2012版高考物理 3-2-1精品系列 专题18 热学（教师版）

1 专题专题 1818 热学 教师版 热学 教师版 本部分的命题多集中分子动理论 估算分子数目和大小 热力学两大定律的应用 气体状 态参量的意义及与热力学第一定律的综合 还有气体实验定律和气体状态方程的应用及图 象表示气体状态的变化过程等知识点上 多以选择题和填空题的形式出现 对热学前面知 识的考查往往在一题中容纳更多的知识点 把热学知识综合在一起进行考查 多以选择题 和填空题的形式出现 对后者的考查多以计算题的形式出现 着重考查热学状态方和的应 用 物理课程新标准 在课程性质中指出 高中物理课程有助于学生继续学习基本的物 理知识与技能 增强创新意识和实践能力 发展探索自然 理解自然的兴趣与热情 近 两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题 同时 本考点还可以与生活 生产的实际相联来考查热学知识在实际中的应用 热学是研究与温度有关的热现象的科学 它是从两方面来研究热现象及其规律的 一是从 物质的微观结构即分子动理论的观点来解释与揭示热学宏观量及热学规律的本质 二是以 观测和实验事实为依据 寻求热学参量间的关系及热功转换的关系 虽然热学部分知识点 较分散 大多属于定性了解的内容 并非重点内容 不必要搞得过难 但要全面落实基础 知识和基本技能 强调对基本概念 基本规律的理解 做到不留知识盲点 对分子动理论 热传递和做功部分不能降低要求 对气体的问题只要求知道气体的压强 体积 温度之间的关系即就可以了 不必进行过难的计算 但可能出现定性 p1V1 T1 p2V2 T2 综合题 预测 2013 年高考热学命题方向为 1 分子动理论要点 分子力 分子大小 质量 数 目估算 2 内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素 3 理想气 体状态方程和用图表示气体状态的变化 4 热现象实验与探索过程的方法 5 以科 技前沿 社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用 考点定位考点定位 本考点的命题多集中分子动理论 估算分子数目和大小 热力学两大定律的 应用 气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合 还有气体实验定律和气体状态方 程的应用及图象表示气体状态的变化过程等知识点上 多以选择题和填空题的形式出现 对热学前面知识的考查往往在一题中容纳更多的知识点 把热学知识综合在一起进行考查 多以选择题和填空题的形式出现 对后者的考查多以计算题的形式出现 着重考查热学状 态方和的应用 物理课程新标准 在课程性质中指出 高中物理课程有助于学生继续学 习基本的物理知识与技能 增强创新意识和实践能力 发展探索自然 理解自然的兴趣与 热情 近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景 试题 同时 本考点还可以与生活 生产的实际相联来考查热学知识在实际中的应用 热学是研究与温度有关的热现象的科学 它是从两方面来研究热现象及其规律的 一是从 物质的微观结构即分子动理论的观点来解释与揭示热学宏观量及热学规律的本质 二是以 观测和实验事实为依据 寻求热学参量间的关系及热功转换的关系 虽然热学部分知识点 较分散 大多属于定性了解的内容 并非重点内容 不必要搞得过难 但要全面落实基础 知识和基本技能 强调对基本概念 基本规律的理解 做到不留知识盲点 对分子动理论 热传递和做功部分不能降低要求 对气体的问题只要求知道气体的压强 体积 温度之间的关系即就可以了 不必进行过难的计算 但可能出现定性 p1V1 T1 p2V2 T2 综合题 高频考点主要有 1 物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数 分子的热运动 布朗运 2 动 分子间的相互作用力 2 分子热运动 温度是物体分子热运动平均动能的标志 物体分子间的相互作用势能 物 体的内能 3 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 热量 能量守恒定律 4 气体的体积 压强 温度间的关系 5 热力学第一 二定律 6 气体压强的微观意义 考点考点 PK PK 考点考点 1 1 分子动理论分子动理论 例 1 下列关于分子势能的说法中 正确的是 A 分子间距离增大 分子势能也增大 B 分子间距离减小 分子势能增大 C 当分子间距离 r r0时分子势能为零 D 当分子间距离 r r0时分子势能最小 考点考点 2 2 物体内能物体内能 能量守恒能量守恒 例 2 关于物体内能的变化 以下说法中正确的是 A 物体吸收热量 内能一定增大 B 物体对外做功 内能一定减少 C 物体吸收热量 同时对外做功 内能可能不变 D 物体放出热量 同时对外做功 内能可能不变 解析 本题主要考查热力学第一定律的应用 根据热力学第一定律 U W Q 物体的内 能的变化与外界对物体做功 或物体对外界做功 物体从外界吸热 或向外界放热 这两种 因素有关 物体吸收热量 但有可能同时对外做功 故内能有可能不变甚至减小 故 A 项 不正确 同理 物体对外做功的同时有可能吸热 故内能不一定减小 故 B 项不正确 若 物体吸收的热量与对外做功相等 则内能不变 故 C 正确 因放热和对外做功都会使物体 内能减小 故 D 项不正确 考点考点 3 3 气体压强气体压强 气体压强 体积 温度间的关系气体压强 体积 温度间的关系 例 3 如图 8 37 2 所示 U型管竖直静止放置 左端封闭 右端开口向上 用水银柱封 有一部分气体A 左侧水银面比右侧水银面高h 外界大气压为P0 水银密度为 求被 封闭气体A的压强 3 解析 由于静止液体同一深度压强相等 B C在同一深度 PB PC 以高为h的水 银柱为研究对象 它受到竖直方向的三个力作用而处于静止状态 故有 PB S mg PA S 其中m gSh PA PB gh PB PC P0 PA P0 gh 2012 2012 高考试题解析高考试题解析 2012 重庆 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 答案 A 解析 设玻璃泡中气体压强为p 外界大气压强为p 则p p gh 且玻璃泡中 气体与外界大气温度相同 液柱上升 气体体积减小 根据理想气体的状态方程 C可 pV T 知 变大 即变大 BCD 均不符合要求 A 正确 p T p T 考点定位 气体 2012 上海 28 6 分 右图为 研究一定质量气体在压强不变的条件下 体积变化与 温度变化关系 的实验装置示意图 粗细均匀的弯曲玻璃管 A 臂插入烧瓶 B 臂与玻璃管 C 下部用橡胶管连接 C 管开口向上 一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内 开始时 B C 内的水银面等高 4 1 若气体温度升高 为使瓶内气体的压强不变 应将 C 管 填 向上 或 向下 移动 直至 2 单选 实验中多次改变气体温度 用 t表示气体升高的摄氏温度 用 h表示 B 管内水银面高度的改变量 根据测量数据作出的图线是 2012 广东 14 景颇族的祖先发明的点火器如图 1 所示 用牛角做套筒 木质推杆前端 粘着艾绒 猛推推杆 艾绒即可点燃 对筒内封闭的气体 再次压缩过程中 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 其体内能增加 D 外界对气体做正功 气体内能减少 答案 B 解析 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 U W Q 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 其它选项都错 考点定位 气体 2012 大纲版全国卷 14 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 液体温度越高 悬浮粒子越小 布朗运动越剧列 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 5 答案 BD 解析 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动 是液体分子的无规则运动的反映 布 朗运动不是由于液体各部分的温度不同而引起的选项 AC 错误 液体温度越高 悬浮粒子越 小 布朗运动越剧列 选项 B 正确 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 选项 D 正确 考点定位 此题考查分子动理论 17 模块 3 3 试题 12 分 1 2012 海南 两分子间的斥力和引力的合力 F 与分子间距离 r 的关系如图中曲线所 示 曲线与 r 轴交点的横坐标为 r0 相距很远的两分子在分子力作用下 由静止开始相 互接近 若两分子相距无穷远处时分子势能为零 下列说法正确的是 A 在 r r0阶段 F 做正功 分子动能增加 势能减小 B 在 rr0阶段 两分子间的斥力和引力的合力 F 表现为引力 两分子 在分子力作用下 由静止开始相互接近 F 做正功 分子动能增加 势能减小 选项 A 正 确 在 rT T C D IIIIII TTT IIIIIIII TT TT IIIIII TTT 答案 B 解析 曲线下的面积表示表示分子速率从 0 所有区间内分子数的比率之和 显然其 值应等于 1 当温度升高时 分子的速率普遍增大 所以曲线的高峰向右移动 曲线变宽 但由于曲线下总面积恒等于 1 所以曲线的高度相应降低 曲线变得平坦 所以 T T T 4 上海 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 11 A 逐渐增大 B 逐渐减小 C 始终不变 D 先增大后减小 答案 A 解析 因为 从图像上看 所以 选项 A 正确 b bb a aa T VP T VP b b a a T V T V ba PP 5 四川 气体能够充满密闭容器 说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外 A 气体分子可以做布朗运动 B 气体分子的动能都一样大 C 相互作用力十分微弱 气体分子可以自由运动 D 相互作用力十分微弱 气体分子间的距离都一样大 6 新课标 物理 选修 3 3 15 分 1 6 分 对于一定量的理想气体 下列说法正确的是 ADE 选对一个给 3 分 选对两个给 4 分 选对 3 个给 6 分 每选错一个扣 3 分 最低得分为 0 分 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段升高 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 2 9 分 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 Po 70cmHg 如果使玻璃管绕低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 设玻璃管口向上时 空气柱压强为 P1 P0 gl3 式中 和g分别表示水银的高度和重力加速度 玻璃管口向下时 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 剩的水银柱长度为x 则 P2 gl1 P2 gx P0 式中 P2为管内空气柱的压强 由玻意耳定律得 P1 Sl2 P2 Sh 式中 h是此时空气柱的长度 S为玻璃管的横截面积 由 式和题给条件得 h 12cm 12 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 P1 Sl2 P2 Sh 式中 h 是此时空气柱的长度 由 式得 h 9cm 7 上海 如图 绝热气缸 A 与导热气缸 B 均固定于地面 由刚性杆连接的绝热活塞与两 气缸间均无摩擦 两气缸内装有处于平衡状态的理想气体 开始时体积均为 温度均为 0 V 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 0 T 度始终保持不变 求气缸 A 中气体的体积和温度 A V A T 解析 设初态压强为 膨胀后 A B 压强相等 0 p 0 1 2 B pp B 中气体始末状态温度相等 0000 1 2 2 A p VpVV 0 7 6 A VV A 部分气体满足 0000 0 1 2 A p Vp V TT 0 1 4 A TT 13 答案 0 7 6 A VV 0 1 4 A TT 8 山东 8 分 物理 物理 3 3 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 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 1 h 14cm 后将 A 放入待测恒温槽中 上 下移动 D 使 C 中水银面仍在 O 点处 测得 D 中水银面高出 O 点 2 h 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 9 江苏 选修模块 3 3 12 分 14 1 如题 12A 1 图所示 一演示用的 永动机 转轮由 5 根轻杆和转轴构成 轻杆的末端 装有形状记忆合金制成的叶片 轻推转轮后 进入热水的叶片因伸展面 划水 推动转轮转动 离开热水后 叶片形状迅速恢复 转轮因此 能较长时间转动 下列说法正确的是 A 转轮依靠自身惯性转动 不需要消耗外界能量 B 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C 转动的叶片不断搅动热水 水温升高 D 叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 2 如题 12A 2 图所示 内壁光滑的气缸水平放置 一定质量的 理想气体被密封在气缸内 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 选增 增大 不变 或 减小 气体内能变化了 3 某同学在进行 用油膜法估测分子的大小 的实验前 查阅数据手册得知 油酸的 摩尔质量 M 0 283kg mol 1 密度 0 895 103kg m 3 若 100 滴油酸的体积为 1ml 则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少 取 NA 6 02 1023mol 1 球的体积 V 与 直径 D 的关系为 结果保留一位有效数字 3 1 6 VD 15 10 海南 模块 3 3 试题 12 分 1 4 分 关于空气湿度 下列说法正确的是 填入正确选项前的字母 选对 1 个给 2 分 选对 2 个给 4 分 选错 1 个扣 2 分 最低得 0 分 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汽的压强表示 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 8 分 如图 容积为的容器内充有压缩空气 容器与水银压强计相连 压强计左 1 V 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 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 2 V 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 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 O P 的压强 P1 16 11 福建 物理选修 3 3 本题共有两小题 每小题 6 分 共 12 分 每小题只有一个 选项符合题意 1 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 图中横线表示 时间 t 纵轴表示温度 T 从图中可以确定的是 填选项前的字母 A 晶体和非晶体均存在固定的熔点 T0 B 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 2 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 填选项前的字母 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 12 全国 6 分 注意 在试题卷上作答无效 17 在 油膜法估测油酸分子的大小 试验中 有下列实验步骤 往边长约为 40cm 的浅盆里倒入约 2cm 深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒 在水面上 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形状稳定 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上 计算出油膜的面积 根据油酸的体积和面积 计算出油酸分子直径的大小 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中 记下量筒内每增加一定体 积时的滴数 由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积 将玻璃板放在浅盘上 然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步骤中 正确的顺序是 填写步骤前面的数字 2 将 1cm3的油酸溶于酒精 制成 300cm3的油酸酒精溶液 测得 1cm3的油酸酒精溶液有 50 滴 现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上 测得所形成的油膜的面积是 0 13m2 由此估 算出油酸分子的直径为 m 结果保留 1 位有效数字 2010 2010 高考试题解析高考试题解析 1 2010 2010 重庆重庆 1 1 给旱区送水的消防车停于水平面 在缓缓放水的过程中 若车胎不漏 气 胎内气体温度不变 不计分子势能 则胎内气体 A 从外界吸热 B 对外界做负功 B 分子平均动能减少 D 内能增加 答案 A 解析 胎内气体经历了一个温度不变 压强减小 体积增大的过程 温度不变 分子平 均动能和内能不变 体积增大气体对外界做正功 根据热力学第一定律气体一定从外界吸 热 A 正确 3 3 2010 2010 上海物理上海物理 14 14 分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生 并随着分子间距的 18 变化而变化 则 A 分子间引力随分子间距的增大而增大 B 分子间斥力随分子间距的减小而增大 C 分子间相互作用力随分子间距的增大而增大 D 分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 答案答案 B 解析 根据分子力和分子间距离关系图象 如图 选 B 4 4 2010 2010 上海物理上海物理 22 22 如图 上端开口的圆柱形气缸竖直放置 截面积为 32 5 10 m 一定质量的气体被质量为 2 0kg 的光滑活塞封闭在气缸内 其压强为 pa 大气压强取 1 01 5 10 pa g 取 2 10 m s 若从初温 0 27 c开始加热气体 使活塞离气缸底部的高度由 0 5m 缓慢变为 0 51m 则此时气体的温度为 解析 5 0 1 41 10 mg PPpa S 12 12 PVPV TT T2 306K t2 33 本题考查气体实验定律 5 5 2010 2010 福建福建 28 28 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 表示分子速率 纵坐标 f 表示各速率区间 的分子数占总分子数的百分比 下面国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 填选项前的字母 19 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 填选项前的字母 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 答案 答案 1 D 2 C 6 6 2010 2010 上海物理上海物理 10 10 如图 玻璃管内封闭了一段气体 气柱长度为l 管内外水银面 高度差为 h 若温度保守不变 把玻璃管稍向上提起一段距离 则 A h l均变大 B h l均变小 C h变大l变小 D h变小l变大 解析 根据cl p l变大 p变小 根据ghpp 0 h变大 选 D 答案 D 7 7 2010 2010 上上海物理海物理 17 17 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 首先 因为bc的延长线通过原点 所以bc是等容线 即气体体积在bc过程中保持不变 B 正确 ab是等温线 压强减小则体积增大 A 正确 cd是等压线 温度降低则体积减小 C 错误 连接 ao 交 cd 于 e 则 ae 是等容线 即 ea V V 因为 ed V V 所以 ad V V 所以da过程中体积不是保持不变 D 错误 答案 AB 20 8 8 2010 2010 海南物理海南物理 17 17 1 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它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 答案 ADE 解析 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 分子液体内部分子间距离的密度都大于大气 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 2 8 分 如右图 体积为 V 内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的 活塞 气缸内密封有温度为 0 2 4T 压强为 0 1 2p 的理想气体 0 p 和 0 T 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 气缸内气体与大气达到平衡时的体积 1 V ii 在活塞下降过程中 气缸内气体放出的热量 Q 21 9 9 2010 2010 上海物理上海物理 30 30 如图 一质量不计 可上下自由活动的活塞将圆筒分为上下两室 两室中分别封闭有理想气体 筒的侧壁为绝缘体 上底 N 下底 M 及活塞 D 均为导体并按 图连接 活塞面积 2 2Scm 在电键 K 断开时 两室中气体压强均为 0 240pPa ND 间 距 1 1lm DM 间距 2 3lm 将变阻器的滑片 P 滑 到左端 B 闭合电键后 活塞 D 与下底 M 分别带有等量 异种电荷 并各自产生匀强电场 在电场力作用下活塞 D 发生移动 稳定后 ND 间距 1 3lm DM 间距 2 1lm 活塞 D 所带电量的绝对值 0 qSE 式中 E 为 D 与 M 所带电荷产生的合场强 常量 1222 0 8 85 10 CN m 求 22 两室中气体的压强 设活塞移动前后气体温度保持不变 活塞受到的电场力大小 F M 所带电荷产生的场强大小 M E和电源电压 U 使滑片 P 缓慢地由 B 向 A 滑动 活塞如何运动 并说明理由 1 1 已知地球半径约为 6 4 106 m 空气的摩尔质量约为 29 10 3 kg mol 一个标准大 气压约为 1 0 105 Pa 利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为 A 4 1016 m3 B 4 1018 m3 C 4 1020 m3 D 4 1022 m3 2 2 对一定量的气体 下列说法正确的是 A 气体的体积是所有气体分子的体积之和 B 气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高 C 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D 当气体膨胀时 气体分子之间的势能减小 因而气体的内能减少 答案 BC 解析 气体分子距离远大于分子大小 所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和 A 项错 温度是物体分子平均动能的标志 是表示分子热运动剧烈程度的物理量 B 项正确 气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击产生的 C 项正确 气体膨胀 说明气体对 外做功 但不能确定吸 放热情况 故不能确定内能变化情况 D 项错 23 3 3 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 5000 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 6 1023 mol 1 A 10 年B 1 千年C 10 万年D 1 千万年 答案 C 解析 1 g 水的分子个数个 则完成任务所需时间t 22 1 3 10 18 A NN 6 1018小时 约为 1000 年 N 5000 4 4 下列说法正确的是 A 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B 没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C 知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D 内能不同的物体 它们分子热运动的平均动能可能相同 5 5 下列说法正确的是 A 物体吸收热量 其温度一定升高 B 热量只能从高温物体向低温物体传递 C 遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 6 6 地面附近有一正在上升的空气团 它与外界的热交热忽略不计 已知大气压强随高度增加 而降低 则该气团在此上升过程中 不计气团内分子间的势能 A 体积减小 温度降低B 体积减小 温度不变 C 体积增大 温度降低D 体积增大 温度不变 答案 C 解析 本题考查气体的有关知识 本题为中等难度题目 随着空气团的上升 大气压强也 随着减小 那么空气团的体积会增大 空气团对外做功 其内能会减小 因为不计分子势 能 所以内能由其温度决定 则其温度会降低 所以空气团的体积增大 温度降低 压强 减小 24 7 7 温度计是生活 生产中常用的测温装置 右图为一个简易温度计 一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡 皮塞插入烧瓶内 封闭一定质量的气体 当外界温度发生变化时 水 柱位置将上下变化 已知 A D 间的测量范围为 A D2080CC 间刻度均匀分布 由图可知 A D 及有色水柱下端所示温度分别为 A B 20 C 80 C 64 C 20 C 80 C 68 C C D 80 C 20 C 32 C 80 C 20 C 34 C 答案 C 解析 根据题意可知 温度越高 水柱上升的高度越高 A 点温度最高 D 点温度最低 故 选项 A B 错误 由于 A D 间的刻度均匀分布 故水柱下端的温度为 选项 C 正确 8020 32032 15 C 10 10 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 填入正确选项前的字母 每选错一个扣 1 分 最低得分为 0 分 A 气体如果失去了容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B 一定量 100 的水变成 100 的水蒸汽 其分子之间的势能增加 C 对于一定量的气体 如果压强不变 体积增大 那么它一定从外界吸热 D 如果气体分子总数不变 而气体温度升高 气体分子的平均动能增大 因此压强必然增 大 E 一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 F 如果气体温度升高 那么所有分子的速率都增加 25 8 分 如图 一根粗细均匀 内壁光滑 竖直放置的玻璃管下端 密封 上端封闭但留有一抽气孔 管内下部被活塞封住一定量的气 可视为理想气体 气体温度为T1 开始时 将活塞上方的气体 缓慢抽出 当活塞上方的压强达到p0时 活塞下方气体的体积为V1 活塞上方玻璃管的容积为 2 6V1 活塞因重力而产生的压强为 0 5p0 继续将活塞上方抽成真空并密封 整个 抽气过程中管内气体温度始终保持不变 然后将密封的气体缓慢加热 求 活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度 当气体温度达到 1 8T1时气体的压强 解析 1 BCE A 错误之处在于气体分子是无规则的运动的 故失去容器后就会散开 D 选项中没考虑气体 的体积对压强的影响 F 选项对气温升高 分子平均动能增大 平均速率增大 但不是每 个分子速率增大 对单个分子的研究是毫无意义的 2 由玻意耳定律得 式中V是抽成真空后活塞下方气体体积 00 10 0 5 0 5 ppV Vp 由盖 吕萨克定律得 11 1 2 6VVT VT 解得 1 2TT 由查理定律得 12 0 1 8 0 5 Tp Tp 解得 20 0 75pp 11 11 1 空气压缩机在一次压缩过程中 活塞对气缸中的气体做功为2 0 105J 同时气体的 内能增加了1 5 l05J 试问 此压缩过程中 气体 填 吸收 或 放出 的热量等于 J 2 若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化 其中表示等压变化的是 填 A B 或 C 该过程中气体的内能 填 增加 减少 或 不变 26 3 设想将1g水均匀分布在地球表面上 估算1cm2的表面上有多少个水分子 已知1mol水 的质量为18g 地球的表面积约为 结果保留一位有效数字 142 5 10 m 12 12 1 如图所示 由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内 活 塞与气缸壁之间无摩擦 活塞上方存有少量液体 将一细管插入 液体 由于虹吸现象 活塞上方液体逐渐流出 在此过程中 大 气压强与外界的温度保持不变 关于这一过程 下列说法正确的 是 填入选项前的字母 有填错的不得分 A 气体分子的平均动能逐渐增大 B 单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多 C 单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变 D 气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量 答案 D 2 一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内 活塞相对于底部的高度为h 可沿 气缸无摩擦地滑动 取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上 沙子倒完时 活塞下降了 h 4 再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上 外界天气的压强和温度始 终保持不变 求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度 解析 设大气和活塞对气体的总压强为 加一小盒沙子 0 p 对气体产生的压强为 由玻马定律得p 00 1 4 p hpp hh 27 13 13 喷雾器内有 10L 水 上部封闭有 latm 的空气 2L 关闭喷雾阀门 用打气筒向喷雾器内 再充入 1atm 的空气 3L 设外界环境温度一定 空气可看作理想气体 1 当水面上方气体温度与外界沮度相等时 求气体压强 并从徽观上解释气体压强变化 的原因 2 打开喷雾阀门 喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀 此过程气体是吸热还是放热 简要说明理由 14 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 录如下表 序号瓶内水量 mL 初始水温 0C 时间 h 末态水温 0C 1100091478 2100098874 3150091480 41500981075 5200091482 62000981277 下列眼镜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 28 解析 研究瓶内水量与保温效果的关系 则水量变化而其它因素不变 1 3 5 满足要 求 而 2 4 6 时间因素发生变化 A 正确 B 错 若研究初始水温与保温效果的关系 则 初始水温不同 其它因素相同 C 不满足要求 错 若研究保温时间与保温效果的关系 则保温时间不同其它因素相同 D 不能满足要求 答案 A 15 如图 19 所示 质量为 m 的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内 活塞与气缸之间无摩 擦 a 态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态 b 态是气缸从容器中移出后 在室 温 270C 中达到的平衡状态 气体从 a 态变化到 b 态的过程中大气压强保持不变 若忽 略气体分子之间的势能 下列说法正确的是 16 对一定质量的气体 下列说法正确的是 A 在体积缓慢不断增大的过程中 气体一定对外界做功 B 在压强不断增大有过程中 外界对气体一定做功 C 在体积不断被压缩的过程中 内能一定增加 D 在与外界没有发生热量交换的过程中 内能一定不变 1 17 如图所示 导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气 气缸固定不动 外界 温度恒定 一条细线左端连接在活塞上 另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上 开始时 活塞静止 现在不断向小桶中添加细沙 使活塞缓慢向右移动 活塞始终未被拉出气缸 忽略气体分子间相互作用 则在活塞移动过程中 下列说法正确的是 A 气缸内气体的分子平均动能变小 B 气缸内气体的压强变小 C 气缸内气体向外放出热量 D 气缸内气体从外界吸收热 解析 因温度不变 所以内能不变 活塞缓慢向右移动 体积变大 压强减小 对外界 做功 由热力学第一定律必吸收热量 所以选项 BD 对 29 答案 BD 18 一定质量的气体 不计气体分子间的作用力 由状态 A 变为状态 D 如图线所示 这个过程中 A 气体从外界吸收热量 内能增加 B 气体体积增大 单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 C 气体温度升高 每个气体分子的动能都会增大 D 气体对光的折射率将变小 光在其中的传播速度会增大 19 对一定量的气体 下列说法正确的是 A 气体的体积是所有气体分子的体积之和 B 气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高 C 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D 当气体膨胀时 气体分子之间的势能减小 因而气体的内能减少 解析 气体分子距离远大于分子大小 所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和 A 项错 温度是物体分子平均动能的标志 是表示分子热运动剧烈程度的物理量 B 项正确 气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击产生的 C 项正确 气体膨胀 说明气体对 外做功 但不能确定吸 放热情况 故不能确定内能变化情况 D 项错 答案 BC 20 氧气钢瓶充气后压强高于外界人气压 假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变 氧气分子之间的相互作用 在该漏气过程中瓶内氧气 A 分子总数减少 分子总动能不变 B 密度降低 分子平均动能不变 C 吸收热量 膨胀做功 D 压强降低 不对外做功 1 1 已知地球半径约为 6 4 106 m 空气的摩尔质量约为 29 10 3 kg mol 一个标准大气压 约为 1 0 105 Pa 利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为 A 4 1016 m3 B 4 1018 m3 C 4 1020 m3 D 4 1022 m3 30 答案 B 解析 大气压是由大气重量产生的 大气压强 p 带入数据可得地球表面大气质 mg S mg 4 R2 量 m 5 2 1018kg 标准状态下 1mol 气体的体积为 v 22 4 10 3m3 故地球表面大气体积 为 V v 22 4 10 3m3 4 1018m3 B 对 m m0 5 2 1018 29 10 3 4 4 下列说法正确的是 A 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B 没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C 知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D 内能不同的物体 它们分子热运动的平均动能可能相同 答案 D 解析 布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动 他反映的是液体无规则的运动 所以 A 错误 没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的 B 错 误 摩尔质量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数 C 错 温度是分子平均动能 的标志 只要温度相同分子的平均动能就相同 物体的内能是势能和动能的总和所以 D 正 确 5 5 下列说法正确的是 A 物体吸收热量 其温度一定升高 B 热量只能从高温物体向低温物体传递 C 遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 答案 D 解析 由热力学第一定律可知 做功与热传递可以改变物体的内能 D 正确 故物体吸收 热量时 其内能不一定增大 A 错 由热力学第二定律可知 宏观的热现象有方向性 但 若通过外界做功 热量也可以从低温物体传到高温物体 B C 错 31 6 6 地面附近有一正在上升的空气团 它与外界的热交热忽略不计 已知大气压强随高度增加 而降低 则该气团在此上升过程中 不计气团内分子间的势能 A 体积减小 温度降低B 体积减小 温度不变 C 体积增大 温度降低D 体积增大 温度不变 答案 C 解析 本题考查气体的有关知识 本题为中等难度题目 随着空气团的上升 大气压强也 随着减小 那么空气团的体积会增大 空气团对外做功 其内能会减小 因为不计分子势 能 所以内能由其温度决定 则其温度会降低 所以空气团的体积增大 温度降低 压强 减小 8 一定质量的气体 不计气体分子间的作用力 由状态 A 变为状态 D 如图线所示 这 个过程中 A 气体从外界吸收热量 内能增加 B 气体体积增大 单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 C 气体温度升高 每个气体分子的动能都会增大 D 气体对光的折射率将变小 光在其中的传播速度会增大 解析 由于不计气体分子间的作用力 则不考虑分子势能 气体分子的内能即为分子的 总动能 由状态 A 变为状态 B 时 气体的温度升高 则内能增加 而体积增大 气体对外 做功 据热力学第一定律可知 物体需要从外接吸收热量 单位时间内与器壁单位面积碰 撞的分子数与两个因素有关 分子数密度和分子的平均速率 气体的体积增大 分子数密 度跟体积有关 体积变大 分子数密度减小 温度升高 分子的平均速率增大 故而该选 项不能确定 气体温度升高 分子的平均动能增大 但是并非每个分子的动能都增加 选 项 C 错误 由于气体的体积变大 密度减小 气体对光的折射率将变小 光在其中的传播 速度会增大 选项 D 正确 答案 AD 9 对一定量的气体 下列说法正确的是 A 气体的体积是所有气体分子的体积之和 B 气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高 C 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D 当气体膨胀时 气体分子之间的势能减小 因而气体的内能减少 解析 气体分子距离远大于分子大小 所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和 A 项错 温度是物体分子平均动能的标志 是表示分子热运动剧烈程度的物理量 B 项正确 气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击产生的 C 项正确 气体膨胀 说明气体对 外做功 但不能确定吸 放热情况 故不能确定内能变化情况 D 项错 32 答案 BC 10 氧气钢瓶充气后压强高于外界人气压 假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变 氧气分子之间的相互作用 在该漏气过程中瓶内氧气 A 分子总数减少 分子总动能不变 B 密度降低 分子平均动能不变 C 吸收热量 膨胀做功 D 压强降低 不对外做功 解析 由于是漏气过程 钢瓶内氧气分子总数在减少 但是温度不变 分子的平均动能 不变 因为温度是分子平均动能的标志 故选项 A 错 由于分子数目的减少 氧气瓶内 容积不变 密度必然降低 选项 B 正确 在温度不变的情况下 钢瓶内分子数目减少 相 同时间撞击单位面积的容器壁的分子数目减少 氧气分子对钢瓶壁的压强将变小 氧气瓶 在缓慢地漏气过程中 气体的总体积是变大了 氧气对外做了功 选项 D 错 氧气对外做 了功 自身内能将减少 温度应该降低 但是瓶内温度不变 说明必然吸收了外界的热量 选项 C 项正确 答案 BC 1212 有以下说法 A 气体的温度越高 分子的平均动能越大 B 即使气体的温度很高 仍有一些分子的运动速率是非常小的 C 对物体做功不可能使物体的温度升高 D 如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计 则气体的内能只与温度有关 E 一由不导热的器壁做成的容器 被不导热的隔板分成甲 乙两室 甲室中装有一定 质量的温度为T的气体 乙室为真空 如图所示 提起隔板 让甲室中的气体进入乙室 若甲室中的气体的内能只与温度有关 则提起隔板后当气体重新达到平衡时 其温度仍为 T F 空调机作为制冷机使用时 将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外 所以 制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的 G 对于一定量的气体 当其温度降低时 速率大的分子数目减少 速率小的分子数 目增加 H 从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的 33 其中正确的是 如图 在大气中有一水平放置的固定圆筒 它由a b和c三个粗细不同的部分连接 而成 各部分的横截面积分别为 2S S和S 已知大气压强为p0 温度为T0 两活塞A 1 2 和B用一根长为 4l的不可伸长的轻线相连 把温度为T0的空气密封在两活塞之间 此时 两活塞的位置如图所示 现对被密封的气体加热 使其温度缓慢上升到T 若活塞与圆筒 壁之间的摩擦可忽略 此时两活塞之间气体的压强可能为多少 由此可知 当T 时 气体的压强为 p2 p0 20 5 4 TT 当T T2时 活塞已无法移动 被密封气体的体积保持 V2不变 由查理定律得 0 2 pp TT 解得 0 0 4 5 T pp T 即当 T 时 气体的压强为 0 5 4 T 0 0 4 5 T p T 34 13 13 如图所示 水平放置的汽缸内壁光滑 活塞厚度不计 在 A B 两处设有限制装置 使 活塞只能在 A B 之间运动 B 左面汽缸的容积为V0 A B 之间的容积为 0 1V0 开始时活 塞在 B 处 缸内气体的压强为 0 9p0 p0为大气压强 温度为 297K 现缓慢加热汽缸内气 体 直至 399 3K 求 1 活塞刚离开 B 处时的温度TB 2 缸内气体最后的压强p 3 在右图中画出整个过程的p V图线 解析 1 TB 333K 0 9p0 297 p0 TB 2 p 1 1p0 0 9p0 297 p 399 3 3 图略 14 14 某压力锅结构如图所示 盖好密封锅盖 将压力阀套在出气孔上 给压力锅加热 当锅 内气体压强达到一定值时 气体就把压力阀顶起 假定在压力阀被顶起时 停止加热 若此时锅内气体的体积为V 摩尔体积为V0 阿伏加德罗常数为NA 写出锅内气体 分子数的估算表达式 假定在一次放气过程中 锅内气体对压力阀及外界做功 1 J 并向外界释放了 2 J 的热 量 锅内原有气体的内能如何变化 变化了多少 已知大气压强P随海拔高度