高考物理 考前十天回归教材习题精练九热学

热学

【2013高考会这样考】

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、热刀学第一定律、能量守恒定律、气体实验定律的应用要引起高度重

视.

【原味还原高考】

一、分子动理论

1.物质是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①一般分子直径的数量级：10加m

②估测的方法:油膜法

(2)一般分子质量的数量级：10,kg

(3)阿伏加德罗常数:

①1mol的任何物质都含有相同的粒子数,用符号「表示，NF6.02X1023

②M是联系宏观量和微观量的桥梁，

(4)分子模型

①球体模型直径为

②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.

⑵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)r。为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为10Klm.

(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.

①r=。时,F^=F斥,分子力F=0；

②r<r。时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥比F引增大得更快，分子力F表现为斥

力；

③r>r。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E■表现为引

力；

④r>lOro(lO"m)时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F^O.

【特别提醒】

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.

【方法技巧】

处理微观量估算问题的方法

1.微观物理量:分子质量加，分子体积V。，分子直径出

2.宏观物理量:物体的质量M,体积V,密度P,摩尔质量私，摩尔体积

3.阿伏加德罗常数是联系微观与宏观数量的桥梁，根据质量、摩尔质量或(体积、摩尔体

积)，求出摩尔数，进而求分子数.

【特别提醒】

1.布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，是液体分子无规则热运动的

间接反映.

2.布朗运动只能发生在气体、液体中，而扩散现象在气体、液体、固体之间均可发生.布

朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关.

3.因分子间的引力和斥力同时存在，且都随间距变化，所以分析分子力做功时，应先明

确分子力表现为什么力，在间距变化过程中做什么功，再根据合力做功情况判断分子势能的

变化.

二、物体的内能

1.分子平均动能:物体内所有分子动能的平均值.

标志：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大.

2.分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的能量.它随着物体体积的变化而变

化，与分子间距离的关系为：

(1)当r>r。时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大.

(2)当「<”时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大.

(3)当厂r。时，分子势能最小，但不为零，是负值，因为选两分子相距无穷远时分子势能

为零.

(4)分子势能曲线如图所示.

3.物体的内能:物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和.

(1)决定内能的因素

①微观上：分子动能、分子势能、分子个数.

②宏观上：温度、体积、物质的量(摩尔数).

③一定质量的理想气体的内能只由温度决定.

(2)改变物体的内能的两种方式

①做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体内能就增

加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少.

(1)能量'守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转

化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变.

(2)条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的.

例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守

的基本规律.

(3)两类永动机

①第一类永动机:不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器.不能制成的原因：违

背能量守恒定律.

②第二类永动机:从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机

器.不能制成的原因：违背热力学第二定律.

【特别提醒】

1.应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统.

2.应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照

规则来解释其意义.

3.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.(自然界中进行的涉及热

现象的宏观过程都具有方向性).

4.虽然功与热量具有相同的单位，但二者是完全不同的两个概念，在能量守恒定律的表

达式中只存在能量，不存在功.

四、固体和液体

1.固体

晶体有确定熔点:例如,石英、云母、明矶、

(1)固体食盐、味精、蔗糖等是晶体

非晶体无确定熔点:例如,玻璃、蜂蜡、松香、

沥青、橡胶等是非晶体

(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状.

(3)各向异性:有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学

性质不同，这类现象称为各向异性.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫

做各向同性.

2.液体

(1)液体分子间距离比气体分于间距离小得多，液体分子间的作用力比固体分于间的作用

力要小；液体内部分子间的距离在io10m左右.

(2)液体的表面张力：液体表面层分子间距离较大，因此分子间的作用力表现为引力；液

体表面存在表面张力，使液体表面绷紧，浸润与不浸润也是表面张力的表现.

(3)液晶：液晶是•种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，液

晶在显示器方面具有广泛的应用.

【名师点睛】

1.只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.

2.只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体..

3.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.

4.金属是多晶体，所以它是各向同性的.

5.表面张力使液体自动收缩，由于有表面张力的作月，液体表面有收缩到最小的趋势，

表面张力的方向沿液面切线方向.

五、气体

1.描述气体的状态参量

(1)两种温标一一摄氏温标和热力学温标

①两种温标的比较：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但

它们表示的温度间隔是相同的，即每一份的大小相同，At=AT.

②两种温标的单位:摄氏温标的单位是摄氏度(℃),热力学温标的单位是开尔文(K).

(2)三个状态参廉的比较

参意义

单位换算关系

量宏观上微观上

表示物表示分子

温度国际单位:开尔文(K)

体的冷热程的平均动能大T=t+273.15K

(T)常用单位:摄氏度(°C)

度小

取决于气

取决于

压强体分子的平均国际单位:帕斯卡(Pa)1atni=1.013X

气体的温度5

(P)动能和分子数常用单位:大气压(atm)10Pa=760mmHg

和体积

密度

气体所

国际单位:m'

体积气体分子336

充满的容器1m=10L=19mL

(V)所占据的空间常用单位:升(L)

的容积

(3)气体的状态及变化

①对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，我们就说气体处于一

定的状态.

②一定质量的气体，P与T、V有关，三个参量中不可能只有一个参量发生变化，至少有

两个或三个同时改变.

2.气体实验定律、理想气体状态方程

(1)理想气体

①严格遵从气体实验定律的气体叫理想气体.

②实际气体在温度不太低、压强不太大时可当做理想气体处理.

③理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化模型.一些不易

液化的气体如氢气、氧气、氮气、氮气，在常温下，可按理想气体处理.

(2)玻意耳定律

①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比.

②公式：pV=C或P1V)=P2V2.

③微观解释：一定质量的某种理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分

子的平均动能保持不变，气体的体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大，反

之亦然，故气体的压强与体积成反比.

(3)查理定律

①内容:一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比.

②公式：

③微观解释：一定质昼的某种理想气体，体积保持天变时，分子的密集程度不变，在这

种情况下，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大.

(4)盖一吕萨克定律

①内容:一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比.

②公式：

③微观解释：一定质量的某种理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大，要保持

压强不变，只有增大气体的体积，减小分子的密集程度.

(5)理想气体状态方程

①内容:一定质量的理想气体，从状态1变到状态2时，尽管p、V、T都可能改变，但压

强跟体积的乘积与热力学温度的比值不变.

②公式:。

3.有关图象的处理方法

(1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两

条等容线，不同压强的两条等压线的关系.

例如：如图所示，％对应虚线为等容线，A、B是等容线与丁2、「两线的交点，可以认为

从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞「.

如图所示，「对应虚线为等温线，A、B为等温线与L、k两线的交点，从B状态到A状

态压强增大，体积一定减小，所以

(2)一定质量的气体不同图象的比较

类别

特点举例

图线

1

pV二CT(其中C为恒量)，即pV之积越大7^

p-v

的等温线离原点越远

Ov

Ti>Tx

p=CT斜率k=CT,即斜率越大,温度越

p-

高

un>nyy

P-T斜率即斜率越大,体积越小

V-T斜率即斜率越大，压强越小

【特别提醒】

1.温度是决定一个系统和另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡状

态的系统都具有相同的温度.

2.热力学温度的零值是低温的极限，只能接近不能达到.即热力学温度无负值.

3.温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子说温度无意义.

【特别提醒】

L封闭气体对器壁的压强处处相等.

2.求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强.

3.注意区别封闭气体的压强和大气压强.

【方法技巧】几种常见情况的压强计算

1.系统处于平衡状态下的气体压强计算方法

(1)液体封闭的气体压强的确定.

①平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受刀分析，利用它的受力平衡，求出气

体的压强.

②取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面,

由两侧压强相等建立方程求出压强.

液体内部深度为h处的总压强为p=po+Pgh.

(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定

由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条

件建立方程，来找出气体压强与其他各力的关系.

2.加速运动系统中封闭气体压强的计算方法

一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程

求解.

【特别提醒】理想气体的分子模型：理想气体是为了研究问题的方便而建立的一种理想

化模型.其微观模型是：分子本身无大小；分子间除碰撞外不计分子之间的相互作用力，无分

子势能，内能只与温度有关；分子间的碰撞看成弹性碰撞.

【方法技巧】应用理想气体状态方程解题的一般步骤

1.明确研究对象，即某一定质量的理想气体.

2.确定气体在始末状态的参量小、%、%及P2、V?、!->.

3.由状态方程列式求解.

4.讨论结果的合理性.

六、饱和汽与饱和汽压

1.动态平衡:在单位时间内，由液面蒸发出去的分子数等于回到液体中的分子数，液体与

气体之间达到了平衡状态，这种平衡是一种动态平衡.

2.饱和汽：在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地瀚结.蒸发和谢结送•

到动态平衡时，液面上的蒸汽为饱和汽.

3.未饱和汽:没有达到泡和状态的蒸汽.

4.饱和汽压:在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定

的，这个压强即这种液体的饱和汽压.

(1)饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体压强无关.

(2)饱和汽压与温度和物质种类有关.

七、空气的湿度

1.绝对湿度和相对湿度

(1)绝对湿度:用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度.

(2)相对湿度:空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.

相对海府-水蒸气的实际压强

⑶相对湿度公式:‘叫一同温下水的饱和汽压

2.常用湿度计

干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计.

八、用油膜法估测分子的大小

1.实验目的

(1)用油膜法估测油酸分子的大小.

(2)学会间接测量微观量的原理和方法.

2.实验原理

利用油酸酒精溶液在立静的水面上形成单分子油膜(如图所示)，将油酸分子看成球形，

测出•定体积油酸酒精溶液在水面.上形成的油膜面积，用计算出油膜的厚度，其中V为•滴

油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积.这个厚度就近似等于油酸分子的直径.

3.实验器材

油酸、酒精、盛水浅盘、琲子粉(或石膏粉)、量筒(两个)、滴管(或注射器)、大玻璃板、

彩笔、坐标纸.

4.实验步骤

(1)取1mL(lcm')的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液.

(2)往边长为30〜40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将排子粉或石膏粉均匀地撒

在水面上.

(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液体积恰好为

1mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积

(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入•滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开.，形成

单分子油膜.

(5)待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画

在坡璃板上.

(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积，求面积时，以坐

标纸上边长为1cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个

的算一个.

(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V,据一滴油酸的体积V和薄

膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径，看其数量级(单

位为m)是否为1010m,若不是1010m需重做实验.

【特别提醒】

1.实验中应注意的事项

(1)琲子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功.

(2)油酸酒精溶液的浓度以小于千分之一为宜，配好后不宜长时间放置.

(3)测一滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体枳应为整亳升数，应

多滴儿毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小.

(4)浅盘里的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画

线时视线应与板面垂直.

(5)要待油膜形状稳定后，再画轮廓.

(6)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可.

(7)做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最

后用水冲洗，以保持盘的活洁.

2.实腌误差分析

(1)纯油酸体积的计算误差.

(2)油膜面积的测量误差

①油膜形状的画线误差.

②数格法本身是一种估算的方法，自然会带来误差.

(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臂与玻陶管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。

(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A1表示气体升高的摄氏温度，用△力表示B

管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是)

【答案】⑴向下,3、C两管内无银面等三,（2）A.

【解析】（1）为使气体压强不变应使两侧水锲百相平，力于温度升高，左侧气体体积膨胀，为

使两边液面相平，需庾右侧玻璃管向下移动；

（2）由于左侧发生的是等压变匕，即匚二二二三二;恒量

「ZSt

因此A/2—X图象是一条过坐标原点*J直线，因此A选项正确.

【考点定位】热学实验

（2012•海南）如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为ni、面积为S的活塞将一定

量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现上小车以一较小的水平恒定加速度向

右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为外，不计气缸和活塞间的

摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为外，整个过程中温度保持不变。求小车的

加速度的大小。

【答案】a=2st

L-d\

【解析】设小车加速度大小为小会定时耳笠内气体:j压强为p.,活塞受到气缸内外气体的压

力分别为，.右¥：$,

由牛顿第二定律得：力.为=〃以,

小车静止时，在平衡情况下，'日内气体的1注立为用，由玻意耳定律得，尸：厂产灯厂

式中V=SL,r；=S(L-d),

联立解得「二3

【考点定位】此题考查玻意耳定律和牛顿第二定律及其相关知识。

（2012・全国新课标卷）33.[物理——选修3-3]（15分）

（1）（6分）关于热力学定律，下列说法正确的是（填入正确选项前的字母,

选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为。分)。

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鼠，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

(2)(9分)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°C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,整个系统粒定后，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枳远小于玻璃泡的容枳。

(i)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)

【答案】(1)ACE

【解析】

(1)对物体做功或向它传递热氨定噌加物库的内能的方法，A正确；对某物体做助，同时对外

散发热量，物体的内能可能减少，3错工；并非热不、三王转化为功，而是在不引起其他变化的条

件下热不能完全转化为功.在一定条件下可以从单一热源叱底热量，使之完全变为功，C正确；

在外界对物体做功的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误；根据热大学第二定律,

功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，三正确。

(2012・江苏)A.[选修3-3](12分)

(1)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有.

(A)水里可以停在水面上(B)叶面上的露珠呈球形

(0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「、T2时的分子速率分布图象如题12AT

图所示，则「(选填"大于”或“小于”)T2.

⑶如题12A-2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*l()5pa,吸收的热量Q=7.0*10),求此过程中气体内能的增量.

【解析】12A.（1）AB；,C选项是扩散现象，I）现象是布朗运动

（2）平均动能;小于

（3：等压变化乜=上对从做的功F邛（VBAA：

根据热力学第一宅律△U=（?f.'产得△17=59*10二J

【考点定位】分子然力学第一室律

（2012,福建）选冷28、

（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）关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是—o（填选项前的字母）

A.一定量气体吸收热量，其内能一定增大

IL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

（2）空气压缩机的储气罐中储有1.Oatm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，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为_____。（填选

项前的字母）

A.2.5atmB.2.0atmC.1.5atmD.1.0atm

【答案】⑴D（2）A

【解析】（1）改变内能有热传递和做功，如果吸热比对〃成功要少得话，物体的内能会

减小，所以答案A错；在引起变化的条件下，热量可以从飞温传给高温如空调等所以答案3错；在

分子力为排斥力时距离噌大分子势算诚小，答案：），正确答案选D.

仁）由等温变化可知P,（J\+"）=巴人…人数据可知答案A正确；

【考点定位】：内能.分子势能、分子间相旦作用，%印定律等

（2012•山东）36.（8分）【物理一物理3-31（1）以下说法正确的是。

a.水的饱和汽压随温度的升高而增大

b.扩散现象表明，分子在永不停息地运动

c当分子间距离增大对，分子间引力增大，分子间示力减小

d.一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小

（2）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/=20c机（可视为理想气体），两管中水银面等高。先将右端与一低压

舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面A=l（k”（环境温度不变，大气压强

%=75cmHg）

①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）

②此过程中左管内的气体对外界（填"做止功”“做负功”“不做功”），

气体将（填“吸热”或放热”）。

答案：（1）ab

解析：当分子间距离噌大时，分子间引力减小，分子间用力也瀛小，选项，错误；一定质量的

理想气体，在等压膨胀过程中，温度升高，气体分子的平均动能噌大，选项d错误。

（2）①设匚型管横截面积为°,右端与人气相通由左管中封闭气体压强为小，右端与一低压

舲接通后左管中封闭气体压强为P?，气柱长度为“，稳定后低压舱内的压强为2。左管中封闭气

体发生等温变化，根据玻意耳定律符P］匕=2丁=OPi=Pn②PLP+Pk③匕

=LS⑤

由几何关系得“=2（4-4）⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得P=50c〃■⑦②做正

功；吸热

【考点定位】热学

（2012•上海）31.（13分）如图，长£=100cm,粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，

长Zo=50cm的空气柱被水银封住，水银柱长片30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位

置,然后竖直插入水银槽，插入后有AZr15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始

终保持不变，大气压强R=75cml【g。求：

（1）插入水银槽后管内气体的压强"

（2）管口距水银槽液面的距离从

【解析】

（1）设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，管截面积为S,此时气柱长：=7Qcm

由玻意耳定律：P=pL；=53.6wmHg,

由于p+.咫;?=S3.6cmHg,左于P），因此必有水钻从管中流出，

设当管转至竖直位置时，管丐M时水手在长为工，

由玻意耳定律：pjS-=S仪一士），

解得：x=25cm,

设插入槽内后管内柱长为

L'=L-（x4-J；i）=60cm,

由玻意耳定律，插入后压强/二尸止）£一•u2."mH「

（2）设管内外水银面高度差为；，

/f=75—62.5=12.5cm,

管口距槽内水银面距离距离H=£一匚一汇=27.5on,

【考点定位】热学

6.（新课标）【物理一一选修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—o（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若气体的温度随时闰不段升高，其压强也一定不断增大

I）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1尸66cm的水银柱，

中间封有长b=6.6cm的空气柱，上部有长13=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。

已知大气压强为P产7（）cmHg。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口空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程口没有

发生漏气。

解：设玻璃管口向上时，空气柱压强为

P尸P：-pgh①

式中，p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

水银柱长度为工，则

P尸Pgh，②

式中，2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律得

Pi（SZ；）=P2（Sh）③

式中，力是此时空气柱的长度，s为玻璃管的横截面积。由①②③式和题给条件得

；2=12cm④

从开始转动一周后，设空气柱㈤压强为上，则

Py=P.^pgx⑤

由玻意耳定律得

P（S/；）=P;（Sh）⑥

式中，力是此时空气柱的长度，由①②③式得

Zr=9cm⑦

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7；）。

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，求气缸A中气体的体积匕和温度7；。

【解析】设初态压强为，膨胀后A，3压强相等

PE=l-2p:

B中气体始末状工昌度相突

小4=1.2尔项-吃）

/.v.=-r

'6°

A部分气体满足

「丛_L2夕必

〒=T；

•.苴=1也

7

【答案】:匕1.47；

6

8.（山东）（8分）[物理一物理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o

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0点处，.右管D中水银面高出（）

点匕=14cm。后将A放入待测恒温槽中，上下移动D,使二中水银面仍在0点处，测得D中水

银面高出0点〃2=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76cnHg）

①求恒温槽的温度。

②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”）。

答案：（Dad

（2）①设恒温槽的温度为应由题意知7]=273K。A内气体发生等容变化，根据查理定律得

Pi/T\-P）/T\

P\-+PM

所6+P也

联立上述三式，代入数据解得二764K.

②噌大吸热

解析：（1）由于分子势能与分子亡向的距工自关，严万子势能与体积有关，所以液体的分子势

能与体积有关，选项a正确；单晶体的物理性质都是分一耳性的，而多晶体的物理性质是各向同性

的，选项b错误；温度升高，分子的平均动铲匕大，并非每个分子的动能都噌大，选项c错误；露

珠呈球状是由于液体表面张力的作用，二呗d正确。

（2）此过程A内气体温度升高，内能增大.由热力学第一定律，气体不时外做功，气体将吸

热.

9.（江苏）（选修模块3—3）（12分）

（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7K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

12A-»1

L口

（速12A2图）

（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P。。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由%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-mof1,密度P=0.895X103kg-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汨膜的面积约是多少？（取NA=€.02X102；5mor'.球的体积V与直径D

的关系为丫=,不。3,结果保留一位有效数字）

t答案】（1）D«）增大；。一月（4一匕）（3）1X101m-

【解析】（1）本题考查热力学第二定律。根据热力学第二定律，A项、3项错误。叶片吸收热

水中的热量一部分转化为叶片转动的机械能，一部分散失在空气中，C项错误、D项正确。

（2）本题考查理想气体实验定律及热力学第一定律。加热过程为等压变化，体积噌大，则温

度升高，温度是分子平均动能的标若，即分子平均动能噌大，吸收热量同时对外做功，根据热力学

第一定律，气体内能噌加量为Q-巴（%-1\）-

（3）本题考查单分子油膜法测分子直径的；♦丹也用。求得一个分子的直径，体积与直径即油

膜厚度的比值为油膜的面积。一个油酸右亍的体积"二4一

由球的体积与直径的关系得分子直径。=1国!

最大面积5==告二:解得s=1x10］苏

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，容积为匕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

空气的体积为匕。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。已知水银的密度为夕，大气压强为巴,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巴。

答案:⑴BC（2）月=月+0叭1+出）

解析：（1）绝对湿度是指单位体积空气中所含水蒸汽的吃量，通常以1立方米空气内所含有的

水蒸汽的克敌来表示。水蒸汽的压强是随着水蒸汽的密度的噌加而增加的，所以，空气里的绝对湿

度的大小也可以通过水汽的压强来表示，因此C正确。

人们感到潮湿或干燥的原因不是3空气中的fRW多少（即绝对湿度）决定，而是由离水汽饱

和气压的距密（即相对湿度）决定。因此第展，3正确

相对湿度是空气中实际所含水孩口密度和同向度下饱力小蒸汽密度的百分比值，3选项错误.

（2）打开阀门前两管中水银面等:句说明此巴\'2内的、本压强等于大气压强P：

对VI内的气体，打开阀门后发生等温变化,P"Pd）

对V2内的气体，打开阀门后也发生等温变化，PN产PJ（V.+V.）

混合后的气体（PJ+P2'）S=pShg+PoS

解上述3式得：6二4+超人（1+向）

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3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T。

R,曲线机的be段表示固液共存状态

C.曲线."的ab段、由线N的ef段均表示固态

I）.曲线"的cd段、由线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2.5X10J,气体对外界做功

1.0X10」，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

答案：（1）B（2）D

解析：（1）只有晶体存在固定的熔点T”曲线〃的，段表示固液共存状态，曲线”的ab段、

表示固态，曲线'的ef段不表示固总，曲线YU；晶不表示液态，选项3正确ACD错误。

（2）由热力学第一定律，气体从外I攵热量2.5x10,J,气体对外界做功1.0x10%则该理想

气体的内能增大，体积增大，温度升高，密度减小，选项D正确。

12.（全国）（6分）（注意：在试题卷上作答无效）

在“油膜法估测油酸分子的大小”试验中，有下列实验步骤：

①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琲子粉均匀地撒

在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴•滴在水面k,待薄膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸.上，计算H油膜的面枳，根据油酸的体积和面

积计算出油酸分子直径的大小。

④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。

⑤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o（填写步骤前面的数字）

（2）将1cm：'的油酸溶于酒精，制成300cm'的油酸酒精溶液；测得1cm：'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0.13ni2。由此估算

出油酸分子的直径为nu（结果保留1位有效数字）

【解析】(1)实验步骤为④①②⑤③

(2)根据纯油酸的体积V和油读面积Sjj计算出油膜的厚度二把油膜厚度L视为油酸分子的

V1、

直径，则£1=—,每滴油酸酒精溶液代邛积是一疗，和1cm：的油酸溶于酒精，制成300cm：的

S50

油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液；,含纯油酸彷、出是v=」_.Lc”广，则根据题目要求保留1

30050

位有效数字可知油酸分子的直径为5x1。-m.

【答案】(1)④①②⑤③(2)5xl(T：：m。

7.2010•海南物埋・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肘对外做功，且做的功大于吸收的热量，则内能减小，

i：A)正确；玻璃是非晶体，(3］错；多晶'；、也有固定的’.其(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2上口脑向液体内部，(D)正确；气体分子单位时间内与单

位面积器壁碰撞的次数，决定气体的压丑，因此与迫位体积内今子数和气体的温度有关，汇)对。

(2)(8分)如右图，体枳为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压强为L2〃。的理想气体.〃。和4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0°为正的常量；容器内气体的所有变化过

程都是缓慢的.求

(i)气缸内气体与大气达到平衡时的体积匕：

(ii)在活塞F降过程中，气缸内气体放出的热量Q.

K=-rO=-pcV+aTc

【答案】（i）2；（止）~

【解析】(i)在气体由压缩「二1」「下降到:的过程巴气体体积不变，温度由T=)4工变

4=色

为由查理定律得T

在气体温度由4变为1的过程中，即积由厂源小到耳，气体压强不变，由着盖吕萨克定律得

匕=4

匕&②

y=_Lp

由①②式得।-2③

(ii)在活塞下入过程中活塞对气肉做的功为

—分④

在这一过程中，气体内空羽减少为

AL7=<z(Z⑤

由热力学第一定律”.二虹内气体的七的热量为

—「⑥

由②③④⑤⑥式得

。=%。+%

2⑦

8.2010•上海物理・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S=2Cc在电健K断开时，两室中气体压强均为〃o=24OP〃，ND间距4=1///H,

DM间距4=3〃〃?，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\=3〃〃?，四间距/2=1〃〃2,活塞D所带电量的绝对值夕=%SE(式中E为D与M所带电荷

产生的合场强，常量4=885*10即。2/%.小)求：

（1）两室中气体的压强（设活塞移动前后气体温度保持不变）；

（2）活塞受到的电场力大小F；

（3）所带电荷产生的场强大小和电源电压U;

（4）使滑片P缓慢地由B向A滑动，活塞如何运动，并说明理由。

解析：

（1）pJi=Pi，'i解得P：=30Pa

pj2=p1「2,解得P：=720Pa

（2）根据活塞受力的平衡，F=，A-p”=0.12。：、.

（3）因为三为D与，所带电荷产生的合场强,E.二二I所带电荷产生的场强大小,所以三=2EM，

所以号三.酝'得入=信=6义1的

所以q—£：SE=2£：SE：「,

电源电压。'=2旦/=12。

（4）因Qg减小，减小，向下的力尸减小，U2增大,无力.减小，向上的力F噌大,

活塞向上移动.

【精选名题巧练】

1.（2013•湖州模拟）下列说法中正确的是（）

A.扩散运动就是布朗运动

B.根据热力学第二定律可知热机效率不可能为百分之百

C.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢

D.由于液体表面层分子间距禽小于液体内部分子间距高，液体表面存在张力