（北京专用）2020届高考物理一轮复习专题十四热学课件.pptx

,高考物理 (北京市选考专用),专题十四 热学,1.(2019北京理综,15,6分)下列说法正确的是 ( ) A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变,五年高考,考点一 分子动理论,A组 自主命题北京卷题组,答案 A 本题为热学中的基本概念的辨析问题,主要考查考生对物理观念的理解能力,体现 了能量观念、模型建构等核心素养。 温度是分子平均动能的标志,故A项正确;内能是所有分子的分子动能与分子势能的总和,B错 误;气体压强与气体分子的平均动能和分子密集程度有关,故C错误;气体温度降低,则气体分子 的平均动能减小,故D错误。 试题评析 物理观念是物理学科重要的核心素养之一,体现着人们对客观事实的基本认识。 这些认识往往以基本的物理概念呈现,是否牢固掌握这些概念,体现着对物理认识水平的高低, 所以用辨析题目考查这些概念是高考中的常见形式。,2.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论,下列说法正确的是 ( ) A.气体扩散的快慢与温度无关 B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.分子间同时存在着引力和斥力 D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大,答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子运动越 剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子的运 动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故C对、D错。,易错点拨 分子力与分子间距离的关系 分子间同时存在引力与斥力,两力的大小均与分子间距有关,分子力是指这两个力的合力,下图 为斥力f斥、引力f引及分子力f分随分子间距离r的变化关系图线。,3.(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 ( ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大,答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运 动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成冰后, 分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速 率都会增大,D项错误。,易错点拨 分子热运动与物体运动、物态变化的关系 水流速度大,只是说明水流整体运动的动能大,是宏观运动的表现,而分子热运动是指物体内部 的分子微观层面的运动,两者没有必然联系;水凝结成冰的过程,温度保持不变,分子热运动的 平均动能不变,这一过程中物体放出热量,内能减少。,4.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气 候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相 同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 m、2.5 m的颗粒 物(PM是颗粒物的英文缩写)。 某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内, PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且 两种浓度分布基本不随时间变化。 据此材料,以下叙述正确的是 ( ) A.PM10表示直径小于或等于1.010-6 m的悬浮颗粒物 B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力 C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大,答案 C PM10的直径小于或等于1010-6 m=1.010-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡, B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度随高度 的增加而增大,D错误。,失分警示 本题易错选D而失分,题目中明确提出“近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随 高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小”,并没有明 确PM2.5的浓度随高度的变化情况。,评析 本题联系社会热点问题,考查相关的热学知识。,5.2018课标,33(1),5分对于实际的气体,下列说法正确的是 。 A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能,B组 统一命题课标卷题组,答案 BDE,解析 本题考查气体的内能。 气体的内能是指所有气体分子的动能和分子间的势能之和,故A、C项错误。,知识归纳 气体的内能 对于质量一定的气体,所有分子的势能和动能之和等于气体的内能。对于理想气体,分子的势 能可忽略不计。,6.2017课标,33(1),5分氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数 的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 。,A.图中两条曲线下面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大,答案 ABC,解析 本题考查气体分子速率及分布率。 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子数总和占总分子数的百分比,故面积相等,A正确、 D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子数所占总分 子数的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面 积可知0 时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。,7.(2009北京理综,13,6分)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。图中记录的是 ( ) A.分子无规则运动的情况 B.某个微粒做布朗运动的轨迹 C.某个微粒做布朗运动的速度-时间图线 D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线,C组 教师专用题组,答案 D 微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下,做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中 不易描绘出微粒的实际轨迹;而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则 性,也能充分反映微粒布朗运动的无规则性,本实验记录描绘的正是某一微粒位置的连线,故选D。,8.(2008北京理综,15,6分)假如全世界60亿人同时数 1 g 水的分子个数,每人每小时可以数5 000 个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取61023 mol-1) ( ) A.10年 B.1千年 C.10万年 D.1千万年,答案 C 1 g水所含水分子的个数为 61023,要数完水分子个数所需时间为t= 年=1105年,所以答案为C。,9.2019江苏单科13A(1)在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后, 该气体 。 A.分子的无规则运动停息下来 B.每个分子的速度大小均相等 C.分子的平均动能保持不变 D.分子的密集程度保持不变,答案 CD 解析 本题考查了分子动理论与学生对分子动理论基本内容的理解能力,体现了运动与相互 作用观念的素养要素。 由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,选项A错误;在无外界影响下,静 置的理想气体温度不变,因此分子的平均动能不变,但每个分子的速度大小无法确定,选项B错 误,C正确;因静置足够长时间,分子无规则运动在各个位置的概率相等,故分子的密集程度保持 不变,选项D正确。 易错警示 温度不变则分子平均动能不变,分子平均速率保持不变,但每个分子的运动情况无 法确定。,10.2015课标,33(1),5分,0.425关于扩散现象,下列说法正确的是 。 A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的,答案 ACD 解析 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散 越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固 体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错误。,1.(2015北京理综,13,6分)下列说法正确的是 ( ) A.物体放出热量,其内能一定减小 B.物体对外做功,其内能一定减小 C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加 D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变,考点二 热力学定律,A组 自主命题北京卷题组,答案 C 根据热力学第一定律U=Q+W判断,只有C项正确。,考查点 内能及热力学第一定律。,思路点拨 做功和热传递都可以改变内能,物体内能的变化要综合分析这两个因素。,2.(2014北京理综,13,6分)下列说法中正确的是 ( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变,答案 B 温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子 平均动能减小,故A错误B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观 上取决于物体的温度、体积和物质的量,故C、D错误。,考查点 内能和分子动理论。,思路点拨 温度反映分子平均动能的大小,而内能包括了所有的分子动能和势能两部分。,3.(2013北京理综,13,6分)下列说法正确的是 ( ) A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.物体对外界做功,其内能一定减少,答案 A 布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)分 子的运动,故A选项正确,B选项错误;由热力学第一定律U=W+Q知,若物体从外界吸收热量同 时对外做功,其内能也可能不变或减少,C选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能也可 能增加或不变,D选项错误。,考查点 布朗运动和热力学第一定律。,易错警示 布朗运动是对分子运动的间接体现。,4.2017课标,33(1),5分如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是 。 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变,B组 统一命题课标卷题组,答案 ABD,解析 本题考查理想气体内能的改变途径、热力学第一定律。气体自发扩散时不对外做功, W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C错误;气 体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故U0,气体内能增大,故理想气体的 温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。,知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外 界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。,5.(2007北京理综,16,6分)为研究影响家用保温瓶保温效果的因素,某同学在保温瓶中灌入热 水,现测量初始水温,经过一段时间后再测量末态水温。改变实验条件,先后共做了6次实验,实 验数据记录如表:,C组 教师专用题组,下列研究方案中符合控制变量方法的是 ( ) A.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第1、3、5次实验数据 B.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第2、4、6次实验数据 C.若研究初始水温与保温效果的关系,可用第1、2、3次实验数据 D.若研究保温时间与保温效果的关系,可用第4、5、6次实验数据,答案 A 要研究影响家用保温瓶保温效果的因素,首先要猜想有哪些因素影响到保温效果, 然后在研究某个因素对保温效果的影响时,需要保证其他因素不变,即用控制变量的方法进行 研究。保温效果可以用初、末态水温之差来表示,题中已给出了影响到保温效果的因素有瓶 内水量、时间、初态水温,而要研究某一个因素对保温效果的影响,则需要保证其他因素相 同。若研究瓶内水量与保温效果的关系,则应保证初态水温、时间相同,选择不同的水量比较 它们的末态水温情况,因此应选择第1、3、5次实验数据,所以选项A正确,选项B错误。若研究 初始水温与保温效果的关系,则应保证水量、时间相同,选择不同的初态水温比较它们的末态 水温情况,而题中的记录表格中没有符合此条件的记录,所以选项C错误。若研究保温时间与 保温效果的关系,则应保证水量、初态水温相同,选择不同的保温时间比较它们的末态水温情 况,而题中的记录表格中没有符合此条件的记录,所以选项D错误。,6.(2006北京理综,15,6分)如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K。P中充满气体,Q内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则 ( ) A.气体体积膨胀,内能增加 B.气体分子势能减少,内能增加 C.气体分子势能增加,压强可能不变 D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中,答案 D 题给条件有“Q内为真空”“系统与外界没有热交换”。K打开后,P中的气体进 入Q中,此过程气体体积增大,外界对气体不做功,系统与外界又没有热交换,由U=W+Q知,在Q =0,W不大于零的情况下,U不可能大于零,A、B错;内能不可能增加就表示气体分子的平均动 能不可能增大,气体体积增大将造成单位体积的分子数减少,由气体压强的产生原因知气体压 强将减小,C错;观察和探究过液体扩散现象的学生将知道,扩散这一过程具有不可逆性,由此很 容易确定D正确。,7.2016课标,33(1),5分关于热力学定律,下列说法正确的是 。 A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定 达到热平衡,答案 BDE,解析 若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做功是改变物体内能的途 径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做功,由理想气体状态方程 =C知,气体温度 升高,内能增加,故一定吸热,选项C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分别 与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两个 系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。,易错点拨 (1)吸放热与温度的升降没有直接因果关系;(2)内能改变的两个途径为热传递和做 功;(3)分析等压膨胀过程的吸放热时要分析其内能的变化;(4)弄清热平衡的含义。,评析 此题考查热力学基本知识,难度为易,考生须弄清每个选项的意思,结合相关概念的含 义、热力学定律内容及理想气体状态方程等知识,逐项分析判断。,8.2016课标,33(1),5分关于气体的内能,下列说法正确的是 。 A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩时,内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加,知识归纳 物体的内能与物体的机械运动无关;一定量的实际气体的内能与气体体积、温度 都有关,而一定量的理想气体的内能只与温度有关。,答案 CDE,解析 由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关, 再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相 同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律 知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气 体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的 标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 =C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。,评析 本题考查了物体内能的概念、实际气体与理想气体的区别、应用热力学第一定律分 析问题的能力。,9.2019课标,33(1),5分某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可 视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直 至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空气的温度 (填“高于”“低于”或 “等于”)外界温度,容器中空气的密度 (填“大于”“小于”或“等于”)外界空气 的密度。,答案 低于 大于,解析 本题通过理想气体状态变化过程考查了热力学定律与能量守恒定律,以及学生的综合 分析与计算能力,体现了科学推理的核心素养要素。 由题意可知,封闭气体经历了绝热膨胀的过程,此过程中气体对外界做功,W0,与外界的热交 换为零,即Q=0,则由热力学第一定律可知气体内能降低,而一定质量理想气体的内能只与温度 有关,故其温度降低,即容器中空气的温度低于外界温度。由于此时容器中空气压强与外界相 同,而温度低于外界温度,若假设容器中空气经历等压升温过程而达到与外界相同状态,由 =C可知其体积必然膨胀,则升温后的容器中空气密度必然比假设的等压升温过程前密度小,而 假设的等压升温过程后容器中空气的密度等于外界空气密度,故此时容器中空气的密度大于 外界空气的密度。,10.2019江苏单科,13A(3)如图所示,一定质量理想气体经历AB的等压过程,BC的绝热过 程(气体与外界无热量交换),其中BC过程中内能减少900 J。求ABC过程中气体对外界 做的总功。,答案 1 500 J 解析 本题考查了热力学第一定律的应用与学生的综合分析能力和理解能力,体现了科学探 究中的问题和证据的素养要素。 AB过程,W1=-p(VB-VA);BC过程,根据热力学第一定律,W2=U;则气体对外界做的总功W= -(W1+W2),代入数据得W=1 500 J。 审题指导 等压做功,W1=pV。 绝热过程中Q=0,故W2=U。,1.2017课标,33(1),5分如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b, 再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 。 A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程ca中气体从外界吸收热量,考点三 固体、液体和气体,统一命题课标卷题组,答案 ABD,解析 判断理想气体的内能变化情况可以通过两种方法:根据热力学第一定律U=W+Q,通 过判断做功和热传递来得出内能的变化情况;通过直接判断温度的变化得出内能的变化情 况。在过程ab中,V不变,说明对外不做功,W=0,但不确定热传递情况,故利用热力学第一定律判 断不出内能变化情况,那么看温度T,一定质量的理想气体 =定值,V不变,压强p增大,则温度 升高,说明内能增加,故A选项正确,C选项错误。ca过程中,体积V减小,说明外界对气体做功,故 B选项正确。ca过程中,压强p不变,据 =定值可知,温度T降低,则其内能减小,即U0,据热力学第一定律U=W+Q可知Q0,即气体从外界吸收热量,故D选项正确。,审题指导 p-V图像问题的审题思路 看轴确定图像为p-V图像,2.2016课标,33(1),5分一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、 da回到原状态,其p-T图像如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是 。 A.气体在a、c两状态的体积相等 B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功,解析 由理想气体状态方程 =C知,p= T,因此气体在a、c两状态的体积相等,故A项正确; 对理想气体而言,内能由温度决定,因TaTc,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能, 选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(U=0),压强变大,体积减小,外界对气体做功(W0),由 热力学第一定律U=W+Q,知Q0,对外做功,W|W|,选 项D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的乘积相同,由W=Fl=pSl=pV 知,选项E正确。,答案 ABE,评析 本题考查了气体实验定律、p-T图象、热力学第一定律。试题涉及的过程多,有一定的 难度。,3.2019课标,33(1),5分如p-V图所示,1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不 同状态,对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位 时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数,则N1 N2,T1 T3,N2 N3。(填 “大于”“小于”或“等于”),答案 大于 等于 大于,解析 本题考查气体的状态参量及理想气体状态方程的内容,考查学生对三个气体状态参量 及气体实验定律的理解能力,培养学生物理观念素养的形成,提高学生对实验的认识。 由理想气体状态方程可得 = = ,可知T1=T3T2。由状态1到状态2,气体压强减小, 气体体积相同,温度降低,则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减少, N1N2。对状态2和状态3,压强相同,温度大的次数少,则N3N2。,4.(2018课标,33,15分)(1)(5分)如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图 中从a到b的直线所示。在此过程中 。 A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 (2)(10分)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段 空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm,左 边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水 银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。,答案 (1)BCD (2)见解析,解析 (1)本题考查热力学第一定律、理想气体状态方程。对于一定量的理想气体有 =恒 量。从a到b,p逐渐增大,V逐渐增大,所以p与V的乘积pV增大,可知T增大,则气体的内能一直增 加,故A错误、B正确。由于V逐渐增大,可知气体一直对外做功,故C正确。由热力学第一定律 U=Q+W,因U0,W0,即气体一直从外界吸热,且吸收的热量大于对外做的功,故D 正确、E错误。 (2)本题考查气体实验定律。 设U形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时,两边气体 压强相等,设为p,此时原左、右两边气柱长度分别变为l1和l2。 由力的平衡条件有,p1=p2+g(l1-l2) 式中为水银密度,g为重力加速度大小。 由玻意耳定律有 p1l1=pl1 p2l2=pl2 两边气柱长度的变化量大小相等 l1-l1=l2-l2 由式和题给条件得 l1=22.5 cm l2=7.5 cm 知识归纳 热力学常见用语的含义 理想气体温度升高:内能增大。 气体体积增大:气体对外做功。气体体积减小:外界对气体做功。 绝热:没有热交换。 导热性能良好:表示与外界温度相同。,审题指导 液柱移动问题的分析方法,5.2019课标,33(2),10分如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一段高度为2.0 cm 的水根柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细 管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同。已知大 气压强为76 cmHg,环境温度为296 K。 ()求细管的长度; ()若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此 时密封气体的温度。,答案 ()41 cm ()312 K 解析 本题考查了气体实验定律内容,培养学生的综合分析能力、应用数学知识处理物理问 题的能力,体现了核心素养中的科学推理要素。 ()设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为h;初始时,设水银柱上表面到管口的距 离为h1,被密封气体的体积为V,压强为p;细管倒置时,气体体积为V1,压强为p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1 由力的平衡条件有 p=p0+gh p1=p0-gh 式中,、g分别为水银的密度和重力加速度的大小,p0为大气压强。由题意有 V=S(L-h1-h) V1=S(L-h) 由式和题给条件得 L=41 cm,()设气体被加热前后的温度分别为T0和T,由盖吕萨克定律有 = 由式和题给数据得 T=312 K 易错警示 (1)研究对象是封闭部分的气体,计算气体压强时应注意气体压强、外部大气压强 还有液柱压强之间的关系。(2)计算气体体积时,2 cm是细管中气体长度的变化量,同时计算细 管中气体长度时不能遗漏液柱长度2 cm。(3)缓慢加热时液柱缓慢移动,可以认为液柱处于平 衡状态。,6.2017课标,33(2),10分一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温 度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气 压,重力加速度大小为g。 ()求该热气球所受浮力的大小; ()求该热气球内空气所受的重力; ()设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。,答案 ()Vg0 ()Vg0 ()V0T0( - )-m0,解析 ()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为 0= 在温度为T时的体积为VT,密度为 (T)= 由盖吕萨克定律得 = 联立式得 (T)=0 气球所受到的浮力为 f=(Tb)gV ,联立式得 f=Vg0 ()气球内热空气所受的重力为 G=(Ta)Vg 联立式得G=Vg0 ()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得 mg=f-G-m0g 联立式得m=V0T0( - )-m0 ,7.2016课标,33(2),10分一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。 某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新 充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。,答案 4天 解析 设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳 定律得 p1V1=p2V2 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为 V3=V2-V1 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有 p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为N=V0/V 联立式,并代入数据得 N=4(天) ,解题指导 解答此题的关键是将用去的氧气在p2状态下的体积转化为在p0(1个大气压)状态下 的体积,从而可以计算出氧气在p0下的可用天数。,易错点拨 没有将开始时氧气的体积转化为1个大气压下的体积而直接进行计算,不在同一状 态的气体,不能直接进行计算。,8.2019课标,33(2),10分热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下 把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放 入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩 余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩 气的容积为3.210-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0106 Pa;室温温度为27 。氩气可视为理想气体。 ()求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强; ()将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ,求此时炉腔中气体的压强。,教师专用题组,答案 ()3.2107 Pa ()1.6108 Pa,解析 ()设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0;使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设 体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时,其体积膨胀为V1。由玻意耳定律 p0V0=p1V1 被压入到炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 V1=V1-V0 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2,体积为V2。由玻意耳定律 p2V2=10p1V1 联立式并代入题给数据得 p2=3.2107 Pa ()设加热前炉腔的温度为T0,加热后炉腔温度为T1,气体压强为p3。由查理定律 = 联立式并代入题给数据得 p3=1.6108 Pa,三年模拟,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,考点一 分子动理论,1.(2019北京丰台期末,2)关于分子热运动和温度,下列说法正确的是 ( ) A.分子的平均动能越大,物体的温度越高 B.波涛汹涌的海水上下翻腾,说明水分子热运动剧烈 C.水凝结成冰,表明水分子的热运动已停止 D.运动快的分子温度高,运动慢的分子温度低,答案 A 温度是分子平均动能的标志,物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子平均动能越 大,故A正确;海水上下翻腾是宏观运动,而分子热运动是微观现象,二者不是一回事,故B错误; 分子热运动永不停息,水凝结成冰,但分子热运动没有停止,故C错误;温度是分子平均动能的标 志,与单个分子运动的快慢无关,故D错误。,思路点拨 根据分子动理论进行分析。,2.(2017北京海淀一模,14)下列说法中正确的是 ( ) A.悬浮在液体中的微粒质量越大,布朗运动越显著 B.将红墨水滴入一杯清水中,一会儿整杯清水都变成红色,说明分子间存在斥力 C.两个表面平整的铅块紧压后会“粘”在一起,说明分子间存在引力 D.用打气筒向篮球内充气时需要用力,说明气体分子间有斥力,答案 C 温度越高,微粒越小,布朗运动越显著,A错。B选项是扩散现象,说明分子永不停息 地运动着。D选项,充气需要用力是因为气体分子对器壁频繁撞击产生压强。,3.(2018北京西城一模,13)关于两个分子之间的相互作用力,下列判断正确的是 ( ) A.两分子处于平衡位置时,分子间没有引力和斥力 B.两分子处于平衡位置时,分子间的引力和斥力大小相等 C.两分子间距离减小时,分子间的引力增大斥力减小 D.两分子间距离增大时,分子间的引力减小斥力增大,答案 B 两分子间的引力和斥力随分子间距的增大而减小,分子力随分子间距的变化如图 所示,两分子处于平衡位置时,F引=F斥,B对。,解题关键 分子间作用力与分子间距的关系。,4.(2018北京丰台一模,13)分子间的距离减小时 ( ) A.分子势能一定减小 B.分子势能一定增大 C.分子间引力和斥力都减小 D.分子间引力和斥力都增大,答案 D 分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,因此D项正确,C项错误。当分 子间距离为平衡距离r0时,对应分子间作用力为0,分子势能最小,当分子间距离由无穷远逐渐 减小时,分子势能先减小后增大,A、B项错误。 解题关键 会画分子间作用力及分子势能随分子间距离变化的关系图像。,5.(2017北京海淀二模,13)下列说法中正确的是 ( ) A.物体的温度升高时,其内部每个分子热运动的动能都一定增大 B.气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数一定越多 C.物体的温度越高,其内部分子的平均动能就一定越大 D.分子间距离减小,分子间的引力和斥力都一定减小,答案 C 温度升高时分子的平均动能增大,A错,C正确。气体的压强越大,单位体积内气体的 分子个数不一定越多,可能是分子平均动能变大,B错。分子间距离减小,分子间的引力和斥力 都变大,D错。 考查点 热学相关知识。 知识拓展 微观角度:压强由分子数密度(单位体积内分子个数)、分子平均动能共同决定。 宏观角度:压强由温度、体积共同决定。,6.(2019北京西城一模,14)关于热学中的一些基本概念,下列说法正确的是 ( ) A.物体是由大量分子组成的,分子是不可再分的最小单元 B.分子间的斥力和引力总是同时存在的,且随着分子之间的距离增大而增大 C.分子做永不停息的无规则热运动,布朗运动就是分子的热运动 D.宏观物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志,答案 D 分子可以再分,A错。分子间引力、斥力随距离增大而减小,B错。布朗运动是悬浮 颗粒的无规则运动,不是分子热运动,C错。,7.(2019北京海淀二模,13)关于花粉颗粒在液体中的布朗运动,下列说法正确的是 ( ) A.液体温度越低,布朗运动越显著 B.花粉颗粒越大,布朗运动越显著 C.布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的 D.布朗运动是由花粉颗粒内部分子无规则运动引起的,答案 C 布朗运动本身是液体或气体中的固体颗粒的无规则运动,其产生原因是固体颗粒 所在的气体或液体分子做无规则运动,撞击固体颗粒,使固体颗粒受力不平衡产生的运动现象, 故选项C正确,D错误。温度越高,颗粒越小,布朗运动越剧烈,故选项A、B均错误。,解题关键 明确固体颗粒的无规则运动即布朗运动,知道布朗运动的产生原因和影响因素。,考点二 热力学定律,1.(2019北京朝阳一模,14)下列说法正确的是 ( ) A.液体分子的无规则运动称为布朗运动 B.物体温度升高,其中每个分子热运动的动能均增大 C.气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的碰撞引起的 D.气体对外做功,内能一定减少,答案 C 固体微粒的无规则运动称为布朗运动,A错误。温度升高,分子平均动能增大,B错 误。由U=W+Q,气体对外做功,W为负,但可从外界吸热,Q为正,所以U可为正,可为零,因此内 能也可能增加或不变,D错误。,易错警示 对于概念的理解容易出错,如U=W+Q各物理量正、负的意义。,2.(2019北京海淀一模,15)下列说法正确的是 ( ) A.物体温度升高,每个分子的动能都增加 B.物体温度升高,分子的平均动能增加 C.物体从外界吸收热量,物体的内能一定增加 D.外界对物体做功,物体的内能一定增加,答案 B 温度升高,分子的平均动能增加;改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,在考虑 内能变化时,两种方式都要考虑。,易错警示 分子的热运动是无规则的,温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能 都变大。,3.(2019北京大兴一模,14)如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,一个可自由移动的活塞把 气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动, 保持汽缸内气体温度不变,则对于封闭气体 ( ) A.外界对气体做功 B.气体分子平均动能不变 C.气体压强保持不变 D.单位体积内气体分子个数增加,答案 B 气体对外做功,A错误。温度是分子平均动能的标志,温度不变,故气体分子平均动 能不变,B对。气体分子总数不变,体积变大,故单位体积内气体分子个数减少,D错误。分子平 均动能不变,但是单位体积内分子个数减少,故压强减小,C错误。,4.(2018北京海淀一模,13)关于热现象,下列说法正确的是 ( ) A.物体温度不变,其内能一定不变 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能一定增大 C.外界对物体做功,物体的内能一定增加 D.物体放出热量,物体的内能一定减小,答案 B 由热力学第一定律U=W+Q知,物体内能的变化由做功和热传递共同决定,A、C、 D错误。温度是物体分子平均动能的标志,B正确。 解题关键 熟知热力学第一定律。,5.(2017北京西城二模,14)对一定质量的气体,忽略分子间的相互作用力。当气体温度升高时, 下列判断正确的是 ( ) A.气体的内能不变 B.气体分子的平均动能增大 C.外界一定对气体做功 D.气体一定从外界吸收热量,答案 B 气体内能等于气体内所有分子热运动的动能与分子势能之和,由于忽略分子间的 相互作用力,分子势能为零,所以气体内能等于气体内所有分子热运动的动能,温度升高,分子 平均动能增大,内能增大,B正确,A错误。由热力学第一定律U=W+Q可知,内能增大,W、Q不 一定都是正值,C、D错误。 考查点 内能、热力学第一定律。 解题关键 气体忽略分子势能。,6.2018北京丰台一模,23(3)机械能与内能转化和守恒。 理想气体的分子可视为质点,分子间除相互碰撞外,无相互作用力。如图所示,正方体容器内密 封着一定质量的某种理想气体。每个气体分子的质量为m,已知该理想气体分子平均动能与 温度的关系为 = kT(k为常数,T为热力学温度)。如果该正方体容器以水平速度u匀速运动, 某时刻突然停下来。求该容器中气体温度的变化量T。(容器与外界不发生热传递),答案,解析 设气体初始温度为T1,末温度为T2,容器中气体分子总数为N 初始时分子平均动能 = kT1,末态时分子平均动能 = kT2 (2分) 由能量守恒,气体的动能转化为气体的内能 N -N = Nmu2 (2分) 得:T=T2-T1= (2分),解题关键 气体(质点系)宏观动能为质心动能(即正方体容器由于具有水平速度u所对应的动 能)和各质点相对于质心的动能(对应气体分子相对于器壁的动能之和)。当容器停下来时,其 内部气体分子无规则热运动的无序化程度增强,即气体分子相对于器壁的热运动更剧烈,气体 由于宏观运动具有的机械能转化为内能。,1.(多选)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法中正确的是 ( ) A.液体的分子势能与体积有关 B.晶体的物理性质都是各向异性的 C.温度升高,每个分子的动能都增大 D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用,考点三 固体、液体和气体,答案 AD 液体分子之间的距离不同,分子力大小不同,所以分子势能不同,故液体的分子势 能与体积有关,A正确;单晶体的物理性质具有各向异性,而多晶体的物理性质具有各向同性,故 B错误;温度越高,分子的平均动能越大,但对于某个分子来说其分子动能反而可能减小,故温度 对单个分子来说没有意义,故C错误;由于液体表面张力的作用,因此液体的表面有收缩的趋势, 故露珠呈球状,D正确。,2.如图所示,甲、乙两种薄片的表面分别涂有薄薄的一层石蜡,然后用烧热的钢针的针尖分别 接触这两种薄片,接触点周围熔化了的石蜡的形状分别如图所示。对这两种薄片,下列说法正 确的是 ( ) A.甲的熔点一定高于乙的熔点 B.甲薄片一定是晶体 C.乙薄片一定是非晶体 D.以上说法都错,答案 B 单晶体具有各向异性,多晶体和非晶体具有各向同性,故甲薄片一定是单晶体,从图 中无法确定熔点的高低,B正确。,3.如图甲所示,先把一个棉线圈拴在铁丝环上,再把环在肥皂液里浸一下,使环上布满肥皂液薄 膜。如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜,则棉线圈将成为圆形(图乙),主要原因是 ( ) A.液体表面层分子间的斥力作用 B.液体表面受重力作用 C.液体表面张力作用 D.棉线圈的张力作用,答案 C 由于液体表层内分子间距离比较大,液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势, 故松弛的棉线圈变为圆形,C正确。,4.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完 时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是,当火罐内的 气体 ( ) A.温度不变时,体积减小,压强增大 B.体积不变时,温度降低,压强减小 C.压强不变时,温度降低,体积减小 D.质量不变时,压强增大,体积减小,答案 B 把火罐扣在皮肤上,火罐内气体的体积等于火罐的容积,体积不变,气体经过热传递, 温度不断降低,气体发生等容变化,由查理定律可知,气体压强减小,火罐内气体压强小于外界 大气压,大气压就将火罐紧紧地压在皮肤上,故选B。,5.一定质量理想气体,由状态a经b变化到c,如图所示,则下列四图中能正确反映出这一变化过 程的是 ( ),答案 C 由题图知,ab过程为气体等容升温,压强增大;bc过程为气体等温降压,体积增 大,由此可知选项C正确。,6.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,气泡中的气体可视为理想气体,则在此 过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是 ( ) A.气体分子间的作用力增大 B.气体分子的平均速率增大 C.气体分子的平均动能减小 D.气体组成的系统的体积增大,答案 D 理想气体的分子间除了碰撞外没有其他作用力,故分子间没有作用力,A错误;因气 泡在上升过程中温度不变,平均动能不变,平均速率不变,B、C错误;气泡从湖底上升到湖面的 过程中温度保持不变,气泡内气体组成的系统的压强减小,气体体积增大,故D正确。,1.(2017北京东城一模,13)能直接反映分子平均动能大小的宏观物理量是 ( ) A.物体的温度 B.物体的体积 C.物体的压强 D.物体所含分子数,一、选择题（每题6分，共48分）,B组 20172019年高考模拟专题综合题组 (时间：45分钟 分值：70分),答案 A 温度是分子平均动能大小的标志。,2.(2017北京海淀零模,13)仅利用下列某一组数据,可以计算出阿伏加德罗常数的是 ( ) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量,答案 D 阿伏加德罗常数的定义:1 mol任何物质所含有的分子数。Mmol=m分NA,D项符合题意。,3.(2019北京东城一模,14)下列说法正确的是 ( ) A.同一个物体,运动时的内能一定比静止时的内能大 B.物体温度升高,组成物体的分子的平均动能一定增加 C.一定质量的物体,内能增加,温度一定升高 D.温度升高时物体的每个分子的动能都将增大,答案 B 温度是分子平均动能的标志,温度升高时平均动能增大,但不是每个分子的