高考物理一轮复习 专题十二 热学课件.ppt

专题十二热学 高考物理 江苏专用 考点一分子动理论内能a组自主命题 江苏卷题组1 2015江苏单科 12a 2 在装有食品的包装袋中充入氮气 可以起到保质作用 某厂家为检测包装袋的密封性 在包装袋中充满一定量的氮气 然后密封进行加压测试 测试时 对包装袋缓慢地施加压力 将袋内的氮气视为理想气体 则加压测试过程中 包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力 选填 增大 减小 或 不变 包装袋内氮气的内能 选填 增大 减小 或 不变 五年高考 答案增大不变 解析对包装袋缓慢施加压力 袋内气体的温度不变 压强增大 所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子的撞击力增大 理想气体的内能由气体分子的动能决定 而温度是分子平均动能的标志 所以 温度不变 气体内能不变 审题技巧第 2 问中 缓慢 施压 意味着热传递充分 一定质量 理想气体 的内能完全决定于温度 考查点本题考查考生对晶体和非晶体概念的理解与判别 对气体压强的微观解释 内能与温度的关系 玻意耳定律等知识的理解与应用 属于中等难度题 2 2012江苏单科 12a 1 2 1 下列现象中 能说明液体存在表面张力的有 a 水黾可以停在水面上b 叶面上的露珠呈球形c 滴入水中的红墨水很快散开d 悬浮在水中的花粉做无规则运动 2 密闭在钢瓶中的理想气体 温度升高时压强增大 从分子动理论的角度分析 这是由于分子热运动的增大了 该气体在温度t1 t2时的分子速率分布图像如题图所示 则t1 选填 大于 或 小于 t2 答案 1 ab 2 平均动能小于 解析 1 水黾停在水面上是由于水的表面张力而受到的支持力与其重力相平衡 a正确 露珠呈球形的原因是水的表面张力使水在同样体积的情况下呈现表面积最小的形状 球形 故b正确 滴入水中的红墨水很快散开的原因是分子的热运动 属于扩散现象 c错误 悬浮在水中的花粉所做的无规则运动是布朗运动 形成原因也是分子的热运动 d错误 2 温度是分子平均动能大小的标志 温度升高时分子平均动能增大 大速率的分子占总分子数的比例增大 故t1小于t2 3 2017江苏单科 12a 2 3 2 甲图和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片 记录炭粒位置的时间间隔均为30s 两方格纸每格表示的长度相同 比较两张图片可知 若水温相同 选填 甲 或 乙 中炭粒的颗粒较大 若炭粒大小相同 选填 甲 或 乙 中水分子的热运动较剧烈 3 科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子 资料显示 某种蛋白的摩尔质量为66kg mol 其分子可视为半径为3 10 9m的球 已知阿伏加德罗常数为6 0 1023mol 1 请估算 该蛋白的密度 计算结果保留一位有效数字 解析 2 本题考查布朗运动 相同温度的条件下 炭粒较大的其布朗运动的激烈程度较弱 炭粒在30s始 末时刻所在位置连线的距离就较短 故甲图中炭粒的颗粒较大 炭粒大小相同时 温度越高 分子的热运动越剧烈 做布朗运动的炭粒运动也越剧烈 故乙中水分子的热运动较剧烈 3 摩尔体积v r3na 或v 2r 3na 由密度 解得 或 代入数据得 1 103kg m3 或 5 102kg m3 5 102 1 103kg m3都算对 答案 2 甲乙 3 见解析 友情提醒物体的体积与分子体积的关系对于固体和液体 可以忽略分子间的空隙 其体积 单个分子的体积 分子的个数 对于气体 上述结论不成立 因为气体分子的间隙较大 不能忽略 1 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 b组统一命题 省 区 市 卷题组 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 2 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 3 2018课标 33 1 5分 多选 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 答案bde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 4 2017课标 33 1 5分 多选 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0 400m s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 答案abc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总和占总分子数的百分比 故面积为1 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 大速率的分子所占的百分比越大 故虚线对应的温度较低 b c皆正确 由图中0 400m s区间图线下的面积可知0 时出现在0 400m s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 e错误 5 2015课标 33 1 5分 多选 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 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 0 10 6m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 c组教师专用题组 答案cpm10的直径小于或等于10 10 6m 1 0 10 5m 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 2 2015福建理综 29 1 6分 下列有关分子动理论和物质结构的认识 其中正确的是 a 分子间距离减小时分子势能一定减小b 温度越高 物体中分子无规则运动越剧烈c 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关d 非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 答案b在分子间作用力表现为斥力时 随着分子间距离的减小分子势能增大 选项a错误 温度越高 物体中分子无规则运动越剧烈 选项b正确 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例随温度升高而增多 选项c错误 单晶体的物理性质是各向异性 而多晶体则是各向同性的 选项d错误 3 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 体积和质量 故c d错误 4 2015广东理综 17 6分 多选 图为某实验器材的结构示意图 金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气 内筒中有水 在水加热升温的过程中 被封闭的空气 a 内能增大b 压强增大c 分子间引力和斥力都减小 d 所有分子运动速率都增大 答案ab由于金属内筒导热而隔热外筒绝热 故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸收热量而不向外放热 且封闭空气的体积不能改变即不做功 故由热力学第一定律可知其内能一定增大 a正确 由 c知温度升高时封闭空气的压强一定增大 b正确 气体分子间作用力微弱 即使考虑分子间作用力 也因气体体积不变 分子间平均距离不变 某两分子间距离变化情况不能确定 而不能判定分子间作用力变化情况 c错误 温度升高时 分子平均动能增大 但这并不意味着每个分子的运动速率都增大 d错误 考点二固体 液体与气体热力学第一定律a组自主命题 江苏卷题组1 2017江苏单科 12a 1 多选 一定质量的理想气体从状态a经过状态b变化到状态c 其v t图像如图所示 下列说法正确的有 a a b的过程中 气体对外界做功b a b的过程中 气体放出热量c b c的过程中 气体压强不变d a b c的过程中 气体内能增加 答案bc本题考查气体实验定律 v t图像的理解与应用 热力学第一定律 a b的过程中 气体体积减小 外界压缩气体做功 故a项错误 温度不变 则气体的内能不变 由热力学第一定律可知 气体应该放出热量 故b项正确 由v t图像可知 b c的过程中 气体压强不变 即c项正确 a b c的过程中 温度先不变后降低 故气体的内能先不变后减少 故d项错误 知识链接决定内能的因素物体的内能决定于分子个数 分子动能 分子势能三个因素 对于一定质量的理想气体 分子个数一定 分子势能忽略不计 故其内能只决定于温度 2 2011江苏单科 12a 2 如图所示 内壁光滑的气缸水平放置 一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内 外界大气压强为p0 现对气缸缓慢加热 气体吸收热量q后 体积由v1增大为v2 则在此过程中 气体分子平均动能 选填 增大 不变 或 减小 气体内能变化了 3 2018江苏单科 12a 12分 1 如图所示 一支温度计的玻璃泡外包着纱布 纱布的下端浸在水中 纱布中的水在蒸发时带走热量 使温度计示数低于周围空气温度 当空气温度不变 若一段时间后发现该温度计示数减小 则 a 空气的相对湿度减小b 空气中水蒸气的压强增大c 空气中水的饱和汽压减小d 空气中水的饱和汽压增大 2 一定量的氧气贮存在密封容器中 在t1和t2温度下其分子速率分布的情况见表 则t1 选填 大于 小于 或 等于 t2 若约10 的氧气从容器中泄漏 泄漏前后容器内温度均为t1 则在泄漏后的容器中 速率处于400 500m s区间的氧气分子数占总分子数的百分比 选填 大于 小于 或 等于 18 6 3 如图所示 一定质量的理想气体在状态a时压强为2 0 105pa 经历a b c a的过程 整个过程中对外界放出61 4j热量 求该气体在a b过程中对外界所做的功 答案 1 a 2 大于等于 3 138 6j 解析 1 本题考查空气中水的饱和汽压和相对湿度 温度计示数减小 说明纱布中的水蒸发加快 说明空气中水蒸气的实际压强减小 选项b错误 饱和汽压与温度有关 空气温度不变 空气中的水的饱和汽压不变 选项c d均错误 由空气的相对湿度 知 相对湿度减小 选项a正确 2 本题考查不同温度下分子速率分布规律 由分子速率分布情况与温度的关系知 当温度升高时 速率大的分子比例较大 由表知t1时大速率分子占的百分比较大 故t1大于t2 当温度为t1时从表中查得速率在400 500m s区间的氧气分子数占总分子数的百分比应等于18 6 3 本题考查v t图像和热力学第一定律 整个过程中 外界对气体做功w wab wca 且wca pa vc va 由热力学第一定律 u q w得wab q wca 代入数据得wab 138 6j 即气体对外界做的功为138 6j 关联知识气体状态变化图像与热力学定律综合气体状态变化图像问题的分析技巧 理想气体内能改变的决定因素 等压变化过程气体做功w p v及热力学第一定律的综合应用 4 2016江苏单科 12a 12分 1 在高原地区烧水需要使用高压锅 水烧开后 锅内水面上方充满饱和汽 停止加热 高压锅在密封状态下缓慢冷却 在冷却过程中 锅内水蒸气的变化情况为 a 压强变小b 压强不变c 一直是饱和汽d 变为未饱和汽 2 如图1所示 在斯特林循环的p v图像中 一定质量理想气体从状态a依次经过状态b c和d后再回到状态a 整个过程由两个等温和两个等容过程组成 b c的过程中 单位体积中的气体分子数目 选填 增大 减小 或 不变 状态a和状态d的气体分子热运动速率的统计分布图像如图2所示 则状态a对应的是 选填 或 图1 图2 3 如图1所示 在a b和d a的过程中 气体放出的热量分别为4j和20j 在b c和c d的过程中 气体吸收的热量分别为20j和12j 求气体完成一次循环对外界所做的功 答案 1 ac 2 不变 3 8j 解析 1 高压锅在密封状态下 因为冷却过程是缓慢进行的 所以水和水蒸气保持动态平衡 即水蒸气一直是饱和汽 故c对d错 饱和汽压随温度的降低是减小的 故a对b错 规律总结对于密封的液体及其上方空间的饱和蒸汽 若过程变化迅速 液体和蒸汽的动态平衡被破坏 当最终稳定时 蒸汽总要达到饱和状态 若过程变化缓慢 液体和蒸汽保持动态平衡 蒸汽总处于饱和状态 评析本题考查对饱和汽形成过程的理解和饱和汽压与温度的关系 这是2016年 考试说明 中新增加的考点 本题考查内容简单 属于容易题 2 b c过程气体体积不变 气体的总分子数也不变 故单位体积内的分子数是不变的 由 c可知 ta td 温度越高 分子的平均速率越大 故状态a对应的是 3 对全过程应用热力学第一定律 24j 32j w 0 则w 8j 故一次循环中气体对外界做功8j 考查点本题考查水蒸气的饱和汽压 理想气体状态方程的应用 分子热运动速率的统计分布规律 热力学第一定律等考点 对考生识图 用图的能力有一定要求 属于中等难度题 5 2015江苏单科 12a 1 3 1 对下列几种固体物质的认识 正确的有 a 食盐熔化过程中 温度保持不变 说明食盐是晶体b 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面 熔化的蜂蜡呈椭圆形 说明蜂蜡是晶体c 天然石英表现为各向异性 是由于该物质的微粒在空间的排列不规则d 石墨和金刚石的物理性质不同 是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 3 给某包装袋充入氮气后密封 在室温下 袋中气体压强为1个标准大气压 体积为1l 将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时 气体的体积变为0 45l 请通过计算判断该包装袋是否漏气 解析 1 晶体才有固定的熔点 a正确 熔化的蜂蜡呈椭圆形说明云母片导热具有各向异性的特点 故此现象说明云母片是晶体 b错误 晶体具有各向异性的原因是物质微粒在空间的排列是规则的 而在不同方向上单位长度内的物质微粒数目不同 引起不同方向上性质不同 故c错误 石墨的物质微粒在空间上是片层结构 而金刚石的物质微粒在空间上是立体结构 从而引起二者在硬度 熔点等物理性质上的差异 d正确 3 若不漏气 加压后气体的温度不变 设其体积为v1 由理想气体状态方程得p0v0 p1v1代入数据得v1 0 5l因为0 45l 0 5l 故包装袋漏气 答案 1 ad 3 漏气 6 2014江苏单科 12a 12分 一种海浪发电机的气室如图所示 工作时 活塞随海浪上升或下降 改变气室中空气的压强 从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭 气室先后经历吸入 压缩和排出空气的过程 推动出气口处的装置发电 气室中的空气可视为理想气体 1 下列对理想气体的理解 正确的有 a 理想气体实际上并不存在 只是一种理想模型b 只要气体压强不是很高就可视为理想气体c 一定质量的某种理想气体的内能与温度 体积都有关 d 在任何温度 任何压强下 理想气体都遵循气体实验定律 2 压缩过程中 两个阀门均关闭 若此过程中 气室中的气体与外界无热量交换 内能增加了3 4 104j 则该气体的分子平均动能 选填 增大 减小 或 不变 活塞对该气体所做的功 选填 大于 小于 或 等于 3 4 104j 3 上述过程中 气体刚被压缩时的温度为27 体积为0 224m3 压强为1个标准大气压 已知1mol气体在1个标准大气压 0 时的体积为22 4l 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 计算此时气室中气体的分子数 计算结果保留一位有效数字 答案 1 ad 2 增大等于 3 5 1024或6 1024 解析 1 理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用力的情况下而抽象出的一种理想化模型 a正确 实际气体能视为理想气体的条件是温度不太低 压强不太大 b错误 理想气体分子间无分子力作用 也就无分子势能 故一定质量的理想气体 其内能与体积无关 只取决于温度 c错误 由理想气体模型的定义可知d正确 2 因此过程中气体与外界无热交换 即q 0 故由 u w q知w u 因理想气体的内能等于所有分子的分子动能之和 故其内能增大时 分子平均动能一定增大 3 设气体在标准状态时的体积为v1 等压过程 气体物质的量n 且分子数n nna解得n na代入数据得n 5 1024 或n 6 1024 考查点本题考查理想气体 温度和内能 分子动理论的基本观点 阿伏加德罗常数 气体实验定律 热力学第一定律等知识 属于中等难度题 错解分析本题第 3 问得分率不高 主要问题是 公式不熟或直接用27 时气体体积与摩尔体积v0相除 再乘以na 未进行单位换算或换算出现错误 未注意有效数字的要求 以上种种错误 都是我们要吸取的教训 7 2013江苏单科 12a 12分 如图所示 一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b c和d后再回到状态a 其中 a b和c d为等温过程 b c和d a为绝热过程 气体与外界无热量交换 这就是著名的 卡诺循环 1 该循环过程中 下列说法正确的是 a a b过程中 外界对气体做功b b c过程中 气体分子的平均动能增大c c d过程中 单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多d d a过程中 气体分子的速率分布曲线不发生变化 2 该循环过程中 内能减小的过程是 选填 a b b c c d 或 d a 若气体在a b过程中吸收63kj的热量 在c d过程中放出38kj的热量 则气体完成一次循环对外做的功为kj 3 若该循环过程中的气体为1mol 气体在a状态时的体积为10l 在b状态时压强为a状态时的 求气体在b状态时单位体积内的分子数 已知阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 计算结果保留一位有效数字 解析 1 a b体积增大 气体对外做功 a错误 b c体积增大 气体对外做功 w0 q 0 u 0 t增大 气体分子的速率分布发生变化 d错误 2 由 1 可知 b c过程内能减小 经过一个循环 u 0 所以对外做功w 63 38 kj 25kj 3 等温过程pava pbvb 单位体积内的分子数n 解得n 为物质的量 代入数据得n 4 1025m 3 答案 1 c 2 b c25 3 4 1025m 3 考查点本题考查温度 内能 理想气体 分子热运动速率的统计分布规律 热力学第一定律 气体实验定律和阿伏加德罗常数等知识 属于中等难度题 错解分析第 3 问得分率不高 主要问题是 记不住 将pava pbvb错写成 算不对 计算时粗心大意或数值计算能力差导致结果错误 看不到 对有效数字位数的要求视而不见 导致答案不合要求 想不到 本题要求计算气体在b状态时单位体积内的分子数 但部分考生不知道这一问题的求解方法 有部分考生求出气体在b状态的体积vb后 再用n na或n na来计算 脱离了试题的情景 不规范 有的考生解题过程用连等式表达 造成混乱而出错 单位乱 有的考生最终答案没有单位或者单位不对 平时学习过程中一定要养成细心 规范的好习惯 8 2012江苏单科 12a 3 如图所示 一定质量的理想气体从状态a经等压过程到状态b 此过程中 气体压强p 1 0 105pa 吸收的热量q 7 0 102j 求此过程中气体内能的增量 答案5 0 102j 解析等压变化 对外做的功w p vb va 根据热力学第一定律 u q w 解得 u 5 0 102j 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 b组统一命题 省 区 市 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 2 2018课标 33 15分 1 如图 一定质量的理想气体从状态a开始 经历过程 到达状态e 对此气体 下列说法正确的是 选对1个得2分 选对2个得4分 选对3个得5分 每选错1个扣3分 最低得分为0分 a 过程 中气体的压强逐渐减小b 过程 中气体对外界做正功c 过程 中气体从外界吸收了热量d 状态c d的内能相等e 状态d的压强比状态b的压强小 2 如图 容积为v的气缸由导热材料制成 面积为s的活塞将气缸分成容积相等的上下两部分 气缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连 细管上有一阀门k 开始时 k关闭 气缸内上下两部分气体的压强均为p0 现将k打开 容器内的液体缓慢地流入气缸 当流入的液体体积为时 将k关闭 活塞平衡时其下方气体的体积减小了 不计活塞的质量和体积 外界温度保持不变 重力加速度大小为g 求流入气缸内液体的质量 答案 1 bde 2 解析 1 本题考查气体实验定律 理想气体状态方程 过程 是等容升温过程 由 可知压强逐渐增大 a项错误 过程 中气体膨胀 故气体对外界做正功 b项正确 过程 为等容降温过程 气体向外放出热量 c项错误 一定质量的理想气体的内能只与温度有关 而tc td 所以状态c d的内能相等 d项正确 由理想气体状态方程 c得p c 由题图可知 则pb pd e项正确 2 本题考查气体实验定律 气体压强计算等知识 设活塞再次平衡后 活塞上方气体的体积为v1 压强为p1 下方气体的体积为v2 压强为p2 在活塞下移的过程中 活塞上 下方气体的温度均保持不变 由玻意耳定律得p0 p1v1 p0 p2v2 由已知条件得v1 v v2 设活塞上方液体的质量为m 由力的平衡条件得p2s p1s mg 联立以上各式得m 审题指导1图像语言的理解 物理情景的构建清晰理解 过程的规律 明确a b c d e各状态下气体状态参量关系 物体的内能与物体的质量 物态 温度及体积有关 而一定质量的理想气体的内能只与t有关 审题指导2关键词理解 隐含条件显性化 关键词 导热 说明气体上下两部分温度相等 且与环境温度相同 外界温度保持不变 说明气体做等温变化 流入液体产生的压强p k关闭 说明外部液体对气体压强不产生影响 3 2018课标 33 2 10分 如图 一竖直放置的气缸上端开口 气缸壁内有卡口a和b a b间距为h a距缸底的高度为h 活塞只能在a b间移动 其下方密封有一定质量的理想气体 已知活塞质量为m 面积为s 厚度可忽略 活塞和气缸壁均绝热 不计它们之间的摩擦 开始时活塞处于静止状态 上 下方气体压强均为p0 温度均为t0 现用电热丝缓慢加热气缸中的气体 直至活塞刚好到达b处 求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功 重力加速度大小为g 答案t0 p0s mg h 解析本题考查气体实验定律等知识 开始时活塞位于a处 加热后 气缸中的气体先经历等容过程 直至活塞开始运动 设此时气缸中气体的温度为t1 压强为p1 根据查理定律有 根据力的平衡条件有p1s p0s mg 联立 式可得t1 t0 此后 气缸中的气体经历等压过程 直至活塞刚好到达b处 设此时气缸中气体的温度为t2 活塞位于a处和b处时气体的体积分别为v1和v2 根据盖 吕萨克定律有 式中v1 sh v2 s h h 联立 式解得t2 t0 从开始加热到活塞到达b处的过程中 气缸中的气体对外做的功为w p0s mg h 审题指导抓住关键词 挖掘隐含条件 缓慢加热 表示活塞始终处于平衡状态 因此才有p1s p0s mg 活塞刚好到达b处 表示气体的末状态压强为p1 活塞与b卡口处无弹力作用 绝热 时气体温度才能逐渐升高 若 导热良好 缓慢加热 时气缸内 外的气体就始终处于热平衡状态 4 2018课标 33 15分 1 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 填正确答案标号 选对1个得2分 选对2个得4分 选对3个得5分 每选错1个扣3分 最低得分为0分 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 答案 1 bcd 2 见解析 2 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 0cm和l2 12 0cm 左边气体的压强为12 0cmhg 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 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 u 0 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 5cm l2 7 5cm 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 2017课标 33 15分 1 如图 用隔板将一绝热气缸分成两部分 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气缸 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 2 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 1 abd 2 vg 0 vg 0 v 0t0 m0 解析 1 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 气缸绝热 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 w 0 q 0 故 u 0 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 2 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 vg 0 气球内热空气所受的重力为g ta vg 联立 式得g vg 0 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 v 0t0 m0 6 2017课标 33 2 10分 如图 容积均为v的气缸a b下端有细管 容积可忽略 连通 阀门k2位于细管的中部 a b的顶部各有一阀门k1 k3 b中有一可自由滑动的活塞 质量 体积均可忽略 初始时 三个阀门均打开 活塞在b的底部 关闭k2 k3 通过k1给气缸充气 使a中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭k1 已知室温为27 气缸导热 打开k2 求稳定时活塞上方气体的体积和压强 接着打开k3 求稳定时活塞的位置 再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20 求此时活塞下方气体的压强 答案 2p0 b的顶部 1 6p0 解析本题考查气体实验定律 设打开k2后 稳定时活塞上方气体的压强为p1 体积为v1 依题意 被活塞分开的两部分气体都经历等温过程 由玻意耳定律得p0v p1v1 3p0 v p1 2v v1 联立 式得v1 p1 2p0 打开k3后 由 式知 活塞必定上升 设在活塞下方气体与a中气体的体积之和为v2 v2 2v 时 活塞下气体压强为p2 由玻意耳定律得 3p0 v p2v2 由 式得p2 p0 由 式知 打开k3后活塞上升直到b的顶部为止 此时p2为p2 p0 设加热后活塞下方气体的压强为p3 气体温度从t1 300k升高到t2 320k的等容过程中 由查理定律得 将有关数据代入 式得p3 1 6p0 思路点拨活塞封闭的气体通过分析活塞的受力 利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系 注意轻质物体在任意状态下所受合外力均为0 7 2016课标 33 15分 1 关于热力学定律 下列说法正确的是 填正确答案标号 选对1个得2分 选对2个得4分 选对3个得5分 每选错1个扣3分 最低得分为0分 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 2 在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强 两压强差 p与气泡半径r之间的关系为 p 其中 0 070n m 现让水下10m处一半径为0 50cm的气泡缓慢上升 已知大气压强p0 1 0 105pa 水的密度 1 0 103kg m3 重力加速度大小g 10m s2 求在水下10m处气泡内外的压强差 忽略水温随水深的变化 在气泡上升到十分接近水面时 求气泡的半径与其原来半径之比的近似值 答案 1 bde 2 28pa 1 3 解析 1 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 2 当气泡在水下h 10m处时 设其半径为r1 气泡内外压强差为 p1 则 p1 代入题给数据得 p1 28pa 设气泡在水下10m处时 气泡内空气的压强为p1 气泡体积为v1 气泡到达水面附近时 气泡内空气的压强为p2 内外压强差为 p2 其体积为v2 半径为r2 气泡上升过程中温度不变 根据玻意耳定律有p1v1 p2v2 由力学平衡条件有 p1 p0 gh p1 p2 p0 p2 气泡体积v1和v2分别为v1 v2 联立 式得 由 式知 pi p0 i 1 2 故可略去 式中的 pi项 代入题给数据得 1 3 8 2016课标 33 15分 1 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 填正确答案标号 选对1个得2分 选对2个得4分 选对3个得5分 每选错1个扣3分 最低得分为0分 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 2 一氧气瓶的容积为0 08m3 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 36m3 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 解析 1 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ta tc 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 w 0 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 p v知 选项e正确 2 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 答案 1 abe 2 4天 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 1 2017上海单科 12 4分 如图 竖直放置的u形管内装有水银 左端开口 右端封闭一定量的气体 底部有一阀门 开始时阀门关闭 左管的水银面较高 现打开阀门 流出一些水银后关闭阀门 当重新平衡时 a 左管的水银面与右管等高b 左管的水银面比右管的高c 左管的水银面比右管的低d 水银面高度关系无法判断 c组教师专用题组 答案d本题考查气体状态参量 气体实验定律 初态时右侧封闭气体的压强p p0 打开阀门 流出一些水银后关闭阀门 当重新平衡时 因封闭气体的体积变大 由pv c知压强p减小 因气体末态压强p有可能大于p0 等于p0或小于p0 故左右两管水银面的高度关系无法判断 选项d正确 易错点拨pv c的应用本题易错点是误认为右侧管内气体压强保持不变或始终大于p0 因右侧管内气体封闭 由pv c可知 当v增大时p减小 2 2015重庆理综 10 1 6分 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的 且车胎体积增大 若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体 那么 a 外界对胎内气体做功 气体内能减小b 外界对胎内气体做功 气体内能增大c 胎内气体对外界做功 内能减小d 胎内气体对外界做功 内能增大 答案d中午比清晨时温度高 所以中午胎内气体分子平均动能增大 理想气体的内能由分子动能决定 因此内能增大 车胎体积增大 则胎内气体对外界做功 所以只有d项正确 3 2014山东理综 37 1 4分 多选 如图 内壁光滑 导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体 当环境温度升高时 缸内气体 a 内能增加b 对外做功c 压强增大d 分子间的引力和斥力都增大 答案ab因气缸导热良好 故环境温度升高时封闭气体温度亦升高 而一定质量的理想气体内能只与温度有关 故封闭气体内能增大 a正确 因气缸内壁光滑 由活塞受力平衡有p0s mg ps 即缸内气体的压强p p0 不变 c错误 由盖 吕萨克定律 恒量 可知气体体积膨胀 对外做功 b正确 理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力 故d错误 4 2014课标 33 1 6分 多选 一定量的理想气体从状态a开始 经历三个过程ab bc ca回到原状态 其p t图像如图所示 下列判断正确的是 a 过程ab中气体一定吸热b 过程bc中气体既不吸热也不放热c 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热d a b和c三个状态中 状态a分子的平均动能最小e b和c两个状态中 容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 答案ade对封闭气体 由题图可知a b过程 气体体积v不变 没有做功 而温度t升高 则为吸热过程 a项正确 b c过程为等温变化 压强减小 体积增大 对外做功 则为吸热过程 b项错 c a过程为等压变化 温度t降低 内能减少 体积v减小 外界对气体做功 依据w q u 外界对气体所做的功小于气体所放的热 c项错 温度是分子平均动能的标志 tapc 显然e项正确 5 2017上海单科 16 如图 气缸固定于水平面 用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体 活塞与缸壁间摩擦不计 当大气压强为1 0 105pa 气体温度为87 时 活塞在大小为40n 方向向左的力f作用下保持静止 气体压强为pa 若保持活塞不动 将气体温度降至27 则f变为n 答案1 2 1050 解析以活塞为研究对象 对其进行受力分析 如图所示 其中封闭气体的压强为p1 由平衡条件可得f p0s p1s则p1 p0 代入数据 得p1 1 2 105pa 2 本题考查气体等容变化 保持活塞不动 就意味着气体的体积没有发生变化 即气体发生的是等容变化 设气体温度降至27 时的压强为p2 则 代入数据 得p2 1 0 105pa对活塞列平衡状态方程 f p0s p2s得f 0n 方法技巧封闭气体压强的计算方法在求解封闭气体压强时 一般选取活塞 液柱或容器为研究对象 对其进行受力分析 然后再根据其所处状态 列出相应的平衡状态方程或牛顿第二定律方程并进行求解 6 2015山东理综 37 2 扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象 如图 截面积为s的热杯盖扣在水平桌面上 开始时内部封闭气体的温度为300k 压强为大气压强p0 当封闭气体温度上升至303k时 杯盖恰好被整体顶起 放出少许气体后又落回桌面 其内部气体压强立刻减为p0 温度仍为303k 再经过一段时间 内部气体温度恢复到300k 整个过程中封闭气体均可视为理想气体 求 当温度上升到303k且尚未放气时 封闭气体的压强 当温度恢复到300k时 竖直向上提起杯盖所需的最小力 答案 p0 p0s 解析 以开始封闭的气体为研究对象 由题意可知 初状态温度t0 300k 压强为p0 末状态温度t1 303k 压强设为p1 由查理定律得 代入数据得p1 p0 设杯盖的质量为m 刚好被顶起时 由平衡条件得p1s p0s mg 放出少许气体后 以杯盖内的剩余气体为研究对象 由题意可知 初状态温度t2 303k 压强p2 p0 末状态温度t3 300k 压强设为p3 由查理定律得 设提起杯盖所需的最小力为f 由平衡条件得f p3s p0s mg 联立 式 代入数据得 f p0s 7 2015重庆理综 10 2 6分 北方某地的冬天室外气温很低 吹出的肥皂泡会很快冻结 若刚吹出时肥皂泡内气体温度为t1 压强为p1 肥皂泡冻结后泡内气体温度降为t2 整个过程中泡内气体视为理想气体 不计体积和质量变化 大气压强为p0 求冻结后肥皂膜内外气体的压强差 答案p1 p0 解析设冻结后肥皂膜内气体压强为p2 根据理想气体状态方程得 解得p2 p1 所以冻结后肥皂膜内外气体的压强差为 p p2 p0 p1 p0 8 2015课标 33 2 10分 如图 一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成 两圆筒中各有一个活塞 已知大活塞的质量为m1 2 50kg 横截面积为s1 80 0cm2 小活塞的质量为m2 1 50kg 横截面积为s2 40 0cm2 两活塞用刚性轻杆连接 间距保持为l 40 0cm 气缸外大气的压强为p 1 00 105pa 温度为t 303k 初始时大活塞与大圆筒底部相距 两活塞间封闭气体的温度为t1 495k 现气缸内气体温度缓慢下降 活塞缓慢下移 忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦 重力加速度大小g取10m s2 求 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间 缸内封闭气体的温度 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时 缸内封闭气体的压强 答案 330k 1 01 105pa 解析 设初始时气体体积为v1 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间 缸内封闭气体的体积为v2 温度为t2 由题给条件得v1 s2 s1 v2 s2l 在活塞缓慢下移的过程中 用p1表示缸内气体的压强 由力的平衡条件得s1 p1 p m1g m2g s2 p1 p 故缸内气体的压强不变 由盖 吕萨克定律有 联立 式并代入题给数据得t2 330k 在大活塞与大圆筒底部刚接触时 被封闭气体的压强为p1 在此后与气缸外大气达到热平衡的过程中 被封闭气体的体积不变 设达到热平衡时被封闭气体的压强为p 由查理定律 有 联立 式并代入题给数据得p 1 01 105pa 考点一分子动理论内能1 2018江苏泰州调研 12a 1 以下说法正确的是 a 布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动b 从平衡位置开始增大分子间距离 分子间的引力将增大