新高考适用2023版高考物理二轮总复习第1部分专题突破方略专题5近代物理初步热学振动与波光学第2讲热学课件

第一部分专题突破方略专题五近代物理初步热学振动与波光学第2讲热学真题速练·明考情核心知识·固双基命题热点·巧突破真题速练·明考情1.(2022·山东，5,3分)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体()A．内能增加，外界对气体做正功B．内能减小，所有分子热运动速率都减小C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加C【解析】将汽缸缓慢转动90°过程中，由于气体压强减小，体积要增大，因此对外界做功．由于是绝热过程，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低．分子热运动的平均速率减小，而不是所有分子热运动速率都减小，速率大的分子数占总分子数比例减少．选项A、B、D错误，C正确．2.(2022·辽宁卷)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统()A．对外界做正功 B．压强保持不变C．向外界放热 D．内能减少A3.(2022·河北高考卷)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球．容器内温度处处相同．气球内部压强大于外部压强．气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将_______(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将_______(填“升高”“降低”或“不变”)．增大升高(1)此时上、下部分气体的压强；(2)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)．〔备考策略〕命题特点：1.以选择题或填空题形式的命题有时单纯考查一个知识点，有时涉及的内容会比较琐碎，考查多个知识点．2．以计算题形式的命题多是一个情景下多个设问，综合考查多个知识点．例如，对气体实验定律与热力学第一定律综合考查．3．以填空题形式的命题多是针对一些物理量的判断或简单计算，油膜法估测分子大小实验的考查热度增加．常用到的思想方法有：模型法、类比法、假设法、转换法、控制变量法．核心知识•固双基2.反映分子热运动规律的两个实例(1)布朗运动：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则、永不停息地运动，与颗粒大小、温度有关．(2)扩散现象：产生原因是分子永不停息地做无规则运动，与温度有关．3.对热力学定律的理解(1)热力学第一定律ΔU＝Q＋W，其中W和Q的符号可以这样确定：只要对内能增加有正贡献的就为正值．(2)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但这些过程不可能自发进行而不产生其他影响．二、气体实验定律和理想气体状态方程二、应用热力学第一定律的看到与想到1.看到“绝热过程”，想到Q＝0，则W＝ΔU.2.看到“等容过程”，想到W＝0，则Q＝ΔU.3.看到“等温过程”，想到ΔU＝0，则W＋Q＝0.命题热点•巧突破1.(2022·湖北武汉模拟)分子力F随分子间距离r的变化如图所示．将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是()A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小B．从r＝r2到r＝r1分子力的大小先减小后增大C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小考点一分子动理论内能及热力学定律考向1分子动理论与内能D【解析】由图可知，在r＝r0时分子力为零，从r＝r2到r＝r0的过程中，分子间引力、斥力都在增大，但斥力增加得更快，故A错误；由图可知，在r＝r0时分子力为零，故从r＝r2到r＝r1分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；从r＝r2到r＝r0，分子间的作用力表现为引力，故随距离的减小，分子力一直做正功，动能增大，分子势能一直减小，故C错误；从r＝r2到r＝r1，分子力先表现为分子引力再为分子斥力，则分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D正确．2.(多选)下列说法正确的是()A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律B．自发的热传导是不可逆的C．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响D．气体向真空膨胀具有方向性考向2热力学定律理解与应用BD【解析】有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二定律，故A错误；据热力学第二定律可知，自发的热传导是不可逆的，故B正确；不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，故C错误；气体可自发地向真空容器膨胀，具有方向性，故D正确．故选BD.3.

(2022·山东临沂模拟)一定质量的理想气体处于初始状态A时，其体积为V0，温度为T0，压强为p0，该理想气体经过等压变化到状态B，温度缓慢升高了3T0，气体的内能增加了ΔU.下列说法正确的是(

)A．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多B．气体分子对器壁单位面积的平均撞击力变大C．理想气体经过等压变化，外界对气体做功为－2p0V0D．该过程中理想气体与外界交换的热量为ΔU＋3p0V0D4.(2022·山东临沂三模)2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施．如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为2L，工作人员装入稀释过的1.2L药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为1atm，体积为0.1L的气体，此时大气压强为1atm，当壶内压强增大到2atm时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是()考向3热力学定律与气体实验定律的综合应用BA．工作人员共打气9次B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，

壶内剩余消毒液的体积为0.4LC．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液

时，壶内剩余消毒液的体积为0.1LD．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收的热量【解析】设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有1atm×(2L－1.2L)＋n×1atm×0.1L＝2atm×(2L－1.2L)，解得n＝8，故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有2atm×0.8L＝1atm×V气，解得壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为0.4L，故B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误．5.(2022·湖北高考卷)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p­V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点．下列说法正确的是()A．a→b是等温过程B．a→b过程中气体吸热C．a→c过程中状态b的温度最低D．a→c过程中外界对气体做正功B6.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p­T图像和V­T图像如图所示，此过程中气体的内能增加了100J，则此过程中气体_______(选填“吸收”或“放出”)的热量为_________J.吸收3007.(2022·江西宜春模拟)如图所示，长方形容器体积为V0＝3L，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左、右两部分，外界温度为27℃时，左、右体积比为12.当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动．设大气压强为p0＝1.0×105Pa，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦，求：(1)活塞刚好移动到容器的正中央时，外界的温度；(2)活塞移动到容器正中央的过程中，若左侧容器中气体的内能增加ΔU＝10J，左边容器内气体吸收的热量．【答案】

(1)450K

(2)60J1.(2022·北京海淀预测)下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是()考点二固体、液体和气体的微观性质DA．图甲说明晶体都有确定熔点，且熔化过程分子平均动能变大B．图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力C．图丙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的D．图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润【解析】晶体都有确定熔点，晶体熔化时吸收热量但温度不变，所以熔化过程分子平均动能不变，故A错误；水黾可以在水面自由活动，是因为水的表面张力，故B错误；液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故C错误；从图中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润(不浸润液滴会因为表面张力呈球形)，故D正确．2.(2022·江苏南京预测)“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”．如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性．“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙．下列说法正确的是()DA．能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部相比偏小C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功【解析】在液体内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使液体表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故A、C错误；分子间距离从大于r0减小到r0左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两分子间的分子势能与其内部水分子相比偏大，故B错误；王亚平放开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确．3.蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通．已知海水温度随深度增加而降低，则深潜器下潜过程中，下列说法正确的是(

)A．每个氧气分子的动能均减小B．氧气分子的平均速率增大C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大C【解析】海水温度随深度增加而降低，汽缸导热良好，则深潜器下滑过程中，汽缸内装有的氧气温度降低，氧气分子的平均动能减小，但不是每个氧气分子的动能均减小，故A错误；氧气温度降低，则氧气分子平均动能减小，则平均速率减小，由动量定理知，氧气分子每次对缸壁的平均撞击力减小，故B、D错误；根据液体压强公式p＝ρgh，可知随着深潜器下潜深度增加，海水压强增大，由于活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通，则氧气压强p增大，根据气体压强的微观表达式p＝N以及减小可知，氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数N增加，故C正确．1.(2022·河南商丘三模)如图所示，汽缸内壁光滑且竖直放置，横截面积为S＝2×10－3m2，厚度不计的活塞质量为m＝1kg；活塞只能在AB之间运动，B下方的容积为V0＝2.0×10－3m3，A、B之间的容积为ΔV＝1.0×10－3m3，大气压强p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2，开始时活塞停在B处，汽缸内气体的压强为p1＝0.9p0，温度为27℃，现缓慢加热缸内气体．求：考点三气体实验定律和理想气体状态方程考向1“汽缸”模型(1)当活塞恰好到达A、B中间时，缸内气体的温度；(2)当汽缸内温度为327℃时，汽缸内气体的压强．【答案】

(1)437.5K

(2)1.2×105Pa(2)假设活塞最终移动到A处，则V4＝V0＋ΔV＝3×10－3m3T4＝(327＋273)K＝600K由理想气体状态方程可知2.

(2022·四川石室中学模拟)如图所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S＝50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k＝2800N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m＝14kg的物块B.开始时缸内气体的温度t1＝27℃，活塞到缸底的距离L1＝120cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2，不计一切摩擦．现使缸内气体缓慢冷却，求：(1)当B刚要离开桌面时，汽缸内封闭气体的温度；(2)气体的温度冷却到－93℃时，B离桌面的高度H.【答案】

(1)－66℃

(2)15cm代入数据解得T2＝207K所以当B刚要离开桌面时，缸内气体的温度t2＝－66℃.(2)由(1)可知，当温度降至－66℃之后，若继续降温，则缸内气体的压强不变，由盖—吕萨克定律有〔总结提升〕

“汽缸”模型的三种常见问题(1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题．(2)气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题．(3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解．3.(2022·四川泸县预测)如图所示是一个连通器装置，连通器的右管横截面积为左管的两倍，左端封闭，封有长为30cm的气柱，左右两管水银面高度差为37.5cm，左端封闭端下60cm处有一细管用开关D封闭，细管上端与大气连通，若将开关D打开(空气从D处进入水银柱将其分为上下两部分，水银不会进入细管)，稳定后会在左管内产生一段新的空气柱(设此过程中温度不变)．已知外界大气压强p0＝75cmHg.求：稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少？考向2“液柱”模型【答案】

35cm【解析】空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段水银柱长度h1＝30cm，对上端空气有初始状态p1＝75cmHg－37.5cmHg＝37.5cmHg末状态p2＝75cmHg－30cmHg＝45cmHg上段水银柱上移，形成的空气柱长为25cm，下段水银柱下移，设下移的距离为x，由于U形管右管横截面积为左管的2倍，由等式4.(2022·山东潍坊二模)如图所示，是一种测量形状不规则颗粒物实际体积的装置，其中容器A的容积为VA＝300cm3，K是连通大气的阀门，水银槽C通过橡皮管与玻璃容器B相通，B的容积VB＝120cm3，连通A、B的玻璃管很细，其容积可忽略．下面是测量过程：①打开K，移动C，使B中水银面下降到底部M；②关闭K，缓慢提升C，使B中水银面升到顶端N，量出C的水银面比N高h1＝30cm；③打开K，在A中装入待测颗粒，移动C，使B内水银面下降到底部M处；④关闭K，提升C，使B内水银面升到顶端N，量出C中水银面比N高h2＝75cm.整个过程中温度不变，求：(1)当时的大气压强；(2)A中待测颗粒的实际体积．【答案】

(1)75cmHg

(2)180cm3【解析】

(1)以容器A、B中气体为研究对象根据玻意耳定律得p0(VA＋VB)＝(p0＋h1)VA解得p0＝75cmHg.(2)设A容器中待测颗粒的实际体积为V，以AB中气体为研究对象初态时V1＝VA＋VB－V末态时p2＝(p0＋h2)cmHgV2＝VA－V根据玻意耳定律得p0V1＝p2V2解得V＝180cm3.〔总结提升〕解答“液柱”模型的关键是求被液柱封闭的气体的压强和体积，体积一般通过几何关系求解，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意以下4点：(1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为气、液接触面至液面的竖直高度)．(2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力．(3)有时直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等．(4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷．5.(2021·河北唐山二模)如图所示，内壁光滑的汽缸开口向上放置，在距离汽缸底部h0＝12cm处有卡口可以阻碍活塞通过，质量均为m的活塞A、B分别静止于卡口的上方和下方，封闭了两部分高度均为h1＝h2＝9cm的气体，此时封闭气体的温度均为T1＝300K，汽缸和两个活塞中只有活塞B能够导热且导热性能良好，大气压强为p0，汽缸的横截面积为S.现通过电热丝加热，使两部分气体温度缓慢上升到T2＝500K，求：考向3“两团气”模型(1)此时下方气体的压强；(2)活塞A上升的距离．〔总结提升〕多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联．若活塞可自由移动，一般要根据活塞的平衡状态确定两部分气体的压强关系．6.(2022·山东，15,7分)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉．如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换．质量为m鱼的鱼静止在水面下H处，B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变，水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为p0.考向4变质量问题(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，求需从A室充入B室的气体质量Δm；(2)求鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1.7.(2022·山东沂水二模)负压救护车是应对新冠肺