2021屆高考物理二輪復習講義：七 熱學

熱學

專題復習目標學科核心素養(yǎng)局考命題方向

1科.學思維：認識建構理高考對本部分考查的題型

想氣體模型的必要性。通固定，以選擇題形式考查

1能.用分子動理論解釋固

過建構“玻璃管類”和分子動理論、固體和液體

體、液體和氣體的微觀結(jié)

“活塞類”的氣體模型分的性質(zhì)；以計算題形式考

構及特點。

析問題。查熱力學定律和氣體實驗

2.能用氣體實驗定律、熱

2.科學推理：能用等溫、定律的應用；還可以把受

力學定律解釋生產(chǎn)生活中

等壓、等容的理想過程分力分析、平衡條件的應用

的一些現(xiàn)象和實際問題。

析現(xiàn)實生活中的氣體狀態(tài)及氣體實驗定律的應用結(jié)

變化。合在一起命題。

,-------------函-------------

識梳里二鏈接

一'宏觀量'微觀量以及它們之間的關系

1.摩爾體積VmH：分子體積%）—（適用于固體和液體）

/VA

分子占據(jù)體積/占=節(jié)適用于氣體）

/VA

2.摩爾質(zhì)量Mm”：分子質(zhì)量詢=爛

/VA

3.體積V和摩爾體積VmH：分子數(shù)目〃=戶刈（適用于固體、液體和氣體）

Vmol

4.質(zhì)量相和摩爾質(zhì)量Mmol：分子數(shù)目〃=法—NA

Ivimol

二'擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動主體分子固體微小顆粒分子

是分子的運動,發(fā)生在是比分子大得多的是分子的運動,不能

區(qū)別固體、液體、氣體任何顆粒的運動,只能在通過光學顯微鏡直

兩種物質(zhì)之間液體、氣體中發(fā)生接觀察到

共同點（D都是無規(guī)則運動

(2)都隨溫度的升高而更加劇烈

聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動

三'判斷分子勢能變化的兩種方法

1.根據(jù)分子力做功判斷。分子力做正功，分子勢能減小;分子力做負功，

分子勢能增加。

2.利用分子勢能與分子間距離的關系圖線判斷，如圖所示。但要注意此圖線

和分子力與分子間距離的關系圖線形狀雖然相似但意義不同，不要混淆。

四、固體和液體

1.晶體和非晶體

(1)單晶體具有各向異性,但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出備向顯性。

(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。

(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體,反之，必定是非晶體。

2.液體表面張力

(1)形成原因：表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間

的相互作用力表現(xiàn)為引力。

(2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。

五'熱力學定律

1.熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是

等效的,而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系。

2.對公式AU=Q+W符號的規(guī)定

符號Q△U

+外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少

熱點題型?核心突破//////////////////////////////

?熱考題型

熱點一對熱學基本規(guī)律的理解

例n(多選)(2020?廈門模擬)下列說法正確的是()

A.物體的動能增加，其內(nèi)能也一定增加

B.擴散現(xiàn)象和布朗運動都是分子的無規(guī)則熱運動

C.一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功，氣體內(nèi)能不一定增加

D.隨著分子間的距離增大，分子間的引力、斥力都減小

E.根據(jù)熱力學定律，熱機的效率不可能達到100%

［解析］物體的內(nèi)能由分子動能和分子勢能構成，與宏觀的機械能大小無

關，A錯誤；布朗運動是固體小顆粒的運動，不是分子熱運動，B錯誤；根據(jù)熱

力學第一定律AU=Q+W可知一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功，吸放熱情況未知，

所以氣體內(nèi)能不一定增加，C錯誤；隨著分子間的距離增大，分子間的引力、斥

力都減小，D正確；根據(jù)熱力學定律，熱機的效率不可能達到100%,故E正確。

［答案］DE

【拓展訓練1］（多選）（2020?江西九江市二模）關于液體，下列敘述正確的

是（）

A.露珠呈球形是因為液體的表面張力的作用

B.液體的表面張力垂直于液面指向液體的內(nèi)部

C.液體與固體接觸的附著層分子如果比液體內(nèi)部更稀疏，則液體與固體表

現(xiàn)為浸潤

D.對特定的液體和特定材質(zhì)的毛細管，管的內(nèi)徑越小毛細現(xiàn)象越明顯

E.加上不同的電壓可以改變液晶的光學性質(zhì)

解析：選ADE。露珠呈球形是因為液體的表面張力的作用，故A正確；表

面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向跟液面平行，使液面收縮，故B錯誤；液

體對某種固體是浸潤的，這時固體分子與液體分子間的引力相當強，造成附著層

內(nèi)分子的分布就比液體內(nèi)部更密，故C錯誤；對特定的液體和特定材質(zhì)的毛細

管，管的內(nèi)徑越細毛細現(xiàn)象越明顯，故D正確：液晶的光學性質(zhì)表現(xiàn)為各向異

性，加上不同的電壓可以改變液晶的光學性質(zhì)，故E正確。

【拓展訓練2】（多選X2020?安徽宣城市二調(diào)）下列說法正確的是（）

A.顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這反映了液體

分子運動的無規(guī)則性

B.壓縮氣體時氣體會表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體分子間存在斥力

C.分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大

D.在真空、高溫條件下，可以利用分子擴散向半導體材料中摻入其他元素

E.當溫度升高時，物體內(nèi)每一個分子熱運動的速率一定都增大

解析：選ACD0顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，

這反映了液體分子運動的無規(guī)則性，A正確；壓縮氣體時氣體會表現(xiàn)出抗拒壓縮

的力是由于氣體壓強的作用，與氣體分子間的斥力無關，B錯誤；當r<n）時，分

子勢能隨著分子間距離的增大而減?。划攔>n）時，分子勢能隨著分子間距離的增

大而增大；則分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大，C正確；在

真空、高溫條件下，可以利用分子擴散向半導體材料中摻入其他元素，D正確；

當溫度升高時，物體內(nèi)分子的平均速率變大，并非每一個分子熱運動的速率都增

大，E錯誤。

@物理建模和分析推理能力

熱點二氣體實驗定律的應用

1.知識聯(lián)系

氣「（等溫變化卜玻意耳定律

體

PiVi=p2V2

實

驗-｛等容變化卜查理定律部=P2質(zhì)量

定T1一定

律條

15r

及蓋一呂薩克定律

狀理想

-［等樂變化卜V|=V2

態(tài)氣體

方T,T2

程

q狀態(tài)方程卜聯(lián)噂

-----------------1112

2.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。

（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。

例2（2020?廈門外國語學校模擬）如圖所示，導熱汽缸A、B固定在同一水平

面上，A的橫截面積為S,B的橫截面積為A的2倍，用兩個不計質(zhì)量的活塞密

封了等高的理想氣體氣柱，起初連接兩活塞的輕繩均處于伸直狀態(tài)，但繩中無張

力，現(xiàn)向A汽缸的活塞上方緩慢加入細沙，直至A汽缸中氣體體積減小為原來

的一半。已知大氣壓強為po,求此時:

A______________B

"777777777777777777/77777777777777"

(1)3汽缸中氣體的壓強；

(2)加入細沙的質(zhì)量。

［解析］(1)設開始時汽缸8內(nèi)氣體的體積為VB,后來體積為VB',由題可

知力'=1.5力

對汽缸8內(nèi)的氣體，由玻意耳定律得POVB=PB%/

...2

解得pB=W0。

(2)對汽缸A內(nèi)的氣體，由玻意耳定律得poVA=pA號，即p/i=2po

對汽缸8的活塞進行受力分析，由受力平衡得

po,2S=pB,2S+T

對汽缸A的活塞進行受力分析，由受力平衡得

mg+poS=T+PAS

解得加入細沙的質(zhì)量加=鬻。

［答案］(l)|po⑵卷^

【拓展訓練3］(2020?遼寧大連模擬)某同學制造了一個便攜氣壓千斤頂，

其結(jié)構如圖所示，直立圓筒型汽缸導熱良好，高度為Lo,活塞面積為S,活塞通

過連桿與上方的頂托相連接，連桿長度大于Lo,在汽缸內(nèi)距缸底與處有固定限位

裝置A8,以避免活塞運動到缸底。開始活塞位于汽缸頂端，現(xiàn)將重力為3Pos的

物體放在頂托上，已知大氣壓強為po,活塞、連桿及頂托重力忽略不計，求：

、----------"頂托

(1)穩(wěn)定后活塞下降的高度；

(2)為使重物升高到原位置，需用氣泵加入多大體積的壓強為po的氣體。

解析：(1)取密封氣體為研究對象，初態(tài)壓強為口),體積為LoS,假設沒有

AB限位裝置，末態(tài)時壓強為p,氣柱長度為L,則0=00+七=420

由等溫變化p°LoS=pLS

解得L=^

因?qū)W與故活塞停在A3限位裝置處，活塞下降高度為學；

(2)以活塞回到初始位置時的氣體為研究對象，氣體發(fā)生等溫變化4poLoS=

poV

氣泵壓入的一^個po的氣體體積為AV=V—LoS

解得△V=3LoS。

答案：⑴竽(2)3Lo5

【拓展訓練4】(2020?山東平邑一中10調(diào))把上端A封閉，下端8開口的

玻璃管插入水中，放掉部分空氣后放手，玻璃管可以豎直地浮在水中(如圖所示)。

設玻璃管的質(zhì)量m=40g,橫截面積S=2cm2,玻璃管露出水面以上部分的長度

b=2cm,大氣壓強po=1()5Pa,水的密度〃=1g/cn?,玻璃管厚度和管內(nèi)空氣質(zhì)

量不計，g取lOm/s?。

(1)求玻璃管內(nèi)空氣柱的長度；

(2)用手拿住玻璃緩慢地豎直壓入水中，若水足夠深，則當管的A端在水面

下超過某一深度”時，放手后玻璃管不再浮起，求

解析：(1)玻聘管漂浮時，浮力與重力平衡。設管內(nèi)外水面高度差為〃，則V

it=hS,根據(jù)阿基米德原理，有：mg=pghS

ni

解得：h=~^=20cm

ps

故玻璃管內(nèi)空氣柱長度h=b+h=22cm。

(2)管全部沒入水中一定深度”后，浮力與重力再次平衡，同樣根據(jù)阿基米

德原理，可知空氣柱的長度為:

h,=h=2Qcm=0.2m

初態(tài)：pi=po+pg/z,V\=(h+b)S

末態(tài)：pi=po+pgH+pgh1,V2=h'S

對封閉氣體，根據(jù)玻意耳定律：piVl=p2V2,

解得H=L02m。

答案：見解析

@利用理想化物理模型分析推理

熱點三熱力學定律與氣體實驗定律的綜合

確定研究

對象T汽缸、活塞、液柱等）

」有體實狀態(tài)參量）

驗定律心初、末態(tài)之間發(fā)生的變化）

（兩類分析〉做功情況）

T熱力學定律）--［吸、放熱情況）

T內(nèi)能變化情況）

選用規(guī)律氣體的三個實驗定律、理想氣體狀態(tài)

列方程求解方程、熱力學第一定律

例③一定質(zhì)量的理想氣體被光滑的活塞封閉在導熱良好的汽缸內(nèi)，汽缸內(nèi)

壁距離底部5/2處有卡口，如圖所示。初始時環(huán)境溫度為360K時，活塞與卡口

的距離為限當環(huán)境溫度緩慢降至282K的過程中，缸內(nèi)氣體向外界釋放的熱量

為。，已知活塞質(zhì)量為加，面積為S,環(huán)境氣壓始終為po,重力加速度大小為g,

求：

（1）環(huán)境溫度緩慢降低至282K時，缸內(nèi)氣體的壓強p；

（2）環(huán)境溫度從360K降至282K過程中，缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量

［解析］（1）設當缸內(nèi)氣體溫度下降到「時，活塞剛好移動到卡口位置，但

對卡口無作用力，該過程氣體發(fā)生等壓變化，由蓋一呂薩克定律有：要=季

101\

其中7b=360K

解得：71=300K>282K

由題意可知環(huán)境溫度從300K降至282K過程中，缸內(nèi)氣體經(jīng)歷等容過程,

由查理定律有：舄=今

/I12

其中pi=po+警，Ti=300K,72=282K

解得：p=O.94(po+弩)。

(2)活塞下移過程中，活塞對缸內(nèi)氣體做的功W=(poS+mg)h

根據(jù)熱力學第一定律有：AU=W-Q

由上式可得：△U=(poS+"［g)〃一Q。

［答案］見解析

例"(多選)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)8、C和

。后再回到狀態(tài)A。其中A-B和—D為等溫過程，B-C和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)”。該循環(huán)過程中，下列說

法錯誤的是()

A.A-8過程中，外界對氣體做功

B.過程中，氣體分子的平均動能增大

C.C-0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.0fA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

［解析］在A-8的過程中，氣體體積增大，故氣體對外界做功,A錯誤;

的過程中，氣體對外界做功，WV0,且為絕熱過程，Q=0,根據(jù)AU=Q+W,

知AUVO,即氣體內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，B錯誤；C-。

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，C正確：。一A的過程為絕熱壓

縮，故。=0,W>0,根據(jù)AU=Q+W,知△〃>(),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線發(fā)生變化，D錯誤；從A-*3、C-*。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BfC,內(nèi)能增大的

過程是。fA,E正確。

［答案］ABD

【拓展訓練5］（多選）（2020?廈門外國語學校模擬）一定質(zhì)量的理想氣體從

狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其V-f圖象如圖所示,下列說法正確的有（)

A.A-8的過程中，氣體對外做功

B.的過程中，氣體放出熱量

C.B-C的過程中，氣體壓強變大

D.的過程中，氣體內(nèi)能變大

E.的過程中，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增加

解析：選ACE。A-8的過程中，氣體體積變大，則氣體對外做功，溫度不

nVC

變，內(nèi)能不變，則氣體吸收熱量，A正確，B錯誤；根據(jù)%=C可知在

BY的過程中，圖線上的點與橫軸上一273℃點連線的斜率減?。ㄈ鐖D所示），

則氣體壓強變大；氣體的溫度降低，內(nèi)能減??；氣體體積減小，則單位體積內(nèi)的

分子數(shù)目增加，C、E正確，D錯誤。

【拓展訓練6】（2020?江西省教學質(zhì)量監(jiān)測）如圖所示，一籃球內(nèi)氣體的壓

強為P。，溫度為7b,體積為％.用打氣筒對籃球充入壓強為po,溫度為7b的氣體,

已知打氣筒每次壓縮氣體的體積為七區(qū),一共打氣20次，假設籃球體積不變，

最終使籃球內(nèi)氣體的壓強為駟.充氣過程中氣體向外放出的熱量為Q,已知氣體

的內(nèi)能與溫度的關系為U=kT*為常數(shù)）。

(1)第一次打入氣體后，籃球的壓強變?yōu)槎嗌伲?可認為籃球內(nèi)氣體溫度

不變)

(2)打氣筒在籃球充氣過程中對氣體做的功是多少？

解析：(1)設第一次打入氣體后，籃球內(nèi)氣體壓強變?yōu)椋?，根?jù)玻意耳定律

有po(%)+卷Vo)=piVb

解得Pi=1fp。；

(2)設籃球內(nèi)氣體最終溫度為T,

po(Vo+2Ox9)),/

根據(jù)氣體狀態(tài)方程知△——7—―

101

12

解得T若To

籃球內(nèi)氣體內(nèi)能的增量為

根據(jù)熱力學第一定律可得，打氣過程中，

對氣體所做的功為W=Q+^U=Q+^kTo.

答案：⑴存o(2)。+'%公

毒惠算我?如解n升

(建議用時：50分鐘)

1.(2020?湖北?？?⑴下列說法正確的是o

A.浸潤現(xiàn)象是分子間作用力引起的

B.空氣的相對濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和

汽壓

C.熱平衡是指一個系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)不再改變時所處的狀態(tài)

D.氣體自發(fā)的擴散運動總是沿著分子熱運動的無序性減小的方向進行

E.完全失重條件下液態(tài)金屬呈球狀是因為液體表面分子間存在表面張力

(2)某密閉絕熱“U”形汽缸開口向上豎直放置，通過置于底部的電熱絲緩慢

加熱缸內(nèi)的理想氣體，使絕熱活塞由A位置緩慢到達B位置，如圖甲所示。在

此過程中，缸內(nèi)氣體的溫度一體積圖象（T-V圖象）如圖乙所示。已知活塞質(zhì)量機

=2kg、橫截面積S=5X1（T4m2,大氣壓強8=1.0X105Pa,忽略活塞與汽缸

壁之間的摩擦，重力加速度g取10m/s2。

①求缸內(nèi)氣體的壓強〃和活塞到達位置8時缸內(nèi)氣體的溫度TB。

②若一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與熱力學溫度成正比，活塞在A位置時缸

內(nèi)氣體的內(nèi)能為Uo=8OJo求活塞由A位置運動到B位置的過程中缸內(nèi)氣體從

電熱絲吸收的總熱量。

解析：（1）浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體和固體分子間相互作用的表現(xiàn)，與分子

力有關，故A正確；空氣的相對濕度越大，空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，

故B正確；處于熱平衡的系統(tǒng)溫度保持不變，但是壓強和體積等物理量可以改

變，故C錯誤：根據(jù)熱力學第二定律可以知道，一切自然過程總是向分子熱運

動的無序性增大的方向進行，故D錯誤；完全失重條件下液態(tài)金屬呈球狀是因

為液體表面分子間存在表面張力，E正確。

（2）①活塞從A到8,以活塞為研究對象，由平衡條件得pS=poS+，”g

解得p=po+*=1.4X105Pa

kJ

由題圖乙可知以=4XIO-m3,力=6X10-4m3,7^=400K

氣體做等壓變化，則有孕=要

LA1B

解得加=端1=600Ko

②由氣體的內(nèi)能與熱力學溫度成正比有樣=拱

（701A

解得狀態(tài)8時氣體的內(nèi)能為UB=120J

內(nèi)能的變化△〃=UB—Uo=4OJ

外界對氣體做功W=-P（VB-VA）=-2SJ

由熱力學第一定律AU=Q+W

得氣體變化過程中從電熱絲吸收的總熱量為Q=68J。

答案：(l)ABE(2)見解析

2.(2020?江南十校聯(lián)考)(1)關于固體、液體，下列說法正確的是o

A.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)

B.使未飽和汽變成飽和汽，可采用升高溫度的方法

C.液晶既不是液體也不是晶體，但它具有晶體的某些物理性質(zhì)

D.一些昆蟲之所以能停在水面上，是因為它們受到水的浮力等于昆蟲的重

力

E.相對濕度反映了空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度

(2)如圖所示，汽缸開口向上，缸內(nèi)壁有固定小砧，質(zhì)量為機的活塞將缸內(nèi)

一段氣體封閉，缸內(nèi)氣體壓強為2po+管，g為重力加速度，活塞到缸底的距離

為h,活塞橫截面積為S,大氣壓強為po,環(huán)境溫度為To,活塞與汽缸內(nèi)壁氣密

性好且無摩擦，汽缸與活塞的導熱性能良好。

小砧

①若環(huán)境溫度不變，通過不斷在活塞上方加重物，使活塞緩慢下降，當活塞

下降到距汽缸底部與時，活塞上方所加重物的質(zhì)量為多少？

②若僅緩慢降低環(huán)境溫度，當活塞下降到距汽缸底部與時，環(huán)境溫度應降

低為多少？此過程外界對氣體做的功為多少？

解析：(1)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)，如水晶和玻

3離，故A正確；溫度升高，實際氣壓不變，飽和汽壓增大，故B錯誤；液晶既

不是液體也不是晶體，但它具有晶體的某些物理性質(zhì)，故C正確；一些昆蟲之

所以能停在水面上，是因為水表面張力的作用，故D錯誤；相對濕度是空氣中

水蒸氣的實際壓強與該溫度下水的飽和汽壓之比，所以它反映了水蒸氣含量接近

飽和的程度，E正確。

(2)①設所放重物的質(zhì)量為mo,當氣體體積減半時，氣體的壓強為p2=po+

（加+加0）g

S

氣體發(fā)生等溫變化，則有（2po+管｝zS=p2X/S

得至加）=機+配五。

g

②設環(huán)境溫度應降低為力，當缸內(nèi)氣體的體積減半時，缸內(nèi)氣體的壓強為

P3―/70十s

hSp3xf〃S

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有_=_T\-

汨TSoS+〃?g）

寸12（2/?oS+mg）°

（po+望）X=T（po5+mg）ho

此過程外界對氣體做的功W=p3bV=

答案：（l）ACE（2）見解析

3.（2020?湘贛皖長郡十五校第二次聯(lián)考）（1）下列說法正確的是o

A.晶體熔化時吸收熱量，分子平均動能一定增大

B.布朗運動并不是分子的運動，但間接證明了分子在永不停息地做無規(guī)則

運動

C.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程，則氣體對外界做功，

氣體分子的平均動能減小

D.一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸

執(zhí)

/>\、

E.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學

第二定律

（2）如圖所示，左右兩個容器的側(cè)壁都是絕熱的，底部都是導熱的且截面積

均為S。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱材料封閉。兩個容器的下

端由可忽略容積的細管連通。容器內(nèi)兩個絕熱的輕活塞A、B下方封有氮氣，B

上方封有氫氣。大氣的壓強為外，溫度為To,兩個活塞質(zhì)量可忽略不計。系統(tǒng)

平衡時，各氣體柱的高度如圖所示。現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫熱水槽中，第二次

平衡時A上升了一定的高度。接著在A上緩慢加入一定質(zhì)量的細沙，使活塞A

回到第一次平衡的位置，此時氫氣柱高度為0.8〃。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。

求:

①第二次平衡時氮氣的氣柱總長；

②恒溫熱水槽中熱水的溫度。

解析：(1)晶體熔化時吸收熱量，溫度不變，分子勢能增大，內(nèi)能增加，但

分子平均動能不變，故A錯誤；布朗運動是指懸浮在液體里的固體微粒的無規(guī)

則運動，不是分子本身的運動，它是由液體分子無規(guī)則運動對固體微粒碰撞的不

均勻造成的，因此它間接反映了液體分子的無序運動，故B正確；因氣體絕熱

膨脹，故氣體對外做功，但沒有熱交換，由熱力學第一定律可知，氣體內(nèi)能減小，

因而氣體分子的平均動能減小，故C正確：一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不

變，體積增大，由年=c,可知溫度升高，則內(nèi)能增加，且氣體對外做功，根據(jù)

熱力學第一定律得知氣體一定吸熱，故D正確：電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地

把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是利用壓縮機做功，引起了其他變化，不違背熱力學

第二定律，故E錯誤。

(2)①在A上緩慢加入一定質(zhì)量的細沙，使活塞A回到第一次平衡的位置

考慮氫氣的等溫過程，該過程的初態(tài)壓強為pi=po,體積

該過程的末態(tài)壓強為p2,體積V2=0.8/?S

由玻意耳定律pi%=p2v2,得：/?2=1.25/70

考慮氮氣的等溫過程，該過程的初態(tài)壓強為P3=po,體積為丫3,

末態(tài)壓強為/?4=1.25/%,體積V4=(2h+Q.2h)S=2.2hS

由玻意耳定律P3%=P4V4得丫3=2.75/5此時氮氣的氣柱總長L=2.75/?。

②活塞A從最初位置升到最高點的過程

考慮氮氣的等壓過程，該過程的初態(tài)體積Vo=2〃S,溫度為To

末態(tài)體積為V3=2.75/?S,設末態(tài)溫度為T

Vo11

由蓋一呂薩克定律〒=下，得

101o

答案：(l)BCD(2)見解析

4.(2020-青海西寧二模)(1)下列說法正確的是o

A.能量耗散說明能量在不斷減少

B.同溫度下未飽和汽的壓強小于飽和汽壓，溫度升高時，飽和汽壓增大

C.液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子平均距離略大于液體內(nèi)部分

子平均距離

D.物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動

也是無規(guī)律的

E.熱力學第二定律也可以表述為氣體向真空的自由膨脹是不可逆的

(2)如圖所示，兩個固定的導熱良好的水平汽缸A、B,由水平硬桿相連的活

塞面積分別為SA=100cm2，SB=20cm2。兩汽缸通過一帶閥門K的細管連通，最

初閥門關閉，A內(nèi)有理想氣體，8內(nèi)為真空。兩活塞分別與各自汽缸底相距

=50cm,活塞靜止。設環(huán)境溫度保持不變，不計摩擦,大氣壓強保持po=76cmHg

不變，細管體積可忽略不計。

K

I,T=71

①閥門K關閉未打開時，汽缸A中氣體的壓強是多少？

②將閥門K打開，足夠長時間后，左側(cè)活塞停在距A汽缸底多遠處？

解析：(1)能量耗散是指能量的可利用率越來越低，但仍然遵守能量守恒定

律，故A錯誤；飽和汽壓：在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度一定，飽和汽

的壓強也是一定的，這個壓強叫這種液體的飽和汽壓，飽和汽壓只指此蒸汽的分

氣壓，與其他氣體壓強無關，未飽和汽的壓強小于飽和汽壓，溫度升高時，飽和

汽壓增大，故B正確；液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離大于

液體內(nèi)部分子間距離，故C正確；物體由大量分子組成，其單個分子的運動是

無規(guī)則的，大量分子的運動是有規(guī)律的，滿足統(tǒng)計規(guī)律，故D錯誤；熱力學第

二定律也可以表述為氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故E正確。

(2)①閥門K關閉未打開時，取兩活塞和桿整體為研究對象，由平衡狀態(tài)得

PASA-“OSA+POSB=0

解得pa=60.8cmHgo

②打開閥門K穩(wěn)定后，設氣體壓強為"A,取兩活塞和桿為整體，由平衡狀

態(tài)得P'ASA—POSA+POSB-P'ASB=0

解得P'A=po

設左側(cè)活塞停在距A汽缸底x處，對封閉氣體由玻意耳定律得p,tSAa=p'ASA(a

—X)+PASB3+X)

代入數(shù)據(jù)解得x'=25cm

則左側(cè)活塞停在距A汽缸底25cm處。

答案：(l)BCE(2)①60.8cmHg②25cm

5.(1)根據(jù)熱學知識可以判斷，下列說法正確的是。

A.物體的溫度變化時，其分子平均動能一定隨之改變

B.載重汽車卸去貨物的過程中，外界對汽車輪胎內(nèi)的氣體做正功

C.當水面上方的水蒸氣達到飽和狀態(tài)時，水中不會有水分子飛出水面

D.在壓強不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而

增加

E.氣體的摩爾質(zhì)量為分子質(zhì)量為相，若1摩爾該氣體的體積為匕則

該氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)為焉

(2)如圖所示，有一開口向上豎直放置的內(nèi)壁光滑絕熱汽缸，汽缸下面有加

熱裝置。開始時整個裝置處于平衡狀態(tài)，缸內(nèi)理想氣體I、n兩部分高度均為

Lo,溫度均為7b。已知活塞A導熱、B絕熱，A、B質(zhì)量均為"2,橫截面積為S,

外界大氣壓強為po保持不變，環(huán)境溫度保持不變?，F(xiàn)對氣體H緩慢加熱，當A

上升力時停止加熱。求：

①此時氣體n的溫度；

②若在活塞A上逐漸添加鐵砂，當鐵砂質(zhì)量等于加時，氣體I的高度。

解析：(1)溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能就越大,

A正確；載重汽車卸去貨物的過程中，汽車輪胎內(nèi)的氣體體積增大，對外界做功,

外界對輪胎氣體做負功，B錯誤；當水面上方的水蒸氣達到飽和狀態(tài)時，水中仍

然有水分子飛出水面，只不過相同時間內(nèi)飛出水面的水分子數(shù)和落入水中的水分

子數(shù)相等，達到一種動態(tài)平衡，C錯誤；影響壓強的兩個因素，一是單位時間內(nèi)

對器壁單位面積的平均撞擊次數(shù)，二是撞擊的力度。在壓強不變的情況下，溫度

降低，分子的平均動能減小，對器壁的平均撞擊力度減小，只能是增加單位時間

內(nèi)對器壁單位面積的平均撞擊次數(shù)，D正確；阿伏加德羅常數(shù)為NA=詈，單位

1M

體積內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為則該氣體單位體積內(nèi)的