專題15熱學專題（原卷版）

專題15熱學專題一、布朗運動和熱運動的比擬：布朗運動熱運動活動主體固體小顆粒分子區(qū)分是固體小顆粒的運動，較大的顆粒不做布朗運動，能通過光學顯微鏡直接觀看到是指分子的運動，分子不管大小都做熱運動，熱運動不能通過光學顯微鏡直接觀看到共同點都是永不停息的無規(guī)那么運動，都隨溫度的上升而變得更加猛烈，都是肉眼所不能觀察的聯系布朗運動是由于小顆粒受到四周分子做熱運動的撞擊作用不平衡而引起的，它是分子做無規(guī)那么運動的反映霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾是對大氣中如灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子懸浮顆粒物含量超標的籠統表述，尤其是〔空氣動力學當量直徑小于等于微米的顆粒物〕被認為是造成霧霾天氣的“元兇〞。隨著空氣質量的惡化，陰霾天氣現象消失增多，危害加重。中國不少地區(qū)把陰霾天氣現象并入霧一起作為災難性天氣預警預報，統稱為“霧霾天氣〞。霾粒子的分布比擬勻稱，而且陰霾粒子的尺度比擬小，從微米到10微米，平均直徑大約在1～2微米左右，肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。從物理學的角度熟悉霧霾，以下說法正確的選項是〔〕A．霧霾天氣中霾粒子的運動是布朗運動B．霾粒子的運動是分子的運動C．霾粒子的集中形成霾D．霾粒子的運動與溫度無關用高倍顯微鏡觀看懸浮在液體中微粒的運動狀況。選三個微粒，每隔30s記錄一次它們的位置，然后用線段把這些位置按時間挨次連接起來得到它們的位置連線圖，如下圖。以下說法正確的選項是〔〕A．位置連線圖是微粒實際的運動軌跡B．該試驗用顯微鏡觀看到的是組成微粒的分子的無規(guī)那么運動C．該試驗用顯微鏡觀看到的是液體分子的無規(guī)那么運動D．微粒越小，液體的溫度越高，觀看到的布朗運動就越明顯福建南平茶文化久負盛名，“風過武夷茶香遠〞“最是茶香沁人心〞。人們在泡大紅袍茶時茶香四溢，以下說法正確的選項是〔〕A．茶香四溢是集中現象，說明分子間存在著相互作用力B．茶香四溢是集中現象，泡茶的水溫度越高，分子熱運動越猛烈，茶香越濃C．茶香四溢是布朗運動現象，說明分子間存在著相互作用力D．茶香四溢是布朗運動現象，說明分子在永不停息地做無規(guī)那么運動如下圖，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)覺金中有鉛、鉛中有金。對此現象，以下說法正確的選項是〔〕A．屬集中現象，緣由是金分子和鉛分子的相互吸引B．屬集中現象，緣由是金分子和鉛分子的無規(guī)那么運動C．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進入對方中D．屬布朗運動，小金粒進入鉛塊中，小鉛粒進入金塊中以下關于分子動理論的說法中，正確的選項是〔〕A．布朗運動就是分子的運動B．物體的內能是物體中全部分子熱運動所具有的動能的總和C．物體的內能越多，溫度肯定越高D．集中現象和布朗運動說明白分子在做永不停息的無規(guī)那么運動二、微觀量的估算1．微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質量m0.2．宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質量m、摩爾質量M、物體的密度ρ.3．關系(1)分子的質量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).(2)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA).(3)物體所含的分子數：N＝eq\f(V,Vmol)·NA＝eq\f(m,ρVmol)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.4．兩種模型(1)球體模型直徑為d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(適用于：固體、液體)(2)立方體模型邊長為d＝eq\r(3,V0).(適用于：氣體)特殊提示1.固體和液體分子都可看成是緊密積累在一起的．分子的體積V0＝eq\f(Vmol,NA)，僅適用于固體和液體，對氣體不適用．5．對于氣體分子，d＝eq\r(3,V0)的值并非氣體分子的大小，而是兩個相鄰的氣體分子之間的平均距離．設某種液體的摩爾質量為μ，分子間的平均距離為d，阿伏加德羅常數為NA，以下說法正確的選項是〔〕A．假設分子為球體，該物質的密度ρ=B．假設分子為正方體，該物質的密度ρ=C．假設分子為正方體，該物質的密度ρ=D．假設分子為球體，該物質的密度ρ=我國最新研制出了一種超輕氣凝膠，它刷新了目前世界上最輕的固體材料的紀錄，彈性和吸油力量令人驚喜，這種被稱為“全碳氣凝膠〞的固態(tài)材料密度僅是空氣密度的16。設氣凝膠的密度為ρ〔單位為kg/m3〕，摩爾質量為M〔單位為kg/mol〕，阿伏加德羅常數為NA，那么以下說法不正確的選項是〔A．a千克氣凝膠所含的分子數N=B．氣凝膠的摩爾體積VC．每個氣凝膠分子的直徑d=D．每個氣凝膠分子的體積V利用油膜法可粗略地測定分子的大小和阿伏加德羅常數。假設n滴油酸的總體積為V，一滴油酸形成的油膜面積為S，油酸的摩爾質量為μ，密度為ρ，那么每個油酸分子的直徑d和阿伏加德羅常數NA分別為〔球的體積公式V=43πRA．d=VnS，NB．d=VnS，NC．d=VS，ND．d=VS，N銅的密度為ρ，摩爾質量為M，電子的電量肯定值為e，阿伏加德羅常數為NA，有一條橫截面為S的銅導線中通過的電流為I，設每個銅原子奉獻一個自由電子，以下說法正確的選項是〔〕A．單位體積的導電的電子數為MB．單位質量的導電的電子數為NC．該導線中自由電子定向移動的平均速率為IMD．該導線中自由電子定向移動的平均速率為I空調在制冷時，室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器會液化成水，從排水管排出，因而人在室內會感覺越來越枯燥。小鐘同學翻開教室空調制冷一段時間后，從排水管排出的液化水體積為×103cm3。水的密度為×103kg/m3，摩爾質量為18g/mol，阿伏加德羅常數NA＝×1023mol﹣1。那么〔〕A．水蒸氣液化為同溫度的水后，分子間作用力增加，分子的平均動能減小B．空調制冷過程中，熱量自發(fā)地從低溫教室傳遞到高溫環(huán)境，而未引起其他變化C．排出的液化水中含有水分子的總數約3×1027個D．由題給數據可估算出單個水分子的直徑約為納米三、液體外表張力、浸潤與不浸潤的微觀解釋〔分子引力與斥力〕：r<r0r>rr<r0r>r0四、分子間的作用力與分子勢能1．分子間的相互作用力分子力是引力與斥力的合力．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如下圖．(1)當r＝r0時，F引＝F斥，F＝0；(2)當r<r0時，F引和F斥都隨距離的減小而增大，但F引＜F斥，F表現為斥力；(3)當r＞r0時，F引和F斥都隨距離的增大而減小，但F引＞F斥，F表現為引力；(4)當r＞10r0(10－9m)時，F引和F斥都已經非常微弱，可以認為分子間沒有相互作用力(F＝0)．2．分子勢能分子勢能是由分子間相對位置而打算的勢能，它隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離的關系為：(1)當r>r0時，分子力表現為引力，隨著r的增大，分子引力做負功，分子勢能增大；(2)r<r0時，分子力表現為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負功，分子勢能增大；(3)當r＝r0時，分子勢能最小，但不肯定為零，可為負值，由于可選兩分子相距無窮遠時分子勢能為零；(4)分子勢能曲線如圖2所示．甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關系圖像如圖中曲線所示，F＞0為斥力，F＜0為引力。a、b、c、d為r軸上四個特定的位置，現把乙分子從a處由靜止釋放，那么〔〕A．乙分子從a到c始終加速B．乙分子從a到b加速，從b到c減速C．乙分子從a到c過程中，分子間的力先做正功后做負功D．乙分子從a到c過程中，在b點動量最大分子間存在著分子力，并且分子間存在與其相對距離有關的分子勢能。分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像如下圖，取r趨近于無窮大時Ep為零。通過功能關系可以從今圖像中得到有關分子力的信息，假設僅考慮兩個分子間的作用，以下說法正確的選項是〔〕A．分子間距離由r3減小為r2的過程中，分子力漸漸增大B．分子間距離為r2時，引力和斥力平衡C．假設將兩個分子從r＝r2處釋放，它們將相互靠近D．假設將兩個分子從r＝r1處釋放，那么分子間距離增大但始終小于r3以下說法中正確的選項是〔〕A．隨著低溫技術的開展，我們可以使溫度漸漸降低，并最終到達肯定零度B．假設把氫氣和氧氣看作抱負氣體，那么質量和溫度均相同的氫氣和氧氣內能相等C．分子間的距離r存在某一值r0，當r大于r0時，分子間斥力大于引力；當r小于r0時分子間斥力小于引力D．由于液體外表分子間距離大于液體內局部子間的距離，液面分子間表現為引力，所以液體外表具有收縮的趨勢如圖四幅圖涉及到的物理學問中，說法正確的選項是〔〕A．圖甲中，溫度T1＞T2B．圖乙中，分子間引力隨分子間距的增大而減小，斥力隨分子間距的增大而增大C．圖丙中，在液體外表層，分子間距離較大，分子間作用力表現為引力，因此產生外表張力D．圖丁中，A為非晶體對于如下幾種現象的分析，以下說法中正確的選項是〔〕A．通常狀況下人用力將乒乓球和與乒乓球大小相像的小石塊同一高度以相同速度拋出，小石塊飛行的距離要遠得多，其主要緣由是拋出后的乒乓球比石塊所受空氣阻力大B．用打氣筒給自行車打氣時，要用力才能壓縮空氣，這說明此時空氣分子間的作用力是斥力C．把筆尖緊壓在化裝用玻璃鏡面上，看到筆尖與它在鏡中的像的距離約為4mm，那么玻璃的厚度約為4mmD．翻開香水瓶后，在較遠的地方也能聞到香味，這說明香水分子在不停地運動五、氣體壓強的微觀解釋：六、氣體做功的計算：①假設壓強肯定，做功可以依據W=Fx計算；②假設壓強變化，那么可以依據pV圖象與V軸圍成的面積表示氣體做功狀況。W=p△V七、兩個推論〔均可由抱負氣體狀態(tài)方程pV=nRT推導得出〕：〔1〕反過來，假設將混合氣體分散成不同的局部，有PV〔2〕假如混合前是幾局部，混合后又分為另外的幾局部，有P八、熱學計算題分類：【氣液問題】【力學問題】【氣體關聯問題】【變質量問題】如下圖，肯定質量的抱負氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，再從C狀態(tài)回到A狀態(tài)，那么以下說法正確的選項是〔〕A．狀態(tài)A到狀態(tài)B過程，單位體積內的分子數變多B．狀態(tài)B到狀態(tài)C過程，氣體內能增加C．狀態(tài)C到狀態(tài)A中氣體分子的平均動能先增大再減小D．狀態(tài)C比狀態(tài)A中單位面積上單位時間內分子撞擊次數更多肯定質量的抱負氣體從狀態(tài)A依次經過狀態(tài)B、C和D后又回到狀態(tài)A．其中C→D→A為等溫過程。該循環(huán)過程如下圖，以下說法正確的選項是〔〕A．A→B過程中，氣體對外做功大于從外界汲取的熱量B．B→C過程中，單位時間單位面積氣體撞擊器壁的個數減小C．氣體狀態(tài)A時內能大于狀態(tài)C時內能D．從狀態(tài)A經一個循環(huán)又回到A的全過程中，氣體汲取的熱量小于放出的熱量氣象氣球是進行高空氣象觀測的平臺。首先用聚脂薄膜材料制成氣球的球皮，然后對它充以比空氣密度小的氣體，之后密封好，氣球就可以攜帶儀器升空探測了。某氣象氣球升至地球平流層時，平流層的氣壓為P。從早上至中午，由于陽光照耀，氣球內氣體的內能增加了ΔU，氣球有微小膨脹，半徑由R1膨脹到R2，早上氣球內氣體溫度為T1。假設氣球內的氣體壓強始終等于平流層氣壓，求中午時氣球內氣體的溫度T2和早上至中午氣球內氣體汲取的熱量Q。單級水可以簡化為如圖〔a〕所示的下方開口的容器。容器中氣體體積V＝3L，壓強p0＝1×105Pa，下方水的深度h＝50cm。單向氣閥〔不計質量〕是一個只能朝一個方向通入氣體的裝置，它外部為橡膠材質，將其緊緊塞在容器口位置可將水堵住還能向容器內進行充氣。單向氣閥與容器口摩擦力的最大值f＝。現用打氣筒通過單向氣閥向容器內一次次的充入壓強p0＝1×105Pa，V1＝300ml的氣體。當容器內的氣體壓強到達肯定值時單向氣閥和容器中的水被一起噴出，水可以獲得肯定的速度放射。重力加速度g＝10m/s2，容器口的橫截面積S＝3×10﹣4m2，水的密度ρ＝1×103kg/m3。假設容器中的氣體為抱負氣體，充氣和噴水時忽視溫度的變化。〔1〕求水剛好噴水時容器內氣體壓強p；〔2〕求水剛好噴水時的充氣次數；〔3〕水噴水過程中，容器內氣體的p﹣V圖像如圖〔b〕所示，試估算容器內氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b