2019届高考物理二轮复习专题10热学学案.docx

10 热学本专题全国卷的命题形式都是一大一小组成的，小题是以选择题的形式，分值为5分(或6分)，主要考查分子动理论、内能、热力学定律、固体、液体、气体等方面的基本知识；大题以计算题的形式，分值为10分(或9分)，主要考查对气体实验定律和理想气体状态方程的理解。高频考点：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小。一物质是由大量分子组成 *计算分子质量：计算分子的体积：分子（或其所占空间）直径：球体模型 ，立方体模型 分子直径数量级10-10 m。二分子永不停息地做无规则热运动 布朗运动是分子无规则热运动的反映。三分子间存在着相互作用力 分子间引力和斥力都随距离的增大而减小。四物体的内能1分子动能：温度是分子平均动能大小的标志分子势能 ：与体积有关 r=r0时分子势能最小 分子力做正功分子势能减小。物体的内能：所有分子的动能和势能的总和。（理想气体不计分子势能） 2改变物体的内能 做功和热传递在改变内能上是等效的，但本质有区别。 1(2018年普通高等学校招生全国统一考试)如图，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c。a、c两状态温度相等。下列说法正确的是。_。(填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分)A从状态b到状态c的过程中气体吸热B气体在状态a的内能等于在状态c的内能C气体在状态b的温度小于在状态a的温度D从状态a到状态b的过程中气体对外做正功2一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B，活寨可无摩擦地滑动。开始时用销钉固定活塞，A中气体体积为2.510-4m3，温度为27，压强为6.0104Pa；B中气体体积为4.010-4m3，温度为-17，压强为2.0104Pa。现将A中气体的温度降至-17，然后拔掉销钉，并保持A、B中气体温度不变，求稳定后A和B中气体的压强。1.（全国II卷)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；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。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。1如图所示，开口向上、放在地面上的气缸内用活塞封闭一定质量的气体，活塞的质量为m，横截面的面积为S。一质量为2m的物块放在缸底，用细线(不可伸长)与活塞相连接且细线刚好拉直，这时缸内气体的温度为T0，大气压强为P0，不计活塞与缸壁间的摩擦，现对缸内气体缓慢加热，重力加速度为g。(i)当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体温度T1为多大?()当缸内气体体积为原来的1.2倍时，缸内气体温度是多少?若此时细线断了，细线断开的一瞬问，活塞的加速度多大?2如图所示，两段粗细均匀内壁光滑的玻璃管竖直放置，开口向上，下端一段粗，横截面积为S=7.5103m2，上端横截面为S=2.5103m2。粗管中静止着一段长度为h1=5cm的水银柱，水银柱上表面到细管下端口的距离为h2=20cm，水银柱下端封闭了一段长度为L=30m的理想气体。此时管中气体温度为t=27，当地大气压强p0为75cmHg，水银密度为p=13.6103kg/m3，整个气缸均是绝热的。水银柱的下端粘有一薄层轻质绝热材料。在气体中有一段金属丝(图中未画出)和外界组成电路，可以通过给金属丝通电来加热气体，重力加速度g=10m/s2(i)若给管中封闭的气体缓缓加热，气体吸收热量Q=188J后温度为127，求此过程中气体内能的变化?()若管中封闭的气体缓缓加热到477稳定下来，求系统静止后封闭气体的体积?3如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，气缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。初态时气体压强为一个大气压、温度为27，活塞到汽缸底部距离为30cm。现对缸内气体缓慢加热到427，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了100J。已知汽缸横截面积为50cm2，总长为50cm，大气压强为1.0105Pa。气缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。(1)末态时(427)缸内封闭气体的压强(2)封闭气体共吸收了多少热量。4如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的气缸，气缸内有一导热活塞，活塞底面与气缸底面平行，一定量的气体做密封在气缸内。当平台倾角为37时，气缸内气体体积为V，然后将平台顺时针缓慢转动直至水平，该过程中，可以认为气缸中气体温度与环境温度相同，始终为T0，平台转至水平时，气缸内气体压强为大气压强p0的2倍。已知sin37=0.6，cs37=0.8。(1)当平合处于水平位置时，求气缸内气体的体积；(2)若平台转至水平后，经过一段时间，坏境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变)，该过程中气缸内气体放出0.38p0V的热量，求该过程中气体内能的变化量U。5如图所示，导热性能良好的气缸内封有一定质量的理想气体。气缸的内部深度h=48cm，活塞质量m=1kg，活塞面积S=10cm2。活塞与气缸壁无摩擦、不漏气且不计活塞的厚度。室内的温度为27，当气缸放在地面上静止时，活塞刚好位于气缸的正中间，现在把气缸放在加速上升的电梯中且a=10m/s2。待封闭气体再次稳定后，求：(已知大气压恒为P=1.0105Pa，重力加速度为g=10m/s2)(1)缸内气体的压强P1(2)缸中活塞到缸底的高度h06如图所示，有一圆柱形绝热气缸，气缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在气缸顶部，外界大气压为1.0105Pa，温度为27.现在活塞上放重物，当活塞向下运动到离底部L高处，活塞静止，气体的温度57 (1)求活塞向下运动到离底部L高处时的气体压强；(2)若活塞横截面积S=0.1m2，重力加速度g=10m/s2，求活塞上所放重物的质量参考答案1【解题思路】内能（internalenergy）是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和，由于理想气体的不考虑分子势能内能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程pbVb/Tb=pcVc/Tc可知，当Vb=Vc，pbpc时，TbTC，故Ucb0，根据热力学第一定律Ucb=W+Q，体积V不变，故W=0，所以Q0，从状态b到状态c的过程中气体放热，选项A错误；同理，气体在状态a的温度等于在状态c的温度，故气体在状态a的内能等于在状态c的内能，选项B正确；由理想气体状态方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，当pa=pb，VaVb时，TaTb，选项C错误；从状态a到状态b的过程中气体膨胀对外做正功，故D正确。【答案】1BD2【解题思路】A气体的温度由27降至-17，由查理定律得PATA=PA，TA，拔掉销钉后，A、B中气体的压强相同，根据玻意耳定律，对A气体有PA，VA=PVA，对B气体有PBVB=PVB，由已知条件得VA，+VB，=2.510-4m3+4.010-4m3联立以上各式得p=3.27104Pa【答案】p=3.2104Pa 1.【解析】开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有p0T0=p1T1根据力的平衡条件有p1S=p0S+mg联立式可得T1=1+mgp0ST0此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为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V1T1=V2T2式中V1=SHV2=S（H+h）联立式解得T2=1+hH1+mgp0ST0从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W=p0S+mgh故本题答案是：W=p0S+mgh1【解析】(i)缸内气体的温度为T0时，缸内气体的压强p=p0+mgS当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体压强p1=p0+3mgS气体发生等容变化，则根据查理定律有pT0=p1T1解得：T1=p0S+3mgp0S+mgT0(ii)当缸内气体体积为原来的1.2倍时，设气体的温度为T2，从温度T1变到温度T2，此过程气体发生的是等压变化，根据盖吕萨克定律有VT1=1.2VT2解得:T2=1.2T0(p0S+3mg)p0S+mg此时细线断了，当细线断开的一瞬间，根据牛顿第二定律有(p2p)Sma解得a2g2【解析】（1）假设封闭气体做等压变化，h0=75cm=0.75m，温度T1=(273+27)K，压强p1=(h0+h1)cmHg；末态：体积V2=L1S，温度T2=(273+127)K；根据等压变化规律：V1T1=V2T2解得L1=40cm；L1L+h2，说明水银没有到细管部分，所以气体做等压变化，外界对气体做功W=-g(h1+h0)S1(L1-L)=-81.6J ;对封闭气体，绝热过程，设内能变化为U，由热力学第一定律U=W+Q解得U=106.4J；（2）假设水银都到细管中，则封闭气体压强p3=(h0+3h1)cmHg；体积V3=(L+h1+h2)S1+hS2；T3=(273+477)K；根据气态方程：p1V1T1=p3V3T3解得h=35cm，说明水银都到了细管，则V3=510-3m33【解析】(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，塞愉好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖吕萨克定律可知：Sh1T1=Sh2T2，又T1=300 K 解得：T2=500 K即227因为227427，所以气体接着发生等容变化，设当气体温度达到427时，封闭气体的压强为p，由查理定律可以得到：1.0105PaT2=p(427+273)K代人数据整理可以得到：p=l.4l05 Pa。 (2)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离x=0.5m-0.3m=0.2m，故大气压力对封闭气体所做的功为W=-p0sx代人数据解得：w=-100 J由热力学第一定律U=W+Q得到：Q=U-W=200J4【解析】（1）设活塞质量为m，活塞面积为S，当平台倾角为370时气缸内气体的压强为p1=p0+mgcos370S气体的体积V1=V当平台水平时，气缸内气体的压强p2=2p0=p0+mgS解得p1=1.8p0平台从倾斜转至水平过程中，由玻意耳定律：p1V1= p2V2解得V2=0.9V（2）降温过程，气缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律：V2T0=V30.9T0解得V3=0.81V活塞下降过程，外界对气体做W=p2(V2-V3)已知气缸内气体吸收的热量Q=-0.38p0V由热力学第一定律得气缸内气体内能变化量U=W+Q解得U=-0.2p0V，即气体的内能减小了0.2p0V.5【解析】 (1)根据牛顿第二定律可得：p1S-p0S-mg=ma解得：p1=ma+mg+p0SS=1.2105Pa(2)当气缸放在地面上静止时,根据平衡有：pS=p0S+mg解得：p=p0+mgS=1.1105Pa根据玻意耳定律可得：ph2S=p1h0S解得：h0=ph2