專題16熱學（原卷版）

2021年高考物理二輪復習熱點題型歸納與提分秘籍專題16熱學目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、熱點題型歸納1【題型一】分子動理論熱力學定律1【題型二】固體、液體和氣體3【題型三】氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程4二、高考題型標準練錯誤!未定義書簽。一、熱點題型歸納【題型一】分子動理論熱力學定律【典例分析1】（2020?全國卷H?33（l））下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有,不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有.（填正確答案標號）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.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機工作時從箱內(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=〃時，F(xiàn)=0.分子間勢能由「決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠時分子間的勢能為零.若一分子固定于原點O,另一分子從距O點很遠處向O點運動，在兩分子間距減小到A的過程中，勢能（填“減小”“不變”或“增大”）；在間距由巴減小到〃的過程中，勢能（填“減小”“不變”或“增大”卜在間距等于〃處，勢能（填“大于”“等于”或“小于”）零.【典例分析3】（多選）（2020?全國卷山,33（1））如圖，一開口向上的導熱汽缸內(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,氣體壓強逐漸增大，內(nèi)能不變C.氣體壓強逐漸增大，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)〃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)。的壓強小【提分秘籍】1.估算問題V(I)油膜法估算分子直徑：其中V為純油酸體積，5為單分子油膜面積.Ifl\/(2)分子總數(shù)：N=〃Na=/Va=/]Va.V特別提醒：對氣體而言，一個分子的體積XW上(3)兩種分子模型：①球體模型：V=^nR\②立方體模型：.分子運動：分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大..分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系(如圖).理想氣體相關(guān)三量卬、。的分析思路(1)內(nèi)能變化量AU由氣體溫度變化分析△口溫度升高，內(nèi)能增加，A(/>0；溫度降低，內(nèi)能減少，△(/<().②由公式AU=W+。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，WVO;體積被壓縮，外界對氣體做功，VV>0.(3)氣體吸、放熱。一般由公式Q=AU—W分析氣體的吸、放熱情況，Q>0,吸熱；Q<0,放熱..對熱力學第二定律的理解：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.【強化訓練】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℃,其熱力學溫度變化了IKB.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，是因為氣體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100C的水變成100C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.已知阿伏加德羅常數(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，?定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。開始經(jīng)歷①②③④四個過程，到達狀態(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)。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，噴灑口管徑細小.現(xiàn)保持閥門緊閉，通過打氣筒再充入一些空氣.設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表示D.有些非晶體在?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】.對晶體、非晶體特性的理解(I)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，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..正確理解溫度的微觀含義⑴溫度是分子平均動能的標志，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..對氣體壓強的理解(1)氣體對容器壁的壓強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)生的壓強就越大.(2)地球表面大氣壓強可認為是大氣重力產(chǎn)生的.【強化訓練】I.(多選)(2020?貴州貴陽市四校聯(lián)考)下列說法正確的是()A.隨著物體運動速度的增大，物體內(nèi)分子的動能也增大B.■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.第二類永動機是不能制造出來的，盡管它不違反熱力學笫一定律，但它違反熱力學第二定律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，多晶體和非晶體沒有固定的熔點C.空氣中水蒸氣的壓強越大，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】氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程【典例分析4(2020?全國卷111?33(2))如圖，兩側(cè)粗細均勻、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I」.右管中有高垢=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離/=12cm.管底水平段的體積可忽略.環(huán)境溫度為八=283K.大氣壓強po=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、8兩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，壓強均為p，體積之比為以：％=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、8兩部分氣體體積相同.之后保持A部分氣體溫度不變，加熱8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以：3=1：2.已知重力加速度大小為g.求：(1)活塞的質(zhì)量：(2)4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)院消毒噴霧器設備.噴霧器的儲液桶與打氣筒用軟細管相連，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po=lX105Pa的空氣％,=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)壓強為〃=1.0X10、Pa,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管的容積.⑴若打氣使儲液桶內(nèi)藥液上方的氣體壓強達到3X105pa,求打氣筒打氣次數(shù)至少是多少？(2)當儲液桶內(nèi)藥液上方的氣體壓強達到3X1"Pa后，打開噴霧頭開關(guān)K直至儲液桶藥液上方的氣壓為2XIhPa,求在這過程中儲液桶噴出藥液的體積是多少？【提分秘籍】.壓強的計算(1)被活塞、汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應用平衡條件或牛頓第二定律求解.(2)應用平衡條件或牛頓第二定律求解，得出的壓強單位為Pa.若應用〃=〃)+/?或p=po-h來表示壓強，則壓強p的單位為cmHg或mmHg..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、7中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應的氣體實驗定律列方程求解..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、體積等關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解.【強化訓練】1.(2020?江西重點中學聯(lián)盟聯(lián)考)如圖中所示為“_L”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，圖中粗細部分面積分別為$=4cm?、S2=lcm?.密閉氣體初始溫度為253K,氣體長度為心=11cm,圖乙為對封閉氣體緩慢加熱過程中氣體壓強隨體積變化的圖線，大氣壓強po=76cmHg(約為LOX105Pa)⑸可認為是一超薄輕質(zhì)的網(wǎng)狀活塞).求；⑴加和力2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管內(nèi)；(3)在(2)的前提下所有水銀剛好全部壓入細管內(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)(2020?全國卷1?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,罐中氣體的壓強為p；乙罐的容積為2匕罐中氣體的壓強為%.現(xiàn)通過連接兩罐的細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相等.求調(diào)配后：⑴兩罐中氣體的壓強；(2)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比.(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、右壁導熱、側(cè)壁絕熱，內(nèi)壁正中間有一卡口左.初始時導熱活塞A在汽缸最左端，絕熱活塞8緊靠卡口攵，密封的I、II兩部分氣體壓強分別為po、3po.A、8厚度不計且可無摩擦滑動，現(xiàn)將A向右緩慢推動方后固定，活塞B未移動.(I)求A固定在9處時氣體I的壓強；(2)再緩慢加熱氣體I,使氣體【的熱力學溫度升高至原來的3倍，求氣體II的壓強.二、高考題型標準練(2020?湘糧眈長都十五校第二次聯(lián)考)(1)下列說法正確的是oA.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5。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、8下方封有氨氣，8上方封有氫氣。大氣的壓強為⑷，溫度為7B，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)的底部浸入恒溫熱水槽中，第二次平衡時4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4【可到第一次平衡的位置，此時氫氣柱高度為0.8八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。(2020?音力■西寧二模)(1)下列說法正確的是oA.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丁飽和汽壓，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.物體由大最分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大最分子的運動也是無規(guī)律的E.熱力學第二定律也