高考物理二輪復(fù)習(xí)專題16 熱學(xué)（原卷版）

第頁碼頁碼頁/總NUMPAGES總頁數(shù)總頁數(shù)頁EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸納與提分秘籍專題16熱學(xué)目錄TOC\o"1-3"\h\u一、熱點(diǎn)題型歸納 1【題型一】分子動理論熱力學(xué)定律 1【題型二】固體、液體和氣體 6【題型三】氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程 7二、高考題型標(biāo)準(zhǔn)練 12一、熱點(diǎn)題型歸納【題型一】分子動理論熱力學(xué)定律【典例分析1】(2020·全國卷Ⅱ·33(1))下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________．(填正確答案標(biāo)號)A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機(jī)工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機(jī)工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)【典例分析2】(2020·全國卷Ⅰ·33(1))分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r＝r1時，F(xiàn)＝0.分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子間的勢能為零．若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距由r2減小到r1的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距等于r1處，勢能________(填“大于”“等于”或“小于”)零．【典例分析3】(多選)(2020·全國卷Ⅲ·33(1))如圖，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．現(xiàn)用外力作用在活塞上，使其緩慢下降．環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)．在活塞下降過程中()A．氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加B．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變E．外界對氣體做功，氣體吸收熱量【典例分析3】(多選)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(dá)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(qiáng)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(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小【提分秘籍】1．估算問題(1)油膜法估算分子直徑：d＝eq\f(V,S)，其中V為純油酸體積，S為單分子油膜面積．(2)分子總數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特別提醒：對氣體而言，一個分子的體積V0≠eq\f(V,N).(3)兩種分子模型：①球體模型：V＝eq\f(4,3)πR3；②立方體模型：V＝a3.2．分子運(yùn)動：分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大．3．分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系(如圖)4．理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內(nèi)能變化量ΔU由氣體溫度變化分析ΔU.溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU>0；溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0.②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化．(2)做功情況W由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對外界做功，W<0；體積被壓縮，外界對氣體做功，W>0.(3)氣體吸、放熱Q一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況，Q>0，吸熱；Q<0，放熱．5．對熱力學(xué)第二定律的理解：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會產(chǎn)生其他影響．【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(多選)(2020·三湘名校聯(lián)盟第二次大聯(lián)考)下列說法正確的是()A．物體的攝氏溫度變化了1℃，其熱力學(xué)溫度變化了1KB．氣體放出熱量時，其分子的平均動能一定減小C．氣體之所以能充滿整個空間，是因?yàn)闅怏w分子間相互作用的引力和斥力十分微弱D．如果氣體分子間的相互作用力小到可以忽略不計，則氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)向外界釋放熱量，而外界對其做功2．(多選)(2020·河北第二次省際調(diào)研)下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加B．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖塊看起來沒有確定的幾何形狀，是非晶體C．一定質(zhì)量的理想氣體在等壓膨脹過程中一定要吸收熱量D．已知阿伏加徳羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和密度可以估算出氣體分子的直徑E．水和酒精混合后總體積減小，說明分子間有空隙3.(多選)(2020·河南駐馬店市3月模擬)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)歷①②③④四個過程，到達(dá)狀態(tài)e.對此氣體，下列說法中正確的是()A．過程①中氣體從外界吸收熱量B．過程②中氣體從外界吸收熱量C．過程③中氣體對外界做正功D．狀態(tài)a比狀態(tài)e的體積大E．過程④中氣體吸收的熱量和對外界做功的數(shù)值相等4.(多選)(2020·廣東廣州市3月質(zhì)檢)如圖為一消毒水簡易噴灑裝置，內(nèi)部裝有一定量的水，水上部是密封的空氣，噴灑口管徑細(xì)?。F(xiàn)保持閥門緊閉，通過打氣筒再充入一些空氣．設(shè)所有過程溫度保持不變，下列說法正確的有()A．密封氣體分子單位時間撞擊器壁的次數(shù)增多B．密封氣體的分子平均動能增大C．打開閥門后，密封氣體對外界做正功D．打開閥門后，密封氣體從外界吸熱E．打開閥門后，密封氣體的內(nèi)能一直減小【題型二】固體、液體和氣體【典例分析1】(多選)(2020·新鄉(xiāng)市高三上學(xué)期第一次模擬)下列說法正確的是()A．液晶既具有液體的流動性，又具有光學(xué)的各向異性B．微粒越大，撞擊微粒的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動越明顯C．太空中水滴成球形，是液體表面張力作用的結(jié)果D．表現(xiàn)為各向同性的固體均為非晶體E．若附著層的液體分子比液體內(nèi)部的分子稀疏，則液體與固體之間表現(xiàn)為不浸潤【典例分析2】．(多選)(2020·吉林長春市六中3月線上測試)下列說法中正確的是()A．分子運(yùn)動的平均速率可能為零，瞬時速度不可能為零B．液體與大氣相接觸時，表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引C．空氣的相對濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示D．有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體E．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢能不一定減小【提分秘籍】1．對晶體、非晶體特性的理解(1)只有單晶體才可能具有各向異性．(2)各種晶體都具有確定的熔點(diǎn)，晶體熔化時，溫度不變，吸收的熱量全部用于增加分子勢能．(3)晶體與非晶體可以相互轉(zhuǎn)化．(4)有些晶體屬于同素異形體，如金剛石和石墨．2．正確理解溫度的微觀含義(1)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能越大．(2)溫度越高，物體分子動能總和增大，但物體的內(nèi)能不一定越大．3．對氣體壓強(qiáng)的理解(1)氣體對容器壁的壓強(qiáng)是氣體分子頻繁碰撞容器壁的結(jié)果，溫度越高，氣體分子密集程度越大，氣體對容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強(qiáng)就越大．(2)地球表面大氣壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣重力產(chǎn)生的．【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(多選)(2020·貴州貴陽市四校聯(lián)考)下列說法正確的是()A．隨著物體運(yùn)動速度的增大，物體內(nèi)分子的動能也增大B．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容放熱過程，氣體的內(nèi)能增大C．由于液體表面層分子較稀疏，分子間引力大于斥力，因此產(chǎn)生液體的表面張力D．氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān)E．第二類永動機(jī)是不能制造岀來的，盡管它不違反熱力學(xué)第一定律，但它違反熱力學(xué)第二定律2.(多選)(2020·遼寧丹東市檢測)下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能可能減少B．單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒有固定的熔點(diǎn)C．空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越大，空氣的相對濕度就越小D．內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動的平均動能可能相同E．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能隨溫度的升高而增大【題型三】氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程【典例分析1】(2020·全國卷Ⅲ·33(2))如圖，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H＝18cm的U形管，左管上端封閉，右管上端開口．右管中有高h(yuǎn)0＝4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l＝12cm.管底水平段的體積可忽略．環(huán)境溫度為T1＝283K．大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg.(ⅰ)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙)，恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部．此時水銀柱的高度為多少？(ⅱ)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？【典例分析2】(2020·湖南3月模擬)如圖9所示，汽缸內(nèi)A、B兩部分氣體由豎直放置、橫截面積為S的絕熱活塞隔開，活塞與汽缸光滑接觸且不漏氣．初始時兩側(cè)氣體的溫度相同，壓強(qiáng)均為p，體積之比為VA∶VB＝1∶2.現(xiàn)將汽缸從如圖位置緩慢轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中A、B兩部分氣體溫度均不變，直到活塞成水平放置，此時，A、B兩部分氣體體積相同．之后保持A部分氣體溫度不變，加熱B部分氣體使其溫度緩慢升高，穩(wěn)定后，A、B兩部分氣體體積之比仍然為VA∶VB＝1∶2.已知重力加速度大小為g.求：(1)活塞的質(zhì)量；(2)B部分氣體加熱后的溫度與開始時的溫度之比．【典例分析3】新冠肺炎疫情發(fā)生以來，各醫(yī)院都特別加強(qiáng)了內(nèi)部環(huán)境消毒工作．如圖所示，是某醫(yī)院消毒噴霧器設(shè)備．噴霧器的儲液桶與打氣筒用軟細(xì)管相連，已知儲液桶容積為10L，打氣筒每打一次氣能向儲液桶內(nèi)壓入p0＝1×105Pa的空氣V0′＝200mL.現(xiàn)往儲液桶內(nèi)裝入8L藥液后關(guān)緊桶蓋和噴霧頭開關(guān)，此時桶內(nèi)壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，打氣過程中儲液桶內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變．不計儲液桶兩端連接管以及軟細(xì)管的容積．(1)若打氣使儲液桶內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3×105Pa，求打氣筒打氣次數(shù)至少是多少？(2)當(dāng)儲液桶內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3×105Pa后，打開噴霧頭開關(guān)K直至儲液桶藥液上方的氣壓為2×105Pa，求在這過程中儲液桶噴出藥液的體積是多少？【提分秘籍】1．壓強(qiáng)的計算(1)被活塞、汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解．(2)應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，得出的壓強(qiáng)單位為Pa.若應(yīng)用p＝p0＋h或p＝p0－h(huán)來表示壓強(qiáng)，則壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg.2．合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解．(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解．3．關(guān)聯(lián)氣體問題解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體時，注意找兩部分氣體的關(guān)聯(lián)，壓強(qiáng)、體積等關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解．【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2020·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)盟聯(lián)考)如圖甲所示為“⊥”形上端開口的玻璃管，管內(nèi)有一部分水銀封住密閉氣體，上管足夠長，圖中粗細(xì)部分面積分別為S1＝4cm2、S2＝1cm2.密閉氣體初始溫度為253K，氣體長度為L＝11cm，圖乙為對封閉氣體緩慢加熱過程中氣體壓強(qiáng)隨體積變化的圖線，大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg(約為1.0×105Pa)(S1可認(rèn)為是一超薄輕質(zhì)的網(wǎng)狀活塞)．求；(1)h1和h2的值；(2)若緩慢升高氣體溫度，升高到多少開爾文可將所有水銀全部壓入細(xì)管內(nèi)；(3)在(2)的前提下所有水銀剛好全部壓入細(xì)管內(nèi)，在這個過程中氣體對外做的功．(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)2．(2020·全國卷Ⅰ·33(2))甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理想氣體)．甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強(qiáng)為eq\f(1,2)p.現(xiàn)通過連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等．求調(diào)配后：(1)兩罐中氣體的壓強(qiáng)；(2)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比．3．(2020·廣東廣州市3月質(zhì)檢)如圖所示，水平放置的長為2L的固定汽缸左端開口、右壁導(dǎo)熱、側(cè)壁絕熱，內(nèi)壁正中間有一卡口k.初始時導(dǎo)熱活塞A在汽缸最左端，絕熱活塞B緊靠卡口k，密封的Ⅰ、Ⅱ兩部分氣體壓強(qiáng)分別為p0、3p0.A、B厚度不計且可無摩擦滑動，現(xiàn)將A向右緩慢推動eq\f(L,2)后固定，活塞B未移動．(1)求A固定在eq\f(L,2)處時氣體Ⅰ的壓強(qiáng)；(2)再緩慢加熱氣體Ⅰ，使氣體Ⅰ的熱力學(xué)溫度升高至原來的3倍，求氣體Ⅱ的壓強(qiáng)．二、高考題型標(biāo)準(zhǔn)練1．(2020·湘贛皖長郡十五校第二次聯(lián)考)(1)下列說法正確的是__________。A．晶體熔化時吸收熱量，分子平均動能一定增大B．布朗運(yùn)動并不是分子的運(yùn)動，但間接證明了分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)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(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱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(xué)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(dǎo)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(dǎo)熱材料封閉。兩個容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個絕熱的輕活塞A、B下方封有氮?dú)?，B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，兩個活塞質(zhì)量可忽略不計。系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示?，F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴壑?，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(xì)沙，使活塞A回到第一次平衡的位置，此時氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求：①第二次平衡時氮?dú)獾臍庵傞L；②恒溫?zé)崴壑袩崴臏囟取?．(2020·青海西寧二模)(1)下列說法正確的是________。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(qiáng)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(yùn)動是無規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動也是無規(guī)律的E．熱力