；(iii)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。【例題3】1(1)下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分

9、，選對(duì)3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A甲分子固定不動(dòng)，乙分子從很遠(yuǎn)處向甲靠近到不能再靠近的過程中，分子間的分子力先做正功后做負(fù)功B當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí)，隨分子間距離增大，引力與斥力都減小，引力減小的更快C由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，故液體表面存在表面張力D當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí)，分子間的距離越大，分子勢(shì)能越大E氣體很容易充滿整個(gè)容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)(2)如圖所示，粗細(xì)均勻的L形細(xì)玻璃管AOB，OA、OB兩部分長(zhǎng)度均為20 cm，OA部分水平、右端開口，管內(nèi)充滿水銀，OB部分豎直、上端封閉現(xiàn)將玻璃管在豎直平面內(nèi)繞O

10、點(diǎn)逆時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)53°，此時(shí)被封閉氣體長(zhǎng)度為x.緩慢加熱管內(nèi)封閉氣體至溫度T，使管內(nèi)水銀恰好不溢出管口已知大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，室溫為27 ，sin 53°0.8，111.求：()氣體長(zhǎng)度x；()溫度T.4、 課時(shí)作業(yè)1、(1)關(guān)于晶體、液晶和飽和汽壓的理解，下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A晶體的分子排列都是有規(guī)則的B液晶顯示器利用了液晶對(duì)光具有各向異性的特點(diǎn)C飽和汽壓與溫度和體積都有關(guān)D相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣越接近飽和E對(duì)于同一種液體，飽和汽壓隨溫度升高而增大(2)為適應(yīng)太空環(huán)

11、境，去太空旅行的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1 atm，氣體體積為2 L，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)? L，使航天服達(dá)到最大體積，假設(shè)航天服內(nèi)氣體的溫度不變，將航天服視為封閉系統(tǒng)()求此時(shí)航天服內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，并從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因()若開啟航天服封閉系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣，使航天服內(nèi)的氣壓緩慢恢復(fù)到0.9 atm，則需補(bǔ)充1 atm的等溫氣體多少升？2、(1)下列說法中正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分每選錯(cuò)

12、1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子之間存在斥力的緣故B液體表面具有收縮的趨勢(shì)，這是液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏的緣故C黃金、白銀等金屬容易加工成各種形狀，沒有固定的外形，所以金屬不是晶體D某溫度的空氣的相對(duì)濕度是此時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓之比的百分?jǐn)?shù)E水很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)(2)如圖所示，水平地面上放置有一內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸，汽缸內(nèi)部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞，活塞的橫截面積S2.5×103 m2，到汽缸底部的距離為L(zhǎng)0.5 m，活塞上固定有一個(gè)質(zhì)量可忽略的力傳感器，該力傳感器通過一根豎直細(xì)

13、桿固定在天花板上，汽缸內(nèi)密封有溫度t127 的理想氣體，此時(shí)力傳感器的讀數(shù)恰好為0.已知外界大氣壓強(qiáng)p01.2×105 Pa保持不變()如果保持活塞不動(dòng)，當(dāng)力傳感器的讀數(shù)達(dá)到F300 N時(shí)，密封氣體的溫度升高到多少攝氏度？()現(xiàn)取走豎直細(xì)桿，從初狀態(tài)開始將活塞往下壓，當(dāng)下壓的距離為x0.2 m時(shí)力傳感器的示數(shù)達(dá)到F450 N，則通過壓縮氣體可以使此密封氣體的溫度升高到多少攝氏度？3、(1)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1 g水在沸騰時(shí)吸收了2 260 J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對(duì)外做了170 J的功已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023 mol1，水的摩爾質(zhì)量M18 g/mol.

14、下列說法中正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A分子間的平均距離增大B水分子的熱運(yùn)動(dòng)變得更劇烈了C水分子總勢(shì)能的變化量為2 090 JD在整個(gè)過程中能量是不守恒的E1 g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個(gè)(2)如圖所示，U形管右管橫截面積為左管橫截面積的2倍，在左管內(nèi)用水銀封閉一段長(zhǎng)為26 cm、溫度為280 K的空氣柱，左、右兩管水銀面高度差為36 cm，外界大氣壓為76 cmHg.若給左管的封閉氣體加熱，使管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?0 cm，則此時(shí)左管內(nèi)氣體的溫度為多少？4、(1)下列有關(guān)熱現(xiàn)象分析與判斷正確的是_(填

15、正確答案標(biāo)號(hào)選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)固體小顆粒的撞擊引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對(duì)它的撞擊越多，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯B在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，同時(shí)打開電冰箱和電風(fēng)扇，兩電器工作較長(zhǎng)時(shí)間后，房間內(nèi)的氣溫將會(huì)增加C溫度升高，單位時(shí)間里從液體表面飛出的分子數(shù)增多，液體繼續(xù)蒸發(fā)，飽和汽壓增大D一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來分析，這是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)，器壁單位面積上分子碰撞的次數(shù)增多E在一個(gè)大氣壓下，1 g 100 的水吸收2.26×103

16、J熱量變?yōu)? g 100 的水蒸氣在這個(gè)過程中，2.26×103 J水蒸氣的內(nèi)能水的內(nèi)能水變成水蒸氣體積膨脹對(duì)外界做的功(2)如圖甲所示，橫截面積為S，質(zhì)量為M的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，現(xiàn)對(duì)缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使其溫度從T1升高了T，氣柱的高度增加了L，吸收的熱量為Q.不計(jì)汽缸與活塞的摩擦，外界大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.求：此加熱過程中氣體內(nèi)能增加了多少？若保持缸內(nèi)氣體溫度不變，再在活塞上放一砝碼，如圖乙所示，使缸內(nèi)氣體的體積又恢復(fù)到初始狀態(tài)，則所放砝碼的質(zhì)量為多少？熱學(xué)選擇題必備知識(shí)點(diǎn)1、理想氣體向真空自由膨脹，與外界互不做功（這一點(diǎn)有部分同學(xué)會(huì)忽視），理想氣體沒

17、有分子勢(shì)能，內(nèi)能僅由溫度決定（這個(gè)說法經(jīng)常會(huì)在選擇題出現(xiàn)，同學(xué)們要留意）2、兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別：第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器；第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱庫(kù)吸收熱量并且把它全部用來對(duì)完做功，而不引起其它變化的機(jī)器。很顯然，這兩類永動(dòng)機(jī)都不可能實(shí)現(xiàn)，第一類失敗的原因是：違背了能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)失敗的原因是：違背了熱力學(xué)第二定律。這部分考點(diǎn)經(jīng)常在選擇題出現(xiàn)，會(huì)考差他們的區(qū)別以及失敗的原因，同學(xué)們要復(fù)習(xí)好這部分知識(shí)。3、表面張力指的是液體表面層分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大，分子力表現(xiàn)為引力，這使得液體表面像張緊的橡皮膜一樣，在液體表面張力的作用下，具有收縮

18、的趨勢(shì)。4、毛細(xì)現(xiàn)象：毛細(xì)現(xiàn)象是指浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，而且毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。5、液晶具有液體的流動(dòng)性，也具有晶體的各向異性，它是介于液態(tài)和固態(tài)之間的中間態(tài)物質(zhì)（化合物），液晶的顯示原理是利用了晶體的各向異性，即液晶分子在電場(chǎng)的作用下，它的光學(xué)特性發(fā)生了變化。6、改變物體內(nèi)能有兩種方式第一：做功，當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，外界對(duì)物體做了多少功，物體內(nèi)能就增加了多少，物體對(duì)外界做了多少功，物體內(nèi)能就減少多少。第二：熱傳遞：當(dāng)熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就減少多少。7、布朗顆粒用肉眼是看不到的，但是在顯微鏡下能夠看到，因此用肉眼看到的顆粒所做的運(yùn)動(dòng)都不是布朗運(yùn)動(dòng)（這一點(diǎn)是很重要的，在選擇題經(jīng)常出現(xiàn)，比如灰塵所做的運(yùn)動(dòng)等等）。布朗顆粒的運(yùn)動(dòng)是分子運(yùn)動(dòng)的間接反映。8、分子勢(shì)能與分子距離有關(guān)。當(dāng)分子距離改變的時(shí)候，分子力做功，分子勢(shì)能也會(huì)隨之而改變。當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子