物理專題8：分子動(dòng)理論、熱和功及氣體狀態(tài)參量考點(diǎn)例析

PAGEPAGE14專題八：分子動(dòng)理論、熱和功及氣體狀態(tài)參量考點(diǎn)例析本部分主要包括分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、氣體的狀態(tài)參量及定性關(guān)系。在高考中多以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)，理科綜合一般只考一道選擇題，占分比例較小，試題難度屬于容易題或中檔題，因此只要能識(shí)記和理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，得到本部分試題的分?jǐn)?shù)并不困難。一、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1、理解并識(shí)記分子動(dòng)理論的三個(gè)觀點(diǎn)描述熱現(xiàn)象的一個(gè)基本概念是溫度。凡是跟溫度有關(guān)的現(xiàn)象都叫做熱現(xiàn)象。分子動(dòng)理論是從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來研究熱現(xiàn)象的理論。它的基本內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用力。2、了解分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)物體里的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。（1）擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)。（2）布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：①形成條件是：只要微粒足夠小。②溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。④實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。分子力有如下幾個(gè)特點(diǎn)：①分子間同時(shí)存在引力和斥力；②引力和斥力都隨著距離的增大而減??；③斥力比引力變化得快。5、掌握熱力學(xué)第一定律做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說，做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加ΔU，即ΔU=Q+W這叫做熱力學(xué)第一定律。在這個(gè)表達(dá)式中，當(dāng)外界對(duì)物體做功時(shí)W取正，物體克服外力做功時(shí)W取負(fù)；當(dāng)物體從外界吸熱時(shí)Q取正，物體向外界放熱時(shí)Q取負(fù)；ΔU為正表示物體內(nèi)能增加，ΔU為負(fù)表示物體內(nèi)能減小。6、掌握熱力學(xué)第二定律（1）熱傳導(dǎo)的方向性。熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個(gè)過程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。（2）第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量全部用來做功，而不引起其它變化的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。這表明機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。（3）熱力學(xué)第二定律的表述：①不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。②不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）。③第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到：自然界各種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律。（4）能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例證明，我們無法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。8、掌握氣體的狀態(tài)參量（1）溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。熱力學(xué)溫度是國際單位制中的基本量之一，符號(hào)T，單位K（開爾文）；攝氏溫度是導(dǎo)出單位，符號(hào)t，單位℃（攝氏度）。關(guān)系是t=T-T0，其中T0=273.15K，攝氏度不再采用過去的定義。兩種溫度間的關(guān)系可以表示為：T=t+273.15K和ΔT=Δt，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運(yùn)動(dòng)?？梢詿o限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到。（2）體積。氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的容積。（3）壓強(qiáng)。氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的。（絕不能用氣體分子間的斥力解釋?。┮话闱闆r下不考慮氣體本身的重力，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)處處相等。但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力而引起的。壓強(qiáng)的國際單位是帕，符號(hào)Pa，常用的單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）和毫米汞柱(mmHg)。它們間的關(guān)系是：1atm=1.013×105Pa=760mmHg；1mmHg=133.3Pa。9、氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系。（1）一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小，壓強(qiáng)增大。（2）一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高，體積增大。（3）一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大。二、解析典型問題問題1：應(yīng)弄清分子運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)的關(guān)系布朗運(yùn)動(dòng)是大量液體分子對(duì)固體微粒撞擊的集體行為的結(jié)果，個(gè)別分子對(duì)固體微粒的碰撞不會(huì)產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度與固體微粒的大小、液體的溫度等有關(guān)。固體微粒越小，液體分子對(duì)它各部分碰撞的不均勻性越明顯；質(zhì)量越小，它的慣性越小，越容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以運(yùn)動(dòng)越激烈。液體溫度越高，固體微粒周圍的液體分子運(yùn)動(dòng)越不規(guī)則，對(duì)微粒碰撞的不均勻性越明顯，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。但要注意布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮的固體微粒的運(yùn)動(dòng)，不是單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，但布朗運(yùn)動(dòng)證實(shí)了周圍液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。例1、下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是()問題2：應(yīng)弄清分子力與分子引力和斥力的關(guān)系。分子之間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子之間存在著引力。分子間有引力，而分子間有空隙，沒有緊緊吸在一起，說明分子間還存在著斥力。分子間同時(shí)存在著引力和斥力。分子之間同時(shí)存在著引力和斥力，都隨分子之間距離的變化而變化。但是，由于斥力比引力變化得快，便出現(xiàn)了“斥力大于引力”、“斥力和引力恰好相等”、“引力大于斥力”的情況；當(dāng)r很大時(shí)，可以認(rèn)為引力和斥力均“等于零”等情況。而分子力是指分子引力和斥力的合力，分子間距離為r0時(shí)分子力為零，并不是分子間無引力和斥力。問題3：應(yīng)弄清分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系例3、分子甲和乙相距較遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的分子力可忽略?，F(xiàn)讓分子甲固定不動(dòng)，將分子乙由較遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近直到不能再靠近，在這一過程中（）Ａ、分子力總是對(duì)乙做正功；Ｂ、分子乙總是克服分子力做功；Ｃ、先是分子力對(duì)乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功；Ｄ、分子力先對(duì)乙做正功，再對(duì)乙做負(fù)功，最后又對(duì)乙做正功。問題4：應(yīng)弄清溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系物質(zhì)分子由于不停地運(yùn)動(dòng)而具有的能叫分子動(dòng)能。分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂的。同一物體內(nèi)各個(gè)分子的速度大小和方向是不同的。從大量分子的總體來看，速率很大和速率很小的分子數(shù)比較少，具有中等速率的分子數(shù)比較多。在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是一個(gè)分子的動(dòng)能，而是大量分子的平均動(dòng)能。從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能就越大；反之亦然。注意同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不盡相同。例4、質(zhì)量相同、溫度相同的氫氣和氧氣，它們的（）A．分子數(shù)相同；B．內(nèi)能相同；C．分子平均速度相同；D．分子的平均動(dòng)能相同。例5、關(guān)于溫度的概念，下列說法中正確的是（）A.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度高，則物體的分子平均動(dòng)能大;B.物體溫度高，則物體每一個(gè)分子的動(dòng)能都大;C.某物體內(nèi)能增大時(shí)，其溫度一定升高;D.甲物體溫度比乙物體溫度高，則甲物體的分子平均速率比乙物體大.問題5：應(yīng)弄清物體的內(nèi)能與狀態(tài)參量的關(guān)系相同質(zhì)量的兩個(gè)物體，升高相同的溫度內(nèi)能增量一定相同；在一定條件下，一定量00C的水結(jié)成00C的冰，內(nèi)能一定減?。灰欢康臍怏w體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減??；一定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內(nèi)能一定減小。分析與解：升高相同的溫度，分子的平均動(dòng)能增量相同，而物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有的分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和。分子的平均動(dòng)能增量相同，分子數(shù)不同，分子的勢(shì)能也不一定相同，所以內(nèi)能增量一定相等是不正確的，即A錯(cuò)。00C水變成00C冰，需放出熱量，因溫度不變，所以分子的動(dòng)能不變，分子的勢(shì)能就必須減少，因而內(nèi)能就一定減少，即B正確。一定質(zhì)量的氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，又因不吸熱不放熱，所以，內(nèi)能一定減少，即C正確。對(duì)一定量氣體吸熱但體積不變，即不對(duì)外做功，外界也不對(duì)氣體做功，內(nèi)能一定增加，即D錯(cuò)。問題6：應(yīng)弄清物體的內(nèi)能的變化與做功、熱傳遞的關(guān)系改變物體的內(nèi)能的途經(jīng)就是改變物體的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能，最終達(dá)到改變物體的內(nèi)能。能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞。做功使物體的內(nèi)能發(fā)生變化的時(shí)候，內(nèi)能的變化可以用功的數(shù)值來量度。外界對(duì)物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少。熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生變化的時(shí)候，內(nèi)能的變化是用熱量來量度的。外界傳遞物體多少熱量，或者說物體吸收了多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體傳遞給外界多少熱量，或者說物體放出了多少熱量，物體的內(nèi)能就減小多少。做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。功和熱量都可以用來量度內(nèi)能的變化。它們的區(qū)別是：做功是其它形式的能（如：電能、機(jī)械能……）和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化；熱傳遞是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。圖1甲乙BP例圖1甲乙BP A．外力對(duì)乙做功；甲的內(nèi)能不變； B．外力對(duì)乙做功；乙的內(nèi)能不變；C．乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加 ；D．乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變。分析與解：在移動(dòng)P的過程中,外界對(duì)乙氣體做功，乙的內(nèi)能要增加，所以乙的溫度要升高.乙的溫度升高后，甲、乙兩部分氣體就存在溫度差，乙的溫度較高，這樣乙傳遞熱量給甲。所以正確答案為C。例8、有關(guān)物體內(nèi)能，以下說法中正確的是：A．1g00c水的內(nèi)能比1g00c冰的內(nèi)能大；B．電流通過電阻后電阻發(fā)熱切，它的內(nèi)能增加是通過“熱傳遞”方式實(shí)現(xiàn)的；C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減少；D．橡皮筋被拉伸時(shí)，分子間熱能增加。分析與解：00c的水和00c的冰分子平均動(dòng)能相同，但內(nèi)能并不相同，水結(jié)成冰必然放出熱量，說明相同質(zhì)量的水的內(nèi)能大，A選項(xiàng)對(duì)。電阻發(fā)熱是由于電流做功而不是熱傳遞，B選項(xiàng)錯(cuò)。氣體膨脹，對(duì)外做功，但可能吸收更多的熱量，C選項(xiàng)不對(duì)。橡皮筋被子拉伸時(shí)，分子克服分子力做功，所以分子間勢(shì)能增加，D選項(xiàng)對(duì)。所以本題正確答案為AD。問題7：會(huì)計(jì)算液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)計(jì)算液體產(chǎn)生壓強(qiáng)的步驟是：eq\o\ac(○,1)選取假想的一個(gè)液體薄片(其自重不計(jì))為研究對(duì)象；eq\o\ac(○,2)分析液片兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液片兩側(cè)的壓強(qiáng)平衡方程；eq\o\ac(○,3)解方程，求得氣體壓強(qiáng)。例9、如圖2所示，粗細(xì)均勻的豎直倒置的U型管右端封閉，左端開口插入水銀槽中，封閉著兩段空氣柱1和2。已知h1=15cm,h2=12cm,外界大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg,求空氣柱1和2的壓強(qiáng)。ABabh2h121圖2分析與解：設(shè)空氣柱1和2的壓強(qiáng)分別為P1和P2，選水銀柱h1和下端管內(nèi)與水銀槽內(nèi)水銀面相平的液片a為究對(duì)象，根據(jù)帕斯卡定律，氣柱1的壓強(qiáng)P1通過水銀柱h1傳遞到液片a上，同時(shí)水銀柱h1由于自重在a處產(chǎn)生的壓強(qiáng)為h1cmHg,從而知液片a受到向下的壓力為（P1+h1）S,S為液片a的面積。液片a很薄，自重不計(jì)。液片受到向上的壓強(qiáng)是大氣壓強(qiáng)通過水銀槽中水銀傳遞到液片a的，故液片a受到向上的壓力為P0S.因整個(gè)水銀柱h1ABabh2h121圖2故氣柱1的壓強(qiáng)為P1=61cmHg.通過氣柱2上端畫等高線AB，則由連通器原理可知PB=PA=P1。再以水銀柱h2的下端面的液片b為研究對(duì)象，可求得空氣柱2的壓強(qiáng)為P2=73cmHg.圖3例10、圖3中豎直圓筒是固定不動(dòng)的，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，細(xì)筒足夠長，粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有空氣，氣柱長Ｌ=20cm?；钊鸄上方的水銀深H=10cm，兩活塞與筒壁間的摩擦不計(jì)，用外力向上托住活塞B，使之處于平衡狀態(tài)，水銀面與粗筒上端相平?，F(xiàn)使活塞B緩慢上移，直到水銀的一半被推入細(xì)筒中，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于75cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。圖3分析與解：使活塞B緩慢上移，當(dāng)水銀的一半被推入細(xì)筒中時(shí)，水銀柱的高度為H、=25cm,所以此時(shí)氣體的壓強(qiáng)為P2=P0+ρgH、=100cmHg.問題8：會(huì)計(jì)算固體活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)圖4用固體（如活塞等）封閉在靜止容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，應(yīng)對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件求解。圖4例11、如圖4所示，一個(gè)橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置。金屬圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)圓板與容器壁之間的摩擦，若大氣壓強(qiáng)為P0，則被封閉在容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)P等于()MgP0SN1N2圖5θA．P0+MgP0SN1N2圖5θC．P0+D．P0+。分析與解：設(shè)金屬圓板下表面的面積為S、，則S、=S/cosθ;被封閉氣體對(duì)圓板下表面的壓力為PS、,方向垂直下表面向上。以圓板為研究對(duì)象，它受重力Mg、大氣壓力P0S、封閉氣體的壓力N1=PS、、容器右壁的壓力N2(注意：容器左壁對(duì)圓板無壓力)，如圖5所示。因圓板處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，在豎直方向上的合力也為零，即PSP0PSP0SMg圖6因?yàn)樗怨蕬?yīng)選D。AABB圖7圖AABB圖7圖8例12、如圖7，氣缸由兩個(gè)橫截面不同的圓筒連接而成．活塞A、B被輕剛性細(xì)桿連接在一起，可無摩擦移動(dòng)．A、B的質(zhì)量分別為mA＝12kg，mB＝8.0kg，橫截面積分別為SA=4.0×10-2m2，SB＝2.0×10-2m2．一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間．活塞外側(cè)大氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa．(1)氣缸水平放置達(dá)到如圖7所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強(qiáng)．(2)現(xiàn)將氣缸豎直放置，達(dá)到平衡后如圖8所示．求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)．取重力加速度g=10m/s2．分析與解：（1）氣缸處于圖7位置時(shí)，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P1，對(duì)于活塞和桿，據(jù)力的平衡條件有：p0SA+p1SB=p1SA+p0SB 解得 p1＝p0＝1.0×105Pa （2）氣缸處于圖8位置時(shí)，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P2，對(duì)于活塞和桿，據(jù)力的平衡條件有：P0SA+（mA+mB）g+P2SB=P2SA+P0SB 解得 P2＝.問題9：會(huì)根據(jù)熱力學(xué)第二定律判定熱學(xué)過程的可能性例13、根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可知下列說法中正確的有：A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體；B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體；C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。分析與解：根據(jù)熱傳遞的規(guī)律可知熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體；當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸取熱量傳到高溫物體上去，致冷機(jī)（如冰箱和空調(diào)）就是這樣的裝置。但是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，克服摩擦阻力做功，最終停止；在這個(gè)過程中機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為熱量。外界條件發(fā)生變化時(shí)，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；如在等溫膨脹過程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外界做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。綜上所述，該題的正確答案是B、D。例14、關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說法正確的是：A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)；B．第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成；C．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化。分析與解：根據(jù)第二類永動(dòng)機(jī)的定義可A正確，第二類永動(dòng)機(jī)不違反了能量守恒定律，是違反第二定律，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能在引起其他變化時(shí)是可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以C錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。ABAB圖9例15、如圖9所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B體積相同兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程氣體吸熱Q，氣體的內(nèi)能增加為,則（）圖10ABA．；B．圖10ABC．；D.無法比較。分析與解：A、B氣體開始的合重心在中線下，混合均勻后在中線，所以系統(tǒng)重力勢(shì)能增大，由能量守恒有，吸收熱量一部分增加氣體內(nèi)能，一部分增加重力勢(shì)能。所以正確答案是B.例16、如圖10所示的A、B是兩個(gè)管狀容器，除了管較粗的部分高低不同之外，其他一切全同。將此兩容器抽成真空，再同時(shí)分別插入兩個(gè)水銀池中，當(dāng)水銀柱停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，問二管中水銀的溫度是否相同？為什么?設(shè)水銀與外界沒有熱交換。分析與解：不同。A管中水銀的溫度略高于B管中水銀的溫度。兩管插入水銀池時(shí)，大氣壓強(qiáng)均為P0，進(jìn)入管中的水銀的體積均為V，所以大氣壓力對(duì)兩池中水銀所做的功相同，但兩裝置中水銀重力勢(shì)能的增量不同，所以兩者內(nèi)能改變量也不同。由圖可知，A管中水銀的重力勢(shì)能較小，所以A管中水銀的內(nèi)能增量較多，其溫度應(yīng)略高。問題11：會(huì)求解力熱綜合問題LMm圖11例17、如圖LMm圖11分析與解：設(shè)活塞沖開瞬間，軟木塞和細(xì)玻璃管的速度分別為V1、V2，則據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：MV2-mV1=0,玻璃管在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)至少要達(dá)到最高點(diǎn)，此時(shí)速度V3=0.對(duì)玻璃管根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：。根據(jù)能量守恒得乙醚最少要消耗的內(nèi)能為：。問題12：會(huì)分析求解聯(lián)系實(shí)際的問題圖12例18、如圖12圖12分析與解：第一次打開閥門氧氣“迅速”噴出，是一個(gè)絕熱過程Q=0，同時(shí)氧氣體積膨脹對(duì)外做功W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU<0，即關(guān)閉閥門時(shí)瓶內(nèi)氧氣溫度必然低于外界溫度，而壓強(qiáng)等于外界大氣壓；“過一段時(shí)間”經(jīng)過熱交換，鋼瓶內(nèi)氧氣的溫度又和外界溫度相同了，由于體積未變，所以瓶內(nèi)氧氣壓強(qiáng)將增大，即大于大氣壓，因此再次打開閥門，將會(huì)有氧氣逸出。ACB圖13例19、如圖13為醫(yī)院為病人輸液的部分裝置，圖中A為輸液瓶，B為滴壺，C為進(jìn)氣管，與大氣相通。則在輸液過程中（瓶A中尚有液體），下列說法正確的是：①瓶A中上方氣體的壓強(qiáng)隨液面的下降而增大；②瓶A中液面下降，但A中上方氣體的壓強(qiáng)不變；③滴壺B中的氣體壓強(qiáng)隨A中液面的下降而減?。籄CB圖13A.①③B.①④C.②③D.②④分析與解：進(jìn)氣管C端的壓強(qiáng)始終是大氣壓p0，設(shè)輸液瓶A內(nèi)的壓強(qiáng)為pA，可以得到pA=p0-ρgh，因此pA將隨著h的減小而增大。滴壺B的上液面與進(jìn)氣管C端的高度差不受輸液瓶A內(nèi)液面變化的影響，因此壓強(qiáng)不變。選B。三、警示易錯(cuò)試題典型錯(cuò)誤之一：忽視大氣壓力對(duì)系統(tǒng)所做的功。圖14m1m2Bh1h2例20、如圖14所示，內(nèi)部橫截面積為S的圓筒形絕熱容器，封有一定質(zhì)量的理想氣體，開口向上放在硬板上。設(shè)活塞質(zhì)量為m圖14m1m2Bh1h2錯(cuò)解：橡皮泥自由下落h1的過程中，機(jī)械能守恒。碰撞活塞時(shí)，動(dòng)量守恒。橡皮泥和活塞一起下降過程中，由于容器絕熱減少的機(jī)械能都通過對(duì)氣體做功轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)的內(nèi)能。由機(jī)械能守恒得：根據(jù)動(dòng)量守恒得：所以內(nèi)能的增量為：分析糾錯(cuò)：只有當(dāng)物體的體積不發(fā)生變化時(shí)，大氣壓力對(duì)物體所做的功才為零。由于固體或液體的體積變化通常是可以忽略的，所以當(dāng)研究對(duì)象是固體或液體時(shí)，不考慮大氣壓力的做功。但氣體體積容易發(fā)生顯著變化，大氣壓力做功必須考慮。對(duì)于本題由于氣體體積發(fā)生了變化，所以大氣壓力要對(duì)氣體做功。正確答案應(yīng)為：典型錯(cuò)誤之二：忽視大氣壓對(duì)彈簧秤示數(shù)的影響。h1h2圖15F1F2AB例21、如圖15所示，兩根同樣的薄壁玻璃管A、B，管內(nèi)分別有一段長為h1、h2的水銀柱（h1<hh1h2圖15F1F2ABA．F1=F2；B.若溫度升高，但兩彈簧秤的讀數(shù)都不變。.C.F1<F2D.若外界大氣壓強(qiáng)增大，但兩彈簧秤的讀數(shù)都不變。錯(cuò)解：本題容易錯(cuò)選BC。分析糾錯(cuò)：可以證明：F1=P0S+ρh1gS和F2=P0S+ρh2gS，所以有F1<F2;若溫度升高，玻璃管中封閉有少量氣體的壓強(qiáng)增大，所以h1和h2都減小，也就是兩彈簧秤的讀數(shù)都減??；若外界大氣壓強(qiáng)增大，則h1和h2都增大，所以兩彈簧秤的讀數(shù)都增大。綜上所述，正確答案是C.典型錯(cuò)誤之三：誤把布朗微粒運(yùn)動(dòng)的折線圖當(dāng)作軌跡。例22、在觀察布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)，從微粒在a點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，間隔30s記下微粒的一個(gè)位置得到b、c、d、e、f、g等點(diǎn)，然后用直線依次連接，如圖16所示，則下列說法正確的是：abcdefg圖abcdefg圖16B．微粒在75s末時(shí)的位置可能在cd的連線上，但不可能在cd中點(diǎn)；C．微粒在前30s內(nèi)的路程一定等于ab的長度；D．微粒在前30s內(nèi)的位移大小一定等于ab的長度。錯(cuò)解：本題容易錯(cuò)選CD.分析糾錯(cuò)：b、c、d、e、f、g等分別粒子在t=30s、60s、90s、120s、150s、180s時(shí)的位置，但并不一定沿著折線abcdefg運(yùn)動(dòng)，所以正確答案只能是D.典型錯(cuò)誤之四：誤把自由膨脹當(dāng)作等壓膨脹。例23、如圖17所示的絕熱容器，把隔板抽掉，讓左側(cè)理想氣體自由膨脹到右側(cè)直至平衡，則下列說法正確的是（）圖17圖17B．氣體對(duì)外做功，內(nèi)能不變，溫度不變；C．氣體不做功，內(nèi)能不變，溫度不變，壓強(qiáng)減??；D．氣體不做功，內(nèi)能減少，壓強(qiáng)減小。錯(cuò)解：認(rèn)為氣體體積變大就對(duì)外做功，壓強(qiáng)減小，溫度降低，內(nèi)能減少，錯(cuò)選A。分析糾錯(cuò)：因?yàn)闅怏w自由膨脹，所以不對(duì)外做功，因此內(nèi)能不變，溫度不變；由于體積增大，所以壓強(qiáng)減小。正確答案應(yīng)選C。四、如臨高考測(cè)試1、一定質(zhì)量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài)，此時(shí)其壓強(qiáng)為P0，有人設(shè)計(jì)了四種途徑，使氣體經(jīng)過每種途經(jīng)后壓強(qiáng)仍為P0。這四種途徑是（）①先保持體積不變，降低壓強(qiáng)，再保持溫度不變，壓縮體積②先保持體積不變，使氣體升溫，再保持溫度不變，讓體積膨脹③先保持溫度不變，使體積膨脹，再保持體積不變，使氣體升溫④先保持溫度不變，壓縮氣體，再保持體積不變，使氣體降溫可以斷定，A.①、②不可能 B.③、④不可能C.①、③不可能 D.①、②、③、④都可能2、一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比，（）A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小C．氣體內(nèi)能一定不變 D．氣體內(nèi)能是增是減不能確定3、若以表示水的摩爾質(zhì)量，v表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，m、△分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面是四個(gè)關(guān)系式： ① ② ③ ④其中（） A．①和②都是正確的； B．①和③都是正確的； C．②和④都是正確的； D．①和④都是正確的。4、下列說法正確的是（） A．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體； B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加； C．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律； D．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。5、甲、乙兩個(gè)相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種氣體，已知甲、乙容器中氣體的壓強(qiáng)分別為p甲、p乙，且p甲<p乙，則 （） A.甲容器中氣體的溫度高于乙容器中氣體的溫度； B.甲容器中氣體的溫度低于乙容器中氣體的溫度； C.甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能小于乙容器中氣體分子的平均動(dòng)能； D.甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能大于乙容器中氣體分子的平均動(dòng)能。6、下列說法哪些是正確的（） A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)； B．氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)； C．兩個(gè)相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空（馬德堡半球），用力很難拉開，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)；理想氣體圖理想氣體圖187、下列說法正確的是（） A．外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加； B．機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的； C．將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變； D．一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少。8、如圖18所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì),置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(彈簧處于自然長度時(shí)的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)過此過程（） A．全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能； B．一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能； C．全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能； D．一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能。9