2022屆高三物理精準提升專練21 熱學

1、專練2專練21 熱 學?？碱}型?？碱}型1.應用1.應用 分子動理論的理解和應用 例1(2020全國I卷選考)分子間作用力F與分子間距r的關系如圖所示，r= r1時，F=0。分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠時分子間的勢能為零。若一分子固定于原點O，另一分子從距O點很遠處向O點運動，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢能_（填“減小“不變”或“增大”）；在間距由r2減小到r1的過程中，勢能_ （填“減小”“不變”或“增大”）；在間距等于r1處，勢能_（填“大于”“等于”或“小于”）零。【解析】從距O點很遠處向O點運動，兩分子間距減小到r2的過程中，分子間體現引力，引力做正功，分子勢能減??；在

2、r2r1的過程中，分子間仍然體現引力，引力做正功，分子勢能減小；在間距等于r1之前，分子勢能一直減小，取無窮遠處分子間勢能為零，則在r1處分子勢能小于零?！敬鸢浮繙p小 減小 小于2.應用2.應用 熱力學定律的理解和應用 例2(2021海南卷12)如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經過等容過程到達狀態(tài)b，再經過等溫過程到達狀態(tài)c，直線過原點。則氣體（）A在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強B在狀態(tài)b的壓強小于在狀態(tài)c的壓強C在bc的過程中內能保持不變D在ab的過程對外做功【解析】根據可知，因直線ac過原點，可知在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)a的壓強，b點與原點連線的斜率小于c點與原點連線的斜率，可知在

3、狀態(tài)b的壓強大于在狀態(tài)c的壓強，A正確，B錯誤；在bc的過程中溫度不變，則氣體的內能保持不變，C正確；在ab的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對外做功，D錯誤?！敬鸢浮緼C3.應用3.應用 氣體實驗定律的理解和應用 例3(2020山東卷15)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進而治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，左側為火罐，下端開口；右側為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內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氣體壓強。某次使用火罐時，

4、罐內氣體初始壓強與外部大氣壓相同，溫度為450 K，最終降到300 K，因皮膚凸起，內部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的，罐內氣壓與火罐降溫后的內部氣壓相同。罐內氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應抽出氣體的質量與抽氣前罐內氣體質量的比值?！窘馕觥吭O火罐內氣體初始狀態(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 代入數據得p20.7p0 對于抽氣罐，設初態(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 聯立式，代入數據得V4V0 設抽出的氣體的體積為V，由題意知：V V4V0 故應抽出氣體的質量與抽氣前罐內氣體質量的比值為 聯立式，代入數據得。 對點速練對點速練1人類對物質屬性的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程。以下說法正確的是()A液體的分子勢能與體積無關B晶體的物理性質都是各向異性的C溫度升高，每個分子的動能都增大D露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用【答案】D【解析】分子勢能與分子間距有關，而分子間距與物體的體積有關，則知液體的分子勢能和體積有關，選項A錯誤；晶體分為單晶體和多

6、晶體，單晶體物理性質表現為各向異性，多晶體物理性質表現為各向同性，選項B錯誤；溫度升高時，分子的平均動能增大但不是每一個分子動能都增大，選項C錯誤；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即呈球形，選項D正確。2一定質量的理想氣體，經等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()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單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數增多D氣體分子的總數增加【答案】C【解析】氣體溫度不變，分子平均動能、平均速率均不變，A錯誤；理想氣體經等溫壓縮，壓強增大，體積減小，分子密度增大，則單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子

7、的碰撞次數增多，但氣體分子每次碰撞器壁的沖力不變，故C正確，B、D錯誤。3(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷三個過程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中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱Da、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小【答案】AD【解析】由pT圖象可知過程ab是等容變化，溫度升高，內能增加，體積不變，由熱力學第一定律可知過程ab中氣體一定吸熱，選項A正確；過程bc中溫度不變，即內能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項B

8、錯誤；過程ca中壓強不變，溫度降低，內能減少，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對氣體做的功，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，由pT圖象可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，則分子平均動能最小，選項D正確。4(多選)下列說法中正確的是()A布朗運動反映的是液體分子的無規(guī)則運動B根據熱力學第二定律可知，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氣體對容器壁的壓強是由于大量氣體分子對器壁的碰撞作用產生的【答案】AD【解析】布朗運動是固體小顆粒的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映，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

9、誤；物體放出熱量時，若同時外界對物體做功，則溫度可以升高，故C錯誤；大量氣體分子對器壁的持續(xù)撞擊引起了氣體對容器壁的壓強，故D正確。5(多選)下列關于熱學中的相關說法正確的是()A液晶既有液體的流動性，又具有單晶體的各向異性B燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能增加C氣體的溫度升高時，分子的熱運動變得劇烈，分子的平均動能增大，撞擊器壁時對器壁的作用力增大，故氣體的壓強一定增大D汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，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】根據液晶特點和性質可知：液晶既有液體的流動性，又具有單晶體的各向異性，故A正確；燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的

10、過程中要吸收熱量，故分子的分子勢能增加，選項B正確；若溫度升高的同時，體積膨脹，壓強可能不變，故C錯誤；根據熱力學第二定律可知，混合氣體不能自發(fā)地分離，選項D錯誤。6關于生活中的熱學現象，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，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較小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，點燃，在罐內迅速旋轉一下再抽出，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上，其原因是，當火罐內的氣體體積不變時，溫度降低，壓強增大C盛有氧氣的鋼瓶，在27的室內測得其壓強是9.0106 Pa，將其搬到3的工地上

11、時，測得瓶內氧氣的壓強變?yōu)?.2106 Pa，通過計算可判斷出鋼瓶漏氣D熱量能夠自發(fā)地從內能多的物體傳遞到內能少的物體【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，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大，A錯誤；把罐扣在皮膚上，罐內空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強減小，火罐內氣體壓強小于外界大氣壓，大氣壓就將罐緊緊地壓在皮膚上，B錯誤；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、，而內能多的物體溫度不一定高，故D錯誤。7如圖所示，兩端開口的U形管粗細均勻，左右兩管豎直，底部的直管水平。水銀柱的長度如圖中標注所示，水平管內兩段空氣柱a、b的長度分別為10 cm、5 cm。在左管內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p076 cmHg，求向左管注入的水銀柱長度。【解析】設初狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強均為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設末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強均為p2，則：p2100 cmHg設末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的長度分別為La2、Lb2，對a部分

13、空氣柱，根據玻意耳定律：p1La1Sp2La2S對b部分空氣柱，根據玻意耳定律：p1Lb1Sp2Lb2S代入數據解得：La29 cm，Lb24.5 cm設左管所注入的水銀柱長度為L，由幾何關系得：L2h(La1Lb1)(La2Lb2)代入數據解得：L21.5 cm。8. 如圖所示，絕熱氣缸倒扣放置，質量為M的絕熱活塞在氣缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞與氣缸間摩擦可忽略不計，活塞下部空間與外界連通，氣缸底部連接一U形細管（管內氣體的體積忽略不計）。初始時，封閉氣體溫度為T，活塞距離氣缸底部為h0，細管內兩側水銀柱存在高度差。已知水銀密度為，大氣壓強為p0，氣缸橫截面積為S，重力加速度為g，求：

14、(1)U形細管內兩側水銀柱的高度差；(2)通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降h0，求此時的溫度；此加熱過程中，若氣體吸收的熱量為Q，求氣體內能的變化。【解析】(1)設封閉氣體的壓強為P，對活塞分析：用水銀柱表達氣體的壓強：解得：。(2)加熱過程中氣體變化是等壓變化：氣體對外做功為根據熱力學第一定律：可得：。9如圖甲是一定質量的氣體由狀態(tài)A經過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5105 Pa。(1)說出AB過程中壓強變化的情形，并根據圖象提供的信息，計算圖甲中TA的溫度值。(2)請在圖乙所示的坐標系中，作出該氣體由狀態(tài)A經過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應位置上

15、標出字母A、B、C.如果需要計算才能確定的有關坐標值，請寫出計算過程。【解析】(1)從題圖甲可以看出，A與B連線的延長線過原點，所以AB是一個等壓變化，即pApB根據蓋呂薩克定律可得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，一個質量為m的T形活塞在汽缸內封閉一定量的理想氣體，活塞體積可忽略不計，距汽缸底部h0處連接一U形細管(管內氣體的體積忽略不計)。初始時，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，當溫度為多少時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，求氣體內能的變化?！窘馕觥?1)初態(tài)時，對活塞受力分析，可求氣體壓強p1p0eq f(mg,S)體積V11.5h0S