高三物理二輪復習 第2部分 考前回扣 倒計時第1天 熱學部分（選修3-3）用書-人教版高三選修3-3物理試題

倒計時第1天選修3－3熱學部分A．主干回顧B．精要檢索1．分子動理論與統(tǒng)計觀點(1)分子動理論的基本觀點、實驗依據(jù)和阿伏加德羅常數(shù)①物體是由大量分子組成的a．分子模型：球體，直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))；立方體，邊長d＝eq\r(3,V0).式中V0為分子體積，只適用于求固體或液體分子的直徑；一般分子直徑大小的數(shù)量級為10－10m．油膜法測分子直徑：d＝eq\f(V,S)，V是純油滴體積，S是單分子油膜的面積．b．一般分子質量的數(shù)量級為10－26kg,1mol任何物質含有的分子數(shù)為6.02×1023個．②分子永不停息地做無規(guī)則熱運動擴散現(xiàn)象和布朗運動是分子無規(guī)則運動的證明．溫度越高，擴散越快；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈．③分子間存在著相互作用力a．分子間同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力．b．引力和斥力都隨著距離的增大而減小，但斥力比引力變化得快．c．分子間的作用力與距離的關系如圖1所示，圖中斥力用正值表示，引力用負值表示，F(xiàn)為斥力和引力的合力，即分子力．圖1(2)氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布在一定狀態(tài)下，氣體大多數(shù)分子的速率在某個值附近，速率離這個值越遠，具有這種速率的分子就越少，即氣體分子速率總體上呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布特征．(3)溫度內(nèi)能①分子動能：分子由于熱運動而具有的能叫分子動能．分子平均動能：所有分子動能的平均值叫分子平均動能．溫度是所有分子平均動能的標志．②分子勢能：由于分子間的相對位置決定的能量．分子勢能的大小與分子間距離有關，其關系曲線如圖2所示．圖2③物體的內(nèi)能：物體所有分子動能和分子勢能的總和．物體的內(nèi)能與溫度、體積及物質的量有關．2．固體、液體與氣體(1)固體的微觀結構、晶體、非晶體和液晶的微觀結構①晶體分為單晶體和多晶體．晶體有確定的熔點．晶體內(nèi)原子排列是有規(guī)則的．單晶體物理性質各向異性，多晶體的物理性質各向同性．②非晶體無確定的熔點，外形不規(guī)則，原子排列不規(guī)則．③液晶：具有液體的流動性，具有單晶體的各向異性．光學性質隨所加電壓的改變而改變．(2)液體的表面張力現(xiàn)象①表面張力的作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．②表面張力的方向：表面張力的方向跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．③表面張力的大?。阂后w的溫度越高，表面張力越??；液體中溶有雜質時，表面張力變??；液體的密度越大，表面張力越大．(3)氣體實驗定律①氣體實驗定律玻意耳定律(等溫變化)：pV＝C或p1V1＝p2V2.查理定律(等容變化)：eq\f(p,T)＝C或eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2).蓋—呂薩克定律(等壓變化)：eq\f(V,T)＝C或eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2).②一定質量氣體的不同圖象的比較特點舉例p-VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小(4)理想氣體狀態(tài)方程：一定質量的理想氣體，壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值不變．公式：eq\f(pV,T)＝C或eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2).(5)飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓①飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽．②未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽．③飽和汽壓：飽和汽所具有的壓強．特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關．(6)相對濕度濕度是指空氣的干濕程度．描述濕度的物理量：①絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強．②相對濕度：空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓的百分比．3．熱力學定律與能量守恒(1)熱力學第一定律如果系統(tǒng)和外界同時發(fā)生做功和熱傳遞，那么外界對系統(tǒng)所做的功(W)加上外界傳遞給系統(tǒng)的熱量(Q)等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量(ΔU)．表達式：ΔU＝W＋Q式中，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU>0；系統(tǒng)內(nèi)能減小，ΔU<0；外界向系統(tǒng)傳熱，Q>0，系統(tǒng)向外界傳熱，Q<0；外界對系統(tǒng)做功，W>0，系統(tǒng)對外界做功，W<0.(2)能量守恒定律①能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化或轉移的過程中其總量保持不變.②能量守恒定律說明自然界中的能量是守恒的，一切違背能量守恒定律的設想都是不可能實現(xiàn)的，第一類永動機不可能制成.(3)熱力學第二定律①熱力學第二定律的兩種表述a．表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳導的方向性表述)．b．表述二：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(按機械能和內(nèi)能轉化過程的方向性表述).②熱力學過程方向性實例a．高溫物體eq\o(,\s\up14(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do15(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體；b．功eq\o(,\s\up14(能自發(fā)地完全轉化為),\s\do14(不能自發(fā)地完全轉化為))熱；c．氣體體積V1eq\o(,\s\up14(能自發(fā)膨脹到),\s\do14(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(V1<V2)；d．不同氣體A和Beq\o(,\s\up14(能自發(fā)混合成),\s\do14(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB.C．考前熱身1．(1)下列說法中正確的是()A．熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B．當分子間的距離變小時，分子間的作用力可能減小，也可能增大C．單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大D．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉化為機械能而不引起其他變化E．在絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大(2)如圖3所示，一質量M＝5kg、橫截面積S＝10cm2且導熱性能極好的薄壁汽缸，開口向上放在水平地面上，汽缸內(nèi)用質量m＝1kg的活塞封閉了一定質量的理想氣體，此時汽缸內(nèi)的理想氣體的高度為l＝20cm.已知大氣壓強p0＝1.0×105Pa，重力加速度取g＝10m/s2.圖3(ⅰ)若用力緩慢向上拉動活塞，使氣缸能離開地面，則氣缸的高度至少是多少？(ⅱ)若氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為27℃，氣缸的高度為h＝0.5m，現(xiàn)使氣體緩慢升溫，使活塞剛好移動到氣缸頂端，則氣體的溫度需要升高到多少攝氏度？【解析】(1)根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，所以選項A錯誤；由分子力F隨分子間距離r的變化關系可知，當r減小時，分子力F有可能減小，也有可能增大，選項B正確；由壓強的微觀解釋可知，氣體的壓強由單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)和氣體分子的平均動能共同決定，當單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)增加時，有可能氣體分子的平均動能減小得更多，結果仍會造成氣體壓強的減小，故選項C錯誤；熱力學第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不引起其他變化，故第二類永動機違背了熱力學第二定律而不可制成，選項D正確；由熱力學第一定律可知：ΔU＝W＋Q，當系統(tǒng)處于絕熱過程中時，則有ΔU＝W，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大，選項E正確．(2)(ⅰ)若氣缸剛要離開地面時，活塞恰好到達氣缸頂端，設此時氣缸的高度為H，氣缸內(nèi)氣體的壓強為p對氣缸受力分析有p0S＝pS＋Mg，解得p＝5×104Pa對理想氣體由玻意耳定律可得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(mg,S)))lS＝pHS解得H＝0.44m.(ⅱ)氣體緩慢升溫使活塞移動過程中，氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律可得eq\f(lS,T0)＝eq\f(hS,T)式中T0＝300K，T＝273K＋t解得t＝477℃.【答案】(1)BDE(2)(ⅰ)0.44m(ⅱ)477℃2．(1)下列說法正確的是________．A．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化B．溫度升高，說明物體中所有分子的動能都增大C．氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結果D．分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小E．在一個絕熱容器內(nèi)，不停地攪拌液體，可使液體的溫度升高(2)如圖4所示，豎直圓筒是固定不動的，粗筒橫截面積是細筒的3倍，細筒足夠長．粗筒中A、B兩輕質活塞間封有一定質量的空氣(可視為理想氣體)，氣柱長L＝20cm.活塞A上方的水銀深H＝15cm，兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計，用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài)，水銀面與粗筒上端相平．現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直至水銀的1/3被推入細筒中，求活塞B上移的距離．(設在整個過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強p0相當于75cm的水銀柱產(chǎn)生的壓強)圖4【解析】(1)不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，故A項錯誤．溫度升高，物體的平均分子動能增大，但不是所有的分子動能都增大，故B項錯誤．氣體壓強是由于氣體分子不斷對容器的器壁碰撞而產(chǎn)生的，故C項正確．分子間距離增大，分子間的引力和斥力都減小，故D項正確．絕熱容器內(nèi)沒有熱量散失，攪拌液體，外界對液體做功，機械能轉化為液體的動能和內(nèi)能，液體內(nèi)能增加，所以溫度升高，故E項正確．(2)初態(tài)封閉氣體壓強為p1＝ρgH＋p0末態(tài)有eq\f(1,3)水銀上升到細筒中，設粗筒橫截面積為S，則eq\f(1,3)HS＝h1eq\f(S,3)，eq\f(2,3)HS＝h2S此時封閉氣體壓強為p2＝ρgh1＋ρgh2＋p0又V1＝LS，V2＝L′S由題意氣體溫度不變可得p1V1＝p2V2解得L′＝18cm可知活塞B上升的距離d＝H＋L－L′－eq\f(2,3)H＝7cm.【答案】(1)CDE(2)7cm3．(1)下列說法中正確的是________．A．布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動B．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用C．液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點D．當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大E．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體(2)某同學研究一定質量理想氣體的狀態(tài)變化，得出如圖5的p-t圖象．已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB＝3L，求：圖5①氣體在狀態(tài)A的壓強；②氣體在狀態(tài)C的體積．【解析】(1)布朗運動是通過微粒運動反映液體分子的運動，選項A錯誤；葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用，選項B正確；液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點，選項C正確；當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大，選項D正確；熱量在一定條件下能從低溫物體傳到高溫物體，選項E錯誤．(2)①從圖中可知，pB＝1.0atm，TB＝(273＋91)K＝364KTA＝273K根據(jù)查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)代入數(shù)據(jù)解得pA＝0.75atm.②pB＝1.0atm，VB＝3L，pC＝1.5atm根據(jù)玻意耳定律有pBVB＝pCVC代入數(shù)據(jù)解得VC＝2L.【答案】(1)BCD(2)①0.75atm②2L4．(1)下列說法中正確的是()A．分子間的距離增大時，分子勢能一定增大B．晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D．物體吸熱時，它的內(nèi)能可能不增加E．一定質量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱(2)如圖6甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S＝1×10－3m2.活塞的質量為m＝2kg，厚度不計．在A、B兩處設有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B下方汽缸的容積為1.0×10－3m3，A、B之間的容積為2.0×10－4m3，外界大氣壓強p0＝1.0×105Pa.開始時活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0，溫度為27℃.現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327℃.求：①活塞剛離開B處時氣體的溫度t2；②缸內(nèi)氣體最后的壓強；③在圖乙中畫出整個過程中的p-V圖線．甲乙圖6【解析】(1)分子間的距離有一個特殊值r0，此位置分子間引力與斥力平衡，分子勢能最小．當分子間的距離小于r0時，分子勢能隨距離的增大而減小，當分子間的距離大于r0時，分子勢能隨距離的增大而增大，選項A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化．在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項C錯誤．(2)①活塞剛離開B處時，設氣體的壓強為p2，由二力平衡可得p2＝p0＋eq\f(mg,S)，解得p2＝1.2×105Pa.由查理定律得eq\f(0.9p0,273＋t1)＝eq\f(p2,273＋t2)，解得t2＝127℃.②設活塞最終移動到A處，缸內(nèi)氣體最后的壓強為p3，由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1V0,273＋t1)＝eq\f(p3V3,273＋t3)，解得p3＝1.5×105Pa.因為p3＞p2，故活塞最終移動到A處的假設成立．③如圖所示．【答案】(1)BDE(2)①127℃②1.5×105Pa③見解析圖5．(1)如圖7所示，一定質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)．該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________．圖7A．A→B過程中，氣體的內(nèi)能不變B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大C．C→D過程中，氣體分子數(shù)密度增大，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，外界對氣體做的功小于氣體內(nèi)能的增加量E．若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量，在C→D過程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為25kJ(2)如圖8所示為一氣體溫度計的結構示意圖．儲有一定質量理想氣體的測溫泡P通過細管與水銀壓強計左管A相連，壓強計右管B和C與大氣相通．當測溫泡P浸在冰水混合物中，上下移動右管B調節(jié)水銀面的高度，使壓強計左右兩管的水銀面恰好都位于刻度尺的零刻度處．后將P放入待測恒溫槽中，上下移動右管B，使A中水銀面仍在刻