第1講熱學(xué)專題十選考部分(3-3、3-4)高考題型1熱學(xué)基本知識高考題型3氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用高考題型4熱學(xué)中的綜合問題高考題型2熱力學(xué)定律的理解內(nèi)容索引高考題型1熱學(xué)基本知識解題方略解題方略1.分子動(dòng)理論(1)分子大小阿伏加德羅常數(shù)：NA6.021023 mol1.(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng).擴(kuò)散現(xiàn)象特點(diǎn)：溫度越高，擴(kuò)散越快.布朗運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：液體內(nèi)固體小顆粒永不停息、無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，顆粒越小、溫度越高，運(yùn)動(dòng)越劇烈.(3)分子間的相互作用力和分子勢能分子力：分子間引力與斥力的合力.分子間距離增大，引力和斥力均減??；分子間距離減小，引力和斥力均增大，但斥力總比引力變化得快.分子勢能：分子力做正功，分子勢能減?。环肿恿ψ鲐?fù)功，分子勢能增大；當(dāng)分子間距為r0(分子間的距離為r0時(shí)，分子間作用的合力為0)時(shí)，分子勢能最小.2.固體和液體(1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同.晶體具有確定的熔點(diǎn).單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性.晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化.(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間.液晶具有流動(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切.答案例1關(guān)于熱學(xué)基本知識的易錯(cuò)點(diǎn)辨析(正確的打“”號，錯(cuò)誤的打“”號)(1)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)()(2)布朗運(yùn)動(dòng)并不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)()(3)液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)越激烈()(4)布朗運(yùn)動(dòng)反映了懸浮顆粒中分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性()(5)懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯()(6)懸浮在液體中的微粒越小，受到液體分子的撞擊就越容易平衡()答案(7)布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各部分溫度不同而引起的()(8)在較暗的房間里，看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)()(9)布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)()(10)顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性()(11)懸浮在空氣中做布朗運(yùn)動(dòng)的PM2.5微粒，氣溫越高，運(yùn)動(dòng)越劇烈()(12)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)就是布朗運(yùn)動(dòng)()(13)擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動(dòng)都與溫度有關(guān)()答案(14)擴(kuò)散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中，固體中也可以()(15)“酒香不怕巷子深”與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)()(16)水不容易被壓縮說明分子間存在分子力()(17)用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，說明此時(shí)分子間只存在引力而不存在斥力()(18)分子間引力總是隨著分子間的距離減小而減小()(19)將一個(gè)分子從無窮遠(yuǎn)處無限靠近另一個(gè)分子，則這兩個(gè)分子間的分子力先增大后減小最后再增大()(20)當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子間的引力減少，斥力增大()答案(21)若兩分子間距離減小，分子間斥力增大，引力減小，合力為斥力()(22)當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí)，分子間的距離越大，分子勢能越小()(23)分子間同時(shí)存在著引力和斥力，當(dāng)分子間距增加時(shí)，分子間的引力增大，斥力減小()(24)分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，先減小后增大()(25)分子間距離增大時(shí)，分子間的引力、斥力都減小()(26)隨著分子間距離增大，分子間作用力減小，分子勢能也減小()(27)分子間的距離為r0時(shí)，分子間作用力的合力為零，分子勢能最小() 答案(28)同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)()(29)大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽，就變成了非晶體()(30)單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的()(31)單晶體和多晶體都有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)()(32)晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同，體現(xiàn)為各向同性()(33)單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性()(34)太空中水滴成球形，是液體表面張力作用的結(jié)果()(35)漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面的觀察是圓形的，是油滴液體呈各向同性的緣故()答案(36)液體與大氣相接觸，表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引()(37)由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間只有引力，沒有斥力，所以液體表面具有收縮的趨勢()(38)液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部()(39)液體表面的分子距離大于分子間的平衡距離，使得液面有表面張力()(40)葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用()(41)肥皂水的水面能托住小的硬幣主要與液體的表面張力有關(guān)()(42)雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力()答案(43)液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體的各向異性特征()(44)液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點(diǎn)()(45)當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對濕度一定較大()(46)空氣相對濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越快()(47)只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)()(48)用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度，就可以求出該種氣體的分子質(zhì)量()答案(49)已知某氣體的摩爾體積V，再知道阿伏加德羅常數(shù)NA，就可以求出一個(gè)氣體分子的體積()(50)只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積()(51)達(dá)到熱平衡的兩個(gè)物體具有相同的熱量()(52)物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的平均動(dòng)能越大()(53)溫度升高時(shí)物體內(nèi)的每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定增大()(54)物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和叫做物體的內(nèi)能()(55)物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢能的總和()答案(56)溫度升高，物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能一定增大()(57)相同質(zhì)量0 的水的分子勢能比0 的冰的分子勢能大()(58)氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力()(59)單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大()(60)氣體的壓強(qiáng)是由于大量分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的()(61)若氣體的溫度不變，壓強(qiáng)增大，說明每秒撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多()(62)一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)隨著溫度升高而減少()答案(63)從微觀角度看氣體壓強(qiáng)只與分子平均動(dòng)能有關(guān)()(64)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁發(fā)生碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度都有關(guān)()(65)單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對容器壁單位面積上碰撞次數(shù)減少，氣體的壓強(qiáng)一定減小()解析預(yù)測1關(guān)于分子間相互作用力與分子間勢能，下列說法正確的是_.A.在10r0距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力B.分子間作用力為零時(shí)，分子間的勢能一定是零C.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子間的距離越大，分子勢能越小D.分子間距離越大，分子間的斥力越小E.兩個(gè)分子間的距離變大的過程中，分子間引力變化總是比斥力變化慢解析解析在10r0距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力和斥力，選項(xiàng)A正確；分子間作用力為零時(shí)，分子間的勢能最小，但不是零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時(shí)，隨分子間的距離增大，克服分子力做功，故分子勢能增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；分子間距離越大，分子間的引力和斥力都是越小的，選項(xiàng)D正確；兩個(gè)分子間的距離變大的過程中，分子間引力變化總是比斥力變化慢，選項(xiàng)E正確；故選A、D、E.預(yù)測2分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它們之間存在著相互作用.這兩種相互的因素決定了分子的三種不同的聚集形態(tài)：固體、液體和氣體.下列說法正確的是_.A.固體中的分子是靜止的，液體、氣體中的分子是運(yùn)動(dòng)的B.液體表面層中分子間的相互作用表現(xiàn)為引力C.液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生D.汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的E.有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高解析解析解析無論固體、液體和氣體，分子都在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò).當(dāng)分子間距為r0時(shí)，分子引力和分子斥力相等，液體表面層的分子比較稀疏，分子間距大于r0，所以分子間表現(xiàn)為引力，B正確.蒸發(fā)是液體表面分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況，C正確.汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程，汽化分蒸發(fā)和沸騰.而不是分子間相互排斥而產(chǎn)生的，D錯(cuò).冰在融化的過程中吸收熱量溫度不升高，E正確.預(yù)測3下列說法正確的是_.A.一切晶體的光學(xué)和力學(xué)性質(zhì)都是各向異性的B.在完全失重的宇宙飛船中，水的表面存在表面張力C.脫脂棉脫脂的目的，在于使它從不能被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?，?便吸取藥液D.土壤里有很多毛細(xì)管，如果要把地下的水分沿著它們引到地表，可以 將地面的土壤鋤松E.人們可以利用某些物質(zhì)在水溶液中形成的薄片狀液晶來研究離子的滲 透性，進(jìn)而了解機(jī)體對藥物的吸收等生理過程返回高考題型2熱力學(xué)定律的理解解題方略解題方略1.物體內(nèi)能變化的判定：溫度變化引起分子平均動(dòng)能的變化；體積變化，分子間的分子力做功，引起分子勢能的變化.2.熱力學(xué)第一定律(1)公式：UWQ；(2)符號規(guī)定：外界對系統(tǒng)做功，W0；系統(tǒng)對外界做功，W0；系統(tǒng)向外界放出熱量，Q0；系統(tǒng)內(nèi)能減少，U0.3.熱力學(xué)第二定律的表述：(1)熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳遞的方向性表述).(2)不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響(按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述).(3)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.答案例2關(guān)于熱力學(xué)定律的理解，下列說法是否正確(正確的打“”號，錯(cuò)誤的打“”號)(1)外界對系統(tǒng)做功，其內(nèi)能一定增加()(2)系統(tǒng)從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加()(3)一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí)，其內(nèi)能不變()(4)一定質(zhì)量的理想氣體,在等壓膨脹過程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大()(5)在輪胎爆裂這一短暫過程中，氣體膨脹，溫度下降()(6)密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程外界對其做功，瓶內(nèi)空氣內(nèi)能增加() (7)熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳導(dǎo)到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體() 答案(8)利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的()(9)自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的()(10)功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程一定是可逆過程()(11)空調(diào)既能制熱又能制冷，說明熱傳遞不存在方向性()(12)不斷改進(jìn)工藝，熱機(jī)的效率可能達(dá)到100%()(13)熱量不可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，是因?yàn)檫`背了熱力學(xué)第一定律()(14)“第一類永動(dòng)機(jī)”不可能制成，是因?yàn)樗`反了能量守恒定律()(15)“第二類永動(dòng)機(jī)”不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律() 解析預(yù)測4(2016全國乙卷33(1)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是_.A.氣體吸熱后溫度一定升高B.對氣體做功可以改變其內(nèi)能C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè) 系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡預(yù)測5(2016全國丙卷33(1)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是_.A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加解析返回返回高考題型3氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用解題方略解題方略2.應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)(1)正確選擇研究對象：對于變質(zhì)量問題要保證研究質(zhì)量不變的部分；對于多部分氣體問題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間一般通過壓強(qiáng)找聯(lián)系.(2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來會(huì)比較準(zhǔn)確、快速的找到規(guī)律.(3)認(rèn)清變化過程：準(zhǔn)確分析變化過程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律.例3(2016全國丙卷33(2)一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑的輕活塞.初始時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖1所示.用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止.求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離.已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動(dòng)的過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng)p075.0 cmHg.環(huán)境溫度不變.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖1解析答案解析解析設(shè)初始時(shí)，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2p0，長度為l2.活塞被下推h后，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2，長度為l2.以cmHg為壓強(qiáng)單位.由題給條件得p1p0(20.05.00) cmHg90 cmHgl120.0 cm 由玻意耳定律得p1l1Sp1l1S 聯(lián)立式和題給條件得解析答案p1144 cmHg 依題意p2p1 由玻意耳定律得p2l2Sp2l2S 聯(lián)立式和題給條件得h9.42 cm答案答案144 cmHg9.42 cm預(yù)測6如圖2所示，容積為V0的光滑柱形汽缸豎直放置，用質(zhì)量不計(jì)的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體和一固體封閉在汽缸內(nèi).汽缸內(nèi)設(shè)有卡環(huán)ab，卡環(huán)位于汽缸深度一半的位置.開始時(shí)活塞位于汽缸頂部，將一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面，活塞最終下降到汽缸深度五分之四的位置，再將相同質(zhì)量的九小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面，活塞最終剛好降至卡環(huán)處，又將同樣四小盒沙子倒在活塞的上表面，然后緩慢加熱汽缸.已知大氣壓強(qiáng)為p0，氣體初始溫度為T0.試求：(1)汽缸內(nèi)固體的體積； 解析答案圖2(2)當(dāng)活塞剛好離開卡環(huán)ab時(shí)氣體的溫度.解析答案解析解析活塞恰好離開卡環(huán)ab時(shí)，理想氣體的壓強(qiáng) pp014p8p0氣體加熱過程體積不變，由蓋呂薩克定律得：圖3解析答案解析解析轉(zhuǎn)動(dòng)過程，溫度不變，設(shè)玻璃管的橫截面積為Sp175 cmHg，L120 cm；p275xsin 53(20 x)cos 53631.4xL2x由玻意耳定律得p1L1Sp2L2S得氣體長度x17.1 cm答案答案17.1 cm(2)溫度T.得T364 K解析解析加熱管內(nèi)封閉氣體至溫度T時(shí)，T1(27327) K300 Kp37520sin 53 cmHg91 cmHg答案答案364 K解析答案返回高考題型4熱學(xué)中的綜合問題解析答案例4如圖4所示，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)1.2p0的理想氣體，p0與T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為UT，為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.求：圖4(1)汽缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1；解析答案(2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.預(yù)測8如圖5所示，汽缸開口向右、固定在水平桌面上，汽缸內(nèi)用活塞(橫截面積為S)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁之間的摩擦忽略不計(jì).輕繩跨過光滑定滑輪將活塞和地面上的重物(質(zhì)量為m)連接.開始時(shí)汽缸內(nèi)外壓強(qiáng)相同，均為大氣壓p0(mgp0S)，輕繩處在伸直狀態(tài)，汽缸內(nèi)氣體的溫度為T0，體積為V.現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體的溫度緩慢降低，最終使得氣體體積減半，求：(1)重物剛離地面時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度T1； 圖5解析答案(2)氣體體積減半時(shí)的溫度T2；解析答案(3)在如圖6所示的坐標(biāo)系中畫出氣體狀態(tài)變化的整個(gè)過程，標(biāo)注相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)值.解析答案解析解析如圖所示答案答案見解析圖解析答案預(yù)測9為適應(yīng)太空環(huán)境，去太空旅行的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣.假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1 atm，氣體體積為2 L，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)? L，使航天服達(dá)到最大體積，假設(shè)航天服內(nèi)氣體的溫度不變，將航天服視為封閉系統(tǒng).(1)求此時(shí)航天服內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，并從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因.解析解析氣體的狀態(tài)參量：p11 atm，V12 L，V24 L，氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：p1V1p2V2，解得：p20.5 atm；由于氣體的壓強(qiáng)與分子密度和分子平均動(dòng)能有關(guān)，在氣體體積變大的過程中，該氣體的分子密度變小，而溫度不變，即分子的平均動(dòng)能不變，故該氣體的壓強(qiáng)減小.答案答案0.5 atm在氣體體積變大的過程中，該氣體的分子密度變小，而溫度不變，即分子的平均動(dòng)能不變，故該氣體的壓強(qiáng)減小解析答案返回(2)若開啟航天服封閉系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣，使航天服內(nèi)的氣壓緩慢恢復(fù)到0.9 atm，則需補(bǔ)充1 atm的等溫氣體多少升？解析解析設(shè)需要1 atm的等溫氣體V，以該氣體和航天服原有氣體為研究對象，p30.9 atm，V34 L，由玻意耳定律得：p1V1p1Vp3V3，解得：V1.6 L.答案答案1.6 L