2025版《新亮劍》高中物理：第十五章 熱學(xué)含答案

2025版《新亮劍》高中物理：第十五章熱學(xué)第十五章熱學(xué)核心素養(yǎng)考點(diǎn)內(nèi)容高考真題備考建議物理觀念分子動理論、固體、液體、氣體的性質(zhì)、熱力學(xué)定律2023全國甲T33(氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律)2023全國乙T33(內(nèi)能、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023全國新課標(biāo)T8(理想氣體狀態(tài)方程)2022全國甲T33(p-T圖像、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2022全國乙T33(T-V圖像、熱力學(xué)第一定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023海南T3(分子動理論)2023廣東T13(p-V圖、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023北京T15(分子動理論)2023遼寧T5(p-V圖、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023江蘇T3(P-T圖、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023湖南T13(氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023湖北T13(氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023海南T16(氣體實(shí)驗(yàn)定律)2023山東T13(實(shí)驗(yàn):探究等溫情況下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系)2023江蘇T9(實(shí)驗(yàn):探究等溫情況下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系)2022湖北T3(氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律)2022湖南T15(分子動理論、熱力學(xué)第一定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2022遼寧T6(熱力學(xué)第一定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2022廣東T15(氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律)2022河北T15(內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律)2022山東T5(熱力學(xué)第一定律、分子動理論)高考對本部分的考查方向比較廣泛,每個知識點(diǎn)都有可能涉及,既有選擇題,又有計算題。考查的具體內(nèi)容主要包括以下幾個方面:①分子動理論、固體和液體的性質(zhì);②熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的圖像問題;③結(jié)合汽缸模型、U形管模型、直管模型、L形管模型以及生活生產(chǎn)中的器皿,考查氣體實(shí)驗(yàn)定律和氣體狀態(tài)方程科學(xué)思維氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的應(yīng)用科學(xué)探究油膜法測分子的大小、探究等溫下氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系科學(xué)態(tài)度與責(zé)任基于對熱力學(xué)的認(rèn)識,討論合理開發(fā)利用能源問題,明確兩類永動機(jī)不可能制成第1講分子動理論內(nèi)能對應(yīng)學(xué)生用書P329考點(diǎn)一微觀量估算的兩種模型1.分子的大小(1)分子的直徑(視為球模型):數(shù)量級為①m。

(2)分子的質(zhì)量:數(shù)量級為10-26kg。2.阿伏加德羅常數(shù)(1)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通常可取NA=②mol-1。

(2)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。答案①10-10②6.02×1.兩種分子模型(1)球體模型:把分子看成球形,分子的直徑d=36(2)立方體模型:把分子看成小立方體,其邊長d=3V0。適用于固體、液體和氣體(對氣體,d為分子間距2.宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0等。(2)宏觀量:物體的體積V、密度ρ、質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的量n等。(3)幾個重要關(guān)系已知量可求量摩爾體積Vmol分子體積V0=VmolNA分子占據(jù)體積V占=VmolNA摩爾質(zhì)量Mmol分子質(zhì)量m0=M體積V和摩爾體積Vmol分子數(shù)目N=VVmolNA(質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量Mmol分子數(shù)目N=mMmol角度1微觀量估算的球體模型(多選)鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭和刻刀等工具中的主要材料,設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉=0.2g,則下列選項(xiàng)正確的是()。A.a克拉鉆石物質(zhì)的量為0.2B.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為0.2C.每個鉆石分子的質(zhì)量為ND.每個鉆石分子直徑的表達(dá)式為36M×10答案ABD解析a克拉鉆石的質(zhì)量為0.2a克,得物質(zhì)的量為0.2aM,所含分子數(shù)為0.2aM×NA,A、B兩項(xiàng)正確;根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)的意義知,每個鉆石分子的質(zhì)量m=MNA,C項(xiàng)錯誤;每個鉆石分子的體積為M×10-3ρNA,固體分子看作球體,V=43πR3=43角度2微觀量估算的立方體模型(2024屆松滋月考)肺活量檢測是中學(xué)生體質(zhì)檢測中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。肺活量指一次盡力吸氣后,再盡力呼出的氣體量。在某次體質(zhì)檢測中發(fā)現(xiàn)某男同學(xué)肺活量為3500毫升,在呼出的氣體中水蒸氣大約占總體積的6%。已知此時水蒸氣的密度ρ=0.6kg/m3,水蒸氣的摩爾質(zhì)量M=18g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1。關(guān)于該同學(xué)這次呼出氣體的說法正確的是()。A.水蒸氣的體積為2.1×10-3m3B.含有的水分子物質(zhì)的量為0.07molC.含有的水分子的數(shù)量為4.2×1021個D.含有的水蒸氣的質(zhì)量為1.26×10-2g答案C解析由題意可知一次呼出的水蒸氣的體積V=3500×10-6×6%m3=2.1×10-4m3,A項(xiàng)錯誤;一次呼出的水蒸氣的質(zhì)量m=ρV=0.6×2.1×10-4kg=1.26×10-4kg=0.126g,含有的水分子物質(zhì)的量n=mM=0.12618mol=0.007mol,B、D兩項(xiàng)錯誤;含有的水分子的數(shù)量N=nNA=0.007×6×1023個=4.2×1021個,考點(diǎn)二擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動1.分子熱運(yùn)動分子永不停息地做①運(yùn)動。

2.擴(kuò)散現(xiàn)象(1)擴(kuò)散現(xiàn)象是相互接觸的不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。(2)擴(kuò)散現(xiàn)象就是分子的運(yùn)動,發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間。(3)溫度②,擴(kuò)散越快。

3.布朗運(yùn)動(1)布朗運(yùn)動是懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無規(guī)則運(yùn)動。(2)布朗運(yùn)動③分子的運(yùn)動,但它反映了液體(或氣體)分子的無規(guī)則運(yùn)動。

(3)微粒④,溫度⑤,布朗運(yùn)動越明顯。

答案①無規(guī)則②越高③不是④越小⑤越高用顯微鏡觀察炭粒的運(yùn)動,每隔30s記下三顆炭粒的位置,用折線分別依次連接這些點(diǎn),如圖所示。(1)圖中折線是否為炭粒的運(yùn)動徑跡?是否為水分子的運(yùn)動徑跡?(2)能否預(yù)測炭粒下一時刻的位置?(3)溫度越高,現(xiàn)象有何不同?答案(1)圖中折線不是炭粒的運(yùn)動徑跡,也不是水分子的運(yùn)動徑跡;(2)因炭粒做無規(guī)則運(yùn)動,不能預(yù)測炭粒下一時刻的位置;(3)溫度越高,炭粒無規(guī)則運(yùn)動越劇烈。角度1擴(kuò)散現(xiàn)象的特點(diǎn)及應(yīng)用(2024屆南平質(zhì)檢)福建南平茶文化久負(fù)盛名,“風(fēng)過武夷茶香遠(yuǎn)”“最是茶香沁人心”。人們在泡大紅袍茶時茶香四溢,下列說法正確的是()。A.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象,說明分子間存在著相互作用力B.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象,泡茶的水溫度越高,分子熱運(yùn)動越劇烈,茶香越濃C.茶香四溢是因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動,說明分子間存在著相互作用力D.茶香四溢是因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動,說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動答案B解析茶香四溢是因?yàn)椴杷南阄斗肿硬煌５刈鰺o規(guī)則的熱運(yùn)動,擴(kuò)散到空氣中,是擴(kuò)散現(xiàn)象,這不能說明分子間存在著相互作用力;物體溫度越高,分子的無規(guī)則熱運(yùn)動越劇烈,所以茶水溫度越高,分子的熱運(yùn)動越劇烈,茶香越濃。B項(xiàng)正確。角度2分子熱運(yùn)動的特點(diǎn)及應(yīng)用(多選)同學(xué)們也許吃過味道鮮美的烤鴨,烤鴨在烤制過程中沒有添加任何調(diào)料,只是在烤制之前,把烤鴨放在腌制湯中腌制一定的時間,鹽就會進(jìn)入肉里。下列說法正確的是()。A.如果讓腌制湯溫度升高,鹽進(jìn)入鴨肉的速度就會加快B.烤鴨的腌制過程說明分子之間有引力,把鹽分子吸進(jìn)鴨肉里C.在腌制湯中,有的鹽分子進(jìn)入鴨肉,有的鹽分子從鴨肉里面出來D.把鴨肉放入腌制湯后立刻冷凍,將不會有鹽分子進(jìn)入鴨肉答案AC解析鹽分子進(jìn)入鴨肉是因?yàn)榘l(fā)生了擴(kuò)散,溫度越高,擴(kuò)散得越快,A項(xiàng)正確;鹽進(jìn)入鴨肉是因?yàn)辂}分子的無規(guī)則運(yùn)動,并不是因?yàn)榉肿右?B項(xiàng)錯誤;鹽分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動,有的進(jìn)入鴨肉,有的離開鴨肉,C項(xiàng)正確;冷凍后,仍然會有鹽分子進(jìn)入鴨肉,只不過速度慢一些,D項(xiàng)錯誤。擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動與熱運(yùn)動的比較擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動熱運(yùn)動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運(yùn)動,發(fā)生在固體、液體、氣體任意兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運(yùn)動,只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運(yùn)動,不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)(1)都是無規(guī)則運(yùn)動;(2)都隨溫度的升高而更加劇烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動都反映了分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動考點(diǎn)三分子力和內(nèi)能1.分子間的作用力分子間同時存在引力和斥力,且都隨分子間距離的增大而①,隨分子間距離的減小而②,但斥力變化得較快。

2.分子動能與分子勢能(1)分子平均動能a.所有分子動能的③。

b.④是分子平均動能的標(biāo)志。

(2)分子勢能由分子間的⑤決定的能,在宏觀上分子勢能與物體⑥有關(guān),在微觀上與分子間的⑦有關(guān)。

3.物體的內(nèi)能(1)內(nèi)能:物體中所有分子的⑧與⑨的總和。

(2)決定因素:⑩、和物質(zhì)的量。

(3)影響因素:物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動速度大小。

(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式:和。

4.溫度(1)一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的。

(2)兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。關(guān)系:T=t+273.15K。答案①減?、谠龃螈燮骄耽軠囟娶菹鄬ξ恢芒摅w積⑦距離⑧熱運(yùn)動動能⑨分子勢能⑩溫度體積無關(guān)做功傳熱溫度分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系分子力F分子勢能Ep圖像隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小,表現(xiàn)為斥力r增大,F做正功,Ep減小r>r0r增大,F先增大后減小,表現(xiàn)為引力r增大,F做負(fù)功,Ep增大r=r0F引=F斥,F=0Ep最小,但不一定為零r>10r0引力和斥力都很微弱,F=0Ep=0(取無窮遠(yuǎn)處的分子勢能為0)角度1物體內(nèi)能的理解(2024屆大連質(zhì)檢)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法正確的是()。A.相同質(zhì)量的兩種物質(zhì),升高相同的溫度,內(nèi)能的增加量一定相同B.物體的內(nèi)能改變時溫度不一定改變C.內(nèi)能與物體的溫度有關(guān),所以0℃的物體內(nèi)能為零D.分子數(shù)和溫度都相同的物體一定具有相同的內(nèi)能答案B解析相同質(zhì)量的不同種物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量不一定相同,A項(xiàng)錯誤;物體內(nèi)能改變時溫度不一定改變,比如零攝氏度的冰融化為零攝氏度的水,內(nèi)能增加,B項(xiàng)正確;分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動,可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能,C項(xiàng)錯誤;物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個因素有關(guān),分子數(shù)和溫度都相同的物體不一定有相同的內(nèi)能,D項(xiàng)錯誤。分析物體內(nèi)能問題的四點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對宏觀物體而言的,不存在某個分子內(nèi)能的說法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為物質(zhì)的量、溫度、體積。(3)通過做功或傳熱可以改變物體的內(nèi)能。(4)溫度是分子平均動能的標(biāo)志,相同溫度的任何物體,分子的平均動能均相同。角度2分子間的作用力(2024屆重慶期末)空間中有兩個分子M、N,現(xiàn)將分子M固定,將分子N在某位置由靜止釋放,N僅在分子力作用下遠(yuǎn)離M,其速度和位移的圖像如圖所示,則()。A.N由0到x1過程中,M、N間作用力表現(xiàn)為引力B.N由x1到x2過程中,分子間只有引力C.N在x=x1時,M、N間分子力最大D.N由0到x2過程中,M、N系統(tǒng)的分子勢能先減小后增大答案D解析由題圖可知,在x=x1處N分子的動能最大,則分子力做功最多,分子勢能最小,則x=x1處為平衡位置,此時分子力為零(最小),當(dāng)x<x1時,分子力表現(xiàn)為斥力,x>x1時,分子力表現(xiàn)為引力,A、B、C三項(xiàng)錯誤;N由0到x=x2過程中,分子力先做正功后做負(fù)功,則M、N系統(tǒng)的分子勢能先減小后增大,D項(xiàng)正確。角度3分子力做功與分子勢能(2023年海南卷)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是()。A.分子間距離大于r0時,分子間表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時,分子勢能在減小答案C解析分子間距離大于r0,分子間的作用力表現(xiàn)為引力,分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中,分子力做正功,分子勢能減小,則在r0處分子勢能最小;繼續(xù)減小距離,分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,分子力做負(fù)功,分子勢能增大。C項(xiàng)正確。見《高效訓(xùn)練》P1131.(2024屆徐州一模)關(guān)于熱現(xiàn)象,下列說法正確的是()。A.固體與固體之間,也能發(fā)生分子擴(kuò)散現(xiàn)象B.液體分子的無規(guī)則運(yùn)動稱為布朗運(yùn)動C.氣體吸熱,其內(nèi)能一定增加D.0℃水結(jié)成冰的過程中,其分子勢能增加答案A解析任何兩個物體之間,都能發(fā)生分子擴(kuò)散現(xiàn)象,A項(xiàng)正確;布朗運(yùn)動是指懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動,不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動,B項(xiàng)錯誤;氣體吸熱,如果同時對外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能可能不變或減小,C項(xiàng)錯誤;0℃水結(jié)成冰的過程中,需要放熱,同時因?yàn)轶w積增大物體對外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能減小,又因?yàn)闇囟炔蛔?總的分子動能不變,所以可得總的分子勢能減小,D項(xiàng)錯誤。2.(2024屆杭州一模)下列說法正確的是()。A.布朗運(yùn)動就是液體分子的無規(guī)則熱運(yùn)動B.氣體與液體分子可以自由移動而固體分子不會發(fā)生運(yùn)動C.熱力學(xué)溫度升高1K和攝氏溫度升高1℃對應(yīng)的溫度變化量相同D.水蒸氣凝結(jié)成小水珠的過程中,水分子間的引力增大,斥力減小答案C解析布朗運(yùn)動是指懸浮在液體(或氣體)中的固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動,反映了液體(或氣體)分子的無規(guī)則熱運(yùn)動,A項(xiàng)錯誤;一切物質(zhì)的分子,都在永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動,B項(xiàng)錯誤;根據(jù)T=273K+t,可知ΔT=Δt,即熱力學(xué)溫度升高1K和攝氏溫度升高1℃對應(yīng)的溫度變化量相同,C項(xiàng)正確;水分子在氣態(tài)下引力、斥力忽略不計,凝結(jié)成液態(tài),分子間距減小,引力和斥力同時增大,D項(xiàng)錯誤。3.已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,水的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol),密度為ρ(kg/m3)。下列敘述正確的是()。A.1瓶礦泉水(約300mL)所含的水分子個數(shù)約為300ρMB.M(kg)水所含的分子個數(shù)是MρNC.1個水分子的質(zhì)量是ρD.1個水分子的體積大約是M答案D解析1瓶礦泉水質(zhì)量M0=3ρ×10-4kg,所含的水分子個數(shù)約為N=M0M·NA=3ρ×10-4M·NA,A項(xiàng)錯誤;M(kg)水所含的分子個數(shù)N'=MMNA=NA,B項(xiàng)錯誤;1個水分子的質(zhì)量m=1NAM,1個水分子的體積4.(2024屆西安二模)有關(guān)物體的內(nèi)能,下列說法正確的是()。A.物體溫度升高,組成物體的分子的平均動能增大B.物體被舉高后,組成物體的分子的分子勢能增大C.物體運(yùn)動速度增大,其內(nèi)能一定增大D.物體對外界做功,其內(nèi)能一定減小答案A解析溫度是分子平均動能的標(biāo)志,物體溫度升高,組成物體的分子的平均動能增大,A項(xiàng)正確;物體被舉高后,宏觀的重力勢能增加,對于微觀的分子勢能沒有影響,B項(xiàng)錯誤;物體速度增大,其動能增大,對其內(nèi)能沒有影響,C項(xiàng)錯誤;若物體對外界做功的同時吸收熱量,其內(nèi)能不一定減小,D項(xiàng)錯誤。5.(2024屆湖南聯(lián)考)(多選)PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5微米的懸浮顆粒物,其飄浮在空中做無規(guī)則運(yùn)動,很難自然沉降到地面,被人體吸入后會進(jìn)入血液對人體造成危害。在靜穩(wěn)空氣中,下列關(guān)于PM2.5的說法中正確的是()。A.在其他條件相同時,溫度越高,PM2.5的運(yùn)動越劇烈B.PM2.5在空氣中的運(yùn)動屬于分子熱運(yùn)動C.周圍大量空氣分子對PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做無規(guī)則運(yùn)動D.懸浮顆粒物越大,其無規(guī)則運(yùn)動越劇烈答案AC解析PM2.5的運(yùn)動是布朗運(yùn)動,不是分子的熱運(yùn)動,是空氣分子無規(guī)則運(yùn)動對PM2.5微粒的撞擊不平衡造成的,B項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確;溫度越高,空氣分子無規(guī)則運(yùn)動越劇烈,對PM2.5微粒的撞擊不平衡越明顯,PM2.5的運(yùn)動越劇烈,A項(xiàng)正確;懸浮顆粒物越大,撞擊越容易平衡,無規(guī)則運(yùn)動就沒有小顆粒物的劇烈,D項(xiàng)錯誤。6.(2024屆銀川期末)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示,曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0,相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下,由靜止開始相互接近,若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零,下列說法正確的是()。A.在r>r0階段,F做負(fù)功,分子動能減小,勢能也減小B.在r<r0階段,F做正功,分子動能增加,勢能減小C.在r=r0時,分子勢能最小,動能最大D.在r=r0時,分子勢能為零答案C解析在r>r0階段,分子力表現(xiàn)為引力,F做正功,分子動能增大,勢能減小,A項(xiàng)錯誤;在r<r0階段,分子力表現(xiàn)為斥力,F做負(fù)功,分子動能減小,勢能增加,B項(xiàng)錯誤;根據(jù)上面選項(xiàng)分析可知在r=r0時,分子勢能最小,并且小于零,動能最大,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯誤。7.(2024屆北京一模)關(guān)于質(zhì)量相等的100℃的水和100℃的水蒸氣,下列說法正確的是()。A.水的內(nèi)能比水蒸氣的內(nèi)能大B.液態(tài)水中的水分子的熱運(yùn)動比水蒸氣中的水分子的熱運(yùn)動劇烈C.液態(tài)水中的每個水分子的速率都和水蒸氣中的水分子的速率一樣大D.液態(tài)水中的水分子的平均動能和水蒸氣中的水分子的平均動能一樣大答案D解析內(nèi)能的大小與溫度、質(zhì)量和狀態(tài)有關(guān),同溫度的水變成同溫度的水蒸氣要吸熱,因此相同質(zhì)量、相同溫度的水和水蒸氣,水的內(nèi)能比水蒸氣的內(nèi)能小,A項(xiàng)錯誤;分子熱運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān),質(zhì)量相等的100℃的水和100℃的水蒸氣,由于兩者的溫度相同,液態(tài)水中的水分子的熱運(yùn)動與水蒸氣的熱運(yùn)動劇烈程度相同,液態(tài)水中的水分子的平均動能和水蒸氣中的水分子的平均動能一樣大,則平均速率一樣大,而分子的運(yùn)動是無規(guī)則的,并不是每個分子的速率都一樣大,B、C兩項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確。8.(2024屆呼倫貝爾期末)(多選)下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法,其中正確的是()。A.水面上單分子油膜示意圖B.顯微鏡下微粒運(yùn)動位置的連線C.分子間的作用力與分子距離的關(guān)系D.模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)A.分子并不是球形,但可以當(dāng)作球形處理,這是一種估算方法B.微粒的運(yùn)動就是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運(yùn)動,即布朗運(yùn)動C.當(dāng)兩個相鄰的分子間距離為r0時,它們之間相互作用的引力和斥力大小相等D.實(shí)驗(yàn)說明氣體的壓強(qiáng)是因?yàn)闅怏w受到重力答案AC解析分子并不是球形,但可以當(dāng)作球形處理,這是一種估算方法,A項(xiàng)正確;微粒的運(yùn)動叫布朗運(yùn)動,它不是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運(yùn)動,B項(xiàng)錯誤;當(dāng)兩個相鄰的分子間距離為r0時,它們相互作用的引力和斥力大小相等,分子力的合力等于零,C項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)說明氣體壓強(qiáng)是因?yàn)闅怏w分子對器壁的持續(xù)碰撞,D項(xiàng)錯誤。9.(2024屆濟(jì)南期末)某同學(xué)查得濟(jì)南市某日的天氣預(yù)報如圖所示,下列說法正確的是()。A.當(dāng)空氣質(zhì)量顯示為霾時,空氣中一些細(xì)顆粒物的分子在空氣中做無規(guī)則的布朗運(yùn)動B.從上午7點(diǎn)到下午1點(diǎn),空氣分子中速率較大的分子在總分子中的占比逐漸變大C.若溫度降為8℃,水蒸氣液化為露珠的過程中,分子間引力減小,斥力增大D.若溫度降為8℃,水蒸氣液化為露珠的過程中,分子勢能增大答案B解析當(dāng)空氣質(zhì)量顯示為霾時,空氣中一些細(xì)顆粒物在空氣中做無規(guī)則的布朗運(yùn)動,而不是分子做布朗運(yùn)動,A項(xiàng)錯誤;溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志,從上午7點(diǎn)到下午1點(diǎn),溫度逐漸升高,空氣分子中速率較大的分子在總分子中的占比逐漸變大,B項(xiàng)正確;若溫度降為8℃,水蒸氣液化為露珠的過程中,分子間的距離逐漸變小,引力和斥力均增大,C項(xiàng)錯誤;若溫度降為8℃,水蒸氣液化為露珠的過程中,分子力表現(xiàn)為引力,且做正功,所以勢能減小,D項(xiàng)錯誤。10.(2024屆浙江聯(lián)考)航天員在“天宮課堂”中,將分別粘有水球的兩塊透明板慢慢靠近,直到兩個水球融合在一起,再把兩板慢慢拉開,水在兩塊板間形成了一座“水橋”。這為我們展示了微重力環(huán)境下液體表面張力的特性?！八畼颉北砻媾c空氣接觸的薄層叫表面層,已知分子間作用力F和分子間距r的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()。A.可以推斷水和透明板是不浸潤的B.航天員把兩板慢慢拉開形成“水橋”的過程,“水橋”表面層相鄰水分子間的分子勢能變小C.航天員把兩板慢慢拉開形成“水橋”的過程,“水橋”表面層相鄰水分子間的分子力做負(fù)功D.航天員放開雙手,兩板吸引到一起,該過程表面層相鄰水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與圖中的A到B過程相對應(yīng)答案C解析由題意可知水和透明板是浸潤的,A項(xiàng)錯誤;分子間距離從r0左右增大到大于r0的過程中,分子力表現(xiàn)為引力,做負(fù)功,則分子勢能增大,B項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確;航天員放開雙手,兩板吸引到一起,分子間作用力為引力,該過程水分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系與圖中的C到B過程相對應(yīng),D項(xiàng)錯誤。11.(2024屆蘇北一模)如圖所示,有一分子位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動,另一分子位于x軸上,縱坐標(biāo)表示這兩個分子的分子勢能Ep,分子間距離為無窮遠(yuǎn)時,分子勢能Ep為0,則另一分子()。A.在x0處所受分子力為零B.從x1處向左移動,分子力一直增大C.從x1處向右移動,分子力一直增大D.在x2處由靜止釋放可運(yùn)動到x0處答案B解析在x0處所受分子力不為零,在x1處所受分子力為零,A項(xiàng)錯誤;從x1處向左移動,由圖像斜率可知,分子力一直增大,B項(xiàng)正確;從x1處向右移動,分子力先增大后減小,C項(xiàng)錯誤;由分子勢能曲線看出,分子在x2處由靜止釋放不能運(yùn)動到x0處,D項(xiàng)錯誤。12.(2024屆衡水月考)轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全。轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時,疊氮化鈉(亦稱“三氮化鈉”,化學(xué)式為NaN3)受撞擊完全分解產(chǎn)生氮?dú)獬淙霘饽?。若充入氮?dú)夂蟀踩珰饽业娜莘eV=56L,氣囊中氮?dú)獾拿芏圈?1.25kg/m3,已知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M=28g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1,請估算:(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)一個氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m。(2)氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€數(shù)N。(3)氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r。解析(1)一個氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m=MNA≈4.7×10-26(2)設(shè)氣囊內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為n,則有n=ρVN=nNA解得N=1.5×1024(個)。(3)氣體分子間距較大,可以認(rèn)為每個分子占據(jù)一個邊長為r的立方體,則有r3=V解得r≈3.3×10-9m。第2講固體、液體和氣體對應(yīng)學(xué)生用書P332考點(diǎn)一固體和液體1.固體(1)分類:固體分為①和②兩類。晶體又分為③和④。

(2)晶體和非晶體的比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀無規(guī)則的幾何形狀無規(guī)則的幾何形狀熔點(diǎn)確定⑤

不確定物理性質(zhì)各向異性⑥

各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互⑦

2.液體液體的表面張力(1)作用效果:液體的表面張力使液面具有⑧的趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,⑨形表面積最小。

(2)方向:表面張力跟液面⑩,跟這部分液面的分界線。

(3)形成原因:表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大,分子間作用力表現(xiàn)為。

3.液晶(1)液晶的物理性質(zhì)a.具有液體的。

b.具有晶體的。

(2)液晶的微觀結(jié)構(gòu)從某個方向上看,其分子排列比較整齊,但從另一個方向看,分子的排列是雜亂無章的。答案①晶體②非晶體③單晶體④多晶體⑤確定⑥各向同性⑦轉(zhuǎn)化⑧收縮⑨球⑩相切垂直引力流動性光學(xué)各向異性液體放在玻璃管中,液面與管壁接觸的位置是彎曲的,但有的向上彎(水銀在玻璃管中),有的向下彎(水在玻璃管中)(如圖所示)。這是浸潤與不浸潤兩種現(xiàn)象的區(qū)別。(選填“水”或“水銀”)

角度1晶體和非晶體(2024屆上海期末)(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟,用燒熱的針尖分別接觸其背面一點(diǎn),石蠟熔化的范圍分別如圖1、2、3所示。而三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖4所示,則下列說法中正確的是()。A.甲是非晶體B.乙不可能是金屬薄片C.丙在一定條件下可能轉(zhuǎn)化成乙D.丙熔化過程中,溫度不變,則內(nèi)能不變答案BC解析甲、丙具有確定的熔點(diǎn),且丙表現(xiàn)出導(dǎo)熱的各向異性,則丙一定是單晶體,甲可能是多晶體或者在導(dǎo)熱性上不具各向異性的單晶體,A項(xiàng)錯誤;乙不具備確定的熔點(diǎn),故乙為非晶體,而金屬塊是多晶體,B項(xiàng)正確;晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,C項(xiàng)正確;晶體在熔化過程中,溫度不變,分子平均動能不變,吸收熱量,分子勢能增加,內(nèi)能增大,D項(xiàng)錯誤。區(qū)別晶體和非晶體的方法(1)要判斷一種物質(zhì)是晶體還是非晶體,關(guān)鍵是看有無確定的熔點(diǎn),有確定熔點(diǎn)的是晶體,無確定熔點(diǎn)的是非晶體。(2)幾何外形是指自然生成的形狀,若形狀規(guī)則,是單晶體;若形狀不規(guī)則,有兩種可能,即為多晶體或非晶體,憑此一項(xiàng)不能最終確定物質(zhì)是否為晶體。(3)從導(dǎo)電、導(dǎo)熱等物理性質(zhì)來看,物理性質(zhì)各向異性的是單晶體,各向同性的可能是多晶體,也可能是非晶體。角度2液體(2024屆阜新期末)(多選)關(guān)于液體的表面張力,下列說法正確的是()。A.液體與大氣相接觸的表面層內(nèi),分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引B.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部C.布雨傘能夠遮雨,其原因之一是液體表面存在張力D.荷葉上的露珠呈球形的主要原因是液體的表面張力答案ACD解析液體與大氣相接觸,液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離,表面層分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引,A項(xiàng)正確;表面張力產(chǎn)生在液體表面層,方向平行于液體表面,B項(xiàng)錯誤;雨水不能透過布雨傘,是因?yàn)橐后w表面存在張力,C項(xiàng)正確;荷葉上的露珠呈球形,是液體表面張力使其表面積具有收縮到最小趨勢的緣故,D項(xiàng)正確。液體表面張力的理解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)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切,垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小(2024屆江蘇一模)將粗細(xì)不同的兩端開口的玻璃細(xì)管插入盛有某種液體的玻璃容器里,下列各圖中可能正確的是()。ABCD答案B解析若液體不浸潤玻璃時,在玻璃的細(xì)管內(nèi)會下降,并形成向上凸起的球面,A項(xiàng)錯誤;若液體浸潤玻璃時,液體在玻璃的細(xì)管內(nèi)會上升,并形成向下凹陷的球面,且細(xì)管越細(xì),液柱上升越高,B項(xiàng)正確,C、D兩項(xiàng)錯誤。角度3液晶液晶顯示器是一種采用液晶為材料的顯示器,由于機(jī)身薄、省電、輻射低等優(yōu)點(diǎn)深受用戶的青睞。下列關(guān)于液晶的說法正確的是()。A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在B.液晶是晶體熔化過程中的固液共存態(tài)C.當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后,在不同的電場強(qiáng)度下,對不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣,這樣就能顯示各種顏色D.液晶的結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)相同答案C解析液晶有人工合成的,也有天然的,例如液晶也存在于生物結(jié)構(gòu)中,A項(xiàng)錯誤;當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后,在不同的電場強(qiáng)度下,對不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣,這樣就能顯示各種顏色,C項(xiàng)正確;液晶是介于液態(tài)與固態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài),結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)不同,B、D兩項(xiàng)錯誤。考點(diǎn)二氣體1.氣體分子運(yùn)動特點(diǎn)(1)氣體分子間距較大,分子力為零,分子間除碰撞外不受其他力作用,向各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目①。

(2)分子做無規(guī)則運(yùn)動,分子速率按“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布。(3)溫度一定時某種氣體分子速率分布是確定的,溫度升高時,速率小的分子數(shù)②,速率大的分子數(shù)增多,分子的平均速率增大,但不是每個分子的速率都增大。

2.氣體的壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生原因:由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動,大量的分子頻繁地③器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。

(2)決定氣體壓強(qiáng)大小的因素宏觀上:取決于氣體的④。

微觀上:取決于氣體分子的⑤和分子密集程度。

答案①大致相等②減少③碰撞④溫度和體積⑤平均動能氧氣分子在0℃和100℃兩種情況下的速率分布情況如圖所示。(1)都呈“中間多、兩頭少”的分布,但這兩個溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是不同的;

(2)0℃時,速率在300m/s~400m/s的分子最多;100℃時,速率在400m/s~500m/s的分子最多。100℃的氧氣,速率大的分子比例較多,其分子的平均速率比0℃的大;

(3)兩圖線與橫軸所圍的“面積”相等,均表示100%。

(4)從此圖可以直觀地體會“溫度越高,分子的熱運(yùn)動越劇烈”。

角度1氣體分子的特點(diǎn)(改編)兩個內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體,如圖1所示?，F(xiàn)向A、B活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙,重新平衡后,A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量;圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像,下列說法正確的是()。圖1圖2A.重新平衡后,汽缸A內(nèi)氣體的溫度低于汽缸B內(nèi)氣體的溫度B.曲線①表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律C.圖2中兩條曲線下的面積不相等D.汽缸A中的氣體壓強(qiáng)小于汽缸B中氣體的壓強(qiáng)答案B解析A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量,重新平衡后,汽缸A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于汽缸B內(nèi)氣體的壓強(qiáng),汽缸A內(nèi)氣體的體積變化大于汽缸B內(nèi)的體積變化,故外界對A內(nèi)氣體做的功大于對B內(nèi)氣體做的功,汽缸絕熱,與外界沒有熱交換,由熱力學(xué)第一定律可知,汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能大于汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能,由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),可知汽缸B中氣體溫度較低,分子平均動能較小,分子速率較小的分子數(shù)所占百分比較大,所以曲線①表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律,A、D兩項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;面積表示全部分子在整個速率范圍內(nèi)的占比,即為100%,圖2中兩條曲線下面積相等,C項(xiàng)錯誤。氣體分子統(tǒng)計規(guī)律(1)大量分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會均等。(2)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動的速率表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律。(3)溫度升高,氣體分子的平均速率增大,則速率大的分子所占比例增大。角度2氣體壓強(qiáng)的微觀解釋(2024屆北京二模)關(guān)于一密閉容器中的氧氣,下列說法正確的是()。A.體積增大時,氧氣分子的密集程度保持不變B.溫度升高時,每個氧氣分子的運(yùn)動速率都會變大C.壓強(qiáng)增大是因?yàn)檠鯕夥肿又g斥力增大D.壓強(qiáng)增大是因?yàn)閱挝粫r間內(nèi)氧氣分子對器壁單位面積上的作用力增大答案D解析體積增大時,氧氣分子的密度減小,分子密集程度變小,A項(xiàng)錯誤;溫度升高時,氧氣分子的平均動能增大,平均速率增大,但是并不是每個氧氣分子的運(yùn)動速率都會變大,B項(xiàng)錯誤;密閉氣體壓強(qiáng)是由分子撞擊產(chǎn)生的,所以壓強(qiáng)增大是氣體分子對器壁單位面積的撞擊力變大造成的,另外,氣體分子間距離遠(yuǎn)大于10r0,所以分子間作用力幾乎為零,C項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確。角度3壓強(qiáng)的計算模型圖示方法解析活塞模型圖1中活塞的質(zhì)量和圖2中液體的質(zhì)量均為m,活塞和管的橫截面積均為S,外界大氣壓強(qiáng)為p0圖1活塞平衡有p0S+mg=pS,則p=p0+mg圖2中的液柱也可以看成“活塞”,液柱處于平衡狀態(tài)有pS+mg=p0S,則p=p0-mgS=p0-ρ液連通器模型同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來,則有pB+ρgh2=pA,又pA=p0+ρgh1,則pB=p0+ρg(h1-h2)(2024屆新疆期末)(多選)如圖所示,活塞質(zhì)量為m,汽缸質(zhì)量為M,通過彈簧吊在空中處于靜止?fàn)顟B(tài),汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的空氣,汽缸內(nèi)壁與活塞無摩擦,缸壁厚度不計,活塞截面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,則()。A.汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0+mgB.汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0-MgC.彈簧彈力的大小為(M+m)gD.內(nèi)外空氣對活塞的作用力大小為mg答案BC解析以汽缸為研究對象進(jìn)行受力分析,由平衡條件得pS+Mg=p0S,解得汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p=p0-MgS,A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;以汽缸、缸內(nèi)氣體及活塞整體為研究對象,由平衡條件得彈簧彈力F=(M+m)g,以活塞為研究對象,由平衡條件得F+pS=p0S+mg,則內(nèi)外空氣對活塞的作用力F'=p0S-pS=F-mg=Mg,C項(xiàng)正確,D平衡狀態(tài)下封閉氣體壓強(qiáng)的求法力平衡法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進(jìn)行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強(qiáng)等壓面法在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)深h處的總壓強(qiáng)p=p0+ρgh,p0為液面上方的壓強(qiáng)液片法選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程,求得氣體的壓強(qiáng)考點(diǎn)三理想氣體的實(shí)驗(yàn)定律及應(yīng)用1.理想氣體(1)宏觀模型:在任何條件下始終遵循①的氣體。

(2)微觀模型:理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,即分子間無②。

2.氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律表達(dá)式p1V1=p2V2p1T1p1pV1T1V1V圖像3.理想氣體的狀態(tài)方程(1)表達(dá)式:p1V1T1=p(2)適用條件:一定質(zhì)量的理想氣體。答案①氣體實(shí)驗(yàn)定律②分子勢能③pV在一個恒溫池中,一串串氣泡由池底慢慢升到水面,有趣的是氣泡在上升過程中,體積逐漸變大,到水面時就會破裂。(1)上升過程中,氣泡內(nèi)氣體的溫度會發(fā)生改變嗎?(2)上升過程中,氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)怎么改變?(3)氣泡在上升過程中體積為何會變大?答案(1)溫度不變;(2)氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小;(3)由玻意耳定律,壓強(qiáng)減小,體積變大。1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系p1V適用條件:一定質(zhì)量的理想氣體。2.解題基本思路角度1玻意耳定律及其應(yīng)用(2024屆綿陽三診)自由潛水是指不攜帶氧氣瓶,只通過自身調(diào)節(jié)腹式呼吸屏氣盡量往深潛的運(yùn)動。若標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0相當(dāng)于深h0=10m的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),且標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下人體肺部氣體的體積為V0,肺部氣體溫度等于人體內(nèi)溫度,視為不變。(1)求在水下110m時,人體肺部氣體的體積V1。(2)在上升過程中,在最大深度110m處通過吸入嘴里的空氣將肺部氣體體積恢復(fù)至0.5V0,返回時為了避免到達(dá)水面后出現(xiàn)肺部過度擴(kuò)張,肺部氣體體積不能超過2V0,故需要在安全深度40m時將多余氣體吐出,則吐出壓縮空氣的最小體積V為多少?答案(1)112V0(2)0.8V解析(1)人體肺部氣體初狀態(tài)壓強(qiáng)為p0,體積為V0,人下潛到最大深度時氣體的體積為V1,設(shè)氣體壓強(qiáng)為p1,設(shè)下潛的最大深度為h1,則p1=p0+?1?解得p1=12p0氣體溫度不變,由玻意耳定律得p0V0=p1V1解得V1=112V0(2)在安全深度h2=40m處時p2=p0+?2?解得p2=5p0在最大深度時肺部氣體壓強(qiáng)p1=12p0,肺部氣體體積為0.5V0,設(shè)返回到安全深度時,肺部壓強(qiáng)為p2,體積為V2,氣體溫度不變,則p2V2=p1·0.5V0解得V2=1.2V0人回到水面時肺部氣體的壓強(qiáng)p3=p0,體積V3=2V0,氣體溫度不變,由玻意耳定律得p2V2'=p3V3解得V2'=0.4V0在安全深度處吐出的空氣的最小體積ΔV=V2-V2'=1.2V0-0.4V0=0.8V0。角度2蓋-呂薩克定律及其應(yīng)用(2024屆深圳二模)某山地車氣壓避震器主要部件為活塞桿和圓柱形汽缸(出廠時已充入一定量氣體)。汽缸內(nèi)氣柱長度變化范圍為40mm~100mm,汽缸導(dǎo)熱性良好,不計活塞桿與汽缸間摩擦。(1)將其豎直放置于足夠大的加熱箱中(加熱箱中氣壓恒定),當(dāng)溫度T1=300K時空氣柱長度為60mm,當(dāng)溫度緩慢升至T2=360K時空氣柱長度為72mm,通過計算判斷該避震器的氣密性是否良好。(2)在室外將避震器安裝在山地車上,此時空氣柱長度為100mm,汽缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為5p0,騎行過程中氣柱長度在最大范圍內(nèi)變化(假定過程中氣體溫度恒定),求汽缸內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)。(結(jié)果用p0表示)答案(1)避震器不漏氣,詳見解析(2)12.5p0解析(1)由于加熱箱中氣壓恒定,故汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)恒定;若汽缸不漏氣時,根據(jù)蓋-呂薩克定律有l(wèi)1S代入得l2=72mm氣柱測量長度和計算長度相等,因此該避震器不漏氣。(2)騎行過程中,汽缸內(nèi)氣體為等溫變化p3l3S=p4l4S代入p3=5p0,l3=100mm,l4=40mm數(shù)據(jù)解得p4=12.5p0即騎行過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大值為12.5p0。角度3查理定律及其應(yīng)用(2024屆哈爾濱期末)一種特殊的氣體溫度計由兩個裝有理想氣體的導(dǎo)熱容器組裝而成,測量時將兩個導(dǎo)熱容器分別放入甲、乙兩個水槽中,如圖所示,連接管內(nèi)裝有水銀,當(dāng)兩個水槽的溫度都為0℃(273K)時,沒有壓強(qiáng)差;當(dāng)水槽乙處于0℃而水槽甲處于50℃時,壓強(qiáng)差為60mmHg。導(dǎo)熱容器的體積恒定且遠(yuǎn)大于連接管的體積。(1)兩個水槽的溫度都為0℃(273K)時,求導(dǎo)熱容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(2)當(dāng)水槽乙處于0℃而水槽甲處于未知的待測溫度(高于0℃)時,壓強(qiáng)差為72mmHg,求此待測溫度。答案(1)327.6mmHg(2)333K(或60℃)解析(1)設(shè)0℃時,甲中氣體的壓強(qiáng)為p0,T0=273K;氣體溫度為50℃即T1=(273+50)K=323K時,氣體的壓強(qiáng)p1=p0+60mmHg氣體做等容變化,有p0T解得p0=327.6mmHg。(2)設(shè)未知溫度為T2,p2=p0+72mmHg,有p0T解得T2=333K(或?qū)懗?0℃)。角度4理想氣體狀態(tài)方程及其應(yīng)用(2024屆張家界模擬)某興趣小組設(shè)計的一種氣壓型“體積測量儀”的工作原理示意圖如圖所示,該測量儀可以測量不規(guī)則物體的體積。A(壓氣筒)和B(測量罐)均為高L、橫截面積為S的導(dǎo)熱汽缸,中間用體積可忽略不計的細(xì)管連接,C為質(zhì)量為m、潤滑良好且厚度不計的密閉活塞,將缸內(nèi)的理想氣體(氮?dú)?封閉。當(dāng)外界大氣壓p0=14mgS,環(huán)境溫度為27℃時,活塞正好在壓氣筒A的頂部。現(xiàn)在C活塞上放置一質(zhì)量為5m的重物,活塞緩慢下移,待缸內(nèi)溫度再次和環(huán)境溫度相等時,測得活塞與缸底的距離為0.6L,求(1)放置重物之前,缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1。(2)不規(guī)則物體的體積V。答案(1)15mgS(2)0.解析(1)放置重物之前,缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1=p0+mg得p1=15mg(2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p1(且T1=T2,p1=15mgS,p2=15mgS+5mgS=2mgS,V1=2LS解得V=0.4LS。見《高效訓(xùn)練》P1151.(2024屆河池期末)固體是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài),與液體和氣體相比,固體有比較固定的體積和形狀。關(guān)于固體,下列說法正確的是()。A.食鹽、玻璃和水晶都是晶體,非晶體和單晶體都沒有確定的幾何形狀B.固體可以分為晶體和非晶體,非晶體沒有確定的熔點(diǎn)C.布朗運(yùn)動是固體分子無規(guī)則熱運(yùn)動的反映D.晶體都具有各向異性,組成晶體的物質(zhì)微粒在空間整齊排列成“空間點(diǎn)陣”答案B解析食鹽和水晶都是晶體,玻璃是非晶體,非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀,A項(xiàng)錯誤;固體可以分為晶體和非晶體,非晶體沒有確定的熔點(diǎn),B項(xiàng)正確;布朗運(yùn)動是懸浮在液體或氣體中的顆粒的無規(guī)則運(yùn)動,反映了液體分子或氣體分子在做無規(guī)則運(yùn)動,C項(xiàng)錯誤;單晶體具有各向異性,多晶體具有各向同性,組成晶體的物質(zhì)微粒在空間整齊排列成“空間點(diǎn)陣”,D項(xiàng)錯誤。2.(2024屆聊城期末)下列四幅圖中有關(guān)固體和液體性質(zhì)的描述,正確的是()。A.圖1中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明薄板材料是晶體B.圖2中液體和管壁表現(xiàn)為不浸潤C(jī).圖3中液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)制成的D.圖4中水黽靜止在水面上,說明其受到的表面張力等于重力答案C解析圖1中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為各向同性,說明薄板材料不是單晶體,可能是多晶體或非晶體,A項(xiàng)錯誤;圖2中液體和管壁表現(xiàn)為浸潤,B項(xiàng)錯誤;圖3中液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)制成的,C項(xiàng)正確;圖4中水黽靜止在水面,說明其受到水面的支持力等于重力,表面張力是液體表面受到的力,D項(xiàng)錯誤。3.(2024屆哈爾濱期中)噴霧型防水劑是現(xiàn)在市場廣泛銷售的特殊防水劑。其原理是噴劑在玻璃上形成一層薄薄的保護(hù)膜,形成類似于荷葉外表的效果。水滴以橢球形分布在表面,故無法停留在玻璃上,從而在遇到雨水的時候,雨水會自然流走,保持視野清晰,如圖所示。下列說法正確的是()。A.水滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內(nèi)部的水分子間距大B.水滴呈橢球形是液體表面張力作用的結(jié)果,與重力無關(guān)C.照片中水滴表面分子比水滴內(nèi)部分子密集D.照片中的玻璃和水滴發(fā)生了浸潤現(xiàn)象答案A解析照片中的玻璃和水滴發(fā)生了不浸潤現(xiàn)象,水滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內(nèi)部的水分子間距大,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯誤;如果只有表面張力作用,那么水滴會呈球形,正是又有重力的作用使水滴呈橢球形,B項(xiàng)錯誤;照片中水滴表面分子比內(nèi)部的稀疏,接觸面的水分子的作用力表現(xiàn)為引力,C項(xiàng)錯誤。4.(2024屆濰坊期中)如圖所示,兩端開口、粗細(xì)均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中,管的上部有一定長度的水銀柱,兩段空氣柱被封閉在左右兩側(cè)的豎直管中,平衡時水銀柱的位置如圖,其中h1=5cm,h2=7cm,L1=50cm,大氣壓強(qiáng)為75cmHg,則右管內(nèi)氣柱的長度L2等于()。A.44cm B.46cmC.48cm D.50cm答案D解析左側(cè)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1=p0+ph2=82cmHg,則右側(cè)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2=p1+ph1=87cmHg,則右側(cè)管中下端水銀液面比水銀槽液面低(87-75)cm=12cm,則右側(cè)氣柱長L2=(50-5-7)cm+12cm=50cm,D項(xiàng)正確。5.(2024屆佛山二模)現(xiàn)利用固定在潛水器體外的一個密閉汽缸做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn):如圖,汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,輕質(zhì)導(dǎo)熱活塞可自由移動。在潛水器緩慢下潛的過程中,海水溫度逐漸降低,則此過程中理論上被封閉的氣體()。A.從外界吸熱B.壓強(qiáng)與潛水器下潛的深度成正比C.體積與潛水器下潛的深度成反比D.單位時間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積器壁的次數(shù)增多答案D解析在潛水器緩慢下潛的過程中,海水溫度逐漸降低,同時活塞下移,外界對氣體做功,則此過程中理論上被封閉的氣體向外界放熱,A項(xiàng)錯誤;氣體壓強(qiáng)p=p0+ρgh,壓強(qiáng)與潛水器下潛的深度為一次函數(shù)關(guān)系,B項(xiàng)錯誤;根據(jù)pV=nRT得V=nRTp=nRTp0+ρgh,可知?dú)怏w體積與潛水器下潛的深度不成反比,C項(xiàng)錯誤;壓強(qiáng)增大,溫度降低6.(2024屆丹東二模)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體用質(zhì)量可忽略的活塞封閉在導(dǎo)熱性能良好、質(zhì)量m=1kg的汽缸中,活塞的密封性良好,用勁度系數(shù)k=500N/m的輕彈簧將活塞與天花板連接。汽缸置于水平桌面上,開始時彈簧剛好處于原長。已知活塞與汽缸底部的間距L=0.15m,活塞的橫截面積S=0.01m2,外界環(huán)境的壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,開始時溫度T0=300K,忽略一切摩擦,重力加速度g=10m/s2。緩慢降低環(huán)境溫度,則當(dāng)汽缸剛好要離開水平桌面時,環(huán)境溫度為()。A.280.0K B.257.4KC.296.1K D.248.5K答案B解析當(dāng)汽缸剛好要離開水平桌面時,彈簧的彈力為mg,則mg=kx,解得彈簧伸長量x=mgk=1×10500m=0.02m,則當(dāng)汽缸剛好要離開水平桌面時,活塞與汽缸底部的間距L1=L-x=0.13m,汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1=p0-mgS=0.99×105Pa,對汽缸內(nèi)氣體由理想氣體狀態(tài)方程得p0LST0=p1L1ST17.(2024屆上海一模)如圖所示,兩端開口、內(nèi)徑均勻的玻璃彎管固定在豎直平面內(nèi),兩段水銀柱A和C將空氣柱B封閉在左側(cè)豎直段玻璃管中,平衡時A段水銀有一部分在水平管中,豎直部分高度為h2,C段水銀兩側(cè)液面高度差為h1。若保持溫度不變,從玻璃管右端向玻璃管內(nèi)緩緩注入少量水銀,再次平衡后,水銀沒有出水管,則()。A.空氣柱B的長度減小B.左側(cè)水銀面高度差h2減小C.空氣柱B的壓強(qiáng)增大D.右側(cè)水銀面高度差h1增大答案B解析設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0,水銀密度為ρ,則空氣柱B的壓強(qiáng)pB=p0+ρgh1=p0+ρgh2;若保持溫度不變,從右管口向玻璃管內(nèi)緩緩注入少量水銀,滴入瞬間,由于右管h1變大,壓強(qiáng)增大,B氣體下面的水銀上升,如果A水銀柱不動,那么B氣體壓強(qiáng)變大,從而向外推水銀柱A,即B氣體上面的水銀要向上移動,使得h2減小,最終穩(wěn)定時有pB'=p0+ρgh1'=p0+ρgh2',由于h2'<h2,可得pB'<pB,h1'<h1,可知左側(cè)水銀面高度差h2減小,空氣柱B的壓強(qiáng)減小,右側(cè)水銀面高度差h1減小,B項(xiàng)正確,C、D兩項(xiàng)錯誤?？諝庵鵅發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意耳定律pV=C可知,空氣柱B的壓強(qiáng)減小,則空氣柱B的體積增大,空氣柱B的長度增大,A項(xiàng)錯誤。8.(2024屆武昌質(zhì)檢)(多選)有人設(shè)計了一種測溫裝置,其結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃泡A內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,與A連通的B管插在水銀槽中。由管內(nèi)水銀面的高度x可知A內(nèi)氣體的溫度(即環(huán)境溫度),并可由B管上的刻度直接讀出。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(p0=76cmHg)下,當(dāng)溫度t1為27℃時,x1=16cm,將此高度處標(biāo)記為27℃的刻度線。該溫度計在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下標(biāo)記好溫度后,將其帶到海拔很高的高山上測量當(dāng)?shù)販囟?高山上大氣壓強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓低)。設(shè)B管的體積與玻璃泡A的體積相比可忽略。下列說法正確的是()。A.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,當(dāng)溫度t1為27℃時,玻璃泡A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1=60cmHgB.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,t2為-3℃的刻度線標(biāo)注在x2=20cm處C.在高山上溫度的測量值比實(shí)際溫度高D.在高山上溫度的測量值比實(shí)際溫度低答案AC解析當(dāng)溫度t=27℃時,玻璃泡A內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p1=p0-px1=76cmHg-16cmHg=60cmHg,A項(xiàng)正確;由于B管的體積與玻璃泡A的體積相比可略去不計,因此可認(rèn)為玻璃泡A內(nèi)氣體發(fā)生等容變化,由題可知T1=273+t1=300K,t2為-3℃即T2=273+t2=270K,根據(jù)查理定律p1T1=p2T2,得p2=T2T1p1=270300×60cmHg=54cmHg,則x2=(76-54)cm=22cm,即水銀面的高度為22cm,B項(xiàng)錯誤;當(dāng)管內(nèi)水銀面的高度為x時,地面上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下溫度為T,設(shè)高山上壓強(qiáng)為p0',溫度為T″,水銀密度為ρ,由查理定律得p0-9.(2024屆佛山一模)工人澆筑混凝土墻壁時,內(nèi)部形成了一塊氣密性良好充滿空氣的空腔,墻壁導(dǎo)熱性能良好。(1)空腔內(nèi)氣體的溫度變化范圍為-33℃~47℃,求空腔內(nèi)氣體的最小壓強(qiáng)與最大壓強(qiáng)之比。(2)填充空腔前,需要測出空腔的容積。在墻上鉆一個小孔,用細(xì)管將空腔和一個帶有氣壓傳感器的汽缸連通,形成密閉空間。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體體積為1L時,傳感器的示數(shù)為1.0atm。將活塞緩慢下壓,當(dāng)汽缸內(nèi)氣體體積為0.7L時,傳感器的示數(shù)為1.2atm。求該空腔的容積。解析(1)以空腔內(nèi)的氣體為研究對象,最低溫度T1=240K時,壓強(qiáng)為p1,最高溫度T2=320K時,壓強(qiáng)為p2,根據(jù)查理定律可知p1p解得p1p2(2)設(shè)空腔的容積為V0,汽缸內(nèi)初始?xì)怏w體積為V,以整個系統(tǒng)內(nèi)的氣體為研究對象,未下壓時氣體的壓強(qiáng)p3=1.0atm,體積V1=V0+V,V=1L下壓后氣體的壓強(qiáng)p4=1.2atm,體積V2=V0+V',V'=0.7L根據(jù)玻意耳定律有p3V1=p4V2解得V0=0.8L。10.(2024屆唐山一模)豎直放置的導(dǎo)熱薄壁汽缸由兩個粗細(xì)不同的圓柱形筒組成,汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體,兩活塞用一輕桿連接,活塞Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量均為m,面積分別為S、2S。初始時活塞Ⅰ上面放置質(zhì)量為2m的物塊M,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離為h,活塞Ⅱ到汽缸連接處的距離為2h,如圖所示。已知活塞外大氣壓強(qiáng)為p0,活塞外溫度恒定,忽略活塞與缸壁間的摩擦,汽缸無漏氣,不計輕桿的體積。若p0S=10mg,重力加速度大小為g,求:(1)汽缸內(nèi)理想氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的比值。(2)輕輕拿走活塞Ⅰ上面放置的物塊,待系統(tǒng)重新穩(wěn)定時,活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離。解析(1)設(shè)汽缸內(nèi)理想氣體的壓強(qiáng)為p1,對系統(tǒng)整體由平衡條件可得2mg+mg+mg+p0S+p1·2S=p1·S+p0·2S解得p1S=6mg,即p1=6結(jié)合p0S=10mg可得p1p0(2)輕輕拿走活塞Ⅰ上面放置的物塊,再次穩(wěn)定時,設(shè)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2,根據(jù)平衡條件可得mg+mg+p0S+p2·2S=p2·S+p0·2S解得p2=8根據(jù)玻意耳定律p1V1=p2V2解得V2=34V根據(jù)題意可得V1=Sh+2S·2h=5Sh則V2=154設(shè)活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離為L,根據(jù)幾何知識,有2S(3h-L)+SL=154解得L=94h第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律對應(yīng)學(xué)生用書P338考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)①;(2)傳熱。

2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容:一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的②與外界對它所做的功的和。

(2)表達(dá)式:ΔU=③。

(3)表達(dá)式中的正、負(fù)號法則物理量WQΔU+外界對物體做功物體④熱量內(nèi)能⑤

-物體對外界做功物體⑥熱量內(nèi)能⑦

3.能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會憑空⑧,也不會憑空消失,它只能從一種形式⑨為其他形式,或者從一個物體⑩到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量。

(2)條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律。(3)第一類永動機(jī)是不可能制成的,它違背了。

答案①做功②熱量③Q+W④吸收⑤增加⑥放出⑦減少⑧產(chǎn)生⑨轉(zhuǎn)化⑩轉(zhuǎn)移保持不變能量守恒定律(或熱力學(xué)第一定律)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,已知在此過程中,氣體吸收了300J的熱量,則該過程中氣體內(nèi)能變化了220J。

1.熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析。(2)做功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對外做功,W為負(fù);體積減小,外界對氣體做功,W為正。(3)與外界絕熱,則不發(fā)生熱傳遞,此時Q=0。(4)如果研究對象是理想氣體,因理想氣體忽略分子勢能,所以分子內(nèi)能變化體現(xiàn)在分子平均動能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。2.三種特殊情況(1)若過程是絕熱的,則Q=0,W=ΔU,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功,即W=0,則Q=ΔU,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即ΔU=0,則W+Q=0或W=-Q,外界對物體做的功等于物體放出的熱量或物體對外界做的功等于物體吸收的熱量。角度1熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及其理解(2024屆廣州二模)如圖,某同學(xué)將空的玻璃瓶開口向下緩緩壓入水中,設(shè)水溫均勻且恒定,瓶內(nèi)空氣無泄漏,不計氣體分子間的相互作用,則被淹沒的玻璃瓶在下降過程中,瓶內(nèi)氣體()。A.內(nèi)能增加B.向外界放熱C.對外界做正功D.分子平均動能減小答案B解析被淹沒的玻璃瓶在下降過程中,瓶內(nèi)氣體溫度不變,壓強(qiáng)變大,可知?dú)怏w體積減小,外界對氣體做正功;由于氣體溫度不變,氣體分子平均動能不變,氣體內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體向外界放熱,B項(xiàng)正確。(2024屆齊魯名校三模)某室內(nèi)游泳館的游泳池里的水溫保持恒定,有一氣泡從池底緩慢上升(氣泡內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度保持不變,可視為理想氣體),則在此過程中()。A.氣泡不斷膨脹對外做功,內(nèi)能減少B.氣泡內(nèi)分子間距離逐漸增大,分子平均動能減小C.氣泡內(nèi)氣體從外界吸收熱量,且吸收的熱量小于氣體對外界做的功D.單位時間內(nèi)撞擊氣泡內(nèi)壁單位面積上的分子數(shù)目減少答案D解析依題意,可知?dú)馀輳某氐拙徛仙^程中,氣體溫度不變,壓強(qiáng)減小,則氣體內(nèi)能不變,體積增大,氣體對外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,則氣泡內(nèi)氣體從外界吸收熱量,且吸收的熱量等于氣體對外界做的功,A、C兩項(xiàng)錯誤;由于氣泡內(nèi)氣體溫度不變,則氣泡內(nèi)分子平均動能不變,B項(xiàng)錯誤;由于氣泡在上升過程中溫度不變,則氣體分子的平均動能不變,但氣體的壓強(qiáng)減小,根據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋,可知單位時間內(nèi)撞擊氣泡內(nèi)壁單位面積上的分子數(shù)目將減少,D項(xiàng)正確。角度2熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用解決熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題的思維流程(2024屆湛江二模)一同學(xué)在室內(nèi)空調(diào)顯示屏上看到室內(nèi)的空氣溫度,為了測出室外的空氣溫度,他將一近似球形的氣球在室內(nèi)吹大并放置較長一段時間后,測量其直徑為L1,之后拿到室外并放置較長一段時間后,測量其直徑為L2,L2>L1,若不考慮氣球表皮的彈力變化,且氣球吹大后視為球體,大氣壓不變,室內(nèi)外的溫度均保持不變,則()。A.氣球內(nèi)氣體對外界做負(fù)功B.氣球內(nèi)氣體對外界不做功C.室外溫度比室內(nèi)溫度高D.氣球在室外放出了熱量答案C解析氣球直徑變大,說明氣體體積變大,氣體對外界做功,A、B兩項(xiàng)錯誤;根據(jù)V1T1=V2T2可知,體積變大,溫度升高,所以室外溫度比室內(nèi)溫度高,C項(xiàng)正確;根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知,溫度升高,氣體內(nèi)能增大,體積變大,(2024屆邵陽三模)氣壓式升降椅通過汽缸上下運(yùn)動來支配椅子升降,其簡易結(jié)構(gòu)如圖所示,圓柱形汽缸與椅面固定連接,總質(zhì)量m=5kg,橫截面積S=20cm2的柱狀氣動桿與底座固定連接,可自由移動的汽缸與氣動桿之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體,穩(wěn)定后測得封閉氣體柱長度L=20cm。設(shè)汽缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好,忽略摩擦力,已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,室內(nèi)溫度T0=300K,取g=10m/s2。若質(zhì)量為M的人坐在椅面上,穩(wěn)定后椅面下降的高度h=15cm,室內(nèi)溫度保持不變。假設(shè)人的雙腳一直懸空沒有受到其他支撐。(1)求座椅上人的質(zhì)量M。(2)穩(wěn)定后,室內(nèi)氣溫緩慢升高至T1=303K,此過程中封閉底座氣體內(nèi)能增加了2.0J,求此過程封閉氣體與外界交換的熱量。答案(1)75kg(2)氣體吸熱2.5J解析(1)初始狀態(tài)時,以圓柱形汽缸與椅面整體為研究對象,根據(jù)平衡條件有mg+p0S=p1S當(dāng)人坐上后,穩(wěn)定時有(M+m)g+p0S=p2S根據(jù)玻意耳定律有p1SL=p2SL'其中L'=L-h聯(lián)立得M=75kg。(2)根據(jù)L'S外界對汽缸內(nèi)氣體做功W=(p0S+Mg+mg)(L'-L″)=-0.5J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU=Q+W解得Q=2.5J,即氣體從外界吸收了2.5J的熱量。氣體狀態(tài)變化的圖像問題四種圖像的比較類別特點(diǎn)(其中C為常量)舉例p-VpV=CT,即pV之積越大的等溫線溫度越高,線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p-1p=CT1V,斜率k=CT,即斜率越大,p-Tp=CVT,斜率k=CV,即斜率越大V-TV=CpT,斜率k=Cp,即斜率越大角度1p-V圖像(2024屆湖北三模)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c的p-V圖像如圖所示,狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點(diǎn)。下列說法正確的是()。A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功答案B解析根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C可知,a→b氣體溫度升高,內(nèi)能增加,且體積增大氣體對外界做功,則W<0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知a→b過程中氣體吸熱,A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C可知,p-V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度,a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等,而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大,a→c過程的溫度先升高后降低,且狀態(tài)b的溫度最高,C項(xiàng)錯誤;a→c過程氣體體積增大,外界對氣體做負(fù)功,氣體的狀態(tài)變化與熱力學(xué)第一定律的綜合(1)由體積變化分析氣體做功的情況:體積膨脹,氣體對外做功;氣體被壓縮,外界對氣體做功。(2)由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化:溫度升高,氣體內(nèi)能增大;溫度降低,氣體內(nèi)能減小。(3)由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q判斷氣體是吸熱還是放熱。(4)在p-V圖像中,圖像所圍面積表示氣體對外或外界對氣體整個過程中所做的功。角度2p-T圖像(2024屆淮安三模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cd、da四個過程,其中ba的延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn),氣體a、b、c、d四個狀態(tài)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系如圖所示,則()。A.氣體在bc過程中體積的變化量等于da過程中體積的變化量B.氣體在ab過程中內(nèi)能的增加量小于cd過程中內(nèi)能的減少量C.氣體在ab過程中吸收的熱量等于cd過程中放出的熱量D.氣體在ab過程中吸收的熱量小于cd過程中放出的熱量答案D解析氣體在bc過程是等溫壓縮,壓強(qiáng)增大到b態(tài)的1.5倍,則體積變?yōu)閎態(tài)的23;da過程是等溫膨脹,壓強(qiáng)變?yōu)閐態(tài)壓強(qiáng)的12,則體積變?yōu)閐態(tài)體積的2倍;由圖可知a、b兩態(tài)體積相等,設(shè)為V,則c態(tài)體積為23V,d態(tài)體積為12V,氣體在bc過程中體積的變化量小于da過程中體積的變化量,A項(xiàng)錯誤;氣體在ab過程中溫度變化量等于cd過程中溫度變化量,則氣體在ab過程中內(nèi)能的增加量等于cd過程中內(nèi)能的減少量,B項(xiàng)錯誤;由以上分析可知,氣體在ab過程中體積不變,則Wab=0,氣體在cd過程中體積減小,則Wcd>0,氣體在ab過程中吸收的熱量Qab=ΔUab,cd過程中放出的熱量Qcd=|ΔUcd|+Wcd,其中ΔUab=|ΔUcd|,則氣體在ab過程中吸收的熱量小于cd過程中放出的熱量,C角度3V-T圖像(2024屆南京三模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)過程。下列說法正確的是()。A.A→B→C過程中,氣體壓強(qiáng)先增加后不變B.C→D→A過程中,單位體積內(nèi)分子數(shù)先不變后增加C.整個循環(huán)過程中,氣體對外界做的功大于外界對氣體做的功D.整個循環(huán)過程中,氣體對外界放熱,內(nèi)能不變答案D解析A→B的過程中,氣體溫度不變,體積增大到原來的2倍,由玻意耳定律可知,氣體壓強(qiáng)將減小到A狀態(tài)時的12;B→C的過程中,氣體的體積不變,溫度升高到原來的4倍,由查理定律可知,氣體的壓強(qiáng)將增大到B狀態(tài)時的4倍,即氣體壓強(qiáng)先減小后增大,A項(xiàng)錯誤。C→D→A過程中,氣體的體積先減小后不變,所以單位體積內(nèi)分子數(shù)先增加后不變,B項(xiàng)錯誤。根據(jù)題圖畫出氣體狀態(tài)變化的p-V圖像大致如圖所示,由圖可知?dú)怏w與外界相互做功發(fā)生在A→B和C→D過程中,其中A→B過程氣體膨脹,對外做功,C→D過程氣體被壓縮,外界對氣體做功,p-V圖像所圍面積表示外界與氣體相互作用所做的功,所以A→B過程中氣體對外界做的功小于C→D過程中外界對氣體做的功,C項(xiàng)錯誤。整個循環(huán)過程中,內(nèi)能變化量為零,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,W>0,可知?dú)怏w對外界釋放了熱量,D氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法(1)明確點(diǎn)、線的物理意義:求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題,明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài),它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量;圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確圖像斜率的物理意義:在V-T圖像(p-T圖像)中,比較兩個狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小,可以比較這兩個狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小,其規(guī)律是:斜率越大,壓強(qiáng)(或體積)越小;斜率越小,壓強(qiáng)(或體積)越大。角度4圖像間的轉(zhuǎn)換(2023年遼寧卷)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)儲能的裝置,可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中,一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p-V圖像可能是()。ABCD答案B解析根據(jù)pVT=C可得p=CVT,從a到b,氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高,則體積變大;從b到c,氣體壓強(qiáng)減小,溫度降低,因c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率,c態(tài)的體積大于b態(tài)體積。綜上所述,考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述:熱量不能①從低溫物體傳到高溫物體。

(2)開爾文表述: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?；虮硎鰹椤阿谟绖訖C(jī)是不可能制成的”。

2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的③增大的方向進(jìn)行。

3.第二類永動機(jī)不可能制成的原因第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律。答案①自發(fā)地②第二類③無序度1.熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成,對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響,如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性,進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。3.熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例(1)高溫物體低溫物體。(2)功熱。(3)氣體體積V1氣體體積V2(V1<V2)。(4)不同氣體A和B混合氣體AB。(2024屆成都二模)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是()。A.冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體,因此不遵循熱力學(xué)第二定律B.第二類永動機(jī)沒有違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律C.低溫系統(tǒng)可以向高溫系統(tǒng)傳遞熱量而不引起其他變化D.如果科技進(jìn)一步發(fā)展,熱機(jī)的效率可能達(dá)到100%答案B解析有外界的幫助和影響,熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,仍遵循熱力學(xué)第二定律,A項(xiàng)錯誤;第二類永動機(jī)沒有違反能量守恒定律,但是違背了熱力學(xué)第二定律,所以不可能制成,B項(xiàng)正確;熱傳遞過程也具有方向性,熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體,必然要引起其他變化(外界對系統(tǒng)做功),C項(xiàng)錯誤;無論科技如何進(jìn)步與發(fā)展,熱機(jī)的效率都不可能達(dá)到100%,D項(xiàng)錯誤。(2024屆云南期末)(多選)地球上有很多的海水,如果這些海水的溫度降低,將要放出巨大的熱量。有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量,使它完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī),但這種機(jī)器是不能制成的。關(guān)于其原因,下列說法不正確的是()。A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)械不滿足熱力學(xué)第二定律D.機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時不引起其他變化答案AB解析內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,如熱機(jī),A項(xiàng)錯誤,符合題意;內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿足熱力學(xué)第一定律,也可以說符合能量守恒定律,B項(xiàng)錯誤,符合題意;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變化,C、D兩項(xiàng)正確,不符合題意。1.(多選)一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p隨體積V變化規(guī)律如圖所示,從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷了ABCDA的循環(huán),下列說法正確的是()。A.從A到B的過程中,氣體溫度升高B.由C到D的過程中,氣體溫度升高C.由B到C的過程中,氣體要吸收熱量D.經(jīng)歷ABCDA一個循環(huán),氣體吸收的總熱量大于釋放的總熱量答案AD解析從A到B,氣體發(fā)生等壓膨脹,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,可知?dú)怏w溫度升高,A項(xiàng)正確;由C到D的過程中,氣體壓強(qiáng)、體積均減小,可知?dú)怏w溫度降低,B項(xiàng)錯誤;由B到C的過程中,氣體體積不變,外界沒有對氣體做功,但壓強(qiáng)減小,溫度降低,氣體內(nèi)能減小,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體要放出熱量,C項(xiàng)錯誤;經(jīng)歷ABCDA一個循環(huán),從狀態(tài)A又回到狀態(tài)A,溫度相同,內(nèi)能相同,圖線AB與V軸所圍面積表示氣體對外做的功,圖線CD與V軸所圍面積表示外界對氣體做的功,可知?dú)怏w對外做的功大于外界對氣體做的功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體吸收的總熱量大于釋放的總熱量,D2.一定質(zhì)量的理想氣體的p-T變化圖像如圖所示(整個曲線為一圓,其中1、3連線水平,2、4連線豎直,OM為圓的切線),氣體在狀態(tài)1→2→3的過程對外做的功為W1,從外界吸收的熱量為Q1,氣體內(nèi)能的變化量為ΔU1;氣體在狀態(tài)1→4→3的過程對外做的功為W2,從外界吸收的熱量為Q2,氣體內(nèi)能的變化量為ΔU2。下列判斷正確的是()。A.氣體在1→2→3的過程體積逐漸增大B.氣體在1→4→3的過程體積逐漸增大C.W1>W2,Q1>Q2,ΔU1=ΔU2D.W1<W2,Q1<Q2,ΔU1=ΔU2答案C解析根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C(C為常量)可得V=CpT,則氣體在1→2→3的過程體積先減小后增大,同理氣體在1→4→3的過程體積先增大后減小,A、B兩項(xiàng)錯誤;定性作出p-V圖像如圖所示,初態(tài)和末態(tài)溫度相同,因此兩個熱力學(xué)過程內(nèi)能變化量相同,在p-V圖像中,圖線與橫軸所圍面積表示氣體對外界做功的大小,故W1>W2,根據(jù)熱力學(xué)第一定