2022屆高三物理精準(zhǔn)提升專練21 熱學(xué)

1、專練2專練21 熱 學(xué)常考題型?？碱}型1.應(yīng)用1.應(yīng)用 分子動(dòng)理論的理解和應(yīng)用 例1(2020全國I卷選考)分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r= r1時(shí)，F(xiàn)=0。分子間勢(shì)能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢(shì)能為零。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢(shì)能_（填“減小“不變”或“增大”）；在間距由r2減小到r1的過程中，勢(shì)能_ （填“減小”“不變”或“增大”）；在間距等于r1處，勢(shì)能_（填“大于”“等于”或“小于”）零。【解析】從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，兩分子間距減小到r2的過程中，分子間體現(xiàn)引力，引力做正功，分子勢(shì)能減??；在

2、r2r1的過程中，分子間仍然體現(xiàn)引力，引力做正功，分子勢(shì)能減??；在間距等于r1之前，分子勢(shì)能一直減小，取無窮遠(yuǎn)處分子間勢(shì)能為零，則在r1處分子勢(shì)能小于零?！敬鸢浮繙p小 減小 小于2.應(yīng)用2.應(yīng)用 熱力學(xué)定律的理解和應(yīng)用 例2(2021海南卷12)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c，直線過原點(diǎn)。則氣體（）A在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)B在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)C在bc的過程中內(nèi)能保持不變D在ab的過程對(duì)外做功【解析】根據(jù)可知，因直線ac過原點(diǎn)，可知在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)，b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，可知在

3、狀態(tài)b的壓強(qiáng)大于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)，A正確，B錯(cuò)誤；在bc的過程中溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，C正確；在ab的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對(duì)外做功，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼C3.應(yīng)用3.應(yīng)用 氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用 例3(2020山東卷15)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進(jìn)而治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，左側(cè)為火罐，下端開口；右側(cè)為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時(shí)，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐時(shí)，

4、罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同，溫度為450 K，最終降到300 K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的，罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值?！窘馕觥吭O(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1，溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2，罐的容積為V0，由題意知p1p0、T1450 K、V1V2、T2300 K、V2V0 由理想氣體狀態(tài)方程得 代入數(shù)據(jù)得p20.7p0 對(duì)于抽氣罐，設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p3、V3，末態(tài)氣體狀態(tài)參

5、量分別為p4、V4，罐的容積為V0，由題意知：p3p0、V3 V0、p4p2 由玻意耳定律得p0V0 p2V4 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得V4V0 設(shè)抽出的氣體的體積為V，由題意知：V V4V0 故應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得。 對(duì)點(diǎn)速練對(duì)點(diǎn)速練1人類對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過程。以下說法正確的是()A液體的分子勢(shì)能與體積無關(guān)B晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的C溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大D露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用【答案】D【解析】分子勢(shì)能與分子間距有關(guān)，而分子間距與物體的體積有關(guān)，則知液體的分子勢(shì)能和體積有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；晶體分為單晶體和多

6、晶體，單晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大但不是每一個(gè)分子動(dòng)能都增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；露珠由于受到表面張力的作用表面積有收縮到最小的趨勢(shì)即呈球形，選項(xiàng)D正確。2一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強(qiáng)增大，用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)分析，這是因?yàn)?)A氣體分子的平均速率增大B氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大C單位時(shí)間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多D氣體分子的總數(shù)增加【答案】C【解析】氣體溫度不變，分子平均動(dòng)能、平均速率均不變，A錯(cuò)誤；理想氣體經(jīng)等溫壓縮，壓強(qiáng)增大，體積減小，分子密度增大，則單位時(shí)間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子

7、的碰撞次數(shù)增多，但氣體分子每次碰撞器壁的沖力不變，故C正確，B、D錯(cuò)誤。3(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示。下列判斷正確的是()A過程ab中氣體一定吸熱B過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱Da、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小【答案】AD【解析】由pT圖象可知過程ab是等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，體積不變，由熱力學(xué)第一定律可知過程ab中氣體一定吸熱，選項(xiàng)A正確；過程bc中溫度不變，即內(nèi)能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項(xiàng)B

8、錯(cuò)誤；過程ca中壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能減少，體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由pT圖象可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，則分子平均動(dòng)能最小，選項(xiàng)D正確。4(多選)下列說法中正確的是()A布朗運(yùn)動(dòng)反映的是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體C物體放出熱量，溫度一定降低D氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子對(duì)器壁的碰撞作用產(chǎn)生的【答案】AD【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，故A正確；熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其他方面的變化，故B錯(cuò)

9、誤；物體放出熱量時(shí)，若同時(shí)外界對(duì)物體做功，則溫度可以升高，故C錯(cuò)誤；大量氣體分子對(duì)器壁的持續(xù)撞擊引起了氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)，故D正確。5(多選)下列關(guān)于熱學(xué)中的相關(guān)說法正確的是()A液晶既有液體的流動(dòng)性，又具有單晶體的各向異性B燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢(shì)能增加C氣體的溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈，分子的平均動(dòng)能增大，撞擊器壁時(shí)對(duì)器壁的作用力增大，故氣體的壓強(qiáng)一定增大D汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶【答案】AB【解析】根據(jù)液晶特點(diǎn)和性質(zhì)可知：液晶既有液體的流動(dòng)性，又具有單晶體的各向異性，故A正確；燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的

10、過程中要吸收熱量，故分子的分子勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確；若溫度升高的同時(shí)，體積膨脹，壓強(qiáng)可能不變，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，混合氣體不能自發(fā)地分離，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6關(guān)于生活中的熱學(xué)現(xiàn)象，下列說法正確的是()A夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對(duì)濕度相同的情況下，夏天的絕對(duì)濕度較小B民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是用鑷子夾一棉球，沾一些酒精，點(diǎn)燃，在罐內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)一下再抽出，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地被“吸”在皮膚上，其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)增大C盛有氧氣的鋼瓶，在27的室內(nèi)測(cè)得其壓強(qiáng)是9.0106 Pa，將其搬到3的工地上

11、時(shí)，測(cè)得瓶?jī)?nèi)氧氣的壓強(qiáng)變?yōu)?.2106 Pa，通過計(jì)算可判斷出鋼瓶漏氣D熱量能夠自發(fā)地從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體【答案】C【解析】夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對(duì)濕度相同的情況下，夏天的絕對(duì)濕度較大，A錯(cuò)誤；把罐扣在皮膚上，罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經(jīng)過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強(qiáng)減小，火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓，大氣壓就將罐緊緊地壓在皮膚上，B錯(cuò)誤；若不漏氣，則氣體做等容變化，由，8.1106Pa，由于p2 7.2106 Pa，所以鋼瓶在搬運(yùn)過程中漏氣，C正確；熱量只能自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體

12、，而內(nèi)能多的物體溫度不一定高，故D錯(cuò)誤。7如圖所示，兩端開口的U形管粗細(xì)均勻，左右兩管豎直，底部的直管水平。水銀柱的長(zhǎng)度如圖中標(biāo)注所示，水平管內(nèi)兩段空氣柱a、b的長(zhǎng)度分別為10 cm、5 cm。在左管內(nèi)緩慢注入一定量的水銀，穩(wěn)定后右管的水銀面比原來升高了h10 cm。已知大氣壓強(qiáng)p076 cmHg，求向左管注入的水銀柱長(zhǎng)度?！窘馕觥吭O(shè)初狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強(qiáng)均為p1，由題意知：p190 cmHg因右管水銀面升高的高度10 cm12 cm，故b空氣柱仍在水平直管內(nèi)設(shè)末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強(qiáng)均為p2，則：p2100 cmHg設(shè)末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)a2、Lb2，對(duì)a部分

13、空氣柱，根據(jù)玻意耳定律：p1La1Sp2La2S對(duì)b部分空氣柱，根據(jù)玻意耳定律：p1Lb1Sp2Lb2S代入數(shù)據(jù)解得：La29 cm，Lb24.5 cm設(shè)左管所注入的水銀柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系得：L2h(La1Lb1)(La2Lb2)代入數(shù)據(jù)解得：L21.5 cm。8. 如圖所示，絕熱氣缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸間摩擦可忽略不計(jì)，活塞下部空間與外界連通，氣缸底部連接一U形細(xì)管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)）。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T，活塞距離氣缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差。已知水銀密度為，大氣壓強(qiáng)為p0，氣缸橫截面積為S，重力加速度為g，求：

14、(1)U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差；(2)通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降h0，求此時(shí)的溫度；此加熱過程中，若氣體吸收的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化?！窘馕觥?1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為P，對(duì)活塞分析：用水銀柱表達(dá)氣體的壓強(qiáng)：解得：。(2)加熱過程中氣體變化是等壓變化：氣體對(duì)外做功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律：可得：。9如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5105 Pa。(1)說出AB過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算圖甲中TA的溫度值。(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的坐標(biāo)系中，作出該氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應(yīng)位置上

15、標(biāo)出字母A、B、C.如果需要計(jì)算才能確定的有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫出計(jì)算過程?！窘馕觥?1)從題圖甲可以看出，A與B連線的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，所以AB是一個(gè)等壓變化，即pApB根據(jù)蓋呂薩克定律可得eq f(VA,TA)eq f(VB,TB)所以TAeq f(VA,VB)TBeq f(0.4,0.6)300 K200 K。(2)由題圖甲可知，由BC是等容變化，根據(jù)查理定律得eq f(pB,TB)eq f(pC,TC)所以pCeq f(TC,TB)pBeq f(400,300)pBeq f(4,3)pBeq f(4,3)1.5105 Pa2.0105 Pa則可畫出由狀態(tài)ABC的pT圖象如圖所示。10如圖，一個(gè)質(zhì)量為m的T形活塞在汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，活塞體積可忽略不計(jì)，距汽缸底部h0處連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì))。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T0，活塞距離汽缸底部為1.5h0，兩邊水銀柱存在高度差已知水銀密度為，大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S，活塞豎直部分高為1.2h0，重力加速度為g，求：(1)通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時(shí)兩邊水銀面恰好相平；(2)從開始至兩水銀面恰好相平的過程中，若氣體放出的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化?！窘馕觥?1)初態(tài)時(shí)，對(duì)活塞受力分析，可求氣體壓強(qiáng)p1p0eq f(mg,S)體積V11.5h0S