{高中试卷}高中化学热学中的物理模型专题辅导[仅供参考]

专题21 热学中常见的模型目录一.“玻璃管液封”模型 (1)二．“汽缸活塞类”模型 (6)三．“变质量气体”模型 (11)一.“玻璃管液封”模型【模型如图】1.三大气体实验定律(1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数).(2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路3.玻璃管液封模型求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意：(1)液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)；(2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；(3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；(4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷.【模型演练1】（广东省潮州市2022-2023学年高三下学期期末教学质量检测物理试题）如图所示，一足够长的玻璃管竖直放置，开口向上，用长19cm 的水银封闭一段长为20cm 的空气柱，大气压强为76cmHg ，环境温度为300K ，则：（1）若气体温度变为360K 时，空气柱长度变为多少； （2）若气体温度仍为300K ，将玻璃管缓慢旋转至水平，将空气柱长度又是多少。

【模型演练2】（2023春·黑龙江大庆·高三大庆实验中学校考期末）一根一端封闭的玻璃管竖直放置，内有一段高10.25m h =的水银柱，当温度为127C t =︒时，封闭空气柱长为20.60m h =，则（外界大气压相当于00.75m L =高的水银柱产生的压强，取273K T t =+）（1）如图所示，若玻璃管足够长，缓慢地将管转至开口向下，求此时封闭气柱的长度（此过程中气体温度不变）；（2）若玻璃管长0.95m L =，温度至少升到多少开尔文时，水银柱会全部从管中溢出？【模型演练3】（2023春·江西九江·高三江西省湖口中学校考期末）有一内壁光滑，导热性良好的汽缸，横截面积为230cm ，总长度为20cm 。

高中物理学习材料桑水制作热学复习专题（新题型汇集）A ．重点与热点一．分子动理论分子动理论的基本内容是：物质是大量分子组成的，分子永不停息地做无规则的运动，分子间存在相互作用的引力和斥力．它是从微观的角度来揭示热现象及其规律的本质．阿伏伽德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，因此是一个重要的物理参量，常被用来做一些有关分子大小、分子间距和分子质量的估算．常用ρ表示密度，则分子质量m 0=AN M ，分子体积V 0=A N M ρ（紧密排列）。

在体积V 中的分子数n=MV ρN A ，质量为m 的物质中包含的分子数n=Mm N A ．要正确理解分子力及其变化的特点：分子间的引力和斥力是同时存在的，它们都随分子间距的增大而减少，但斥力减少得更快些。

实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．二．内能及热力学定律内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，是状态量，由物质的质量、温度和体积三者共同决定，但与物体宏观的机械运动状态无关，内能改变的多少用功或热传递来度量。

从宏观看，温度表示物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志．温度相同时，任何物体分子的平均动能都相等，但分子的平均速率一般不相等，因为不同的气体分子质量一般不相等．物体的温度升高，其内能一般情况下增加，但向物体传递热量．物体的内能却不一定增加（可能同时对外做功）。

热量是物体热传递过程中物体内能改变的量度．物体的温度高，内能大，却不一定有热量的传递．要记住理想气体不存在分子势能．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关．热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的的宏观过程都具有方向性。

它的两种表述是：（1）不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；（2）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不引起其他变化。

三．气体的压强压强是联系力学知识和热学知识的桥梁，对它的分析往往是解决热学问题或力热学综合问题的关键，气体压强的分析常见的情况有：（1）与外界相同时，容器内压强等于外界大气压；（2）液体内深为h处的总压强p=p+ρgh，式中p0为液面上方压强；（3）连通器内同种液体同一水平面上各处压强相等；（4）气体被活塞或液柱封闭时，确定密封气体压强一般选择活塞或液柱为研究对象进行受力分析，然后按运动状态（平衡或加速）列式求解。

专题04 热学图像模型计算-2021年高考物理一轮复习基础夯实专练1.一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 图像如图所示。

已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃。

求: ①该气体在状态B 时的温度;②该气体从状态A 到状态C 的过程中与外界交换的热量。

【答案】 (1)BCE (2)①100 K ②200 J【解析】(1)由于r=r 0时,分子之间的作用力为零,当r>r 0时,分子间的作用力为引力,随着分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能增加,当r<r 0时,分子间的作用力为斥力,随着分子间距离的减小,分子力做负功,分子势能增加,故r=r 0时,分子势能最小。

综上所述,选项B 、C 、E 正确,选项A 、D 错误。

(2)①A →B 过程,由查理定律有BBA A T p T p = 解得TB =100 K②B →C 过程,由盖—吕萨克定律有:CCB B T V T V = 解得TC =300 K 所以t C =27 ℃由于状态A 与状态C 温度相同,气体内能相等,而A →B 过程是等容变化,气体对外不做功,B →C 过程中气体体积膨胀对外做功,即从状态A 到状态C 气体对外做功,故气体应从外界吸收热量。

Q=p ΔV=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200 J 。

2.(多选)(2018·山东泰安一模)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。

则________(填正确答案标号)。

A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少E．D状态与A状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等【答案】：ADE【解析】：由状态A变到状态B为等容变化，W＝0，温度升高，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体吸收热量Q>0，气体吸热，A正确；由状态B变到状态C过程中，内能不变，B错；C状态气体的压强大于D状态气体的压强，C错；D状态与A状态压强相等，D状态体积大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，D、E正确。

专题02热学综合模型构建｜真题试炼｜模拟演练｜题组通关｜｜｜模型01物态变化的辨析热空气遇冷：液化；热空气遇骤冷：凝华①雾、露“白气”自来水管“出汗”：水蒸气液化形成的。

【例1】（2023·辽宁鞍山·中考真题）物态变化让物质世界多姿多彩。

关于物态变化，下列说法正确的是（）A．樟脑丸变小是汽化现象B．清晨，树叶上出现的露是液化现象C．秋天，地面上出现的霜是凝固现象D．湿衣服被晒干是升华现象【变式1-1】（2023·山西太原·三模）二十四节气是中华民族智慧的结晶，已被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产名录。

“寒露”和“霜降”是二十四节气中的两个节气，下列关于露和霜的形成，说法正确的是（）A．露的形成需要吸收热量B．露是空气中的水蒸气凝固形成的C．霜的形成需要吸收热量D．霜是空气中的水蒸气凝华形成的【变式1-2】（2023·吉林白山·一模）2023年3月22日至28日是第三十六届“中国水周”，水是生命之源，节约用水是每个公民的责任，关于水的物态变化及吸热放热情况，下列说法正确的是（）A．雾的形成是液化现象，需放热B．霜的形成是凝固现象，需吸热C．露的形成是熔化现象，需放热D．冰的形成是凝华现象，需吸热【变式1-3】（2024·湖南·一模）下面描述节气的诗句中，所涉及的物态变化说法正确的是（）A．清明：“云雨耀兮，虹便搭成”，雨的形成是汽化现象B．立春：“东风解冻，蛰虫始振”，河水解冻是液化现象C．大雪：“鹦鵙不鸣，雾凇奇特”，雾凇的形成是凝华现象D．立冬：“水始冰，地始冻”，河水结冰是熔化现象模型02热量的相关计算2.已知固体燃料的质量m 或气体燃料的体积V 和燃料的热值q ，利用燃料完全燃烧的放热公式)(Vq Q mq Q ==放放或，求燃料完全燃烧放出的热量(总能量)；利用效率公式放吸Q Q η=.【例2】（2023·江苏盐城·中考真题）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。

高中物理热学大题模型
本文将介绍几个高中物理热学大题模型，这些模型均为经典题目，考察学生对热学知识的掌握和应用能力。

1. 热传导问题：一根长度为L、横截面积为A的均匀长棒，两
端分别固定在0℃和100℃的恒温水槽中，其初始温度为T0。

求棒中心点的温度随时间t的变化规律。

2. 温度调节器问题：一个盛有水的容器，初温θ1，体积V1，
放在一恒温室内。

现在往容器里加入热量，使水的温度升到θ2后，再加入一种液体，使温度降回到θ1。

设加入热量的比热为C1，加入液体的比热为C2，加入液体的体积为V2，求加入液体的质量。

3. 热机问题：一个热机的热源温度为T1，冷源温度为T2，热机效率为η。

现在将热源温度提高ΔT，求热机效率的变化量。

以上三个问题均为高中物理热学经典大题，涉及到热传导、温度调节和热机等方面的知识，需要学生掌握热学基础知识并能够熟练应用。

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热学中常见的四个物理模型作者：张海峰来源：《数理化学习·高一二版》2013年第06期高考物理在考查知识的同时，注重能力考查，并把对学生能力的考查放在首位.建立好物理模型是学好物理的重要一环，它需要学生具有一定的空间想象能力和应用数学知识处理物理问题的能力.本文列举几例热学中常见的物理模型供大家参考.一、球体模型二、立方体模型例2标准状态下气体的摩尔体积是V0=22.4 L/mol，试估算教室内空气分子间的平均距离.设教室内温度为0 ℃，阿伏伽德罗常数NA=6×1023 mol-1（计算结果保留1位有效数字）.解析：气体分子间距离比较大，分子间的作用力很微弱，气体体积和气体分子的体积指的是它们占据的空间体积，可以看成是立方体模型.V0=NA×a3，代入数据得空气分子间的平均距离为a=3×10-9 m.三、理想气体模型例3如图1所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的理想气体，将一个半导体NTC热敏电阻R置于气缸中，热敏电阻与气缸外的电源E和电流表A组成闭合回路，气缸和活塞具有良好的绝热（与外界无热交换）性能，若发现电流表的读数增大，以下判断正确的是（不考虑电阻散热）（A）气体一定对外做功（B）气体体积一定增大（C）气体内能一定增大（D）气体压强一定增大解析：理想气体的特点：气体分子的体积与气体体积相比较可以忽略不计；气体分子之间的相互作用力很小，可以忽略不计；分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞无动能损失；理想气体的分子势能可以忽略不计，所以理想气体的内能由物质的量和温度决定.电流增大，电阻减小，温度T升高，内能U增大.气体的内能U=EK+Ep，而理想气体的分子势能可以认为等于零，所以U增大，选项（C）正确.由热力学第一定律，ΔU=W+Q，ΔU>0，由于系统与外界无热交换，所以Q=0，可知ΔU=W>0，外界对气体做功，气体的体积V减小，选项（A）、（B）错误.由理想气体的状态方程PVT=恒量，得到气体的压强p应增大，选项（D）正确.答案：（C）、（D）四、圆柱体模型例4风能是一种环保型能源.目前全球风力发电的总功率已达7000 MW，我国约为100 MW.据勘测我国的风力资源至少有2.53×105 MW.所以风力发电是很有前途的一种能源.风力发电时将风的动能转化为电能.设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片长为L，风能转化为电能的效率为η，那么该风力发电机发出的电功率P是多大？从以上几例可以看出，建立物理模型相当重要，所以，教师在平时的教学过程中要重视对学生建模能力的培养.[江苏省常熟市浒浦高级中学（215513） ]。

高考物理热学大题常考模型
1. 热传导问题：根据热传导定律，利用四个方程式
（Q=λS△T/t、Q=mc△T、Q=mL、Q=I^2Rt）解决热传导问题。

2. 热力学循环问题：通过热力学第一定律（Q=W+△U）和第二定律（热机效率=W/Q1、热泵效率=Q1/Q2-1、制冷机效率
=Q2/W-1）解决热力学循环问题。

3. 气体状态变化问题：依据理想气体状态方程（pV=nRT）、
保守律（pV^γ=常量）、热力学第一定律（Q=W+△U）和热力
学第二定律（Cp-Cv=R）解决气体状态变化问题。

4. 传热问题：依照传热定律（Fourier定律、Newton冷却定律、Stefan-Boltzmann定律）解决传热问题。

5. 热力学变化问题：根据热力学第一定律（Q=W+△U）、热力学第二定律（熵增定理、Clausius定理、Kelvin-Planck定理）解决热力学变化问题。

6. 热量传递问题：依照不同的传热方式（对流、传导、辐射）解决热量传递问题。

7. 热容和比热问题：依据热容和比热的定义（C=Q/△T、
c=C/m）解决热容和比热问题。

8. 相变问题：依据相变的热力学公式（Q=mL、△S=mL/T、
△G=-T△S）解决相变问题。

9. 热力学循环问题：根据热力学第一定律（Q=W+△U）、热力学第二定律（热机效率=W/Q1、热泵效率=Q1/Q2-1、制冷机效率=Q2/W-1）解决热力学循环问题。

10. 热平衡问题：根据热平衡定律和热平衡方程式
（Q1/T1=Q2/T2）解决热平衡问题。

模型32热学（2）-2022年高考冲刺36模型模型+典例+方法+练习目录热力学第二定律 (2)气体压强的计算 (4)气体实验定律及应用 (6)气体状态变化的图象 (8)理想气体方程 (10)能量守恒定律 (12)热力学第二定律【模型+方法】1.常见的两种表述:(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

(2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

2.第二类永动机:违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机。

这类永动机不违背能量守恒定律,但它违背了热力学第二定律,也是不可能制成的。

3.在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．热量不能自发地从低温物体传到高温物体．阐述的是传热的方向性．4.做功和热传递比较两种方式做功热传递区别内能变化情况外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少从运动形式上看做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化热传递是通过分子之间的相互作用,使同一物体的不同部分或不同物体间的分子热运动发生变化从能量的角度看做功是其他形式的能与内能相互转化的过程不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移能的性质变化情况能的性质发生了变化能的性质不变联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的5．在热力学第二定律的表述中,“自发地”“不产生其他影响”的含义:(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量。

(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响。

如吸热、放热、做功等。

6.两类永动机的比较:比较项目热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系它指出自然界中出现的宏观过程是有方向性的机械能和内能的转化当摩擦力做功时,机械能可以全部转化为内能内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能热量的传递热量可以从高温物体自发地传向低温物体说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体表述形式只有一种表述形式有多种表述形式两定律的关系在热力学中,两者既相互独立,又互为补充,共同构成了热力学知识的理论基础【典例】(全国卷Ⅱ)下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有,不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有。

高中物理热学中几个重要的物理模型江苏 于正荣1. 立方体模型例1. 如图所示，食盐晶体由钠离子（图中○）和氯离子（图中●）组成，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上等距离地交错排列。

已知食盐的摩尔质量是58.5g/mol ，食盐的密度是2.2g/cm 3，阿伏伽德罗常数为6010231.⨯-mol 。

则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于下面各值中的哪一个（ ）A. 30108.⨯-cmB. 35108.⨯-cm C. 40108.⨯-cm D. 50108.⨯-cm图1解析：由于食盐晶体具有规则的空间点阵结构，因此应把每个离子看成最小单元进行计算。

易知食盐的摩尔体积V M=ρ，所以每个离子所占有的体积V V N A02=。

建立离子立方体模型，则其边长a V =03，所以两最近的钠离子中心间的距离l a =2，答案C 正确。

注意：分子的立方体模型较球体模型计算更为简单，数量级也不会出错。

2. 双振子模型固体、液体间的分子力可以用弹簧双振子模型进行类比：设想两个分子由一根弹簧相连接，分子间作用力就相当于弹簧的弹力，分子势能则相当于弹性势能。

当两分子间的距离等于r 0（约1010-m ）时，“弹簧”处于原长，分子力为零，分子势能最小；当两分子间的距离由r 0逐渐增大时，“弹簧”伸长，分子力表现为引力，分子势能增大；当两分子间的距离由r 0逐渐减小时，“弹簧”压缩，分子力表现为斥力，分子势能增大。

3. 弹性球模型对于气体特别是理想气体而言，分子间距离很大（大于100r ），分子力可以忽略不计，所以可以把气体分子看成一个个无相互引力和斥力的弹性球，它们不停地做无规则的热运动，当与器壁发生频繁弹性碰撞时，便对器壁产生压强。

4. 柱体模型例2. 风力发电机叶片总共的有效面积为S m =102，空气密度为ρ=1293./kg m ，风速为v m s =20/，设发电机的发电效率为η=40%，试估算这台发电机的平均功率。