2019屆高考物理二輪復習 專題八 選考模塊 第1講 熱學學案

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1、第1講　熱　學 真題再現(xiàn) 考情分析 (2018·高考全國卷 Ⅰ )(1)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e.對此氣體，下列說法正確的是________. A.過程①中氣體的壓強逐漸減小 B.過程②中氣體對外界做正功 C.過程④中氣體從外界吸收了熱量 D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E.狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 (2)如圖，容積為V的汽缸由導熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連，細管上有一閥門K.開始時，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強均為p0.現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩

2、慢地流入汽缸，當流入的液體體積為時，將K關(guān)閉，活塞平衡時其下方氣體的體積減小了.不計活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量. 解析：(1)由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，pb＞pa，即過程①中氣體的壓強逐漸增大，選項A錯誤；由于過程②中氣體體積增大，所以過程②中氣體對外做功，選項B正確；過程④中氣體體積不變，氣體對外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學第一定律，過程④中氣體放出熱量，選項C錯誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項D正確；由理想氣體狀態(tài)方程＝并結(jié)合題圖可知，狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小，選項

3、E正確. (2)設活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強為p1；下方氣體的體積為V2，壓強為p2.在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得 p0＝p1V1① p0＝p2V2② 由已知條件得 V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 設活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得 p2S＝p1S＋mg⑤ 聯(lián)立以上各式得 m＝.⑥ 答案：(1)BDE　(2)見解析 [命題點分析] 理想氣體實驗定律、熱力學第一定律 [思路方法] 由溫度不變可知對活塞上下方氣體滿足玻意耳定律可求出變化后的體積和壓強，進而通過受力平衡求出結(jié)果 真題再現(xiàn) 考

4、情分析 (2017·高考全國卷Ⅰ)(1)氧氣分子在0 ℃和100 ℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示．下列說法正確的是______. A.圖中兩條曲線下面積相等 B.圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形 C.圖中實線對應于氧氣分子在100 ℃時的情形 D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目 E.與0 ℃時相比，100 ℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大 (2)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；

5、B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)．初始時，三個閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27 ℃，汽缸導熱. ①打開K2，求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強； ②接著打開K3，求穩(wěn)定時活塞的位置； ③再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃，求此時活塞下方氣體的壓強. 解析：(1)根據(jù)氣體分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化曲線的意義可知，題圖中兩條曲線下面積相等，選項A正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對應于氧氣分子平均動能較小的情形，選項B正確；題圖中

6、實線占百分比較大的分子速率較大，分子平均動能較大，根據(jù)溫度是分子平均動能的標志，可知實線對應于氧氣分子在100 ℃時的情形，選項C正確；根據(jù)分子速率分布圖可知，題圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項D錯誤；由分子速率分布圖可知，與0 ℃時相比，100 ℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，選項E錯誤. (2)①設打開K2后，穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1，體積為V1.依題意，被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1① (3p0)V＝p1(2V－V1)② 聯(lián)立

7、①②式得V1＝③ p1＝2p0.④ ②打開K3后，由④式知，活塞必定上升．設在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時，活塞下氣體壓強為p2.由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤ 由⑤式得p2＝p0⑥ 由⑥式知，打開K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時p2為p′2＝p0. ③設加熱后活塞下方氣體的壓強為p3，氣體溫度從T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容過程中，由查理定律得＝⑦ 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0.⑧ 答案：(1)ABC　(2)見解析 [命題點分析] 分子運動速率的統(tǒng)計分布、氣體實驗定律 [思路方法] 打開K2后，被活塞分開的兩

8、部分氣體都經(jīng)歷等溫過程；打開K2后，活塞必定上升 命題規(guī)律研究及預測 選修3-3中知識點多，并且分為如下部分： (1)分子動理論； (2)固體、液體的性質(zhì)； (3)氣體實驗定律； (4)熱力學定律. 每年高考對本部分的考查方向比較廣泛、每個知識點都有可能涉及到，所以在復習中要全面復習．尤其對于氣體實驗定律、熱力學第一定律幾乎是近幾年的必考點，一定要充分準備 　分子動理論、固體與液體的性質(zhì) (2018·高考北京卷)關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是(　　) A．氣體擴散的快慢與溫度無關(guān) B．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動 C．分子間同時存在著引力和斥力 D．分子

9、間的引力總是隨分子間距增大而增大 [解析]　在其他條件不變的情況下，溫度越高，氣體擴散得越快，故A錯誤；布朗運動是固體小顆粒的運動，不是液體分子的運動，故B錯誤；分子間同時存在著引力和斥力，故C正確；分子間的引力總是隨著分子間距增大而減小，故D錯誤． [答案]　C 角度1　微觀量的估算 1．α粒子與金原子核發(fā)生對心碰撞時，能夠接近金原子核中心的最小距離為2.0×10－14m，已知金原子的摩爾質(zhì)量為0.197 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，試估算金原子的平均密度． 解析：1 mol的任何物質(zhì)都含有NA(阿伏加德羅常數(shù))個分子(或原子)，其摩爾質(zhì)量Mm恒

10、等于NA個分子(或原子)質(zhì)量的總和．據(jù)此可求出一個分子(或原子)的質(zhì)量m0＝. 把上述思路用于本題，一個金原子的質(zhì)量為m0＝＝ kg≈3.3×10－25 kg.金原子核幾乎集中了金原子的全部質(zhì)量，故可認為金原子核的質(zhì)量m核近似等于金原子的質(zhì)量m0.如果把金原子核想象成一個球體，由α粒子能夠接近金原子核中心的最小距離可推知，金原子核的半徑r不會大于這一最小距離．綜合上述兩點，便可求出金原子核的平均密度ρ不會小于的值．即 ρ＝＝ kg/m3 ≈9.9×1015 kg/m3. 答案：9.9×1015 kg/m3 角度2　分子的無規(guī)則運動 2．(2016·高考北京卷)霧霾天氣是對大氣中各

11、種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動相互作用的結(jié)果．霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 μm、2.5 μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)． 某科研機構(gòu)對北京地區(qū)的檢測結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時間變化． 據(jù)此材料，以下敘述正確的是(　　) A．PM10表示直徑小于或等于1.0×10－6 m的懸浮顆粒物 B．PM10受到的空氣分子作用力的合

12、力始終大于其所受到的重力 C．PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動 D．PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大 解析：選C.PM10表示直徑小于或等于1.0×10－5 m的懸浮顆粒物，A項錯誤；PM10懸浮在空氣中，受到的空氣分子作用力的合力等于其所受到的重力，B項錯誤；由題意推斷，D項錯誤；PM10和大顆粒物的懸浮是由于空氣分子的撞擊，故它們都在做布朗運動，C項正確． 角度3　晶體、非晶體的性質(zhì) 3．下列說法正確的是(　　) A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體 B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì) C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于

13、原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變 解析：選BCD.將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故選項A錯誤；單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學性質(zhì)不同，故選項B正確；例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，故選項C正確；晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．如天然水晶是晶體，熔融過的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，故選項D正確；熔化過程中，晶體的溫度不變，但內(nèi)能改變，故選

14、項E錯誤． 角度4　油膜法測分子大小 4．(2018·湖北荊門調(diào)考)在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，用注射器將一滴油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙上正方形小方格的邊長為10 mm，該油酸膜的面積是________m2；若一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是4×10－6 mL，則油酸分子的直徑是________ m．(上述結(jié)果均保留1位有效數(shù)字) 解析：在圍成的方格中，不足半格的舍去，多于半格的算一個，共取80個方格，故油酸膜的面積為 S＝80×(10×10－3)2 m2＝

15、8×10－3 m2. 油酸分子的直徑為 d＝＝ m＝5×10－10 m. 答案：8×10－3　5×10－10 命題角度 解決方法 易錯辨析 微觀量的計算 通過阿伏加德羅常數(shù)來聯(lián)系微觀量和宏觀量 所求的微觀密度或微觀體積的含義并不是真實自身的體積或密度，而是占有的空間大小 分子熱運動與布朗運動 微觀解釋布朗運動的原因 布朗運動是指顆粒的運動而不是指分子的運動 物體內(nèi)能的變化分析 明確決定物體內(nèi)能的因素：物質(zhì)的量、物態(tài)、溫度、體積 內(nèi)能改變的方式可結(jié)合做功和熱傳遞來理解 晶體、非晶體的性質(zhì) 記熟晶體、非晶體分類的依據(jù)和晶體的各種特征 晶體熔化過程、溫度不變，

16、內(nèi)能改變 　 　氣體實驗定律的應用 氣體實驗定律及狀態(tài)方程 對三個氣體實驗定律要有充分的理解 (1)定律在溫度不太低、壓強不太大的情況下適用； (2)一定質(zhì)量的理想氣體做等容變化時，氣體的壓強跟攝氏溫度不成正比； (3)氣體做等容變化時，氣體壓強的變化量與溫度的變化量成正比，即＝＝＝C. 以上(2)和(3)對等壓變化同樣適用． 封閉氣體壓強的計算方法 (1)“活塞模型” 求活塞封閉的氣體壓強時，一般以活塞為研究對象(有時取汽缸為研究對象)，分析它受到的氣體壓力及其他各力，列出受力的平衡方程，求解壓強． 如圖所示，活塞靜止于光滑的汽缸中，活塞質(zhì)量為m，面積

17、為S，被封閉氣體的壓強為p，大氣壓強為p0，活塞受力如圖所示，由平衡條件得pS＝p0S＋mg，解得p＝p0＋. (2)“液柱模型” 求液柱封閉的氣體壓強時，一般以液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意： ①液體因重力產(chǎn)生的壓強大小為p＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度)； ②不要漏掉大氣壓強，同時又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力； ③有時直接應用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等； ④當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位“cmHg”等，使計算過程簡潔．　 應用氣體實驗定律的解題思路 (1)選擇對象——某一定質(zhì)量的理想氣體； (2)找出參

18、量——氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)認識過程——認清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提； (4)列出方程——選用某一實驗定律或狀態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性． 若為兩部分氣體，除對每部分氣體作上述分析外，還要找出它們始末狀態(tài)參量之間的關(guān)系，列式聯(lián)立求解． (2018·高考全國卷Ⅱ) 如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體．已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦．開始時活塞處于靜止狀態(tài)，上

19、、下方氣體壓強均為p0，溫度均為T0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達b處．求此時汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功．重力加速度大小為g. [解析]　開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運動．設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據(jù)查理定律有 ＝① 根據(jù)力的平衡條件有 p1S＝p0S＋mg② 聯(lián)立①②式可得 T1＝(1＋)T0③ 此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2.根據(jù)蓋－呂薩克定律有 ＝④ 式中 V1＝SH⑤

20、V2＝S(H＋h)⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式解得 T2＝(1＋)(1＋)T0⑦ 從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為 W＝(p0S＋mg)h.⑧ [答案]　見解析 角度1　“玻璃管—水銀柱”模型 1．(2018·高考全國卷Ⅲ)在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左邊氣體的壓強為12.0 cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變

21、． 解析：設U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p1.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強相等，設為p，此時原左、右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘′1和l′2.由力的平衡條件有 p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度， g為重力加速度大小 由玻意耳定律有 p1l1＝pl′1② p2l2＝pl′2③ 兩邊氣柱長度的變化量大小相等 l′1－l1＝l2－l′2④ 由①②③④式和題給條件得 l′1＝22.5 cm⑤ l′2＝7.5 cm.⑥ 答案：見解析 角度2　“活塞—汽缸”模型 2．如圖所示，柱形容器內(nèi)用不漏氣的輕質(zhì)絕熱活塞封閉一定量的理想氣體

22、，容器外包裹保溫材料．開始時活塞至容器底部的高度為H1，容器內(nèi)氣體溫度與外界溫度相等．在活塞上逐步加上多個砝碼后，活塞下降到距容器底部H2處，氣體溫度升高了ΔT；然后取走容器外的保溫材料，活塞位置繼續(xù)下降，最后靜止于距容器底部H3處，已知大氣壓強為p0.求氣體最后的壓強與溫度． 解析：對取走容器外的保溫材料，活塞位置繼續(xù)下降的等壓過程，由蓋－呂薩克定律， ＝ 解得T0＝ΔT 從初狀態(tài)到最后狀態(tài)，溫度相同，由玻意耳定律， p0H1S＝p3H3S 可以解得p3＝p0. 答案：見解析 角度3　變質(zhì)量問題的處理 3．(2016·高考全國卷Ⅱ)一氧氣瓶的容積為0.08 m3，開始

23、時瓶中氧氣的壓強為20個大氣壓．某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36 m3.當氧氣瓶中的壓強降低到2個大氣壓時，需重新充氣．若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天． 解析：設氧氣開始時的壓強為p1，體積為V1，壓強變?yōu)閜2(2個大氣壓)時，體積為V2， 根據(jù)玻意耳定律得 p1V1＝p2V2① 重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強下的體積為 V3＝V2－V1② 設用去的氧氣在p0(1個大氣壓)壓強下的體積為V0，則有p2V3＝p0V0③ 設實驗室每天用去的氧氣在p0壓強下的體積為ΔV，則氧氣可用的天數(shù)為N＝④ 聯(lián)立①②③④式，并代入數(shù)據(jù)得N＝4(天)．

24、 答案：4天 命題角度 解決方法 易錯辨析 “玻璃管—水銀柱”模型 以水銀柱為研究對象進行受力分析，聯(lián)系兩部分氣體的p、V、T等量；再結(jié)合實驗定律求解問題 準確找到液柱高度差是求解壓強的關(guān)鍵點 “活塞—汽缸”模型 分析活塞的受力情況，結(jié)合運動狀態(tài)，求解封閉氣體的壓強 找出封閉氣體初、末狀態(tài)的物理量，結(jié)合實驗定律求解結(jié)果 “沖氣、抽氣”變質(zhì)量問題 轉(zhuǎn)“變質(zhì)量”問題為“不變質(zhì)量”問題，把全部氣體作為研究對象 選取的研究對象一定要在變化前后都包括進去，否則質(zhì)量變化實驗定律不再適用 　 　氣體實驗定律與熱力學定律的綜合問題[學生用書P91] 　

25、 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”． (1)該循環(huán)過程中，下列說法錯誤的是________． A．A→B過程中，外界對氣體做功 B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大 C．C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化 E．該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程僅有B→C (2)若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為10 L，在B狀態(tài)時壓強為A狀態(tài)時的.求氣體在B

26、狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)．(已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) [解析]　(1)在A→B的過程中，氣體體積增大，故氣體對外界做功，選項A錯誤；B→C的過程中，氣體對外界做功，W＜0，且為絕熱過程，Q＝0，根據(jù)ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即氣體內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，選項B錯誤；C→D的過程中，氣體分子的平均動能不變，氣體體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，故單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，選項C正確；D→A的過程為絕熱壓縮，故Q＝0，W＞0，根據(jù)ΔU＝Q＋W，知ΔU＞0，即氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，所以氣體分子的速率分布曲

27、線發(fā)生變化，選項D錯誤；從A→B、C→D的過程中氣體做等溫變化，理想氣體的內(nèi)能不變，內(nèi)能減小的過程是B→C，內(nèi)能增大的過程是D→A，選項E正確． (2)從A→B氣體為等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有 pAVA＝pBVB，所以VB＝＝ L＝15 L 所以單位體積內(nèi)的分子數(shù)n＝＝ L－1 ＝4×1022 L－1＝4×1025 m－3. [答案]　(1)ABD　(2)4×1025 m－3 1.(2018·高考全國卷 Ⅲ )如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p－V圖中從a到b的直線所示．在此過程中(　　) A．氣體溫度一直降低 B．氣體內(nèi)能一直增加 C．氣體一直對外做

28、功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 解析：選BCD.一定量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項A錯誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知氣體的內(nèi)能一直增加，選項B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，選項C正確；根據(jù)熱力學第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，選項D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對外做功，選項E錯誤． 2．(1)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體．氣體開始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過過程ab到達狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相

29、同，V－T圖象如圖所示．設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強分別為pb和pc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則下列結(jié)果錯誤的是________． A．pb>pc，Qab>Qac　　　　　　 B．pb>pc，QabQac D．pb

30、 cm2，瓶口外的有效長度為48 cm.當氣溫為7 ℃時，水銀柱剛好處在瓶口位置． ①求該氣溫計能測量的最高氣溫； ②假設水銀柱從瓶口處緩慢移動到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收3 J熱量，問在這一過程中該氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(已知大氣壓強為1×105 Pa) 解析：(1)由V＝T可知V－T圖線的斜率越大，壓強p越小，故pbQac，a狀態(tài)和b狀態(tài)在同一條等壓線上，所以pa＝pb，綜上C、E正確． (2)①當水銀柱到達管口時，所測氣溫最高，設為T2，此時氣體體積為V2

31、 初狀態(tài)：T1＝(273＋7)K＝280 K，V1＝480 cm3，末狀態(tài)V2＝(480＋48×0.4) cm3＝499.2 cm3，由等壓變化知：＝， 代入數(shù)據(jù)得T2＝291.2 K，即18.2 ℃. ②水銀柱向右移動過程中，外界對氣體做功 W＝－p0S·L ＝－1×105×0.4×10－4×48×10－2 J＝－1.92 J 由熱力學第一定律知內(nèi)能變化為 ΔU＝W＋Q＝－1.92 J＋3 J＝1.08 J， 即內(nèi)能增加1.08 J. 答案：(1)ABD　(2)①291.2 K(或18.2 ℃)?、趦?nèi)能增加 增加1.08 J 熱力學第一定律的應用技巧 (1)內(nèi)能變

32、化量ΔU的分析思路 ①由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化．溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少． ②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化． (2)做功情況W的分析思路 ①由體積變化分析氣體做功情況．體積被壓縮，外界對氣體做功；體積膨脹，氣體對外界做功．注意氣體在真空中自由膨脹時，W＝0. ②由公式W＝ΔU－Q分析氣體做功情況． (3)氣體吸、放熱Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況．　 ,　　　　　　　 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題 1．(2017·高考北京卷)以下關(guān)于熱運動的說法正確的是(　　) A．水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈 B．水凝結(jié)成

33、冰后，水分子的熱運動停止 C．水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈 D．水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大 解析：選C.水流的速度是機械運動的速度，不同于水分子無規(guī)則熱運動的速度，A項錯誤；分子永不停息地做無規(guī)則運動，B項錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的熱運動越劇烈，故C項正確；水的溫度升高，水分子的平均動能增大，即水分子的平均運動速率增大，但不是每一個水分子的運動速率都增大，D項錯誤． 2．(2018·遵義模擬)下列說法中錯誤的是(　　) A．熱力學第一定律揭示了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 B．擴散現(xiàn)象說明了分子的運動就是要打破一切不均

34、衡性，使之均衡 C．表面張力是由于液體表面層內(nèi)分子單純具有一種引力所引起的 D．一定質(zhì)量的晶體，熔化時吸收的熱量和凝固時放出的熱量相等 E．做功是改變內(nèi)能的唯一方式，做功的多少只由物體的初、末狀態(tài)決定 解析：選ACE.熱力學第二定律揭示了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，A錯誤；擴散現(xiàn)象說明了分子的運動就是要打破一切不均衡性，使之均衡，B正確；液體表面層里的分子力比液體內(nèi)部稀疏，就是分子間的距離比液體內(nèi)部大些，那么分子間的引力大于分子斥力，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，C錯誤；一定質(zhì)量的晶體，熔化時吸收的熱量和凝固時放出的熱量相等，D正確；做功和熱傳遞均是改變內(nèi)能的方式，E

35、錯誤． 3．(2018·高考全國卷Ⅱ)對于實際的氣體，下列說法正確的是(　　) A．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能 B．氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢能 C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能 D．氣體的體積變化時，其內(nèi)能可能不變 E．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能 解析：選BDE.實際氣體的內(nèi)能包括氣體分子間相互作用的勢能和分子熱運動的動能，當氣體體積變化時影響的是氣體的分子勢能，內(nèi)能可能不變，所以B、D、E正確，A、C錯誤． 4．(2018·鄭州質(zhì)檢)如圖所示為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線．下列說法正確的是(　　) A．當r大于r1時，分

36、子間的作用力表現(xiàn)為引力 B．當r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 C．當r等于r1時，分子間勢能Ep最小 D．當r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做正功 E．當r等于r2時，分子間勢能Ep最小 解析：選BDE.由題圖知：r＝r2時分子勢能最小，E對，C錯；平衡距離為r2，r＜r2時分子力表現(xiàn)為斥力，A錯，B對；r由r1變到r2的過程中，分子勢能逐漸減小，分子力做正功，D對． 5．(2016·高考全國卷Ⅲ)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，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大 C．氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變

37、 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：選CDE.溫度相同的氣體分子平均動能相同，僅質(zhì)量相同，分子質(zhì)量不同的氣體，所含分子數(shù)不同，氣體的動能也不同，所以內(nèi)能不一定相同，A項錯誤；氣體的內(nèi)能與整體運動的機械能無關(guān)，B項錯誤；理想氣體等溫壓縮過程中，其內(nèi)能不變，C項正確；理想氣體不考慮分子間相互作用力，分子勢能為零，一定量的氣體，分子數(shù)量一定，溫度相同時分子平均動能相同，由于內(nèi)能是所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和，所以D項正確；由蓋－呂薩克定律可知，一定量的理想氣體在等壓膨脹過程中，溫度一定升高，則其內(nèi)能一定增加，E項正確

38、． 6．(2016·高考全國卷Ⅱ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是(　　) A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等 B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能 C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功 D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功 E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功 解析：選ABE.由＝k可知，p－T圖象中過原點的一條傾斜的直線是等容線，A項正確；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)d的過程溫度不變，內(nèi)能不變

39、，從狀態(tài)d到狀態(tài)a的過程溫度升高，內(nèi)能增加，B項正確；由于過程cd中氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體向外放出的熱量等于外界對氣體做的功，C項錯誤；在過程da中氣體內(nèi)能增加，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功，D項錯誤；過程bc中，外界對氣體做的功Wbc＝pb(Vb－Vc)＝pbVb－pcVc，過程da中氣體對外界做的功Wda＝pd(Va－Vd)＝paVa－pdVd，由于pbVb＝paVa，pcVc＝pdVd，因此過程bc中外界對氣體做的功與過程da中氣體對外界做的功相等，E項正確． 二、非選擇題 7．一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

40、時，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示．用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時為止．求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強和活塞向下移動的距離．已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動的過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強p0＝75.0 cmHg.環(huán)境溫度不變． 解析：設初始時，右管中空氣柱的壓強為p1，長度為l1；左管中空氣柱的壓強為p2＝p0，長度為l2.活塞被下推h后，右管中空氣柱的壓強為p′1，長度為l′1；左管中空氣柱的壓強為p′2，長度為l′2.以cmHg為壓強單位．由題給條件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg① l′1＝cm② 由玻意耳定律得p1l1＝p′1l′1③

41、聯(lián)立①②③式和題給條件得p′1＝144 cmHg④ 依題意p′2＝p′1⑤ l′2＝4.00 cm＋ cm－h(huán)⑥ 由玻意耳定律得p2l2＝p′2l′2⑦ 聯(lián)立④⑤⑥⑦式和題給條件得h＝9.42 cm. 答案：見解析 8．(2018·湖南長郡中學模擬)將如圖所示的裝置的右端部分汽缸B置于溫度始終保持不變的環(huán)境中，絕熱汽缸A和導熱汽缸B均固定在地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦，開始時兩形狀相同的長方體汽缸內(nèi)裝有理想氣體，壓強均為p0、體積均為V0、溫度均為T0，緩慢加熱A中氣體，使汽缸A中氣體的溫度升高到1.5T0，穩(wěn)定后，求： (1)汽缸A中氣體的壓強pA以及汽

42、缸B中氣體的體積VB； (2)此過程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說明． 解析：(1)因為此時活塞處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可知pA＝pB，選汽缸A中氣體為研究對象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得p0V0·＝pAVA·.選汽缸B中氣體為研究對象，根據(jù)玻意耳定律得p0V0＝pBVB，又因為2V0＝VA＋VB，聯(lián)立得pA＝pB＝1.25p0，VB＝0.8V0. (2)因為B中氣體溫度不變，所以內(nèi)能不變，活塞對B中氣體做正功，由熱力學第一定律可知氣體放熱． 答案： (1)1.25p0　0.8V0　(2)放熱　見解析 9．(2016·高考全國卷Ⅰ)在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強大于氣泡表面外側(cè)水的壓強，兩壓

43、強差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升．已知大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2. (1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強差； (2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值． 解析：(1)當氣泡在水下h＝10 m處時，設其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強差為Δp1，則Δp1＝① 代入題給數(shù)據(jù)得Δp1＝28 Pa.② (2)設氣泡在水下10 m處時，氣泡內(nèi)空氣的壓強為p1，氣泡體積為V1；氣泡

44、到達水面附近時，氣泡內(nèi)空氣的壓強為p2，氣泡內(nèi)外壓強差為Δp2，其體積為V2，半徑為r2.氣泡上升過程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有 p1V1＝p2V2③ 由力學平衡條件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1④ p2＝p0＋Δp2⑤ 氣泡體積V1和V2分別為V1＝πr⑥ V2＝πr⑦ 聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得＝⑧ 由②式知，Δpi?p0，i＝1、2，故可略去⑧式中的Δpi項．代入題給數(shù)據(jù)得＝≈1.3. 答案：(1)28 Pa　(2)1.3 10．(2017·高考全國卷Ⅲ)(1)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到

45、初態(tài)a.下列說法正確的是________． A．在過程ab中氣體的內(nèi)能增加 B．在過程ca中外界對氣體做功 C．在過程ab中氣體對外界做功 D．在過程bc中氣體從外界吸收熱量 E．在過程ca中氣體從外界吸收熱量 (2)一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細管K1和K2.K1長為l，頂端封閉，K2上端與待測氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通．開始測量時，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時水銀已進入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖(b)所示．設測量過程中溫度、與K2相通的待測氣體的壓強均保持不變．

46、已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為ρ，重力加速度大小為g.求： ①待測氣體的壓強； ②該儀器能夠測量的最大壓強． 解析：(1)ab過程，氣體壓強增大，體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，A項正確；ab過程發(fā)生等容變化，氣體對外界不做功，C項錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能僅由溫度決定，bc過程發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，bc過程，氣體體積增大，氣體對外界做正功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體從外界吸熱，D項正確；ca過程發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對氣體做正功，B項正確；ca過程，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，外界對氣體做正功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體向外界放熱，E項錯誤． (2)①水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住，設此時被封閉的氣體的體積為V，壓強等于待測氣體的壓強p.提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時，K1中水銀面比頂端低h；設此時封閉氣體的壓強為p1，體積為V1，則 V＝V0＋πd2l① V1＝πd2h② 由力學平衡條件得 p1＝p＋ρgh③ 整個過程為等溫過程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④ 聯(lián)立①②③④式得 p＝.⑤ ②由題意知 h≤l⑥ 聯(lián)立⑤⑥式有 p≤⑦ 該儀器能夠測量的最大壓強為 pmax＝. 答案：(1)ABD　(2)見解析 21