热学
一、考点介绍
本考点的命题多集中分子动理论、估算分子数目和大小、热力学两大定律的应用、气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合，还有气体实验定律和气体状态方程的应用及图象表示气体状态的变化过程等知识点上，多以选择题和填空题的形式出现；对热学前面知识的考查往往在一题中容纳更多的知识点，把热学知识综合在一起进行考查，多以选择题和填空题的形式出现；对后者的考查多以计算题的形式出现，着重考查热学状态方和的应用．《物理课程新标准》在课程性质中指出：“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能，增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情”．近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．同时，本考点还可以与生活、生产的实际相联来考查热学知识在实际中的应用．
二、高考真题
1．（高考宁夏卷．理综．31①）如图1所示，由导热材料
制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活
塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管
插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过
程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正
确的是。（填入选项前的字母，有填错的不得分）
A.气体分子的平均动能逐渐增大
B.单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多图1
C.单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变
D.气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量
2．（高考上海卷．物理．9）已知理想气体的内能与温
度成正比。如图2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．先减小后增大图2
C．单调变化D．保持不变
3．（高考海南卷．物理．17①）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）．
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C ．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定
从外界吸热
D ．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动
能增大，因此压强必然增大
E ．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能
的总和
F ．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
4．（2007年高考江苏卷．物理．9）如图3所示，绝热气缸中间用
固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，
左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气
体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于
氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的
是
Ａ．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能
Ｂ．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小
Ｃ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到
氢气
Ｄ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大
后减小 图3
5．（高考全国1卷．理综． 15）已知地球半径约为6.4×106 m
，空
气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为（）A.4×1016 m3 B.4×1018 m3 C. 4×1020 m3 D. 4×1022 m3
6．（高考海南卷．物理．17⑵）如图4所示，一根粗细均匀、内壁光滑、
竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔．管内下部被活塞封住一
定量的气体（可视为理想气体），气体温度为T1．开始时，将活塞上方的气体缓
慢抽出，当活塞上方的压强达到p0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻图4
璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封．整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变．然后将密封的气体缓慢加热．求：
①活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；
②当气体温度达到1.8T1时气体的压强．
7．（上海卷。物理．13）如图5所示，两端开口的
弯管，左管插
入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封
有一段空气，则（）
（A）弯管左管内外水银面的高度差为h
（B）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
（C）若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
（D）若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
图5
8．（高考江苏卷．物理．12）(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活
塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了
1.5×l05J．试问：此压缩过程中，气体(填“吸收”或“放出”)
的热量等于J．
(2)若一定质量的理想气体分别按图6所示的三种不同过程变化，其中
表示等压变化的是
(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能(填“增加”、“减
少”或“不变”)。
图6
(3)设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个
水分子?(已知1mol
水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字)
9．（高考广东卷．物理。13）（1）如图7所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的图7
分子间存在作用。
（2）往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为现象，是由于分子的而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性的方向进行的。
10．（高考宁夏卷．理综．31.)如图8所示，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。
图8
11．（上海物理卷考题）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在－40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）
12．（山东理综卷物理．36）如图9所示，喷
雾器内有10 L水，上部封闭有1atm的空气2L。
关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入
1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可
看作理想气体）。
（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。图9
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。
三、名校试题
1．（海南省民族中学2009届高三月考试卷．物理．3）如图10所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气，气缸固定不动，外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮
后连接在一个小桶上，开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸）。忽
略气
体分子间相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法
正确的是（）
A．气缸内气体的分子平均动能变小B．气缸内气体的压强变小C．气缸内气体向外放出热量D．气缸内气体从外界吸收热
图10
2．（辽宁省锦州市2009届普通高中高三测试卷．物理．6）一定质量的气体（不计气体分子间的作用力）由状态A变为状态D（如图线所示），这个过程中（）
A.气体从外界吸收热量，内能增加
B.气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C.气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大
D.气体对光的折射率将变小，光在其中的传播速度会增大
3．（浙江东阳中学2009届高三第三次月考卷．理综．18）对一定量的气体，下列说法正确的是（）
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少
4．（盐城市2008届第一次调研卷．物理．30）如图11所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为S，活塞重为G，大气压强为P0。若活塞固定，密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q 1；若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q 2。
（1）Q 1和Q 2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？
（2）求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高1℃，活塞上升的高度h。图11
5．（2008届广东华师附中5月冲刺练习卷．物理．14）（1）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
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．一定温度下，饱和汽的压强是一定的
E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
F．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间Array的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体
表面具有收缩的趋势
（2）如图12所示p－V图中，一定质量的理想气体
由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体对外界做功200J．求：
①ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
②BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
图12
6．（江苏扬州市2008届第四次调研卷．物理．28）
（１）下列说法中正确的是（）
Ａ．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数
Ｂ．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
Ｃ．在使两个分子间的距离由很远（r＞10-9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大
Ｄ．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子
的速率都增大
Ｅ．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大
Ｆ．内能向机械能转化是有条件的，即环境中必须存在温度差，通过科技创新，我们能够研制出内能全部转化为机械能的热机
（２）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，
再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图13
所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则：
①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？
②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？
③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？图13
7.(汕头市普通高校招生模拟考试卷．物理．31)（1）1821年，德国物理学家塞贝克发现了一种怪现象：如图14所示，把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路，然后把铜铁丝的一个联接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个联接点放在火焰上加热，升到很高的温度时，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，表明闭合电路中产生了电流，这就是温差发电现象。
问：这一实验是否违反热力学第二定律？简述
这一过程中能的转化情况。
（2）如图15所示，竖直放置的圆筒形注
射器，活塞上端接有气压表，
图14
能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm3，气压表读数为1.0×105Pa．若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数
为1.2×105Pa．不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保
持不变。
①简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸放热情况．
②求活塞移动后气体的体
积．图15
8.（江苏省南京市2008届高三质量检测卷．物理．30）某压力锅结构如图16所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀顶起时，停止加热。
（1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为N A，写出锅内气体分子数的估算表达式。
（2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
（3）若已知某高压锅的压力阀质量为m=0.1kg，排气孔直径为
d=0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达多高？（外
界大气压强p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2）
9.(山东省济宁市2009届高三复习第一阶段质量检测卷．
物理．31）某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，
在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆
图16
裂了．而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.05
Pa(常温下的大气压强值)，当内外压强差
10
超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是一21℃，表内气体体积的变化可忽略不计．（1）通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的?
（2）当时外界的大气压强为多少?
10．(山东省潍坊市高三教学质量检测卷．物理．29)如图17所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭
着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截
面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝缓
慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升上
h，此时气体的温为T1。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：
（1）气体的压强。
（2）加热过程中气体的内能增加量。
图17
（3）现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度。
四、考点预测
（一）文字介绍
预测2009年高考热学命题方向为：（1）分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；（2）内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素；（3）理想气体状态方程和用图表示气体状态的变化；（4）热现象实验与探索过程的方法；（5）以科技前沿、社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用
（二）考点预测题
1．下面关于分子力的说法中正确的有（）
A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力
B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程
度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
2．假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可
以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数N A取6×1023 mol－1)
A．10年B．1千年C．10万年D．1千万年
3．图18为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法正确的是
A．这个装置可测定热功当量Array B．做功增加了水的热量
C．做功增加了水的内能
D．功和热量是完全等价的，无区别
4．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，图18
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
5．如图19所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸
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
图19
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
6．对一定质量的气体，下列说法正确的是（）
A.在体积缓慢不断增大的过程中，气体一定对外界做功
B.在压强不断增大有过程中，外界对气体一定做功
C.在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加
D.在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变
7．.氧气钢瓶充气后压强高于外界人气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用.在该漏气过程中瓶内氧气
A.分子总数减少，分子总动能不变
B.密度降低，分子平均动能不变
C.吸收热量，膨胀做功
D.压强降低，不对外做功
8．如图20所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T I升高到T2，且空气柱的高度增加了?l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？请在下面的图乙的V－T 图上大致作出该过程的图象（包括在图象上标出过程的方向）．
9
．煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的。当泄漏的煤气与厨房的空
图20
气混合，使得混合后厨房内气体的压强达到1.05atm(设厨房原来的空气压强为1.00atm)，如果此时遇到火星就会发生爆炸。设某居民家厨房的长高宽为4m×2m×3m,且门窗封闭。煤气管道内的压强为4.00 atm，且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变。
(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房，遇到火星就会姓爆炸？
(2)设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1.05 atm时遇到了火星并发生了爆炸。爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至2000℃，估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍？
(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况。
10.高空实验火箭起飞前，仪器舱内气体的压强
076
P c m H g
=，温度
027
t C
=o,在火箭竖直向上飞行的过程中，加速度a的大小等于重力加速度g，仪器舱内水银气压计的示数为45.6,
h c m
H
g
=已知仪器舱是密封的，那么，这段过程中舱内的温度是多少？水银的密度3
13.6/
k gm
ρ=。
11．为估算池中睡莲叶面承受出滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水上升了45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s.据此估算该压强约为(设雨
滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3)A A.0.15 Pa B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa
12.（1）利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的
构成规律。图21的照片是
一些晶体材料表面的STM
图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征。则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：图21
a. _________________________ ；
b._________________________ 。
（2）制冷机是一种利用工作物质(制冷剂)的逆循环，使热从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间中一台正工作的电冰箱的门打开，试分析这是否可以降低室内的平均温度? 为什么?
13．(1)请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？
(2)小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进
图22 建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图
22所示），试说明小明建议的物理道理。
(3)小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g．通过计算并对照图像（图23)说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销
售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
图23 14.小明同学家想购买一台热水器．为此，小明通过调查得到有关太阳能热水器和电热水器的相关资料和数据如下：
某型号的太阳能热水器：水箱的容积为100L，热水器集热管的采光面积为 1.5m2，热效率为40％．太阳光的日照强度为1.0×103J/(m2?s)．(日照强度表示每平方米面积上1秒钟得到的太阳光的能量．)
某型号的电热水器的功率为1.5kw，水箱容积为100L，效率为80%．
如果要将100Kg的水从20℃加热到40℃，已知C水=4.2×103Ｊ/(Kg?℃)．
请问：（1）用上述型号的电热水器来加热，需要消耗多少电能？加热多长时间？
（2）用上述型号的太阳能热水器来加热，需要多长时间？
（3）根据（1）和（2）的计算分析说明太阳能热水器和电热水
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
初中物理热学专题训练试题 1:炒菜时，碘盐不宜与油同时加热.这是因为碘在高温下很容易（） A．凝华 B．汽化 C．升华D．熔化 2:我国幅员辽阔，相同纬度上内陆地区的昼夜温差比沿海地区大，其主要原因是（）A．地势的高低不同 B．水和陆地的比热容不同 C．日照的时间不同D．离太阳的远近不同 3:下列现象属于液化的是（） A、夏天，从冰箱中取出的鸡蛋会“冒汗” B、寒冷的冬天，室外冰冻的衣服也会干 C、盘子里的水，过一段时间会变少 D、杯子中的冰块，过一段时间也会变成水4:下列说法中正确的是（） A、萝卜放在泡菜坛里会变咸，这个现象说明分子是运动的 B两块表面干净铅块压紧后会结合在一起，说明分子间存在斥力 C锯木头时锯条会发热是通过热传递使锯条的内能发生了改变 D、太阳能热水器是通过做功把光能转化为内能的 5:一箱汽油用掉一半后，关于它的说法下列正确的是（） A、它的密度变为原来的一半 B、它的比热容变为原来的一半 C、它的热值变为原来的一半 D、它的质量变为原来的一半 6:关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（） A、物体的温度越高，所含热量越多 B、温度高的物体，内能一定大 C、0℃的冰块，内能一定为零 D、温度相同的两物体间不会发生热传递 7(简答)有些宾馆、饭店的洗手间里装有感应式热风干手器，洗手后把手放在它的下方，热烘烘的气体就会吹出来，一会儿手就被烘干了.它能很快把手烘干的理由是： 8:在下列过程中，利用热传递改变物体内能的是（） A. 钻木取火 B. 用锯锯木板，锯条发热 C. 用热水袋取暖 D. 两手互相搓搓，觉得暖和 9:下列物态变化过程中，属于吸热过程的是（） A. 春天来到，积雪熔化 B. 夏天的清晨，草地上出现露珠 C. 秋天的早晨，出现大雾 D. 初冬的清晨，地面上出现白霜 10:下列措施中，能使蒸发变快的是（） A. 给盛有水的杯子加盖 B. 把新鲜的蔬菜装入塑料袋中 C. 把湿衣服放在通风的地方 D把蔬菜用保鲜膜包好后放入冰箱 11::物态变化现象在一年四季中随处可见，下列关于这些现象说法正确的是 A．春天的早晨经常出现大雾，这是汽化现象，要吸收热量 B．夏天用干冰给运输中的食品降温，这是应用干冰熔化吸热 C．秋天的早晨花草上出现的小露珠这是液化现象要吸收热量 D．初冬的早晨地面上会出现白白的一层霜，这是凝华现象 12: 关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法中正确的是 ①在做功冲程中，是机械能转化为内能②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同 A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有 ②③④ 13: 木炭的热值是，完全燃烧500g木炭，能放出____________J的热量。做饭时，厨 房里弥漫着饭菜的香味，这是____________现象。 14．汽车急刹车时轮胎与地面摩擦常有冒烟现象，在此过程中_____能转化成___能。 15．甲乙两物体他们升高的温度之比是2：1，吸收的热量之比是4：1，若它们是用同 种材料制成，则甲乙两物体的质量之比是________。 16．把手放进冰水混合物中，手接触到冰时总感觉到比水凉，是因为______________。 17．对于某些高烧的病人，有时医生要在病人身上涂擦酒精，这是利用酒精___________ 时，要向人体_______的道理。 18．吸烟有害健康，在空气不流动的房间里，只要有一个人吸烟，整个房间都弥漫着 烟味，这是由于__________________的现象。所以为了保护环境，为了你和他人的健 康，请不要吸烟。 19．在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部 地区，天然气与煤相比，从热学的角度分析它的突出优点是______________；从环保 角度分析它突出的优点是__________________________________。 20．写出下列物态变化的名称： （1）深秋，夜间下霜：_______； （2）潮湿的天气，自来水管“出汗”________； （3）出炉的钢水变成钢锭：_________； （4）日光灯管用久两端变黑______________。 21．木炭的热值是3．4×107J/kg，6kg木炭完全燃烧可放出____________的热量。若 炉中的木炭只剩下0．1kg，它的热值是_______________。 22．一杯水将其到掉一半，则他的比热容__________________。 23．据报载，阿根廷科技人员发明了一项果蔬脱水新方法──升华脱水法。其原理很 简单：先将水果蔬菜冷冻后，放进低压的环境中，使冰直接从固态变为_______态。 24．火药在子弹壳里燃烧生成的高温。高压的燃气推出弹头后温度______，这是用 ________方法使燃气内能_________，将燃气的一部分内能转化为弹头的_____能。 24．设计一个简单实验，“验证蒸发的快慢与液体的表面积有关”，写出实验过程和观 察到的现象。 25．某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能 量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时 锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。 （1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。 （2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？ 26．物理兴趣小组设计一个实验：用500克20度的水放入烧杯中，用煤油炉给烧杯中 的水加热，并用温度计测量温度，当水温升至80度时，消耗10克煤油。 （1）计算水吸收了多少热量？ （2）能用水吸收的热量来计算煤油的热值吗？说明理由。 28.有两位同学制作了一台简易太阳能热水器。在夏天，这台热水器可将60kg水的温 度由20°C升高至70°C，如果由电热水器产生这些热量，则要消耗多少kW。h的电 能？ 29．用煤气灶既方便又环保。一般的煤气灶正常工作时，15分钟可使4千克、23℃ 的水沸腾，该城市水的沸点为93℃。求： (1)水吸收的热量； (2)若煤气灶放出的热量65％被水吸收，煤气灶实际放出的热量。
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
高中物理3-3《热学》计算题专项练习题(含 答案) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
热学计算题（二） 1.如图所示，一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱．已知大气压强为75cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃．求： Ⅰ．若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长？ Ⅱ．若使玻璃管开口水平放置，缓慢升高管内气体温度，温度最高升高到多少摄氏度时，管内水银不能溢出． 2.如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱，气体温度为300K时，空气柱在U形管的左侧． （i）若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？ （ii）为了使空气柱的长度恢复到15cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱气体的温度变为多少（大气压强P0=75cmHg，图中标注的长度单位均为cm） 3.如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求： ①粗管中气体的最终压强；②活塞推动的距离。
4.如图所示，内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7℃的环境中，左侧管上端开口，并用轻质活塞封闭有长l1=14cm，的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2=24cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h=6cm，若把该装置移至温度恒为27℃的房间中（依然竖直放置），大气压强恒为p0=76cmHg，不计活塞与管壁间的摩擦，分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度． 5.如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0，温度为T0．设外界大气压强为P0保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P0S，环境温度保持不变．求：在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B下降的高度． 6.如图，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A：S B=1：2，两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个气缸都不漏气．初始时，A、B 中气体的体积皆为V0，温度皆为T0=300K．A中气体压强P A=1.5P0，P0是气缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的体积增大V0/4，,温度升到某一温度T．同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体压强（用P 0表示结果）和温度（用热力学温标表达）
专题复习 热学（固体、液、气） 考点1、分子动理论的基本观点 阿伏罗德罗常数 古希腊 德谟克里特提出“原子”的概念 阿伏加德罗常数（N A ＝6.02×1023mol －1）是联系微观量与宏观量的桥梁． 微观量：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ； 宏观量：物质体积V 、摩尔体积V mol 、物质质量、摩尔质量M mol 、物质密度ρ． （1）分子质量：A A 0N V N M m mol mol ρ== （2）分子体积：A A 0N M N V V mol mol ρ＝＝（对气体，V 0应为气体分子占据的空间大小） （3）分子直径：①球体模型：303A 66π πV N V d == （固体、液体一般用此模型） ②立方体模型：30V d =（气体一般用此模型） （对气体，d 应理解为相邻分子间的平均距离） （4）分子的数量：A A A A N V V N V M N M V N M m N mol mol mol mol ====ρρ，注意公式的使用条件． 固体、液体可估算分子质量、大小（认为分子一个挨一个紧密排列）；气体不可估算大小，只能估算气体分子 所占空间、分子质量；分子直径的数量级为10－10m 考点2、用油膜法估测分子的大小（实验、探究） 1、实验原理：利用油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子大小．（模型法、估算法） 2、实验步骤： （1）用注射器吸入一定体积事先配好的油酸酒精溶液，均匀地滴出，记下滴出的滴数，算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0；利用已知的浓度算出这滴溶液中纯油酸的体积V ． （2）在浅盘中倒入约2cm 深的水，在水面上均匀地撒一层薄薄的痱子粉，用注射器轻轻地滴一滴油酸溶液在水面上． （3）待油酸溶液全部散开，形状稳定后，用一玻璃板轻轻盖在浅盘上，然后用水笔把油酸溶液的轮廓画在玻璃板上，并估算出油酸溶液在水面上散开后的面积S ． （4）用公式d =V /S ，算出油酸的厚度，此即油酸分子的直径． 【典型例题2】在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上． ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定． ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小． ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积． ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上． 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是．(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液；测得l cm 3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸 酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m 2．由此估算出油酸分子的直径为m ．(结果保留l 位有效 数字) 考点3、分子热运动 布朗运动 1、扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象（分子热运动）．温度越高，扩散越快． 直接说明：组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度越高分子运动越剧烈； 间接说明：分子间有间隙． 分子的扩散在科学研究和生产技术中有很多应用。在电子技术领域，利用真空、高温条件下固体原子的扩散，可以向半导体材料中掺入其他元素，制成各种半导体器件；机械工业中常常在某些轴、齿轮等零件表面掺上碳、氮等元素，以增加其耐磨、耐腐蚀等特殊性能。 2、布朗运动：1827年，英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象。 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．扩散现象是分子运动的直接证明，布朗运动间接说明了液体分子的无规则运动．
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
限时规范训练(单独成册) [基础巩固题组](20分钟，50分) 1．(多选)下列说法中正确的是() A．热量可以从低温物体传递到高温物体 B．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 C．能源危机指能量的过度消耗导致自然界的能量不断减少 D．功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为功 E．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律 解析：选ADE.空调可以使热量从低温物体向高温物体传递，A 对；由热力学第二定律知不可能有单一热源的热机，B错；能量是守恒的，C错；功可以全部转化为热量，根据热力学第二定律可知，在外界的影响下，热量也可以全部转化为功，D对；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，E对． 2．(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是() A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：选CDE.质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相
同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A 错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏 观运动速度大，内能不一定大，B 错误；根据pV T ＝C 可知，如果等温 压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C 、E 正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D 正确． 3．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( ) A ．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成 B ．效率为100%的热机是不可能制成的 C ．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 D ．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段 E ．吸收了热量的物体，其内能也不一定增加 解析：选BCE.第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律，故A 错误；效率为100%的热机是不可能制成的，故B 正确；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，故C 正确；在外界影响下从单一热源吸收热量，使之完全变为功是可能的，但机械效率并不一定提高．故D 错误；改变内能的方式有做功和热传递，吸收了热量的物体，其内能也不一定增加，E 正确． 4．(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，
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”。
高中物理之热学专题复 习与练习 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第七章热学 一、主要内容 本章内容包括两部分，一是微观的分子动理论部分，一是宏观的气体状态变化规律。其中分子动理论部分包括分子动理论的基本观点、分子热运动的动能、分子间相互作用的势能和物体的内能等概念，及分子间相互作用力的变化规律、物体内能变化的规律、能量转化和守恒定律等基本规律；气体状态变化规律中包括热力学温度、理想气体和气体状态参量等有关的概念，以及理想气体的等温、等容、等压过程的特点及规律（包括公式和图象两种描述方法）。 二、基本方法 本章中所涉及到的基本方法是理想化的模型方法，其中在分子动理论中将微观分子的形状视为理想的球体，这是通过阿伏伽德罗常数对微观量进行估算的基础；在气体状态变化规律中，将实际中的气体视为分子没有实际体积且不存在相互作用力的理想气体，从而使气体状态变化的规律在误差允许的范围内得以大大的简化。 三、错解分析 在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：对较为抽象的分子热运动的动能、分子相互作用的势能及分子间相互作用力的变化规律理解不到位，导致这些微观量及规律与宏观的温度、物体的体积之间关系不能建立起正确的关系。对于宏观的气体状态的分析，学生的问题通常表现在对气体压强的分析与计算方面存在着困难，由此导致对气体状态规律应用出现错误；另外，本章中涉及到用图象法描述气体状态变化规律，对于p—V，p—T，V—T图的理解，一些学生只观注图象的形状，不能很好地理解图象上的点、线、斜率等的物理意义，因此造成从图象上分析气体温度变化（内能变化）、体积变化（做功情况）时出现错误，从而导致利用图像分析气体内能变化等问题时的困难。 例1 设一氢气球可以自由膨胀以保持球内外的压强相等，则随着气球的不断升高，因大气压强随高度而减小，气球将不断膨胀。如果氢气和大气皆可视为理想气体，大气的温度、平均摩尔质量以及重力和速度随高度变化皆可忽略，则氢所球在上升过程中所受的浮力将______（填“变大”“变小”“不变”） 【错解】错解一：因为气球上升时体积膨胀，所以浮力变大。 错解二：因为高空空气稀薄，所以浮力减小。
物理学史 一、力学： 伽利略（意大利物理学家） ①1638年，伽利略用观察——假设——数学推理的方法研究了抛体运动，论证重物体和轻物体下落一样快，并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即质量大的小球下落快是错误的）。 ②伽利略的理想斜面实验：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去。得出结论（力是改变物体运动的原因），推翻了亚里士多德的观点（力是维持物体运动的原因）。 评价：将实验与逻辑推理相结合，标志着物理学的开端。 （在伽利略研究力与运动的关系时，是在斜面实验的基础上，成功地设计了理想斜面实验，理想实验是实际实验的延伸，而不是实际的实验，是建立在实际事实基础上的合乎逻辑的科学推断。） 奥托··格里克（德国马德堡市长） ①马德堡半球实验：证明大气压的存在。 胡克（英国物理学家） ①提出胡克定律：只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比。 笛卡儿（法国物理学家）①根据伽利略的理想斜面实验，提出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 牛顿（英国物理学家） ①将伽利略的理想斜面实验的结论归纳为牛顿第一定律（即惯性定律）。 卡文迪许（英国物理学家） ①利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量。（微小形变放大思想） 万有引力定律的应用 ①1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星。1930年，美国天文学家汤博用同样的计算方法发现冥王星。 经典力学的局限性 ①20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 二、电磁学：
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
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()
2019年高考物理试题分类汇编（热学部分） 全国卷I 33．[物理—选修3–3]（15分） （1）（5分）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。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）（10分）热等静压设备广泛用于材料加工中。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，利用高温高气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； （ii）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。 全国卷II 33．[物理—选修3-3]（15分） （1）（5分）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位 时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”）
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
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
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；
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