高考物理復(fù)習(xí)專題十選考部分第1講熱學(xué)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第1講熱學(xué)專題十選考部分(3-33-4)1/51高考題型2氣體試驗(yàn)定律應(yīng)用高考題型3熱學(xué)中綜合問題高考題型1熱學(xué)基本知識(shí)高考題精選精練2/51熱學(xué)基本知識(shí)高考題型13/51例1

(·全國卷Ⅰ·33(1))氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔分子數(shù)占總分子數(shù)百分比隨氣體分子速率改變分別如圖1中兩條曲線所表示.以下說法正確是________.A.圖中兩條曲線下面積相等B.圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小情形C.圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時(shí)情形D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間氧氣分子數(shù)目E.與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)分

子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大答案解析√圖1√√4/51解析依據(jù)圖線物理意義可知，曲線下面積表示總分子數(shù)，所以題圖中兩條曲線下面積相等，選項(xiàng)A正確；溫度是分子平均動(dòng)能標(biāo)志，且溫度越高，速率大分子所占百分比較大，所以圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較大情形，虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小情形，選項(xiàng)B、C正確；依據(jù)曲線不能求出任意區(qū)間氧氣分子數(shù)目，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由圖線可知100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)百分比比0℃

時(shí)百分比小，選項(xiàng)E錯(cuò)誤.5/51技巧點(diǎn)撥1.分子動(dòng)理論(1)分子大小①阿伏加德羅常數(shù)：NA＝6.02×1023mol－1.②分子體積：V0＝(占有空間體積).③分子質(zhì)量：m0＝ .④油膜法估測分子直徑：d＝.6/51(2)分子熱運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)基礎(chǔ)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng).①擴(kuò)散現(xiàn)象特點(diǎn)：溫度越高，擴(kuò)散越快.②布朗運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：液體內(nèi)固體小顆粒永不停息、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，顆粒越小、溫度越高，運(yùn)動(dòng)越猛烈.(3)分子間相互作用力和分子勢能①分子力：分子間引力與斥力協(xié)力.分子間距離增大，引力和斥力均減小；分子間距離減小，引力和斥力均增大，但斥力總比引力改變得快.②分子勢能：分子力做正功，分子勢能減??；分子力做負(fù)功，分子勢能增大；當(dāng)分子間距為r0(分子間距離為r0時(shí)，分子間作用力協(xié)力為0)時(shí)，分子勢能最小.7/512.固體、液體和氣體(1)晶體和非晶體分子結(jié)構(gòu)不一樣，表現(xiàn)出物理性質(zhì)不一樣.晶體含有確定熔點(diǎn).單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性.晶體和非晶體在適當(dāng)條件下能夠相互轉(zhuǎn)化.(2)液晶是一個(gè)特殊物質(zhì)狀態(tài)，所處狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間.液晶含有流動(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.(3)液體表面張力使液體表面含有收縮到最小趨勢，表面張力方向跟液面相切.8/51(4)飽和汽壓特點(diǎn)液體飽和汽壓與溫度相關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽體積無關(guān).(5)相對濕度某溫度時(shí)空氣中水蒸氣實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度水飽和汽壓百分比.即B＝

×100%.9/513.熱力學(xué)定律(1)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W(2)熱力學(xué)第二定律①熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引發(fā)其它改變；②不可能從單一熱源吸收熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為功，而不引發(fā)其它改變.10/511.(·山東淄博市模擬)關(guān)于熱學(xué)知識(shí)，以下敘述中正確是________.A.溫度降低，物體內(nèi)全部分子運(yùn)動(dòng)速度不一定都變小B.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子熱運(yùn)動(dòng)C.將大顆粒鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體D.第二類永動(dòng)機(jī)即使不違反能量守恒定律，但它是制造不出來E.在絕熱條件下壓縮氣體，氣體內(nèi)能一定增加對點(diǎn)拓展練√答案√√123411/512.(·廣西南寧市模擬)關(guān)于液體和固體，以下說法正確是________.A.液體溫度越低，其飽和汽壓越小B.酒精燈中酒精能沿?zé)粜鞠蛏仙@與毛細(xì)現(xiàn)象相關(guān)C.納米材料粒徑一定是1nmD.含有各向同性固體一定是非晶體E.第一類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律答案√√√123412/513.(·云南昆明市二統(tǒng))以下說法中正確是________.A.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在氣體或液體中固體顆粒分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.分子間距離增大時(shí)，分子間引力和斥力都減小C.溫度相同不一樣物體，它們分子平均動(dòng)能一定相同D.在潮濕天氣里，空氣相對濕度小，有利于蒸發(fā)E.一定質(zhì)量理想氣體分別經(jīng)等容過程和等壓過程，溫度均由T1升高

到T2，等壓過程比等容過程吸收熱量多答案√√√123413/514.(·全國卷Ⅱ·33(1))如圖2，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸.待氣體到達(dá)穩(wěn)定后，遲緩?fù)茐夯钊?，將氣體壓回到原來體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣.以下說法正確是________.A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功D.氣體在被壓縮過程中，外界對氣體做功E.氣體在被壓縮過程中，氣體分子平均動(dòng)能不變答案解析圖2√√√123414/51解析因?yàn)槠?、活塞都是絕熱，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散過程中，既不吸熱也不放熱，也不對外界做功.依據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體被壓縮過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體內(nèi)能只與溫度相關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)E錯(cuò)誤.123415/51氣體試驗(yàn)定律應(yīng)用高考題型216/51例2

(·全國卷Ⅰ·33(2))如圖3，容積均為V汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管中部，A、B頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)活塞(質(zhì)量、體積均可忽略).初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開，活塞在B底部；關(guān)閉K2、K3，經(jīng)過K1給汽缸充氣，使A中氣體壓強(qiáng)到達(dá)大氣壓p03倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27℃，汽缸導(dǎo)熱.圖317/51解析設(shè)打開K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體壓強(qiáng)為p1，體積為V1.依題意，被活塞分開兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程.由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②聯(lián)立①②式得V1＝

③p1＝2p0 ④答案(ⅰ)打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體體積和壓強(qiáng)；解析18/51解析打開K3后，由④式知，活塞必定上升.設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體體積之和為V2(V2≤2V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2，由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤由⑤式得p2＝

p0 ⑥由⑥式知，打開K3后活塞上升直到B頂部為止；此時(shí)p2為p2′＝

p0答案(ⅱ)接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞位置；解析答案B頂部19/51解析設(shè)加熱后活塞下方氣體壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1＝300K升高到T2＝320K等容過程中，由查理定律得

⑦將相關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0

⑧答案(ⅲ)再遲緩加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃，求此時(shí)活塞下方氣體壓強(qiáng).解析答案1.6p020/51技巧點(diǎn)撥1.氣體試驗(yàn)定律(1)等溫改變：pV＝C或p1V1＝p2V2；21/512.應(yīng)用氣體試驗(yàn)定律三個(gè)重點(diǎn)步驟(1)正確選擇研究對象：對于變質(zhì)量問題要研究質(zhì)量不變部分；對于多部分氣體問題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間普通經(jīng)過壓強(qiáng)找聯(lián)絡(luò).(2)列出各狀態(tài)參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生改變，把這些狀態(tài)參量羅列出來會(huì)比較準(zhǔn)確、快速地找到規(guī)律.(3)認(rèn)清改變過程：準(zhǔn)確分析改變過程方便正確選取氣體試驗(yàn)定律.22/515.(·安徽合肥市第二次檢測)圖4為一上粗下細(xì)且下端開口薄壁玻璃管，管內(nèi)有一段被水銀密閉氣體，下管足夠長，圖中管截面積分別為S1＝2cm2，S2＝1cm2，管內(nèi)水銀長度為h1＝h2＝2cm，封閉氣體長度L＝10cm，大氣壓強(qiáng)為p0＝76cmHg，氣體初始溫度為300K，若遲緩升高氣體溫度，試求：對點(diǎn)拓展練答案65解析圖4(1)當(dāng)粗管內(nèi)水銀剛被全部擠出時(shí)氣體溫度；答案350K23/51解析設(shè)全部進(jìn)入細(xì)管水銀長度為xV水銀＝h1S1＋h2S2＝xS265p1＝p0－(h1＋h2)＝72cmHgp2＝p0－x＝70cmHg.解得：T2＝350K24/51(2)當(dāng)氣體溫度為525K時(shí)，水銀柱上端距玻璃管底部距離.答案65解析答案24cm解得V3＝36cm3設(shè)水銀又下移了h3，則S1(L＋h1)＋S2h3＝36cm3，解得h3＝12cm，所以水銀柱上端距玻璃管底部距離為h＝h3＋h1＋L＝24cm.25/516.(·云南昆明市二統(tǒng))內(nèi)徑相同、導(dǎo)熱良好“⊥”型細(xì)管豎直放置，管水平部分左、右兩端封閉，豎直管足夠長而且上端開口與大氣相通.管中有水銀將管分成三部分，A、B兩部分封有理想氣體，各部分長度如圖5所表示.將水銀遲緩注入豎直管中直到B中氣柱長度變?yōu)?cm，取大氣壓p0＝76cmHg，設(shè)外界溫度不變.求：(1)此時(shí)，A、B兩管中氣柱長度之比；65答案解析圖5答案2∶126/51解析對A氣體pA1LA1S＝pA2LA2S對B氣體：pB1LB1S＝pB2LB2S且pA1＝pB1，pA2＝pB2據(jù)題意可得：LA2∶LB2＝2∶16527/51(2)注入管中水銀柱長度.65答案解析答案30cm解析據(jù)題意：pB1＝96cmHg，LB1＝10cm，LB2＝8cm可得：pB2＝120cmHg由幾何關(guān)系可得注入水銀柱長度：L＝120cm－76cm－20cm＋(LA1－LA2)＋(LB1－LB2)解得：L＝30cm28/51熱學(xué)中綜合問題高考題型329/51例3

(·全國卷Ⅱ·33(2))一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta熱空氣，氣球外冷空氣溫度為Tb.已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為T0時(shí)密度為ρ0，該氣球內(nèi)、外氣壓一直都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g.(ⅰ)求該熱氣球所受浮力大?。淮鸢附馕?0/51解析設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m空氣在溫度為T0時(shí)體積為V0，密度為ρ0＝

①在溫度為T時(shí)體積為VT，密度為ρ(T)＝

②由蓋－呂薩克定律得

③聯(lián)立①②③式得ρ(T)＝ρ0 ④31/51氣球所受到浮力為F＝ρ(Tb)gV ⑤聯(lián)立④⑤式得F＝Vgρ0 ⑥32/51(ⅱ)求該熱氣球內(nèi)空氣所受重力；答案解析解析氣球內(nèi)熱空氣所受重力為G＝ρ(Ta)Vg ⑦聯(lián)立④⑦式得G＝Vgρ0 ⑧33/51(ⅲ)設(shè)充氣前熱氣球質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起最大質(zhì)量.答案解析解析設(shè)該氣球還能托起最大質(zhì)量為M，由力平衡條件得Mg＝F－G－m0g ⑨聯(lián)立⑥⑧⑨式得M＝Vρ0T0(－)－m0

⑩34/51技巧點(diǎn)撥1.多個(gè)系統(tǒng)相互聯(lián)絡(luò)定質(zhì)量氣體問題，往往以壓強(qiáng)建立起系統(tǒng)間關(guān)系，各系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行狀態(tài)分析，要確定每個(gè)研究對象改變性質(zhì)，分別應(yīng)用對應(yīng)試驗(yàn)定律，并充分應(yīng)用各研究對象之間壓強(qiáng)、體積、溫度等量有效關(guān)聯(lián).2.對于打氣(放氣)等變質(zhì)量問題要用假想口袋將打入(或放出)氣體裝起來與原有氣體(剩下氣體)整體分析，變?yōu)榭傎|(zhì)量不變狀態(tài)改變問題.35/517.(·湖南省十三校第一次聯(lián)考)如圖6所表示，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B，再從狀態(tài)B改變到狀態(tài)C，已知狀態(tài)A溫度為480K，求：(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)溫度；對點(diǎn)拓展練答案87解析圖6答案160K解析A、C兩狀態(tài)體積相同，故有所以TC＝160K.36/5187(2)試著分析從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B過程中，氣體是從外界吸收熱量還是放出熱量.答案看法析解析依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

，則TB＝480K.由此可知，A、B兩狀態(tài)溫度相同，故A、B兩狀態(tài)內(nèi)能相等，而該過程體積增大，氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知：該過程中氣體吸收熱量.答案解析37/518.(·陜西西安市二檢)如圖7所表示，在豎直放置圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m活塞密封一部分氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動(dòng)，容器橫截面積為S.開始時(shí)氣體溫度為T0，活塞與容器底距離為h0.現(xiàn)將整個(gè)裝置放在大氣壓恒為p0空氣中，當(dāng)氣體從外界吸答案87解析收熱量Q后，活塞遲緩上升d后再次平衡，重力加速度為g.求：(1)外界空氣溫度；圖738/51解析取密閉氣體為研究對象，活塞上升過程為等壓改變，由蓋－呂薩克定律有8739/51(2)在此過程中密閉氣體增加內(nèi)能.答案87解析答案Q－(mg＋p0S)d解析活塞上升過程中，密閉氣體克服大氣壓力和活塞重力做功，所以外界對系統(tǒng)做功W＝－(mg＋p0S)d依據(jù)熱力學(xué)第一定律得密閉氣體增加內(nèi)能ΔU＝Q＋W＝Q－(mg＋p0S)d.40/51高考題精選精練41/51題組全國卷真題精選1.(·全國卷Ⅰ·33(1))關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確是________.A.氣體吸熱后溫度一定升高B.對氣體做功能夠改變其內(nèi)能C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E.假如兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩

個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)熱平衡答案123解析√√√42/51解析氣體內(nèi)能改變?chǔ)＝Q＋W，故對氣體做功可改變氣體內(nèi)能，B選項(xiàng)正確；氣體吸熱為Q，但不確定外界做功W情況，故不能確定氣體溫度改變，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；理想氣體等壓膨脹，W<0，由理想氣體狀態(tài)方程

＝C，p不變，V增大，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，ΔU>0，由ΔU＝Q＋W，知Q>0，氣體一定吸熱，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律，D選項(xiàng)正確；依據(jù)熱平衡性質(zhì)，E選項(xiàng)正確.12343/512.(·全國卷Ⅲ·33)(1)關(guān)于氣體內(nèi)能，以下說法正確是________.A.質(zhì)量和溫度都相同氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D.一定量某種理想氣體內(nèi)能只與溫度相關(guān)E.一定量某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加√答案解析√√12344/51解析質(zhì)量和溫度都相同氣體，即使分子平均動(dòng)能相同，不過不一樣氣體，其摩爾質(zhì)量不一樣，即分子個(gè)數(shù)不一樣，所以分子總動(dòng)能不一定相同，A錯(cuò)誤；宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀運(yùn)動(dòng)沒相關(guān)系，所以宏觀運(yùn)動(dòng)速度大，內(nèi)能不一定大，B錯(cuò)誤；依據(jù)

＝C可知，假如等溫壓縮，則內(nèi)能不變；等壓膨脹，溫度增大，內(nèi)能一定增大，C、E正確；理想氣體分子勢能為零，所以理想氣體內(nèi)能與分子平均動(dòng)能相關(guān)，而分子平均動(dòng)能和溫度相關(guān)，D正確.12345/51(2)一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑輕活塞.初始時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖8所表示.用力向下遲緩?fù)苹钊敝凉軆?nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止.求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)距離.已知玻璃管橫截面積答案解析處處相同；在活塞向下移動(dòng)過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng)p0＝75.0cmHg.環(huán)境溫度不變.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖8答案144cmHg

9.42cm12346/51解析設(shè)初始時(shí)，右管中空氣柱壓強(qiáng)為p1，長度為l1；左管中空氣柱壓強(qiáng)為p2＝p0，長度為l2.活塞被下推h后，右管中空氣柱壓強(qiáng)為p1′，長度為l1′；左管中空氣柱壓強(qiáng)為p2′，長度為l2′.以cmHg為壓強(qiáng)單位.由題給條件得:p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg＝90