高考物理冲刺复习 专题十四 热学课件.ppt

专题十四热学 1 分子动理论的基本观点和实验依据 2 阿伏加德罗常数 3 气体分子运动速率的统计分布 4 温度是分子平均动能的标志 内能 5 固体的微观结构 晶体和非晶体 6 液晶的微观结构 7 液体的表面张力现象 8 气体实验定律 9 理想气体 10 饱和蒸气 未饱和蒸气和饱和蒸气压 11 相对湿度 12 热力学第一定律 13 能量守恒定律 14 热力学第二定律 15 单位制 要知道中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位 包括摄氏度 标准大气压 16 实验 用油膜法估测分子的大小 1 掌握布朗运动的特点 了解布朗运动与扩散运动的区别 2 掌握宏观量与微观量之间的关系式 理解阿伏加德罗常数的桥梁作用 3 会分析分子力 分子势能的综合问题 4 了解固体 液体 气体的微观结构 5 理解温度是分子平均动能的标志 内能及其与机械能的区别 联系 6 了解晶体 非晶体 表面张力 饱和蒸汽 未饱和蒸汽 相对湿度等概念 7 掌握气体实验定律的定性分析及图象的理解 8 掌握封闭气体压强的求解 9 理解热力学定律 并能与能量守恒结合分析与气体有关的热现象 10 掌握用油膜法估测分子大小的实验原理 方法 11 根据新课标考纲要求 高考在本章出计算题的可能性较大 因此对涉及到计算的知识点 如微观量的估算 热力学第一定律 能量守恒定律 气体实验定律的应用要引起高度重视 用油膜法估测分子的大小 典例1 2011 上海高考 在 用单分子油膜估测分子大小 实验中 1 某同学操作步骤如下 取一定量的无水酒精和油酸 制成一定浓度的油酸酒精溶液 在量筒中滴入一滴该溶液 测出它的体积 在蒸发皿内盛一定量的水 再滴入一滴油酸酒精溶液 待其散开稳定 在蒸发皿上覆盖透明玻璃 描出油膜形状 用透明方格纸测量油膜的面积 改正其中的错误 2 若油酸酒精溶液体积浓度为0 10 一滴溶液的体积为4 8 10 3ml 其形成的油膜面积为40cm2 则估测出油酸分子的直径为 m 审题视角 解答本题时应注意以下三点 关键点 1 明确分子动理论的内容 2 能正确建立物理模型 3 明确阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带 精讲精析 在量筒中滴入n滴该溶液 测出它的体积v 则一滴的体积 为减小实验误差 先撒上痱子粉 再滴入油酸酒精溶液 已形成稳定的轮廓 测出油酸分子的直径为答案 1 在量筒中滴入n滴溶液 在水面上先撒上痱子粉 2 1 2 10 9 命题人揭秘 解答估算问题的程序 1 抽象出决定事物特征的本质因素 忽略某些次要因素 根据题中所给条件及求解需要 建立合适的物理模型 根据构建的物理模型寻找对应的物理规律进行近似计算 2 由宏观量计算微观量 或由微观量计算宏观量 都要通过阿伏加德罗常数建立联系 微观量的运算 注意从单位制检查运算结论 最终结果只要保证数量级正确即可 估算的目的是获得对数量级的认识 热力学第一定律的理解和应用 典例2 2011 重庆高考 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置 它主要由汽缸和活塞组成 开箱时 密闭于汽缸内的压缩气体膨胀 将箱盖顶起 如图所示 在此过程中 若缸内气体与外界无热交换 忽略气体分子间相互作用 则缸内气体 a 对外做正功 分子的平均动能减小b 对外做正功 内能增大c 对外做负功 分子的平均动能增大d 对外做负功 内能减小 审题视角 解答本题时可按以下思路分析 精讲精析 密闭于汽缸内的压缩气体膨胀对外做正功w 0 缸内气体与外界无热交换说明q 0 忽略气体分子间相互作用 说明内能是所有分子动能的总和 根据热力学第一定律 u w q 可知内能减小 分子平均动能减小 温度降低 所以只有a正确 答案 a 命题人揭秘 本题主要考查热力学第一定律 应用热力学第一定律解题时应明确研究对象经历的状态变化 并按符号法则进行讨论 热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题 典例3 2010 全国卷 如图 一绝热容器被隔板k隔开a b两部分 已知a内有一定量的稀薄气体 b内为真空 抽开隔板k后 a内气体进入b 最终达到平衡状态 在此过程中 a 气体对外界做功 内能减少b 气体不做功 内能不变c 气体压强变小 温度降低d 气体压强变小 温度不变 审题视角 解答本题的关键是明确气体的三个状态参量的变化情况 并综合运用热力学第一定律 理想气体状态方程等规律分析求解 精讲精析 解答本题时可按以下流程进行 抽开隔板k后 a内的稀薄气体进入真空b内 a内的稀薄气体做功w 0 绝热容器不与外界发生热传递 则q 0 根据热力学第一定律 u w q 可得 u 0 则内能不变 故a错误 b正确 稀薄气体可看做理想气体 内能仅由温度决定 由于 u 0 则气体温度不变 又根据理想气体状态方程 气体体积变大 而温度不变 则压强变小 故c错误 d正确 答案 b d 命题人揭秘 本题主要考查热力学第一定律 理想气体状态方程及内能的决定因素 应用热力学第一定律讨论时 要依照符号规定进行 对结果的正负也同样依照规定来解释其意义 同时结合理想气体状态方程讨论各状态参量的变化 气体实验定律与热力学第一定律的综合 典例4 2012 山东高考 如图所示 粗细均匀 导热良好 装有适量水银的u型管竖直放置 右端与大气相通 左端封闭气柱长l1 20cm 可视为理想气体 两管中水银面等高 现将右端与一低压舱 未画出 接通 稳定后右管水银面高出左管水银面h 10cm 环境温度不变 大气压强p0 75cmhg 1 求稳定后低压舱内的压强 用 cmhg 作单位 2 此过程中左管内的气体对外界 选填 做正功 做负功 或 不做功 气体将 选填 吸热 或 放热 审题视角 解答本题时应注意以下四点 关键点 1 选研究对象 左端气体 2 找其初态压强 体积 末态体积 3 由玻意耳定律求末态压强 4 左 右端气体的压强关系 精讲精析 1 设u型管横截面积为s 右端与大气相通时 左管中封闭气体的压强为p1 右端与一低压舱接通后 左管中封闭气体的压强为p2 气柱长度为l2 稳定后低压舱内的压强为p 高为h的水银柱产生的压强为ph 左管中封闭气体发生等温变化 根据玻意耳定律得p1v1 p2v2 p1 p0 p2 p ph v1 l1s v2 l2s 由几何关系得h 2 l2 l1 联立 式 代入数据得p 50cmhg 2 此过程中由于左管中的气体的体积变大 故左管内的气体对外界做正功 由于u型管导热良好 故此过程中 左管中的气体做等温变化 气体的内能变化为零 由热力学第一定律w q u可知w0 即气体将吸热 答案 1 50cmhg 2 做正功吸热 命题人揭秘 u型管类问题的解答技巧 1 粗细均匀的u型管一侧的液面下降h 两侧液面的高度差为2h 2 注意寻找左右管中被封气体的压强之间的关系 气体压强的产生与计算 典例5 2009 浙江高考 一位质量为60kg的同学为了表演 轻功 他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气 可视为理想气体 然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上 在气球的上方放置一轻质塑料板 如图所示 1 关于气球内气体的压强 下列说法正确的是 a 大于大气压强b 是由于气体重力而产生的c 是由于气体分子之间的斥力而产生的d 是由于大量气体分子的碰撞而产生的 2 在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中 球内气体温度可视为不变 下列说法正确的是 a 球内气体体积变大b 球内气体体积变小c 球内气体内能变大d 球内气体内能不变 3 为了估算气球内气体的压强 这位同学在气球的外表面涂上颜料 在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2 0cm的方格纸 表演结束后 留下气球与方格纸接触部分的 印迹 如图所示 若表演时大气压强为1 013 105pa 取g 10m s2 则气球内气体的压强为 pa 取4位有效数字 气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下 印迹 这一 印迹 面积与方格纸上留下的 印迹 面积存在什么关系 审题视角 解答本题时应把握以下三点 关键点 1 知道气球内气体的压强与大气压强的区别 2 理解温度不变时 一定质量的气体压强与体积的关系 3 掌握气体压强的计算方法 精讲精析 1 由于气球对球内气体的作用 球内气体压强大于大气压强 a对 根据气体压强的微观理论 气体压强是由于大量气体分子的碰撞而产生的 故b c错d对 2 由于可视为理想气体 则t不变 p增大 v减小 故a错b对 理想气体的内能只与温度有关 故c错d对 3 人作用在气球上的力f mg 600n 印迹 的面积为4s s为每个 印迹 的面积 大于半格的算一格 小于半格的去掉 得s 372 10 4m2 p pa 0 040 105pa 球内气体压强为 p p0 p 1 013 105 0 040 105 pa 1 053 105pa气球内部气体压强处处相等 气球上下两部分形变一样 故上下 印迹 面积相同 答案 1 a d 2 b d 3 1 053 105面积相同 命题人揭秘 本题结合实际问题考查气体压强的产生和计算 解决此类问题 在认真审题的前提下 根据所学知识 从中抽象出理想模型是关键 再结合相关规律求解 气体压强的计算要注意正确地选取研究对象 进行受力分析 再利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 气体实验定律的应用 典例6 2011 山东高考 1 人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程 以下说法正确的是 a 液晶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 2 气体温度计结构如图所示 玻璃测温泡a内充有理想气体 通过细玻璃管b和水银压强计相连 开始时a处于冰水混合物中 左管c中水银面在o点处 右管d中水银面高出o点h1 14cm 后来放入待测恒温槽中 上下移动d 使左管c中水银面在o点处 测得右管d中水银面高出o点h2 44cm 已知外界大气压为1个标准大气压 1标准大气压相当于76cmhg 求恒温槽的温度 此过程a内气体内能 填 增大 或 减小 气体不对外做功 气体将 填 吸热 或 放热 审题视角 解答本题时应注意以下三点 关键点 1 晶体和非晶体的性质 多晶体与单晶体的区别 2 固体和液体的内能与体积和温度有关 由体积决定物体的分子势能 由温度决定物体的分子平均动能 3 被封闭气体的变化特点及隐含条件 精讲精析 1 选a d 液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质 其分子间的作用力较强 在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用 分子势能和体积有关 a正确 晶体分为单晶体和多晶体 单晶体物理性质表现为各向异性 多晶体物理性质表现为各向同性 b错误 温度升高时 分子的平均动能增大 但不是每一个分子动能都增大 c错误 露珠由于受到表面张力的作用 表面积有收缩到最小的趋势即呈球形 d正确 2 由于在温度变化前后左端被封闭气体的体积没有发生变化 由查理定律可得代入数据可得恒温槽的温度t2 273k 364k t t2 273k 91 此过程中由于被封闭理想气体温度升高 故内能增大 由热力学第一定律知在没对外做功的前提下应该从外界吸收热量 答案 1 a d 2 364k或91 增大吸热 命题人揭秘 本题把热学的内能 晶体 表面张力 气体的压强等基本概念与气体实验定律 热力学第一定律等结合在一起命题 体现了高考的全面性和灵活性 在新课标地区 把多项选择和热力学的计算结合起来命题 不仅新颖 还能考查较多的知识点 这种命题趋势值得注意 求解 2 时 正确判断密封气体经历的状态变化过程 确定气体的初末状态是解题的关键 为此解题时须认真审题 字字看清 找准状态变化的具体过程 选相对应的气体实验定律 气体实验定律中的变质量问题 典例7 2011 海南高考 1 关于空气湿度 下列说法正确的是 填入正确选项前的字母 a 当人们感到潮湿时 空气的绝对湿度一定较大b 当人们感到干燥时 空气的相对湿度一定较小c 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示d 空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 2 如图 容积为v1的容器内充有压缩空气 容器与水银压强计相连 压强计左右两管下部由软胶管相连 气阀关闭时 两管中水银面等高 左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为v2 打开气阀 左管中水银下降 缓慢地向上提右管 使左管中水银面回到原来高度 此时右管与左管中水银面的高度差为h 已知水银的密度为 大气压强为p0 重力加速度为g 空气可视为理想气体 其温度不变 求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1 审题视角 解答本题时 可按以下思路分析 精讲精析 1 相对湿度越大 人感觉越潮湿 相对湿度大时 绝对湿度不一定大 故a错误 相对湿度较小时 人感觉干燥 故b正确 用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度 用空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做相对湿度 故c正确 d错误 2 气阀打开前 左管内气体的压强为p0气阀打开后稳定时的压强p2 p0 gh 根据等温变化 则有p1v1 p0v2 p2 v1 v2 联立 两式解得p1 p0 答案 1 b c 2 p0 命题人揭秘 本题 2 问左管中水银面上方有压缩空气和空气两部分气体 当打开气阀时两者混在一起 属于变质量问题 因此如何选取研究对象是解题关键 本题把这两部分气体看成一个整体 整体法 就可以化变质量为恒定质量 应用玻意耳定律求得结果 气体状态方程的综合应用 典例8 2011 上海高考 如图 绝热汽缸a与导热汽缸b均固定于地面 由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦 两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体 开始时体积均为v0 温度均为t0 缓慢加热a中气体 停止加热达到稳定后 a中气体压强为原来的1 2倍 设环境温度始终保持不变 求汽缸a中气体的体积va和温度ta 审题视角 解答本题时注意以下三点 关键点 1 明确理想气体a b的初 末状态 2 理解理想气体a b经历的状态变化以及对应的实验定律 3 能找出两部分气体之间的联系 如总体积不变 平衡时压强相等 精讲精析 设汽缸内气体的初态压强为p0 膨胀后a b压强相等 pa pb 1 2p0b中气体始末状态温度相等 由玻意耳定律得 p0v0 1 2p0 2v0 va 解得 va v0a部分气体满足理想气体状态方程解得 ta 1 4t0答案 v01 4t0 命题人揭秘 本题研究对象较多 有理想气体a b和活塞 其中刚性杆连接的绝热活塞是联系理想气体a b的桥梁和纽带 能正确判断出气体a b经历的状态变化以选择合适的规律是解题的关键点 气体实验定律的图象及综合应用问题 典例9 2010 江苏高考 1 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是 2 在将空气压缩装入气瓶的过程中 温度保持不变 外界做了24kj的功 现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底 若在此过程中 瓶中空气的质量保持不变 且放出了5kj的热量 在上述两个过程中 空气的内能共减小 kj 空气 选填 吸收 或 放出 的总热量为 kj 3 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1 3kg m3和2 1kg m3 空气的摩尔质量为0 029kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 若潜水员呼吸一次吸入2l空气 试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数 结果保留一位有效数字 审题视角 解答本题时应注意以下三点 关键点 1 明确p 图象的物理意义 2 熟练应用热力学第一定律 3 利用na的桥梁作用求分子的个数 精讲精析 1 等温变化时 根据pv c p与成正比 所以p 图象是一条通过原点的直线 故正确选项为b 2 根据热力学第一定律 u w q 第一阶段w1 24kj u1 0 所以q1 24kj 放热 第二阶段w2 0 q2 5kj 所以 u2 5kj 两过程共放热q q1 q2 29kj 内能变化 u 5kj 即减少5kj 3 设空气的摩尔质量为m 在海底和岸上的密度分别为 海和 岸 一次吸入空气的体积为v 则有 n na代入数据得 n 3 1022 答案 1 b 2 5放出29 3 3 1022 阅卷人点拨 分子动理论与内能高考指数 1 2012 大纲版全国卷 下列关于布朗运动的说法 正确的是 a 布朗运动是液体分子的无规则运动b 液体温度较高 悬浮粒子越小 布朗运动越剧烈c 布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的d 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 解析 选b d 布朗运动是悬浮在液体 或气体 中的微小粒子的无规则运动 是由液体分子对微小粒子的撞击作用的不平衡产生的 不是液体分子的无规则运动 选项a c错误 d正确 温度越高 分子运动速率越大 对微小粒子的冲量越大 布朗运动越剧烈 粒子越小 惯性越小 运动状态越容易改变 受撞击后加速度越大 运动越剧烈 所以液体温度越高 悬浮粒子越小 布朗运动越剧烈 选项b正确 2 2012 福建高考 关于热力学定律和分子动理论 下列说法正确的是 a 一定量气体吸收热量 其内能一定增大b 不可能使热量由低温物体传递到高温物体c 若两分子间距离增大 分子势能一定增大d 若两分子间距离减小 分子间引力和斥力都增大 解题指南 解答本题时应明确以下三点 1 改变气体内能的方式 2 分子力的特点及做功引起的能量变化关系 3 热力学第二定律的理解 解析 选d 据热力学第一定律 u w q可知气体吸收热量对外做功 内能不一定增大 a错 热量可以由低温物体传递到高温物体但要引起其他变化 b错 两分子间距离减小 分子间引力和斥力都增大 d对 当分子间作用力表现为斥力时 距离增大 分子势能减小 c错 3 2012 广东高考 清晨 草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠 这一物理过程中 水分子间的 a 引力消失 斥力增大b 斥力消失 引力增大c 引力 斥力都减小d 引力 斥力都增大 解析 选d 因为空气中的水汽凝结成水珠时 分子间的距离变小 而分子引力和分子斥力均随着分子间距离的减小而增大 故d选项正确 其他选项都错 4 2012 四川高考 物体由大量分子组成 下列说法正确的是 a 分子热运动越剧烈 物体内每个分子的动能越大b 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小c 物体的内能跟物体的温度和体积有关d 只有外界对物体做功才能增加物体的内能 解题指南 本题考查了分子动理论和热力学第一定律的内容 难度较低 但综合性较强 涉及的知识点较多 要求学生要熟练掌握相关知识 并能深入理解 解析 选c 因为温度是物体分子平均动能的标志 温度越高 表明分子热运动越剧烈 但并不是每个分子的动能都增大 所以a错 当分子之间的距离r r0时 随着分子之间距离的减小 引力和斥力同时增大 当分子之间的距离r r0时 随着分子之间距离的增大 引力和斥力同时减小 所以b错 物体的内能跟物体的温度和体积都有关系 c正确 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 物体吸热也可以增加物体的内能 d错误 所以答案选c 5 2011 广东高考 如图所示 两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来 下面的铅柱不脱落 主要原因是 a 铅分子做无规则热运动b 铅柱受到大气压力作用c 铅柱间存在万有引力作用d 铅柱间存在分子引力作用 解析 选d 挤压后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围 故不脱落的主要原因是分子之间的引力大于斥力 但合力表现为引力 故d正确 a b c错误 6 2011 上海高考 某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示 图中f v 表示v处单位速率区间内的分子数百分率 所对应的温度分别为t t t 则 a t t t b t t t c t t t t d t t t 解析 选b 因为对于给定的气体 当温度升高 分子热运动加剧 速率较大的分子所占百分比增高 分布曲线的峰值向速率大的方向移动即向高速区扩展 峰值变低 曲线变宽 变平坦 故b正确 误区警示 本题易错选a项 误认为图线越高温度越高 其原因是没明确f v图线的物理意义 图象的纵轴表示百分率 而不代表速率的大小 7 2010 福建高考 1 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律 后来有许多实验验证了这一规律 若以横坐标v表示分子速率 纵坐标f v 表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比 下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 2 如图所示 一定质量的理想气体密封在绝热 即与外界不发生热交换 容器中 容器内装有一可以活动的绝热活塞 今对活塞施以一竖直向下的压力f 使活塞缓慢向下移动一段距离后 气体的体积减小 若忽略活塞与容器壁间的摩擦力 则被密封的气体 a 温度升高 压强增大 内能减少b 温度降低 压强增大 内能减少c 温度升高 压强增大 内能增加d 温度降低 压强减小 内能增加 解析 1 选d 气体分子速率分布规律是中间多 两端少 且一切分子都在不停地做无规则运动 故选d 2 选c 由力f对密闭的气体做正功w 0 活塞绝热 则q 0 由热力学第一定律知 u 0 理想气体内能增大 t升高 又v减小 根据pv t c p增大 故选c 8 2010 全国卷 如图为两分子系统的势能ep与两分子间距离r的关系曲线 下列说法正确的是 a 当r大于r1时 分子间的作用力表现为引力b 当r小于r1时 分子间的作用力表现为斥力c 当r等于r2时 分子间的作用力为零d 在r由r1变到r2的过程中 分子间的作用力做负功 解析 选b c 本题考查了分子 分子势能与分子间距离的关系 识别图象是解题的关键点 当rr2时 分子势能随分子间距离的增大而增大 说明分子力做负功 因此分子间作用力表现为引力 所以选项a d均错 r r2是分子间斥力与引力相等的临界点 此时分子间作用力为零 故选项c正确 9 2012 新课标全国卷 关于热力学定律 下列说法正确的是 a 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量b 对某物体做功 必定会使该物体的内能增加c 可以从单一热源吸收热量 使之完全变为功d 不可能使热量从低温物体传向高温物体e 功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 解析 选a c e 做功和热传递都可以改变物体的内能 选项a正确 由热力学第一定律可知 对某物体做功 物体的内能可能增加 不变或减小 故b错 由热力学第二定律可知 通过外界作用可以从单一热源吸收热量 使之完全变为功 可以使热量从低温物体传向高温物体 所有的实际宏观热过程都是不可逆的 所以c e对 d错 固态 液态和物态变化高考指数 10 2011 福建高考 如图所示 曲线m n分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程 图中横轴表示时间t 纵轴表示温度t 从图中可以确定的是 a 晶体和非晶体均存在固定的熔点t0b 曲线m的bc段表示固液共存状态c 曲线m的ab段 曲线n的ef段均表示固态d 曲线m的cd段 曲线n的fg段均表示液态 解析 选b 由图象可知曲线m表示晶体 bc段表示晶体熔化过程 处于固液共存状态 b对 n表示非晶体 没有固定的熔点 a错 由于非晶体没有一定的熔点而是逐步熔化 因此c d错 11 2010 新课标全国卷 关于晶体与非晶体 下列说法正确的是 a 金刚石 食盐 玻璃和水晶都是晶体b 晶体的分子 或原子 离子 排列是有规则的c 单晶体和多晶体有固定的熔点 非晶体没有固定的熔点d 单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的 非晶体是各向同性的 解析 选b c 在选项a中 玻璃是非晶体 故a错 从晶体的微观结构可知 晶体的分子 或原子 离子 排列是有规则的 故b对 单晶体 多晶体区别于非晶体的特征是晶体有固定熔点而非晶体无固定熔点 故c对 单晶体的物理特性是各向异性的 而多晶体和非晶体是各向同性的 故d错 12 2010 海南高考 下列说法正确的是 a 当一定质量的气体吸热时 其内能可能减小b 玻璃 石墨和金刚石都是晶体 木炭是非晶体c 单晶体有固定的熔点 多晶体和非晶体没有固定的熔点d 当液体与大气相接触时 液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部e 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 与单位体积内气体的分子数和气体温度有关 解析 选a d e 一定质量的气体吸热时 如果同时对外做功 且做的功大于吸收的热量 则内能减小 a正确 玻璃是非晶体 b错 多晶体也有固定的熔点 c错 液体表面层内的分子受到液体内部分子的引力指向液体内部 液体表面层内的分子受到气体分子的微小引力背离液体内部 因此分子力的合力指向液体内部 d正确 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 决定气体的压强 因此与单位体积内分子数和气体的温度有关 e对 气体及气体实验定律高考指数 13 2012 福建高考 空气压缩机的储气罐中储有1 0atm的空气6 0l 现再充入1 0atm的空气9 0l 设充气过程为等温过程 空气可看做理想气体 则充气后储气罐中气体压强为 a 2 5atmb 2 0atmc 1 5atmd 1 0atm 解题指南 解答本题时应明确以下两点 1 充气过程可看成等温压缩过程 2 理想气体等温变化可应用玻意耳定律 解析 选a 依题可知p1 1atm v1 15 0l v2 6l 据p1v1 p2v2得p2 2 5atm 故选a 14 2012 重庆高考 如图为伽利略设计的一种测温装置示意图 玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通 下端插入水中 玻璃泡中封闭有一定量的空气 若玻璃管内水柱上升 则外界大气的变化可能是 a 温度降低 压强增大b 温度升高 压强不变c 温度升高 压强减小d 温度不变 压强减小 解题指南 解答本题需要明确两点 1 明确大气压 玻璃泡内气压和水柱压强三者之间的关系 2 玻璃泡内空气温度 压强可变化而认为体积不变化 解析 选a 根据压强关系 外部气压等于内部气压加上水柱压强 即p0 p gh 当外界大气压强p0增大时 由于玻璃泡内空气体积 温度 压强都不变 所以水柱上升 当外界温度降低时 由于玻璃泡中的空气体积v不变 内部气体压强p减小 所以导致水柱上升 因此 选项a正确 15 2011 新课标全国卷 对于一定量的理想气体 下列说法正确的是 a 若气体的压强和体积都不变 其内能也一定不变b 若气体的内能不变 其状态也一定不变c 若气体的温度随时间不断升高 其压强也一定不断增大d 气体温度每升高1k所吸收的热量与气体经历的过程有关e 当气体温度升高时 气体的内能一定增大 解析 选a d e 对一定质量的理想气体 有 常量 当体积和压强不变时 温度也不变 而其内能仅由温度决定 故其内能不变 因此a正确 在等温时 理想气体内能不变 但其状态可以变化 并遵循玻意耳定律 故b错 由于 常量 当v与t成正比时 p不变 故c错 对气体 在等压和等容情况下 比热容不同 因此d正确 由于理想气体的内能仅由温度决定 温度升高 内能增大 故e正确 16 2010 广东高考 如图所示 某种自动洗衣机进水时 与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气 通过压力传感器感知管中的空气压力 从而控制进水量 设温度不变 洗衣缸内水位升高 则细管中被封闭的空气 a 体积不变 压强变小b 体积变小 压强变大c 体积不变 压强变大d 体积变小 压强变小 解析 选b 由题图可知空气被封闭在细管内 水面升高时 温度不变 气体体积减小 根据玻意耳定律 气体压强增大 b选项正确 17 2009 全国卷 如图 水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分 隔板可在汽缸内无摩擦滑动 右侧气体内有一电热丝 汽缸壁和隔板均绝热 初始时隔板静止 左右两边气体温度相等 现给电热丝提供一微弱电流 通电一段时间后切断电源 当缸内气体再次达到平衡时 与初始状态相比 a 右边气体温度升高 左边气体温度不变b 左右两边气体温度都升高c 左边气体压强增大d 右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 解析 选b c 当电热丝通电后 右边的气体内能增加 温度升高 从而压强变大 进而推动活塞向左移动 活塞向左移动过程中 右边气体对左边的气体做功 左边气体内能增加温度升高 压强也变大 而右边气体的压强 温度又会降低 当再次达到平衡时两边气体压强又相等 但比初始状态的压强大 对右边气体由 常量 知温度比初始状态高 则内能比初始状态大 由能量守恒知 两边气体内能的总增加量应等于电热丝放出的热量 b c正确 18 2009 上海高考 如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管 水银柱将气体分隔成a b两部分 初始温度相同 使a b升高相同温度达到稳定后 体积变化量为 va vb 压强变化量为 pa pb 对液面压力的变化量为 fa fb 则 a 水银柱向上移动了一段距离b va vbc pa pbd fa fb 解析 选a c 解法一 公式法首先假设液柱不动 则a b两部分气体发生等容变化 由查理定律 对气体a 由对气体b 又初始状态满足pa pb gh得 p a pa p b pb 因此 液柱将向上移动 故 pa pb fa fb a c正确 d错误 由于水银不可压缩 气体的总体积不变 因此 va vb 所以b错误 解法二 图象法假设液柱不动 初状态 pa pb 升高相同温度 pa pb fa fb 所以液柱上升 a c正确 d错误 由于水银不可压缩 气体的总体积不变 因此 va vb 所以b错误 19 2010 上海高考 如图所示 上端开口的圆柱形汽缸竖直放置 表面积为5 10 3m2 一定质量的气体被质量为2 0kg的光滑活塞封闭在汽缸内 其压强为 pa 大气压强取1 01 105pa g取10m s2 若从初温27 开始加热气体 使活塞离汽缸底部的高度由0 50m缓慢地变为0 51m 则此时气体的温度为 解析 对封闭气体有 p p1 1 01 105pa pa 1 05 105pa 升温时气体做等压变化 由得t2 t1 300k 306k 由t2 273 t2得t2 33 c 答案 1 05 10533 20 2012 江苏高考 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 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答案 5 0 102j 21 2012 新课标全国卷 如图 由u形管和细管连接的玻璃泡a b和c浸泡在温度均为0 的水槽中 b的容积是a的3倍 阀门s将a和b两部分隔开 a内为真空 b和c内都充有气体 u形管内左边水银柱比右边的低60mm 打开阀门s 整个系统稳定后 u形管内左右水银柱高度相等 假设u形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积 1 求玻璃泡c中气体的压强 以mmhg为单位 2 将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时 u形管内左右水银柱高度差又为60mm 求加热后右侧水槽的水温 解析 1 在打开阀门s前 两水槽水温均为t0 273k 设玻璃泡b中气体压强为p1 体积为vb 玻璃泡c中气体压强为pc 依题意有p1 pc p 式中 p 60mmhg 在打开阀门s后 两水槽水温均为t0 设玻璃泡b中气体压强为pb 依题意 有pb pc 玻璃泡a和b中气体的体积为v2 va vb 根据玻意耳定律得p1vb pbv2 联立 式 并代入题给数据得pc p 180mmhg 2 当右侧水槽的水温加热至t 时 u形管左右水银柱高度差为 p 玻璃泡c中气体压强为p c pb p 玻璃泡c的气体体积不变 根据查理定律得 联立 式 并代入题给数据得t 364k 答案 1 180mmhg 2 364k 22 2011 新课标全国卷 如图 一上端开口 下端封闭的细长玻璃管 下部有长l1 66cm的水银柱 中间封有长l2 6 6cm的空气柱 上部有长l3 44cm的水银柱 此时水银面恰好与管口平齐 已知大气压强为p0 76cmhg 如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周 求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度 封入的气体可视为理想气体 在转动过程中没有发生漏气 解题指南 解决本题需抓住以下几点 1 要明确本题的研究对象是密封气体 同时会确定密封气体经历的状态变化和初末状态 2 要会挖掘隐含条件 封入的气体可视为理想气体 在转动过程中没有发生漏气 说明是质量一定的理想气体 玻璃管的总长可以确定 3 能判断出玻璃管开口向下时 原来上部的水银有一部分会流出 封闭端会有部分真空 解析 设玻璃管开口向上时 空气柱的压强为p1 p0 gl3 式中 和g分别表示水银的密度和重力加速度 玻璃管开口向下时 原来上部的水银有一部分会流出 封闭端会有部分真空 设此时开口端剩下的水银柱长度为x 则p2 gl1 p0 p2 gx 式中 p2为管内空气柱的压强 由玻意耳定律有p1l2s p2hs 式中 h是此时空气柱的长度 s为玻璃管的横截面积 由 式和题干条件得h 12cm 从开始转动一周后 设空气柱的压强为p3 则p3 p0 gx 由玻意耳定律得p1l2s p3h s 式中 h 是此时空气柱的长度 解得h 9 2cm答案 12cm9 2cm 23 2010 海南高考 如图所示 体积为v 内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞 汽缸内密封有温度为2 4t0 压强为1 2p0的理想气体 p0和t0分别为大气的压强和温度 已知 气体内能u与温度t的关系为u t 为正的常量 容器内气体的所有变化过程都是缓慢的 求 1 缸内气体与大气达到平衡时的体积v1 2 在活塞下降过程中 汽缸内气体放出的热量q 解析 1 在气体压强由p 1 2p0下降到p0的过程中 气体体积不变 温度由t 2 4t0变为t1 由查理定律得 解得 t1 2t0在气体温度由t1变为t0的过程中 体积由v减小到v1 气体压强不变 由盖 吕萨克定律得 解得 2 在活塞下降过程中 活塞对气体做的功为 w p0 v v1 在这一过程中 气体内能的减少量为 u t1 t0 由热力学第一定律得 汽缸内气体放出的热量为 q w u 解得 答案 1 2 理想气体状态变化的图象问题高考指数 24 2011 上海高考 如图 一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b 在此过程中 其压强 a 逐渐增大b 逐渐减小c 始终不变d 先增大后减小 解析 选a 由从状态a到b由等压线知 斜率减小即压强增大 a正确 25 2010 上海高考 一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab bc cd da四个过程 其中bc的延长线通过原点 cd垂直于ab且与水平轴平行 da与bc平行 则气体体积在 a ab过程中不断增加b bc过程中保持不变c cd过程中不断增加d da过程中保持不变 解析 选a b 在p t图象中 过气体状态点和坐标原点o的连线的斜率与气体在该状态下体积的倒数成正比 由于bc的延长线过坐标原点 斜率不变 气体做等容变化 将o与d o与a连起来 可得另外两条等容线 它们的斜率关系kod koa kbc 故cd过程气体体积减小 da过程气体体积增加 ab过程气体体积增加 故正确答案为a b 方法技巧 巧解热学图象问题 1 识好图 要清楚纵横坐标的含义 清楚等温 等压 等容变化在p v图象 p t图象 v t图象上的特点 2 会读图 从图象中提取相关的信息 如物态变化的特点 已知量 待求量等 3 会画图 根据气体状态变化的特点 画出相应的图象 热力学定律与能量守恒高考指数 26 2012 广东高考 景颇族的祖先发明的点火器如图所示 用牛角做套筒 木制推杆前端粘着艾绒 猛推推杆 艾绒即可点燃 对筒内封闭的气体 在此压缩过程中 a 气体温度升高 压强不变b 气体温度升高 压强变大c 气体对外界做正功 气体内能增加d 外界对气体做正功 气体内能减少 解题指南 本题利用热力学第一定律及理想气体状态方程求解 解析 选b 由于套筒内封闭着一定质量的气体 当猛推推杆时推杆迅速压缩气体 外界对气体做正功 由于这一过程进行得很快 可以看成是一个近似的绝热过程 即整个系统来不及向外界传递热量 根据热力学第一定律 这时外力做的功只能用来增加气体的内能 这就使气体分子的运动加剧 引起气体分子平均动能增加 气体温度升高 所以艾绒即刻被点燃 由于被封闭的气体质量不变 温度升高 而体积变小 则由气体状态方程知压强变大 故b选项正确 其他选项都错 27 2011 福建高考 一定量的理想气体在某一过程中 从外界吸收热量2 5 104j 气体对外界做功1 0 104j 则该理想气体的 a 温度降低 密度增大b 温度降低 密度减小c 温度升高 密度增大d 温度升高 密度减小 解析 选d 由热力学第一定律 u w q q 2 5 104j w 1 0 104j可知 u大于零 气体内能增加 温度升高 a b错 气体对外做功 体积增大 密度减小 c错 d对 28 2011 广东高考 如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图 m n两筒间密闭了一定质量的气体 m可沿n的内壁上下滑动 设筒内气体不与外界发生热交换 在m向下滑动的过程中 a 外界对气体做功 气体内能增大b 外界对气体做功 气体内能减小c 气体对外界做功 气体内能增大d 气体对外界做功 气体内能减小 解析 选a m向下滑动的过程中 气体体积减小 故外界对气体做功 由于筒内气体不与外界发生热交换 说明q 0 由热力学第一定律 u w q知 内能的改变 u取决于做功w 因外界对气体做功 故气体的内能增大 a正确 b c d错误 29 2010 广东高考 如图是密闭的汽缸 外力推动活塞p压缩气体 对缸内气体做功800j 同时气体向外界放热200j 缸内气体的 a 温度升高 内能增加600jb 温度升高 内能减少200jc 温度降低 内能增加600jd 温度降低 内能减少200j 解析 选a 由热力学第一定律 u w q得 u 800j 200j 600j 因 u 600j 0 故内能增加600j 一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关 故温度一定升高 选项a正确 30 2010 重庆高考 给旱区送水的消防车停于水平地面 在缓慢放水过程中 若车胎不漏气 胎内气体温度不变 不计分子间势能 则胎内气体 a 从外界吸热b 对外界做负功c 分子平均动能减小d 内能增加 解析 选a 选胎内气体为研究对象 由于气体温度不变 气体的状态变化遵循玻意耳定律 在放水过程中 气体的压强逐渐减小 体积逐渐增大 气体对外界做正功 b错误 由热力学第一定律 u w q知 气体温度不变 分子的平均动能不变 内能不变 又因气体对外做功 则从外界吸收热量 a正确 c d错误 31 2010 浙江高考 质量一定的某种物质 在压强不变的条件下 由液态 到气态 可看成理想气体 变化过程中温度 t 随加热时间 t 变化关系如图所示 单位时间所吸收的热量可看做不变 1 以下说法正确的是 a 在区间 物质的内能不变b 在区间 分子间的势能不变c 从区间 到区间 物质的熵增加d 在区间 物质分子的平均动能随着时间的增加而增大 2 在区间 若将压强不变的条件改为体积不变 则温度升高 填 变快 变慢 或 快慢不变 请说明理由 解析 1 选b c d 物体的内能是分子总动能与分子总势能之和 在区间 温度不变 分子平均动能不变 吸收的热量用来增加分子间势能 物质的内能增大 选项a错误 理想气体分子间作用力为零 不考虑分子势能 选项b正确 从区间 到区间 分子无规则运动加剧 熵增加 选项c正确 温度是分子平均动能的标志 选项d正确 2 根据热力学第一定律 u q w和理想气体的状态方程可知 在吸收相同的热量q时 压强不变的条件下 v增加 w 0 u1 q w 体积不变的条件下 w 0 u2 q 所以 u1 u2 体积不变的情况下温度升高变快 答案 1 b c d 2 变快理由见解析 方法技巧 气体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法 1 气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体 2 解决具体问题时 分清气体的变化过程是求解问题的关键 根据不同的变化 找出与之相关的气体状态参量 利用相关规律解决 3 对理想气体 只要体积变化外界对气体 或气体对外界 要做功w p v 只要温度发生变化 其内能要发生变化 4 结合热力学第一定律 u w q求解问题 32 2010 山东高考 一太阳能空气集热器 底面及侧面为隔热材料 顶面为透明玻璃板 集热器容积为v0 开始时内部封闭气体的压强为p0 经过太阳暴晒 气体温度由t0 300k升至t1 350k 1 求此时气体的压强 2 保持t1 350k不变 缓慢抽出部分气体 使气体压强再变回到p0 求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值 判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热 并简述原因 解析 1 设升温后气体的压强为p1 由查理定律得 代入数据得 p1 p0 2 抽气过程可视为等温膨胀过程 设膨胀后的总体积为v 由玻意耳定律得 p1v0 p0v 联立 式解得 v v0 设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为k 由题意得 k 联立 式解得 k 因为抽气过程中剩余气体的温度不变 故内能不变 而剩余气体膨胀对外做功 所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热 答案 1 p0 2 吸热原因见解析 方法技巧 用整体法巧解变质量问题在向某一容器内多次充气或容器向外放气的过程中 容器内气体的量是变化的 如果把参与的气体看做一个整体 就可以化变质量为恒定质量的气体处理 例如 在等温情况下向一固定容器内充气 原容器参量为p0 v0 充入气体参量为p1 v1 充气后容器内气体压强为p2 则有p0v0 p1v1 p2v0 另一种情况为容器释放出气体 则有等式p0v0 p1v1 p2v0成立 式中p1 v1为释放出气体的压强和体积 p2为容器内气体的最后压强 分子动理论1 物质是由大量分子组成的 1 分子的大小 一般分子直径的数量级 10 10m 估测的方法 油膜法 2 一般分子质量的数量级 10 26kg 3 阿伏加德罗常数 1mol的任何物质都含有相同的粒子数 用符号na表示 na 6 02 1023mol 1 na是联系宏观量和微观量的桥梁 4 分子模型 球体模型直径为 立方体模型边长为d 2 分子永不停息地做无规则热运动 1 扩散现象 相互接触的物体互相进入对方的现象 温度越高 扩散越快 2 布朗运动的特点 永不停息 无规则运动 颗粒越小 运动越剧烈 温度越高 运动越剧烈 运动轨迹不确定 3 分子间存在着相互作用力 1 分子间同时存在相互作用的引力和斥力 2 分子力是分子间引力和斥力的合力 3 r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离 其数量级为10 10m 4 如图所示 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 随分子间距离的减小而增大 但总是斥力变化得较快 r r0时 f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引和f斥都随距离的增大而减小 但f斥比f引减小得更快 分子力f表现为引力 r 10r0 10 9m 时 f引 f斥迅速减弱 几乎为零 分子力f 0 名师点睛 1 固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的球体 分子的体积仅适用于固体和液体 对气体不适用 2 对于气体分子 d 的值并非气体分子的大小 而是两个相邻的气体分子之间的平均距离 3 阿伏加德罗常数是联系微观与宏观数量的桥梁 状元心得 处理微观量估算问题的方法1 微观物理量 分