热学
热现象和基本热力学定律 1、平衡态、状态参量
a 、凡是与温度有关的现象均称为热现象，热学是研究热现象的科学。热学研究的对象都是有大量分子组成的宏观物体，通称为热力学系统(简称系统)。当系统的宏观性质不再随时间变化时，这样的状态称为平衡态。
b 、系统处于平衡态时，所有宏观量都具有确定的值，这些确定的值称为状态参量(描述气体的状态参量就是P 、V 和T)。
c 、热力学第零定律(温度存在定律)：若两个热力学系统中的任何一个系统都和第三个热力学系统处于热平衡状态，那么，这两个热力学系统也必定处于热平衡。这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。 2、温度
a 、温度即物体的冷热程度，温度的数值表示法称为温标。典型的温标有摄氏温标t 、华氏温标F(F = 5
9t + 32)和热力学温标T(T = t + 273.15)。
b 、(理想)气体温度的微观解释：K ε=2
i
kT (i 为分子的自由度 = 平动自由度t + 转动自由
度r + 振动自由度s 。对单原子分子i = 3 ，“刚性”〈忽略振动，s = 0，但r = 2〉双原子分子i = 5 。对于三个或三个以上的多原子分子，i = 6 。能量按自由度是均分的)，所以说温度是物质分子平均动能的标志。
c 、热力学第三定律：热力学零度不可能达到。(结合分子动理论的观点2和温度的微观解释很好理解。) 3、热力学过程
a 、热传递。热传递有三种方式：传导(对长L 、横截面积S 的柱体，Q = K
L
T T 2
1-S Δt)、对流和辐射(黑体表面辐射功率J = αT 4
) b 、热膨胀。线膨胀Δl = αl 0Δt
【例题】证明理想气体的压强P=3
2n K ε，其中n 为分子数密度，K ε为气体分子平均动能。
理想气体
1、气体实验三定律
在压强不太大，温度不太低的条件下，气体的状态变化遵从以下三个实验定律 a 、玻意耳-马略特定律：一定质量气体温度不变时，P 1V 1=P 2V 2或PV=恒量 b 、查理定律：一定质量气体体积不变时，
11T P =22T P 或T
P
=恒量
c 、盖·吕萨克定律：一定质量气体压强不变时，11T V =22T V 或T
V =恒量
【例题】如图所示，一端封闭、内径均匀的玻璃管长L=100cm ，
其中有一段长L′=15cm 的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管水平放置时，封闭气柱A 长L A =40cm 。现把管缓慢旋转至竖直后，在把开口端向下插入水银槽中，直至A 端气柱长"A L =37.5cm 为止，
这时系统处于静止平衡。已知大气压强P 0=75cmHg ，过程温度不变，试求槽内水银进入管内的水银柱的长度h 。
2、理想气体
宏观定义：严格遵守气体实验定律的气体。
微观特征：a 、分子本身的大小比起它们的间距可以忽略，分子不计重力势能；b 、除了短暂的碰撞过程外，分子间的相互作用可以忽略——意味着不计分子势能；c 、分子间的碰撞完全是弹性的。
*理想气体是一种理想模型，是实际气体在某些条件约束下的近似，如果这些条件不满足，我们称之为实际气体，如果条件满足不是很好，我们还可以用其它的模型去归纳，如范德瓦尔斯气体、昂尼斯气体等。
理想气体压强的微观解释：P = 3
2n K ε，其中n 为分子数密度(n = V
N
)。 3、理想气体状态方程：一定质量的理想气体，
111T V P = 222T V P 或T
PV
= 恒量
d 、道尔顿分压定律：当有n 种混合气体混合在一个容器中时，它们产生的压强等于每一种气体单独充在这个容器中时所产生的压强之和。即 P = P 1 + P 2 + P 3 + … + P n 4、理想气体的内能、做功与吸放热计算
a 、理想气体的内能计算：由于不计分子势能，故E=N·K ε=N 2
i kT=N
2i A N R T=ν2
i
RT ，其中N 为分子总数，ν为气体的摩尔数。由于(对一定量的气体)内能是温度的单值函数，故内能
的变化与过程完全没有关系。
b 、理想气体的做功计算：气体在状态变化时，其压强完全可以是变化的，所以气体压力的功从定义角度寻求比较困难。但我们可以从等压过程的功外推到变压过程的功(☆无限分割→代数累计…)，并最终得出这样一个非常实用的结论：准静态过程理想气体的功W 总是对应P-V 图象中的“面积”。这个面积的理解分三层意思——
①如果体积是缩小的，外界对气体做功，面积计为正；②如果体积是增大的，气体对外界做功，面积计为负；③如果体积参量变化不是单调的(例如循环过程)，则面积应计相应的差值。如图所示。
c 、吸放热的计算 初中所学的通式Q = cmΔT 仍适用，但值得注意的是，对固体和液体而言，比热容c 基本恒定(和材料相关)，但对气体而言，c 会随着过程的不同而不同。对理想气体，我们一般引进“摩尔热容”C (从克拉珀龙方程知，我们关心气体的摩尔数更甚于关心气体的质量)，物理意义：1摩尔物质温度每升高1K 所吸收的热量。摩尔热容和比热容的关系C=
ν
cm
。 ①等容过程的摩尔热容称为“定容摩尔热容”，用C V 表示，所以 Q = νC V ΔT ②等压过程的摩尔热容称为“定压摩尔热容”，用C P 表示，所以 Q = νC P ΔT
对于其它的复杂过程而言，摩尔热容的表达比较困难，因此，用直接的途径求热量不可取，这时，我们改用间接途径：即求得ΔE 和W 后，再用热力学第一定律求Q 。(☆从这个途径不难推导出：① C V = 2
i
R ，C P = 2
i R + R ，即C P = C V + R … ；② E = νC V T ) 【例题】0.1mol 的单原子分子理想气体，经历如图所示的A→B→C→A 循环，已知的状态途中已经标示。试问：(1)此循环过程中，气体所能达到的最高温度状态在何处，最高温度是多少？(2)C→A 过程中，气体的内能增量、做功情况、吸放热情况怎样？
【例题】如图所示，A 和B 是两个圆筒形绝热容器，中间用细而短的管子连接，管中有导热性能良好的阀门K ，而管子和阀门对外界却是绝热的。F 是带柄的绝热活塞，与容器A 的内表面紧密接触，不漏气，且不计摩擦。
开始时，K 关闭，F 处于A 的左端。A 中有ν摩尔、温度为T 0的理想气体，B 中则为真空。现向右推动F ，直到A 中气体的体积与B 的容积相等。在这个过程中，已知F 对气体做功为W ，气体温度升为T 1 ，然后将K 稍稍打开一点，使A 中的气体缓慢向B 扩散，同时让活塞F 缓慢前进，并保持A 中活塞F 附近气体的压强近似不变。不计活塞、阀门、容器的热容量，试问：在此过程中，气体最后的温度T 2是多少？
热学系统中物理性质均匀的部分。系统按化学成分的多少和相的种类多少可以成为一元二相系(如冰水混合物)和二元单相系(如水和酒精的混合液体)。相变分气液相变、固液相变和固
气相变三大类，每一类中又有一些具体的分支。相变的共同热学特征是：相变伴随相变潜热。 1、气液相变，分气化和液化。气化又有两种方式：蒸发和沸腾，涉及的知识点有饱和气压、沸点、汽化热、临界温度等。
a 、蒸发。蒸发是液体表面进行的缓慢平和的气化现象(任何温度下都能进行)。影响蒸发的因素主要有①液体的表面积、②液体的温度、③通风条件。从分子动理论的角度不难理解，蒸发和液化必然总是同时进行着，当两者形成动态平衡时，液体上方的气体称为——
饱和气，饱和气的压强称为饱和气压P W 。①同一温度下，不同液体的P W 不同(挥发性大的液体P W 大)，但同种液体的P W 有唯一值(与气、液的体积比无关，与液体上方是否存在其它
气体无关)；②同一种液体，在不同的温度下P W 不同(温度升高，P W 增大，函数P W =P 0RT
L
e
，
式中L 为汽化热，P 0为常量)。
汽化热L ：单位质量的液体变为同温度的饱和气时所吸收的热量，它是相变潜热的一种。汽化热与内能改变的关系L = ΔE + P W (V 气 ? V 液)≈ ΔE + P W V 气
b 、沸腾。一种剧烈的汽化，指液体温度升高到一定程度时，液体的汽化将不仅仅出现在表面，它的现象是液体内部或容器壁出现大量气泡，这些气泡又升到液体表面并破裂。液体沸腾时，液体种类不变和外界压强不变时，温度不再改变。
(从气泡的动力学分析可知)液体沸腾的条件是液体的饱和气压等于外界压强。(如在1标准大气压下，水在100℃沸腾，就是因为在100℃时水的饱和气压时760cmHg 。)
沸点，液体沸腾时的温度。①同一外界气压下，不同液体的沸点不同；②同一种液体，在不同的外界气压下，沸点不同(压强升高，沸点增大)。
c 、液化。气体凝结成液体的现象。对饱和气，体积减小或温度降低时可实现液化；对非饱和气，则须先使它变成饱和气，然后液化。
常用的液化方法：①保持温度不变，通过增大压强来减小气体的体积；②保持体积不变，降低温度。
【例题】有一体积为22.4L 的密闭容器，充有温度T 1 、压强3atm 的空气和饱和水汽，并有少量的水。今保持温度T 1不变，将体积加倍、压强变为2atm ，这时容器底部的水恰好消失。将空气、饱和水汽都看成理想气体，试问：(1)T 1的值是多少？(2)若保持温度T 1不变，体积增为原来的4倍，容器内的压强又是多少？(3)容器中水和空气的摩尔数各为多少？
【例题】如图所示，在一个横截面积为S 的封闭容器中，有一质量M 的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ两室，Ⅰ室中为饱和水蒸气，Ⅱ室中有质量为m 的氮气，活塞可以在容器中无摩擦地滑动。开始时，容器被水平地放置在地面上，活塞处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两室的温度均为T 0 = 373K ，压强为P 0 。现将整个容器缓慢地转到竖直位置，两室的温度仍为T 0 ，但Ⅰ室中有少量水蒸气液化成水。已知水的汽化热为L ，水蒸气和氮气的摩尔质量分别为μ1和μ2 ，试求在整个过程中，Ⅰ室内系统与外界交换的热量。
练习：
1. 如图所示，绝热的活塞 S 把一定质量的稀薄气体（可视为理想气体）密封在水平放置的绝热气缸内．活塞可在气缸内无摩擦地滑动．气缸左端的电热丝可通弱电流对气缸内气体十分缓慢地加热．气缸处在大气中，大气压强为p 0．初始时，气体的体积为 V 0 、压强为 p 0．已知 1 摩尔该气体温度升高1K 时其内能的增量为一已知恒量。，求
以下两种过程中电热丝传给气体的热量 Q l 与 Q 2之比．
1 ．从初始状态出发，保持活塞 S 位置固定，在电热丝中通以弱电流，并持续一段时间，然后停止通电，待气体达到热平衡时，测得气体的压强为 p l .
2 ．仍从初始状态出发，让活塞处在自由状态，在电热丝中通以弱电流，也持续一段时间，然后停止通电，最后测得气体的体积为V 2．
2. 薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判．对于均匀薄膜材料，在一定温度
下，某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数d
PSt
k
N ?=，其中t 为渗透持续时间，S 为薄膜的面积，d 为薄膜的厚度，P ?为薄膜两侧气体的压强差．k 称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数．透气系数愈小，材料的气密性能愈好．
图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图．EFGI 为渗透室，U 形管左管上端与渗透室相通，右管上端封闭；U 形管内横截面积A ＝0.150cm 2．实验中，首先测得薄膜的厚度d =0.66mm ，再将薄膜固定于图中C C '处，从而把渗透室分为上下两部分，上面部分的容积30cm 00.25=V ，下面部分连同U 形管左管水面以上部分的总容积为V 1，薄膜能够透气的面积S =1.00cm 2
．打开开关K 1、K 2与大气相通，大气的压强P 1＝1.00atm ，此时U 形管右管中气柱长度cm 00.20=H ，
31cm 00.5=V ．关闭K 1、K 2后，打开开关K 3，对渗透室上部分迅速充气至气体压强atm 00.20=P ，关闭K 3并开始计时．两小时后， U 形管左管中的水面高度下降了cm 00.2=?H ．实验过
程中，始终保持温度为C 0ο．求该薄膜材料在C 0ο时对空气的
透气系数．（本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能
K 3
K 2
P 1 V 1 C C ?
P 0 V 0 K 1
保持恒定，在压强差变化不太大的情况下，可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均值P ?来代替公式中的P ?．普适气体常量R = 8.31Jmol -1K -1，1.00atm = 1.013×105Pa ）．
3. 正确使用高压锅的办法是：将已加上密封锅盖的高压锅加热，当锅内水沸腾时，加上一定重量的高压阀，此时可以认为锅内空气已全部排除，只有水的饱和蒸汽。继续加热，水温将继续升高，到高压阀被蒸汽顶起时，锅内温度即达到预期温度。
某一高压锅的预期温度为120℃，如果某人在使用此锅时，未按上述程序，而在水温被加热至90℃时就加上高压阀（可以认为此时锅内水汽为饱和汽），问当继续加热到高压阀开始被顶起而冒汽时，锅内温度为多少？
出气孔
锅盖
高压阀
高压锅
图复14 - 2 - 1图复14 - 2 - 2
200170
120
7050
P W /103 P a
℃
t /
已知：大气压强0P = 1.013×510 帕；90℃时水的饱和汽压w P （90）= 7.010×410帕；120℃
时水的饱和汽压w P （120）= 1.985×510 帕；在90℃到120℃之间水的饱和汽压w P 和温度t （℃）的函数关系w P （t ）如图所示。
4. 有一带活塞的气缸，如图1所示。缸内盛有一定质量的气体。缸内还有一可随轴转动的叶片，转轴伸到气缸外，外界可使轴和叶片一起转动，叶片和轴以及气缸壁和活塞都是
绝热的，它们的热容量都不计。轴穿过气缸处不漏气。 如果叶片和轴不转动，而令活塞缓慢移动，则在这种过
程中，由实验测得，气体的压强p 和体积V 遵从以下的过程方程式 图1 k pV
a
=
其中a ,k 均为常量, a ＞1（其值已知）。可以由上式导出，在此过程中外界对气体做的功为 ??
?
???--=
--1112111a a V V a k W 式中2V 和1V ,分别表示末态和初态的体积。
如果保持活塞固定不动，而使叶片以角速度ω做匀角速转动，已知在这种过程中，气体的压强的改变量p ?和经过的时间t ?遵从以 图2
下的关系式
ω?-=??L V
a t p 1 式中V 为气体的体积，L 表示气体对叶片阻力的力矩的大小。
上面并没有说气体是理想气体，现要求你不用理想气体的状态方程和理想气体的内能只与温度有关的知识，求出图2中气体原来所处的状态A 与另一已知状态B 之间的内能之差（结果要用状态A 、B 的压强A p 、B p 和体积A V 、B V 及常量a 表示）
5. 在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管，管上端封闭，下端开口．已知槽中水银液面以上的那部分玻璃管的长度76cm l =，管内封闭有31.010mol n =?－的空气，保持水银槽与玻璃管都不动而设法使玻璃管内空气的温度缓慢地降低10℃，问在此过程中管内空气放出的热量为多少？已知管外大气的压强为76cm 汞柱高，每摩尔空气的内能V U C T =，其中T 为绝对温度，常量1V 20.5J (mol K)C =??－，普适气体常量18.31J (mol K)R =??－。
6. 1mol 的理想气体经历了一个在T-V 图上标为1→2→3→1的循环过程，如图所示。其中，过程1→2的方程式为T=2T 1（1—
2
1
βV ）βV ，过程2→3为经过原点的直线上的一段，过程3→1的方程式为T=T 1β2V 2，式中β是常量。状态1和2的热力学温度已知为T 1
和4
3
T 1。求该气体在此循环过程中对外所做的功。
p V 1
3V 1
p 3p 2p 5V 1
7. 如图，1mol 单原子理想气体构成的系统分别经历循环过程abcda 和abc a '。已知理想气体在任一缓慢变化过程中，压强p 和体积V 满足函数关系()=p f V 。
（1）试证明：理想气体在任一缓慢变化过程的摩尔热容可表示为
V pR C C dp p V
dV
π=+
+
式中，V C 和R 分别为定容摩尔热容和理想气体常数；
（2）计算系统经bc '直线变化过程中的摩尔热容；
（3） 分别计算系统经bc '直线过程中升降温的转折点在p-V 图中的坐标A 和吸放热的转折点在p-V 图中的坐标B ；
（4）定量比较系统在两种循环过程的循环效率。
高考物理真题——选修3-3 热学 2016年 （全国新课标I 卷，33）（15分） （1）（5分）关于热力学定律，下列说确的是__________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分） A ．气体吸热后温度一定升高 B ．对气体做功可以改变其能 C ．理想气体等压膨胀过程一定放热 D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 （2）（10分）在水下气泡空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差p ?与气泡半径r 之间的关系为2p r σ?=，其中0.070N/m σ=。现让水下10m 处一半径为0.50cm 的气泡缓慢上升。已知大气压强50 1.010Pa p =?，水的密度 331.010kg /m ρ=?，重力加速度大小210m/s g =。 (i)求在水下10m 处气泡外的压强差； (ii)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。 （全国新课标II 卷，33）（15分） ⑴（5分）一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或 等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p -T 图像如图 所示．其中对角线ac 的延长线过原点O ．下列判断正确 的是 ． A ．气体在a 、c 两状态的体积相等 B ．气体在状态a 时的能大于它在状态c 时的能 C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功 ⑵（10分）一氧气瓶的容积为30.08m ，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气30.36m ．当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实
1.下列说法正确的是 A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量 C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小 D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 2．为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某同学在保温瓶中灌入热水，现测量初始水温，经过一段时间后再测量末态水温。改变实验条件， 先后共做了6次实验，实验数据记录如下表： 下列眼镜方案中符合控制变量方法的是 A ．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据 B ．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据 C ．若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、2、3次实验数据 D ．若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据 3．如图所示，质量为m 的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸之间无摩擦。a 态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b 态是气缸从容器中移出后，在室温（270C ）中达到的平衡状态。气体从a 态变化到b 态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法正确的是 A 、与b 态相比，a 态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多 B 、与a 态相比，b 态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大 C 、在相同时间内，a 、b 两态的气体分子对活塞的冲量相等 D 、从a 态到b 态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体对外界释放了热量
4.如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 A ．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B ．左右两边气体温度都升高 C ．左边气体压强增大 D ．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 5.做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。图中记录的是 A ．分子无规则运动的情况 B ．某个微粒做布朗运动的轨迹 C ．某个微粒做布朗运动的速度——时间图线 D ．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 6.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 A ．温度和体积 B ．体积和压强 C ．温度和压强 D ．压强和温度 7.如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A 、B 两部分，初始温度相同。使A 、B 升高相同温度达到稳定后，体积变化量为?V A 、?V B ，压强变化量为?p A 、 ?p B ，对液面压力的变化量为?F A 、?F B ，则 A ．水银柱向上移动了一段距离 B ．?V A ＜?V B C ．?p A ＞?p B D ．?F A ＝?F B 8.温度计是生活、生产中常用的测温装置。 右图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡 皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水 柱位置将上下变化。已知A 、D 间的测量范围为2080C C ??，A 、D 间刻度均匀分布。由图可知，A 、D 及有色水柱下端所示温度分别为 A.20C ?、80C ?、64C ? B.20C ?、80C ?、68C ? C.80C ?、20C ?、32C ? D.80C ?、20C ?、34C ?
热学 1．(2019·石家庄一模)(1)(多选)下列说法正确的是________________．(填正确答案标号) A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空．现抽掉隔板，气体的最终温度仍为T B．图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越明显 C．图丙为同一气体在0 ℃和100 ℃两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线，两图线与横轴所围图形的面积不相等D．图丁中，液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的作用力表现为引力 E．图戊中，由于液体浸润管壁，管中液体能上升到一定高度，利用此原理把地下的水分引上来，就用磙子压紧土壤 (2)如图所示，有一足够深的容器内装有密度ρ＝1.0×103 kg/m3的液体，现将一端开口、另一端封闭，质量m＝25 g、截面面积S＝2.5 cm2的圆柱形玻璃细管倒插入液体中(细管本身玻璃的体积可忽略不计)，稳定后用活塞将容器封闭，此时容器内液面上方的气体压强p0＝1.01×105 Pa，玻璃细管内空气柱的长度l1＝20 cm.已知所有装置导热良好，环境温度不变，重力加速度g取10 m/s2. ①求玻璃细管内空气柱的压强； ②若缓慢向下推动活塞，当玻璃细管底部与液面平齐时(活塞与细管不接触)，求容器液
面上方的气体压强． 2．(2019·武汉市毕业生调研)(1)如图是人教版教材3－5封面的插图，它是通过扫描隧道显微镜拍下的照片： 48个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏”．为了估算铁原子直径，查到以下数据：铁的密度ρ＝7.8×103 kg/m3，摩尔质量M＝5.6×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol－1.若将铁原子简化为球体模型，铁原子直径的表达式D＝________________，铁原子直径约为________________m(结果保留一位有效数字)． (2)如图所示，总容积为3V0、内壁光滑的气缸水平放置，一横截面积为S的轻质薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞左侧由跨过光滑定滑轮的细绳与一质量为m的重物相连，气缸右侧封闭且留有抽气孔．活塞右侧气体的压强为p0，活塞左侧气体的体积为V0，温度为T0.将活塞右侧抽成真空并密封，整个抽气过程中缸内气体温度始终保持不变．然后将密封的气体缓慢加热．已知重物的质量满足关系式mg＝p0S，重力加速度为g.求： ①活塞刚碰到气缸右侧时气体的温度； ②当气体温度达到2T0时气体的压强． 3．(2019·全国卷Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界压强．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度． (2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体． (ⅰ)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
热学问题 1.下列说法中正确的是： A.水和酒精混合后总体积减小主要说明分子间有空隙 B.温度升高，布朗运动及扩散现象将加剧 C.由水的摩尔体积和每个水分子的体积可估算出阿伏伽德罗常数 D.物体的体积越大，物体内分子势能就越大 2.关于分子力，下列说法中正确的是： A.碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用 B.将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力 C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力 D.固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力 3.如图所示是医院给病人输液的部分装置的示意图．在输液的 过程中： A.A瓶中的药液先用完 B.B瓶中的药液先用完 C.随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大 D.随着液面下降．A瓶内C处气体压强保持不变 4.一定质量的理想气体经历如图所示的四个过程，下面说 法正确的是： A.a→b过程中气体密度和分子平均动能都增大 B.b→c过程．压强增大，气体温度升高 C.c→d过程，压强减小，温度升高 D.d→a过程，压强减小，温度降低 5.在标准状态下，水蒸气分子间的距离大约是水分子直径的： A.1.1×104倍 B.1.1×103倍 C.1.1 ×102倍 D.11倍 6.如图所示．气缸内充满压强为P0、密度为ρ0的空气，缸 底有一空心小球，其质量为m，半径为r．气缸内活塞面 积为S，质量为M，活塞在气缸内可无摩擦地上下自由移 动，为了使小球离开缸底。在活塞上至少需加的外力大小 为(不计温度变化)． 7.如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总 容积为15L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体 积为1.5 L，打气简活塞每次可以打进1 atm、250cm3 的空气，若要使气体压强增大到6atm，应打气多少次？ 如果压强达到6 atm时停止打气，并开始向外喷药，那 么当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有
热学 1.[多选]在“用油膜法估测分子大小”的实验中,下列做法正确的是() A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴溶液中含有油酸10-2 mL B.往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上 C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状 D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积 E.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=,即油酸分子的大小 2.[多选]运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是() A.分子间距离增大时,可能存在分子势能相等的两个位置 B.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关 C.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为N A= D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动 E.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 3.[多选]下列说法正确的是() A.单晶体在不同方向上的导热性、导电性、机械强度等物理性质不一样 B.热量不可能从低温物体向高温物体传递 C.一定质量的理想气体,保持气体的压强不变,温度越高,体积越大 D.功可以完全转化为热量,而热量不能完全变为功,即不可能从单一热源吸热使之全部变为有用的功 E.若气体的温度不变,压强增大,说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多 4.[多选]如图所示,在一定质量的理想气体压强随体积变化的p-V图象中,气体先后经历了ab、bc、cd、da四个过程,其中ab垂直于cd,ab垂直于V轴且与p轴平行,bc、da是两条等温线.下列判断正确的是()
h P 0 P h P 0 P L P 0 P 高考物理热学试题汇总 一、水银柱问题 1、开口向上 2、开口向下 P= P= 3、开口倾斜 P= P= 4、开口水平 P= 5、“U ”型管 P= P= P= P= P= P= 二、活塞问题 [考例1] 如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆柱活塞A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，活塞的质量为M ，不计活塞与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p 0。则封闭在容器内的气体 的压强为 ( ) 练习：一圆形气缸静置于地面上，如图(1)所示，气缸筒的质量为M ，活塞的质量为m ，活塞面积为S ，大气压强为p 0。现将活塞缓慢上提，求气缸刚离开地面时气 缸内气体的压强．(忽略摩擦) L P 0 P α L P 0 P α
练习：如图所示，一个壁厚可以不计、质量为M 的气缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m ，面积为S ，内部封有一定质量的气体,活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压 强为P 0，若在活塞上加一水平向右的恒力F （不考虑气体温度的变化），求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大 [考例2]（2010年新课标)如图所示，一开口气缸内盛有密度为ρ的某种液体；一长为L 的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4。一用活塞将气缸封闭 （较中未画出），使活塞缓慢向下运动，各部分气体的渐度均保 持不变。发小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长 度为l/2，求此时气缸内气体的压强。（大气压强为ρ0，重力加速度为g ） （08年宁夏卷）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h ，可沿气缸无摩擦地滑动。取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。沙子倒完时，活塞下降了h/4。再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。外界天气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度。 （2011年新课标）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l 1=66cm 的水银柱，中间封有长l 2=的空气柱，上部有长l 3=44cm 的水银柱，此时水银面恰 好与管口平齐。已知大气压强为P o =70cmHg 。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓 慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。 （09年宁夏卷）图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S 的容器组成。 F
山东省济南市2019高考物理热学专题复习练习 1.下列说法正确的是（） A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C．物体温度降低，其内能一定增大 D．物体温度不变，其内能一定不变 2.以下说法正确的是（） A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动 C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大E．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小 3.下列说法正确的是（） A．布朗运动反映了微粒中分子运动的不规则性 B．分子间距离增大时，分子间引力增大，斥力减小 C．扩散现象说明分子间存在斥力 D．一定质量的理想气体对外做功800J，同时吸收300J热量，则这气体温度降低，内能减小 4.下列说法正确的是（） A．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 B．物体对外界做功，其内能一定减少 C．气体温度升高时，每个分子运动速率都会增大
D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 5.分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增加时，分子间的() A．引力增加，斥力减小 B．引力增加，斥力增加 C．引力减小，斥力减小 D．引力减小，斥力增加 6.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是() A．B． C．D． 7.如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒装入一些药液后将密封盖盖好．多次拉压活塞后，把空气打入贮液筒内，贮液筒与外界热交换忽略不计，打开喷嘴开关，活塞位置不变，药液就可以持续地喷出，药液喷出过程中，贮液筒内的空气()
1．根据热力学定律,下列说法正确的是（） A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机 D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” 【答案】AB 【考点】热力学第一定律、热力学第二定律 【解析】在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错。 2．液体与固体具有的相同特点是 (A)都具有确定的形状(B)体积都不易被压缩 (C)物质分子的位置都确定(D)物质分子都在固定位置附近振动 答案：B 解析：液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩，选项B正确。 3．已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为1.0×105Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10m/s2，ρ＝1.0×103kg/m3) (A)12.8倍(B)8.5倍(C)3.1倍(D)2.1倍 答案：C 解析：湖底压强大约为3个大气压，由气体状态方程，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确。 4. 图6为某同学设计的喷水装置，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L，设在所有过程中空可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有 A.充气后，密封气体压强增加 B.充气后，密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后，密封气体对外界做正功 D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光 【答案】AB 【考点】热力学第一定律、热力学第二定律 【解析】在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错。 5．A．[选修3-3]（12分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。
2021届课标版高考物理一轮复习专题训练 专题十四热学 一、选择题(共8小题,40分) 1.[多选]下列说法正确的是() A.液体与大气相接触时,表面层分子间的作用表现为相互吸引 B.水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时蒸发和凝结停止进行 C.未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强 D.影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距 E.不浸润现象的附着层,分子间距离r>r0,分子力表现为引力 2.[多选]根据你学过的知识,下列说法正确的是() A.第一类永动机不可能制成是因为热机效率不可能达到100% B.由热力学第一定律可知一定质量的理想气体等温降压膨胀,内能不变 C.一切与热有关的自发过程都是从有序向无序进行的 D.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵总是增加的 E.热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的特殊表达形式 3.[多选]随着科技的发展,人类对物质的认识不断深入,晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒进冷水中,会变成柔软的非晶硫.下列关于晶体、非晶体的说法正确的是() A.同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按相同的规律排列 B.有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体 C.不论单晶体还是多晶体,在熔化时都要吸热,但温度保持不变 D.晶体硫熔化过程中,分子的平均动能增大 E.在一定条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
4.[多选]热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和能量的平衡关系,以及状态发生变化时系统与外界相互作用(包括能量传递和转换)的学科.下列关于热力学相关知识的说法正确的是() A.物体温度升高时,物体内每个分子的速率都将增大 B.热力学系统在吸热的同时没有对外做功,其内能一定增加 C.一定质量的理想气体在等容变化过程中,对外不做功,其内能不变 D.功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 5.[多选]现在骑自行车已成为一种流行的运动,山地自行车更是受到人们的青睐.山 地自行车前轮有气压式减震装置,其原理如图所示,随着路面的颠簸,活塞A上下振 动,在汽缸内封闭的气体的作用下,起到减震的目的.缸内气体可视为理想气体,如果 路面不平,下列关于该减震装置的说法正确的是() A.A迅速下压时汽缸内的气体温度不变 B.A迅速下压时汽缸内的气体压强增大 C.A迅速下压时汽缸内的气体分子势能增加 D.A下压后被迅速反弹时汽缸内气体内能增加 E.A下压后被反弹时汽缸内有些气体分子的速率增大 6.[新素材,多选]在酿造米酒的过程中,酒缸中泡在水里的糯米在发酵过程中(恒温),缸底会有很多气泡形成并缓慢上升到表面爆裂,酒香四溢.下列说法正确的是() A.酒精气体在弥散过程中做布朗运动 B.酒香四溢是酒精气体分子间的斥力造成的 C.气泡在上升过程中,气泡内气体压强减小 D.气泡在上升过程中,气泡内气体从外界吸收热量 E.气泡在上升过程中,气泡内气体对外界做功 7.[多选]分子间相互作用力及合力随分子间距离r变化的规律如图所示,下列说法正 确的是()
热学 1．（2014广东十校第一次联考）一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么使用下列哪些过程可以实现() A.先将气体等温膨胀，再将气体等容降温 B.先将气体等温压缩，再将气体等容降温 C.先将气体等容升温，再将气体等温压缩 D.先将气体等容降温，再将气体等温压缩 2. （1）（5分）（2014河北省唐山市摸底考试）当两分子间距为r0时，它们之间的引力和斥力相等。关于分子之间的相互作用，下列说法正确的是 A．当两个分子间的距离小于r0时，分子间只存在斥力 B．当两个分子间的距离大于r0时，分子间只存在引力 C．两个分子间的距离由较远逐渐减小到r= r0的过程中，分子间相互作用力先增大后减小，表现为引力 D．两个分子间的距离由r= r0开始减小的过程中，分子间相互作用力一直增大，表现为斥力 E．两个分子间的距离等于r0时，分子势能最小 2.答案：CDE 解析：当两个分子间的距离小于r0时，分子间斥力大于引力，选项A错误。当两个分子间的距离大于r0时，分子间斥力小于引力，选项B错误。两个分子间的距离由较远逐渐减小到r= r0的过程中，分子间相互作用力先增大后减小，表现为引力，选项C正确。两个分子间的距离由r= r0开始减小的过程中，分子间相互作用力一直增大，表现为斥力，选项D正确。两个分子间的距离等于r0时，分子势能最小，选项E正确。 【考点定位】此题考查分子力及其相关知识。 3.（2014河北省邯郸市摸底考试）（1）下列说法中正确的是 A．单晶体的各向异性是由晶体微观结构决定的 B．布朗运动就是液体分子的运动 C．能量转化和守恒定律是普遍规律，但是能量耗散违反能量转化和守恒定律 D．小昆虫水黾可以站在水面上是由于液体表面张力的缘故 E．物体可从单一热源吸收的热量并全部用于做功，而不引起其它变化 4（2014辽宁省五校联考）右图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃） 下的速率分布，由图可得信息正确的是（填入选项前 的字母，有填错的不得分） A. 同一温度下，氧气分子速率呈现出“中间多，两头少” 的分布规律 B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例高 D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小
选修3-3 第一章热学 第1讲分子支理论热力学定律与能量守恒 图1－1－4 1．(2020·广东，13) (1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火” 是通过________方式改变物体的内能，把________转变成内能． (2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶， 并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图1－1－4.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________． 解析：(1)热力学第一定律是对能量守恒定律的一种表述方式．热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变．所以钻木取火是通过做功把机械能转化为内能． (2)内能可以从一个物体传递给另一个物体(高温到低温)，使物体的温度升高； 一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积V随温度T线性地变化．所以从冰箱里拿出的烧瓶中的空气(低温)吸收水(高温)的热量温度升高，体积增大． 答案：(1)做功机械能(2)热量升高增大 2．(1)物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是________ m．能说明分子都在永不停息地做无规则运动的实验事实有________(举一例即可)．在两分子间的距离由r0(此时分子间的引力和斥力相互平衡，分子作用力为零)逐渐增大的过程中，分子力的变化情况是________(填“逐渐增大”“逐渐减小”“先增大后减小”“先减小后增大”)． (2)一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，如果增大气体体积，气 体压强将如何变化？请你从分子动理论的观点加以解释．如果在此过程中气体对外界做了900 J的功，则此过程中气体是放出热量还是吸收热量？放出
专题15 热学 1．（2020·湖南长郡中学高三模拟）如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化中的四个状态，图中ad与T轴平行，cd与p轴平行，ab的延长线过原点，则下列说法中正确的是（） A．气体在状态a时的体积大于在状态b时的体积 B．从状态b到状态a的过程，气体吸收的热量一定等于其增加的内能 C．从状态c到状态d的过程，气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加 D．从状态a到状态d的过程，气体对外做功，内能不变 E.从状态b到状态c的过程，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功 【答案】BCE 【解析】因ab连线过原点，可知是等容线，则气体在状态a时的体积等于在状态b时的体积，选项A错误；从状态b到状态a的过程，气体体积不变，则对外做功为零，即W=0，根据?U=W+Q可知，气体吸收的热量一定等于其增加的内能，选项B正确；从状态c到状态d的过程，气体的温度不变，压强变大，体积减小，则气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加，选项C正确；从状态a到状态d的过程，气体压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外做功，内能变大，选项D错误；从状态b到状态c的过程，气体温度升高，体积变大，内能增加，对外做功，根据?U=W+Q可知，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功，选项E正确。故选BCE。 2．（2020·山东省实验中学高三模拟）下列说法中正确的是 A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力 B．在阳光照射下，可以观察到教室空气中飞舞的尘埃作无规则运动，属于布朗运动 C．一定质量的理想气体温度升高其压强一定增大 D．一定质量的理想气体温度升高其内能一定增大 【答案】D 【解析】用打气筒打气时，里面的气体因体积变小，压强变大，所以再压缩时就费力，与分子之间的斥力无关，故A错误；教室空气中飞舞的尘埃是由于空气的对流而形成的；不是布朗运动；故B错误；由理想气体状态方程可知，当温度升高时如果体积同时膨胀，则压强有可能减小；故C错误；理想气体不计分子
培优点二十四热学 一、选择题，每题有3个选项正确。 1. 下列说法正确的是。 A．液晶与多晶体一样具有各向同性 B．悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈 C．当分子间的引力与斥力相互平衡时，分子间分子势能最小 D．温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等 E．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能可能减小 【答案】BCE 2. 下列说法正确的是。 A．自然界中符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生 B．空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力 C．布朗运动是固体小颗粒分子的运动，能反应液体分子的热运动规律 D．一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气需要加热，是由于要增大分子势能 E．空调机作为制热机使用时，将热量从温度较低的室外送到温度较高的室内，所以制热机的工作不遵循热量学第二定律 【答案】ABD 3. 下列说法正确的是。 A．图1为氧气分子在不同温度下的速率分布图象，由图可知状态①的温度比状态②的温度低 B．图2为一定质量的理想气体状态变化的p－V图线，由图可知气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能先增大后减小 C．图3为分子间作用力的合力与分子间距离的关系可知，当分子间的距离r > r0时，分子势能随分子间的距离增大而减小 D．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大；附着层内液体分子间的距离比
液体内部分子间的距离小 E ．能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性 【答案】ABE 4. 关于生活中的热学现象，下列说法正确的是___________。 A. 夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大 B. 民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大 C. 盛有氧气的钢瓶，在27℃的室内测得其压强是9.0×106 Pa ，将其搬到－3℃的工地上时，测得瓶内氧气的压强变为7.2×106 Pa ，通过计算可判断出钢瓶漏气 D. 热量能够自发地从内能多的物体传递到内能少的物体 E. 一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热 【答案】ACE 【解析】夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大，A 正确；把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，B 错误；若不漏气，则气体做等容变化，由1212p p T T =，1221p T p T ==8.1×106Pa ，由于p 2 >7.2×106 Pa ，所以钢瓶在搬运过程中漏气，C 正确；热量只能自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而内能多的物体温度不一定高，故D 错误；汽车在缓慢装沙的过程中，压强增大，而气体温度不变，所以体积变小，外界对气体做功，内能不变，放出热量，E 正确。 二、计算题，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 5. 如图所示，在长为l ＝57 cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直细玻璃管内，用5 cm 高的水银柱封闭着50 cm 长的理想气体，管内外气体的温度均为33℃。 (1)现将玻璃管缓慢倾斜至与水平面成53°角，此时管中气体的长度为多少？
选修3-3热学知识点归纳 一、分子运动论 1. 物质是由大量分子组成的 （1）分子体积 分子体积很小，它的直径数量级是 （2）分子质量 分子质量很小，一般分子质量的数量级是 （3）阿伏伽德罗常数（宏观世界与微观世界的桥梁） 1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值： 设微观量为：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ； 宏观量为：物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ． 分子质量： 分子体积: （对气体，V 0应为气体分子平均占据的空间大小） 分子直径: 球体模型: V d N =3A )2(34π 303 A 6=6=ππV N V d （固体、液体一般用此模型） 立方体模型:30=V d （气体一般用此模型）（对气体，d 理解为相邻分子间的平均距离） 分子的数量．A 1 A 1A A N V V N V M N V N M n ====ρμρμ 2. 分子永不停息地做无规则热运动 （1）分子永不停息做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布郎运动。 （2）布朗运动 布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动。布朗运动不是分子本身的 运动，但它间接地反映了液体（气体）分子的无规则运动。 （3）实验中画出的布朗运动路线的折线，不是微粒运动的真实轨迹。 因为图中的每一段折线，是每隔30s 时间观察到的微粒位置的连线，就是在这短短的30s 内，小颗粒的运动也是极不规则的。 （4）布朗运动产生的原因 大量液体分子（或气体）永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。简言之：液体（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。 （5）影响布朗运动激烈程度的因素
高考物理热学试题内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
h P 0 P h P 0 P L P 0 P 高考物理热学试题汇总 一、水银柱问题 1、开口向上 2、开口向下 P= P= 3、开口倾斜 P= P= 4、开口水平 P= 5、“U ”型管 P= P= P= P= P= P= 二、活塞问题 [考例1] 如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆柱活塞A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，活塞的质量为M ，不计活塞与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p 0。则封闭在容器内的气体的压强为 ( ) 练习：一圆形气缸静置于地面上，如图(1)所示，气缸筒的质量为M ，活塞的质量为m ，活塞面积为S ，大气压强为p 0。现将活塞缓慢上提，求气缸刚离开地面时气缸内气体的压强．(忽略摩擦) L P 0 P α L P 0 P α
练习：如图所示，一个壁厚可以不计、质量为M的气缸放在光滑的水平地面上， 活塞的质量为m，面积为S，内部封有一定质量的气体,活塞不漏气，摩擦不计， 外界大气压强为P ，若在活塞上加一水平向右的恒力F（不考虑气体温度的变化），求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大？ [考例2]（2010年新课标)如图所示，一开口气缸内盛有密度为ρ的某种液体；一长为L的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4。一用活塞将气缸封闭（较中未画出），使活塞缓慢向下运动，各部分气体的渐度均保持不变。发小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为 l/2，求此时气缸内气体的压强。（大气压强为ρ ，重力加速度为g） （08年宁夏卷）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动。取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。沙子倒完时，活塞下降了h/4。再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。外界天气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度。 （2011年新课标）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长 l 1=66cm的水银柱，中间封有长l 2 =6.6cm的空气柱，上部有长l 3 =44cm的水银 柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为P o =70cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。 F
最新高考物理《热学》专题训练附答案 一、单选题 1．若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状况下水蒸气的质量密度，N A为阿伏加德罗常数，m、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：其中（） ①②③④ A．①和②都是正确的B．①和③都是正确的 C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的 2．一房间内，上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假定大气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的 A．空气密度增大B．空气分子的平均动能增大 C．空气分子速率都增大D．空气质量增大 3．关于布朗运动，下列说法中正确的是（） A．液体温度越高，布朗运动越剧烈B．液体温度越低，布朗运动越剧烈C．布朗微粒的运动是有规则的D．液体中悬浮微粒越大，布朗运动越显著4．如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离 的变化关系，为两曲线的交点，则下列说法正确的是 A．为引力曲线，为斥力曲线 B．若两个分子间距离增大，则引力和斥力的合力一定减小 C．若两个分子间距离增大，则分子势能也一定增大 D．若两个分子间距离大于点的横坐标表示的距离，则分子间 作用力表现为斥力 5．可持续发展的首要任务是（） A．环境保护B．能源开发C．发展经济D．消除贫困 6．如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1 =20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水
银面h=10cm(环境温度不变，大气压强p o=75cmHg)．则稳 定后低压舱内的压强为（）cmHg． A．40B．50C．60D．70 7．汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为，压 强为．装载货物后，该轮胎内气体的压强增加．若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，则装载货物前后此轮胎内气体体积的减少量为 A．B．C．D． 8．关于布朗运动，下列说法正确的是( ) A．布朗运动就是分子运动，布朗运动停止了，分子运动也会暂时停止B．布朗运动是无规则的，因此它说明了液体分子的运动也是无规则的C．微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的D．布朗运动的无规则性，是由于外界条件无规律的不断变化而引起的9．图a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为在下列说法中，正确的是（） A．a是一种晶体的熔化曲线 B．b是一种晶体的熔化曲线 C．a是一种非晶体的熔化曲线 D．以上说法均不正确 10．关丁晶体和非晶体，下列说法正确的是 A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B．制作大规模集成电路也可以用多晶体 C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的．非晶体是各向同性的 二、实验题 11．用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 _______________________________________________．实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以
高中物理热学-- 理想气体状态方程 试题及答案 一、单选题 1.一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 1、V 1、T 1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 2、V 2、T 2，下列关系正确的是 A ．p 1 =p 2，V 1=2V 2，T 1= 21T 2 B ．p 1 =p 2，V 1=21 V 2，T 1= 2T 2 C ．p 1 =2p 2，V 1=2V 2，T 1= 2T 2 D ．p 1 =2p 2，V 1=V 2，T 1= 2T 2 2．已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定 质量 的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的 内能 A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.单调变化 D.保持不变 3.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能） A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变 C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变 4.下列说法正确的是 A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量 C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小 D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 5．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 A ．温度和体积 B ．体积和压强 C ．温度和压强 D ．压强和温度 6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a ，然后经过过程ab 到达状态b 或进过过程ac 到状态c ，b 、c 状态温度相同，如V-T 图所示。设气体在状态b 和状态c 的压强分别为Pb 、和PC ,在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Qab 和Qac ，则 A. Pb >Pc ，Qab>Qac B. Pb >Pc ，Qab
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