第一篇專題六第15講熱學(xué)

專題六熱學(xué)第15講熱學(xué)目標(biāo)要求1能用分子動(dòng)理論解釋固體、液體和氣體的微觀結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。2能熟練應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解決問題。3會(huì)分析熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律結(jié)合的問題。知識(shí)體系知識(shí)體系內(nèi)容索引考點(diǎn)一考點(diǎn)二高考預(yù)測(cè)分子動(dòng)理論固體和液體氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程專題強(qiáng)化練考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體和液體1.估算問題2.分子熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平均速率越大，但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大。3.分子間作用力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系4.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋5.晶體與非晶體分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則物理性質(zhì)各向異性各向同性熔點(diǎn)確定不確定原子排列有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列無規(guī)則無規(guī)則聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化6.液體(1)表面張力：使液體表面積收縮到最小。(2)液晶：既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的光學(xué)各向異性。

下列說法正確的是A.從射入教室的陽光中看到塵埃的運(yùn)動(dòng)就是布朗運(yùn)動(dòng)B.氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，說明氣體分子之間作用力表現(xiàn)

為斥力C.恒溫水池里小氣泡由底部緩慢上升的過程中，氣泡中的理想氣體放出

熱量D.已知某種氣體的密度為ρ(kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，阿伏加德羅

常數(shù)為NA(mol－1)，則該氣體分子之間的平均距離可以表示為√例1做布朗運(yùn)動(dòng)的固體顆粒需要借助于顯微鏡才能觀察到，肉眼可見塵埃的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，從射入教室的陽光中看到塵埃的運(yùn)動(dòng)是空氣的對(duì)流引起的，不是布朗運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子在永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，氣體分子之間的距離較大，氣體分子之間的作用力可以忽略不計(jì)，B錯(cuò)誤；恒溫水池里小氣泡由底部緩慢上升過程中，由于氣泡中的理想氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，上升過程中壓強(qiáng)減小，體積變大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)值，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w要吸收熱量，C錯(cuò)誤；

(2023·江蘇蘇北地區(qū)一模)如圖所示，有一分子位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng)，另一分子位于x軸上，縱坐標(biāo)表示這兩個(gè)分子的分子勢(shì)能Ep，分子間距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)，分子勢(shì)能Ep為0，這一分子A.在x0處所受分子力為0B.從x1處向左移動(dòng)，分子力一直增大C.從x1處向右移動(dòng)，分子力一直增大D.在x2處由靜止釋放可運(yùn)動(dòng)到x0處√例2在x0處所受分子力不為0，在x1處所受分子力為0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從x1處向左移動(dòng)，由圖像斜率可知，分子力一直增大，B項(xiàng)正確；從x1處向右移動(dòng)，分子力先增大后減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，在x2處由靜止釋放不能運(yùn)動(dòng)到x0處，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

(2023·江蘇徐州市三模)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述，正確的是A.水黽能浮在水面上是因?yàn)樗艿搅怂母×.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們可以將熱機(jī)的效率提高到100%C.新型材料石墨烯屬于液晶，具有光學(xué)的各向異性D.兩端開口的細(xì)玻璃管豎直插入水銀中，穩(wěn)定后管內(nèi)的水銀面低于管外√例3水黽能浮在水面上是液體表面張力的原因，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱使之完全轉(zhuǎn)化成有用的功而不產(chǎn)生其他變化，即能量的利用率不能達(dá)到100%，實(shí)際上熱機(jī)在工作過程中，即使燃料充分燃燒，但在利用過程中，始終會(huì)有部分能量耗散，故B錯(cuò)誤；新型材料石墨烯屬于晶體，具有光學(xué)的各向異性，故C錯(cuò)誤；水銀與玻璃不浸潤，附著層分子分布稀疏，內(nèi)部液體分子對(duì)附著層分子的引力作用整體向下，使管中的水銀向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)管中的水銀下降到一定高度時(shí)，液面的壓力差與液面邊緣使它向下的力平衡，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此兩端開口的細(xì)玻璃管豎直插入水銀中，穩(wěn)定后管內(nèi)的水銀面低于管外，故D正確?？键c(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程1.壓強(qiáng)的計(jì)算(1)被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，壓強(qiáng)單位為Pa。(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p＝p0＋ph或p＝p0－ph計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg。2.合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個(gè)量不發(fā)生變化，則選用對(duì)應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解。(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解。3.關(guān)聯(lián)氣體問題：解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時(shí)，根據(jù)活塞或液柱的受力特點(diǎn)和狀態(tài)特點(diǎn)列出兩部分氣體的壓強(qiáng)關(guān)系，找出體積關(guān)系，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。

(2023·江蘇卷·3)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動(dòng)能增大C.單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的作用力減小D.單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小√例4

則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B正確；從A到B氣體的壓強(qiáng)變大，氣體體積不變，則單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的作用力增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體分子的數(shù)密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

(2023·湖北卷·13)如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細(xì)均勻，內(nèi)壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽略的細(xì)管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉，左側(cè)汽缸底部與活塞用輕質(zhì)細(xì)彈簧相連。初始時(shí)，兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為H，彈簧長(zhǎng)度恰好為原長(zhǎng)?，F(xiàn)往右側(cè)活塞上表面緩慢添加一定質(zhì)量的沙子，直至右側(cè)活塞下降

已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g，汽缸足夠長(zhǎng)，汽缸內(nèi)氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求：例5(1)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；對(duì)左、右汽缸內(nèi)所封的氣體，初態(tài)壓強(qiáng)p1＝p0體積V1＝SH＋2SH＝3SH根據(jù)玻意耳定律可得p1V1＝p2V2(2)彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量。對(duì)右邊活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S

(2023·南京師范大學(xué)附屬中學(xué)一模)如圖所示的裝置可以用來測(cè)量水的深度。該裝置由左端開口的汽缸M和密閉的汽缸N組成，兩汽缸由一細(xì)管(容積可忽略)連通，兩汽缸均由導(dǎo)熱材料制成，內(nèi)徑相同。汽缸M長(zhǎng)為3L，汽缸N長(zhǎng)為L(zhǎng)，薄活塞A、B密閉性良好且可以無摩擦滑動(dòng)。初始時(shí)兩汽缸處于溫度為T1＝300K的空氣中，汽缸M、N中分別封閉壓強(qiáng)為p0、2p0的理想氣體，活塞A、B均位于汽缸的最左端。將該裝置放入水中，測(cè)得所在處的溫度為T2＝360K，且活塞B向右移動(dòng)了

。已知大氣壓強(qiáng)為p0，相當(dāng)于10m水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。求：例6(1)裝置所在處水的深度；答案38m汽缸N中氣體初狀態(tài)pN1＝2p0，T1＝300K，VN1＝LS，放入水中后汽缸M中的氣體壓強(qiáng)與汽缸N中的氣體壓強(qiáng)相等，即pM2＝pN2，在此處水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p水＝pM2－p0，解得p水＝3.8p010m高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p0，所以此處水深h＝38m(2)活塞A向右移動(dòng)的距離。裝置放在水中后，設(shè)活塞A向右側(cè)移動(dòng)的距離為x，汽缸M中氣體初狀態(tài)pM1＝p0，T1＝300K，VM1＝3LS，汽缸M中氣體末狀態(tài)pM2＝pN2，T2＝360K，

(2023·全國乙卷·33(2))如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長(zhǎng)度均為20cm的A、B兩段細(xì)管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方。管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開。水銀柱在兩管中的長(zhǎng)度均為10cm?，F(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長(zhǎng)度改變1cm。求B管在上方時(shí)，玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強(qiáng)。(氣體溫度保持不變，以cmHg為壓強(qiáng)單位)答案pA＝74.36cmHg

pB＝54.36cmHg例7設(shè)B管在上方時(shí)上部分氣體壓強(qiáng)為pB，下部分氣體壓強(qiáng)為pA，此時(shí)有pA＝pB＋20cmHg倒置后A管氣體壓強(qiáng)變小，即空氣柱長(zhǎng)度增加1cm，A管中水銀柱長(zhǎng)度減小1cm，又因?yàn)镾A＝4SB可知B管水銀柱長(zhǎng)度增加4cm，空氣柱長(zhǎng)度減小4cm；設(shè)此時(shí)兩管的壓強(qiáng)分別為pA′、pB′，所以有pA′＋23cmHg＝pB′倒置前后溫度不變，根據(jù)玻意耳定律，對(duì)A管內(nèi)空氣柱有pASALA＝pA′SALA′對(duì)B管內(nèi)空氣柱有pBSBLB＝pB′SBLB′其中LA′＝10cm＋1cm＝11cmLB′＝10cm－4cm＝6cm聯(lián)立以上各式解得pA＝74.36cmHg，pB＝54.36cmHg。考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合1.理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內(nèi)能變化量ΔU①由氣體溫度變化分析ΔU：溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU>0；溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0。②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化。(2)做功情況W由體積變化分析氣體做功情況：體積膨脹，氣體對(duì)外界做功，W<0；體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功，W>0。(3)氣體吸、放熱Q一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況：Q>0，吸熱；Q<0，放熱。2.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響。

(2023·廣東卷·13)在駐波聲場(chǎng)作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡(jiǎn)化為如圖所示的p－V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強(qiáng)為1.9p0、溫度為TC的狀態(tài)C，B到C過程中外界對(duì)氣體做功為W。已知p0、V0、T0和W。求：例8(1)pB的表達(dá)式；由A到B的過程根據(jù)玻意耳定律可得pAVA＝pBVB(2)TC的表達(dá)式；答案1.9T0從B到C的過程根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知解得TC＝1.9T0(3)B到C過程，氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？答案增加W根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝W＋Q其中Q＝0，故氣體內(nèi)能增加ΔU＝W。高考預(yù)測(cè)1.(2023·江蘇蘇州市三模)如圖所示，內(nèi)壁光滑的汽缸固定于水平面，汽缸內(nèi)用活塞封閉一定量的理想氣體，活塞與一端固定的水平輕彈簧連接，氣體溫度為T1時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)使氣體溫度由T1緩慢升高到T2，用Ep表示彈簧彈性勢(shì)能，U、p、V分別表示缸內(nèi)氣體的內(nèi)能、壓強(qiáng)和體積，下列圖像可能正確的是12√12氣體溫度升高，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，氣體膨脹，彈簧的彈性勢(shì)能等于氣體膨脹過程活塞對(duì)彈簧所做的功，即Ep＝W＝pΔV＝(＋p0)(V－V1)，由于彈簧彈力逐漸變大，所以Ep－V圖像是曲線，斜率逐漸變大，故A錯(cuò)誤；理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，一定量的理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，與體積無關(guān)；由理想氣體狀態(tài)方程

＝C可知，由于氣體升溫過程中氣體壓強(qiáng)變化，所以氣體體積與溫度不成正比，因此汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能不與氣體體積成正比，故B錯(cuò)誤；12由題意可知?dú)怏w升溫過程中氣體體積變大，由理想氣體狀態(tài)方程

＝C可知，p－T圖像的斜率應(yīng)逐漸變小，故C錯(cuò)誤；由題意可知?dú)怏w升溫過程中氣體壓強(qiáng)變大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，V－T圖像的斜率應(yīng)逐漸變小，故D正確。2.(2023·江蘇南通市二模)裝有氮?dú)獾臍馇虬霃綖镽，現(xiàn)向氣球內(nèi)緩慢充入氮?dú)?，?dāng)氣球膨脹至半徑為2R時(shí)破裂。已知大氣壓強(qiáng)為p0，該氣球內(nèi)、外壓強(qiáng)差Δp＝

求：(1)氣球破裂前瞬間球內(nèi)氣體壓強(qiáng)p和充氣過程中氣球?qū)η蛲獯髿庾龅墓；1212破裂前球半徑為2R，內(nèi)、外壓強(qiáng)差氣球膨脹時(shí)對(duì)外界大氣做正功，氣球體積變化則W＝p0ΔV(2)充氣前球內(nèi)氣體質(zhì)量與破裂前瞬間球內(nèi)氣體質(zhì)量之比k。1212設(shè)充氣前球內(nèi)氣體的體積為V1，破裂前原來氣體在壓強(qiáng)為p的狀態(tài)下體積為V1′，則p1V1＝pV1′專題強(qiáng)化練1.(2023·江蘇南京市第二十九中學(xué)學(xué)情檢測(cè))如圖所示為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)玩具，汽缸在酒精燈加熱情況下，汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)飛輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則A.活塞壓縮氣體時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比B.氣體膨脹時(shí)，氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比C.發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣體吸收的熱量大于對(duì)外做功D.氣體能從單一熱源吸熱并全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化√123456789101112保分基礎(chǔ)練123456789101112可把汽缸內(nèi)的氣體看成理想氣體，當(dāng)活塞壓縮氣體時(shí)，氣體溫度要發(fā)生變化，根據(jù)

＝C可知，只有當(dāng)氣體的溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)才與體積成反比，故A錯(cuò)誤；氣體膨脹時(shí)，氣體壓強(qiáng)要發(fā)生變化，根據(jù)

＝C可知，只有當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)，氣體的體積才與熱力學(xué)溫度成正比，故B錯(cuò)誤；123456789101112發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣體從外界吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加，且氣體同時(shí)對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知吸收的熱量大于對(duì)外做的功，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體不可能從單一熱源吸熱并全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化，故D錯(cuò)誤。2.分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢(shì)能為零。若一個(gè)分子固定于原點(diǎn)O，另一個(gè)分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是A.在兩分子間距減小到r1的過程中，分

子間作用力先減小后增大B.在兩分子間距減小到r1的過程中，分子勢(shì)能先減小后增大C.在兩分子間距減小到r1時(shí)，分子勢(shì)能等于零D.在兩分子間距由r2減小到r1過程中，分子力與分子勢(shì)能都在減小√123456789101112123456789101112在兩分子間距減小到r1的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，分子力先增大后減小，故A錯(cuò)誤；在兩分子間距減小到r1的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零，間距減小到r1時(shí)，分子勢(shì)能小于零，故B、C錯(cuò)誤；在間距由r2減小到r1的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，間距減小到r1時(shí)分子力減小為零，故D正確。3.(2023·遼寧卷·5)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的裝置，可在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存能量、用電高峰時(shí)釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€(gè)工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p－T圖像如圖所示。該過程對(duì)應(yīng)的p－V圖像可能是123456789101112√123456789101112

從a到b，氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強(qiáng)減小，溫度降低，因c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，c狀態(tài)的體積大于b狀態(tài)的體積，故選B。4.(2023·江蘇淮安市二模)如圖所示，絕熱容器被絕熱隔板K1和卡銷鎖住的絕熱光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分為真空，b部分為一定質(zhì)量的稀薄理想氣體，且壓強(qiáng)pb<p0(p0是大氣壓強(qiáng))，c與大氣連通，則下列說法中正確的是A.只打開隔板K1，b中氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少B.只打開隔板K1，b中氣體壓強(qiáng)減小，溫度不變C.只打開活塞K2的卡銷，外界對(duì)b中氣體做功，b中氣體內(nèi)能不變D.打開隔板K1和活塞K2的卡銷，待活塞K2穩(wěn)定后，b部分氣體的內(nèi)能減少√123456789101112123456789101112只打開隔板K1時(shí)，b中氣體向a中真空擴(kuò)散，氣體不做功，即W＝0，絕熱容器導(dǎo)致Q＝0。由熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，內(nèi)能不變，溫度不變；體積增大，壓強(qiáng)減小，故A錯(cuò)誤，B正確；只打開活塞K2的卡銷時(shí)，由于pb<p0，活塞將向左移動(dòng)，b中氣體體積減小，外界對(duì)b中氣體做功，W′>0，但Q′＝0，則ΔU′＝W′＋Q′>0，內(nèi)能增加，故C錯(cuò)誤；打開隔板K1和活塞K2的卡銷，外界對(duì)氣體做功，整個(gè)過程絕熱，所以待活塞K2穩(wěn)定后，b部分氣體的內(nèi)能增加，故D錯(cuò)誤。5.(2023·江蘇鹽城市、南京市期末)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p－T圖像，圖中AB與橫軸平行，B點(diǎn)、C點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)在一條直線上，AC與豎直軸平行，則A.單位體積的分子數(shù)，狀態(tài)A小于狀態(tài)BB.由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程需要釋放熱量C.分子運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)，狀態(tài)B小于狀態(tài)CD.單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)，狀態(tài)A大于狀態(tài)C√123456789101112123456789101112

可知從狀態(tài)A到狀態(tài)B，溫度升高，體積膨脹，因此單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，A錯(cuò)誤；從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度升高，內(nèi)能增加，體積膨脹對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w需要吸收熱量，B錯(cuò)誤；由于狀態(tài)B的溫度比狀態(tài)C的溫度高，因此分子運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)，狀態(tài)B大于狀態(tài)C，C錯(cuò)誤；123456789101112狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同，分子的平均速率相同，而狀態(tài)A的壓強(qiáng)大于狀態(tài)C的壓強(qiáng)，則狀態(tài)A的體積小于狀態(tài)B的體積，因此單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)，狀態(tài)A大于狀態(tài)C，D正確。6.(2023·新課標(biāo)卷·21改編)如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等?，F(xiàn)通過電阻絲對(duì)f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后A.h中的氣體內(nèi)能減小B.f與g中的氣體溫度相等C.f與h中的氣體溫度相等D.f與h中的氣體壓強(qiáng)相等√123456789101112123456789101112對(duì)f中的氣體加熱，則f中氣體溫度升高，體積增加，此時(shí)f擠壓g、h，而g、h中均為絕熱部分，故g、h體積均減小，壓強(qiáng)增大，彈簧彈力增加。當(dāng)f右側(cè)活塞向右移動(dòng)時(shí)，對(duì)g、h均做正功，由熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能增加，g、h中的氣體溫度升高，故A錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，滿足pfS＝pgS＋F＝phS，則此時(shí)f與h中的氣體壓強(qiáng)相等，故D正確；123456789101112由于h體積變小，溫度升高，且pfS＝pgS＋F＝phS，故Vh<Vg<Vf，由理想氣體狀態(tài)方程可知7.(2023·江蘇鹽城市三模)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V－T圖像。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為pA，相關(guān)物理量如圖中所示，氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B的過程中，吸收的熱量為Q。求：(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC；123456789101112123456789101112根據(jù)圖像可知pB＝pA(2)氣體狀態(tài)從A變到B的過程中內(nèi)能的變化量ΔU。123456789101112答案Q－pA(VB－VA)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q又因?yàn)閃＝－pA(VB－VA)解得ΔU＝Q－pA(VB－VA)。8.(2023·江蘇徐州市三模)一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)a→b、b→c和c→a回到狀態(tài)a，其循環(huán)過程的p－

圖像如圖所示，Ta、Tb、Tc分別表示氣體在狀態(tài)a、b、c的溫度，則A.Ta＝Tb>TcB.氣體在b→c過程中吸收熱量C.該循環(huán)過程中氣體對(duì)外做負(fù)功D.該循環(huán)過程中氣體放出熱量√123456789101112爭(zhēng)分提能練123456789101112是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，可知該過程是等溫過程，即Ta＝Tb，b→c過程是等壓過程，由于Vb<Vc，可知Tb<Tc，則有Ta＝Tb<Tc，A錯(cuò)誤；根據(jù)上述，b→c過程溫度升高，體積增大，根據(jù)ΔU＝W＋Q，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)值，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，ΔU為正值，即Q為正值，可知，氣體在b→c過程中吸收熱量，B正確；123456789101112p－V圖像中，圖線與V軸所圍幾何圖形的面積表示功，b→c過程氣體對(duì)外做正功，a→b過程氣體對(duì)外做負(fù)功，根據(jù)圖中所圍幾何圖形的面積可知，b→c過程氣體做功大于a→b過程氣體做功，即該循環(huán)過程中氣體對(duì)外做正功，C錯(cuò)誤；根據(jù)ΔU＝W＋Q，一個(gè)完整的循環(huán)過程，內(nèi)能不變，根據(jù)上述，該循環(huán)過程中氣體對(duì)外做正功，W為負(fù)值，則Q為正值，即該循環(huán)過程中氣體吸收熱量，D錯(cuò)誤。9.(2023·江蘇淮安市模擬)如圖所示，粗細(xì)均勻的U形玻璃管豎直放置，右管口封閉，管內(nèi)A、B兩段水銀柱將管內(nèi)封閉有長(zhǎng)均為10cm的a、b兩段氣體，水銀柱A長(zhǎng)為5cm，水銀柱B在右管中的液面比在左管中的液面高5cm，大氣壓強(qiáng)為75cmHg，環(huán)境溫度為320K，現(xiàn)將環(huán)境溫度降低，使氣柱b長(zhǎng)度變?yōu)?cm，求：123456789101112(1)降低后的環(huán)境溫度；答案280.32K開始時(shí)，左管中氣柱a的壓強(qiáng)為p1＝75cmHg＋5cmHg＝80cmHg右管中氣柱b的壓強(qiáng)為p2＝p1－5cmHg＝75cmHg溫度降低后，氣柱a的壓強(qiáng)不變，氣柱b的壓強(qiáng)為p2′＝p1－7cmHg＝73cmHg對(duì)氣柱b研究，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得T2＝280.32K123456789101112(2)水銀柱A下降的高度。123456789101112答案2.24cm解得L1′＝8.76cm，則水銀柱A下降的高度為h＝1cm＋10cm－8.76cm＝2.24cm。10.圖(a)為某種機(jī)械的新型減振器—氮?dú)鉁p振器，其結(jié)構(gòu)如圖(b)，減振器中的活塞質(zhì)量為2kg，汽缸內(nèi)活塞的橫截面積為S＝50cm2。為了測(cè)量減震器的性能參數(shù)，將減震器豎直放置，給汽缸內(nèi)充入氮?dú)?，?dāng)氣壓達(dá)到p＝6×105Pa時(shí)，活塞下端被兩邊的卡環(huán)卡住，氮?dú)鈿庵L(zhǎng)度為L(zhǎng)＝20cm，且輕質(zhì)彈簧恰好處于原長(zhǎng)。不計(jì)活塞厚度和一切摩擦，汽缸導(dǎo)熱性良好，汽缸內(nèi)密閉的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w，大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，環(huán)境溫度不變。123456789101112(1)現(xiàn)用外力豎直向下壓活塞，使活塞緩慢向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽缸內(nèi)氮?dú)獾膲簭?qiáng)大小為p′＝1×106Pa時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)，求此過程中活塞下降的距離h；123456789101112答案8cm根據(jù)題意可知，汽缸導(dǎo)熱性良好，活塞緩慢向下運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體的溫度不變，由玻意耳定律有pLS＝p′L′S代入數(shù)據(jù)解得L′＝12cm則此過程中活塞下降的距離h＝L－L′＝8cm(2)若在(1)的過程中，外力對(duì)活塞做的功為W＝87.2J，過程結(jié)束時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝6.4J，求此過程中氮?dú)庀蛲饨绶懦龅目偀崃縌。123456789101112答案122.4J123456789101112根據(jù)題意，由功能關(guān)系，對(duì)彈簧有Ep＝W彈對(duì)活塞有W＋mgh＋p0Sh－W彈－W氣＝0聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得W氣＝122.4J則活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做的功為W氣′＝W氣＝122.4J由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W氣′由于氣體溫度不變，內(nèi)能不變，即ΔU＝0則Q＝－122.4J即該過程中氮?dú)庀蛲饨绶懦龅目偀崃繛?22.4J。11.2021年11月7日，神舟十三號(hào)航天員翟志剛、王亞平先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙執(zhí)行任務(wù)，出艙時(shí)他們身著我國新一代“飛天”艙外航天服。艙外航天服內(nèi)密封了一定質(zhì)