专题15热学-高考物理三轮复习精品资料(解析版).docx

高三物理热学试题答案及解析1.如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。

现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发，不计气缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，现活塞相对于气缸移动了距离d。

已知大气压强为p大气对活塞的压强仍可视为p，整个过程中温度保持不变。

求小车的加速度的大小。

【答案】【解析】设小车加速度大小为a，稳定时气缸内气体的压强为，活塞受到气缸内外气体的压力分别为，由牛顿第二定律得：，小车静止时，在平衡情况下，气缸内气体的压强应为，由波伊尔定律得：式中，联立解得：2.下列说法中正确的是A．水可以浸润玻璃，水银不能浸润玻璃B．热管是利用升华和汽化传递热量的装置C．布朗运动是指在显微镜下直接观察到的液体分子的无规则运动。

D．一般说来物体的温度和体积变化时它的内能都要随之改变【答案】AD【解析】热管是利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质的装置，B错；布朗运动是固体小颗粒的运动，C错；3.（1）关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是____。

（填选项前的字母）A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体C.若两分子间距离增大，分子势能一定增大D.若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大（2）空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L,现再充入1.0 atm的空气9.0L。

设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为_____。

（填选项前的字母）A．2.5 atm B.2.0 atm C.1.5 atm D.1.0 atm【答案】（1）D (2)A【解析】(1) 改变内能有热传递和做功，如果吸热比对外做功要少得话，物体的内能会减小，所以答案A错；在引起变化的条件下，热量可以从低温传给高温如空调等所以答案B错；在分子力为排斥力时距离增大分子势能减小，答案C错，正确答案选D.(2)由等温变化可知代入数据可知答案A正确；4.关于热学现象和规律，下列说法中正确的是。

热学专题1.[2024·安徽卷] 某人驾驶汽车,从北京到哈尔滨.在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体),于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变).已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa.哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa.求:(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体压强的大小;(2)充进该轮胎的空气体积.1.(1)2.5×105 Pa(2)6 L[解析] (1)在哈尔滨时,设充气前该轮胎内气体压强的大小为p2.由查理定律可得p1T1=p2 T2其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K解得p2=2.5×105 Pa(2)设充进该轮胎的空气体积为V.以充进的空气和该轮胎内原有的气体整体为研究对象,由玻意耳定律可得p2V0+p0V=p1V0解得V=6 L2.[2024·北京卷] 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体,且气体分子个数不变,外界大气压不变.在上浮过程中气泡内气体 ()A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热2.D[解析] 上浮过程气泡内气体的温度不变,内能不变,故A错误;气泡内气体压强p=p0+ρ水gh,故上浮过程气泡内气体的压强减小,故B错误;由玻意耳定律pV=C知,气体的体积变大,故C错误;上浮过程气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W 知,气体从水中吸热,故D正确.3.[2024·甘肃卷] 如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A 、B 两部分,隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积).容器横截面积为S 、长为2l.开始时系统处于平衡态,A 、B 体积均为Sl ,压强均为p 0,弹簧为原长.现将B 中气体抽出一半,B 的体积变为原来的34.整个过程系统温度保持不变,气体视为理想气体.求: (1)抽气之后A 、B 的压强p A 、p B . (2)弹簧的劲度系数k.3.(1)45p 0 23p 0 (2)8p 0S15l[解析] (1)抽气前两部分的体积为V =Sl ,对A 分析,抽气后V A =2V -34V =54Sl 根据玻意耳定律得p 0V =p A ·54V 解得p A =45p 0对B 分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即V B =12V ,则根据玻意耳定律得p 0·12V =p B ·34V 解得p B =23p 0(2)由题意可知,弹簧的压缩量为l4,对活塞受力分析有p A S =p B S +F 根据胡克定律得F =k l4联立得k =8p 0S15l4.[2024·广东卷] 差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统.如图所示,A、B 两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变.当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭.当环境温度T1=300 K时,A内气体体积V A1=4.0×10-2 m3;B 内气体压强p B1等于大气压强p0.已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小g取10 m/s2.A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到T2=270 K时:(1)求B内气体压强p B2;(2)求A内气体体积V A2;(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m.4.(1)9×104 Pa(2)3.6×10-2 m3(3)110 kg[解析] (1)当环境温度降低到T2=270 K时,B内气体压强降低.若此时差压阀没打开,设p B2'为差压阀未打开时B内气体的压强,B内气体体积不变,由查理定律得p0 T1=p B2' T2解得p B2'=9×104 Pa由于A、B内气体压强差p0-p B2'<Δp,故差压阀未打开,则p B2=p B2'即p B2=9×104 Pa(2)差压阀未打开时,A内气体的压强不变,由盖-吕萨克定律得V A1 T1=V A2 T2解得V A2=3.6×10-2 m3(3)倒入铁砂后,B内气体的温度和体积都不变,但压强增加,故可知A中气体通过差压阀进入B中,当B内气体压强为p0时,A内气体压强比B内气体压强高Δp,再根据A的活塞受力平衡可知(p0+Δp)S=p0S+mg解得m=110 kg5.[2024·广西卷] 如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积S =500 mm 2的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的b 处,此时封闭气体的长度l 0=200 mm .推动轻杆先使活塞从b 处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm 的a 处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b 处.设活塞从a 处向左移动的距离为x ,封闭气体对活塞的压力大小为F ,膨胀过程F -15+x曲线如图乙.大气压强p 0=1×105 Pa .(1)求活塞位于b 处时,封闭气体对活塞的压力大小; (2)推导活塞从a 处到b 处封闭气体经历了等温变化;(3)画出封闭气体等温变化的p -V 图像,并通过计算标出a 、b 处坐标值.5.(1)50 N (2)见解析 (3)如图所示[解析] (1)活塞位于b 处时,根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p 0,故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F =p 0S =1×105×500×10-6 N=50 N (2)根据题意可知F -15+x 图线为一条过原点的直线,设斜率为k ,可得F =k ·15+x 根据F =pS 可得气体压强为p =k(5+x )S故可知活塞从a 处到b 处对封闭气体由玻意耳定律得 pV =k(5+x )S·S ·(x +5)×10-3=k ·10-3故可知该过程中封闭气体的pV 值恒定不变,故可知a →b 过程封闭气体做等温变化.(3)分析可知全过程中气体做等温变化,开始在b 处时,有 p b V b =p 0Sl 0在b 处时气体体积为 V b =Sl 0=10×10-5 m 3 在a 处时气体体积为 V a =Sl a =0.25×10-5 m 3 根据玻意耳定律有 p a V a =p b V b =p 0Sl 0解得p a=40×105 Pa故封闭气体等温变化的p-V图像如图6.[2024·海南卷] 用铝制易拉罐制作温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀,吸管与罐密封性良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐体积为330 cm3,薄吸管底面积为0.5 cm2,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐口10 cm,不考虑大气压强变化,下列说法正确的是()A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏B.该装置所测温度不高于31.5 ℃C.该装置所测温度不低于23.5 ℃D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大6.B[解析] 设油柱离罐口的距离为x,由盖-吕萨克定律得V1T1=VT,其中V1=V0+Sl1=335cm3,T1=(273+27)K=300 K,V=V0+Sl=(330+0.5x)cm3,代入解得T=(3067x+1980067)K,根据T=(t+273) K可知t=(3067x+150967)℃,故若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误;当x=20 cm时,该装置所测的温度最高,代入解得t max≈31.5 ℃,故该装置所测温度不高于31.5 ℃,当x=0时,该装置所测的温度最低,代入解得t min≈22.5 ℃,故该装置所测温度不低于22.5 ℃,故B正确,C错误;其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,由盖-吕萨克定律可知,油柱离罐口距离不变,故D错误.7.(多选)[2024·海南卷] 一定质量的理想气体从状态a 开始经ab 、bc 、ca 三个过程回到原状态,已知ab 垂直于T 轴,bc 延长线过O 点,下列说法正确的是 ( )A .bc 过程外界对气体做功B .ca 过程气体压强不变C .ab 过程气体放出热量D .ca 过程气体内能减小7.AC [解析] 由理想气体状态方程pVT =C ,化简可得V =Cp ·T ,V -T 图线中,各点与原点连线的斜率的倒数表示气体的压强,则图线的斜率越大,压强越小,故p a <p b =p c ,bc 过程为等压变化,气体体积减小,外界对气体做功,故A 正确;由A 选项可知,ca 过程气体压强减小,故B 错误;ab 过程为等温变化,故气体内能不变,即ΔU =0,气体体积减小,外界对气体做功,故W >0,根据热力学第一定律ΔU =Q +W ,解得Q <0,故ab 过程气体放出热量,故C 正确;ca 过程,气体温度升高,内能增大,故D 错误.8.(多选)[2024·河北卷] 如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接.汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计.活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后 ( )A .弹簧恢复至自然长度B .活塞两侧气体质量相等C .与初始时相比,汽缸内气体的内能增加D .与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少8.ACD [解析] 初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力而处于平衡状态,弹簧处于压缩状态.因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧真空散逸,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,由于最终左、右两侧气体相通,故两侧气体压强相等,因此弹簧恢复原长,A 正确;由于活塞向左移动,最终两侧气体压强相等,左侧气体体积小于右侧气体体积,所以左侧气体质量小于右侧气体质量,B 错误;密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,与初始时相比,弹簧弹性势能减少了,所以气缸内气体的内能增加,C 正确;初始时气体都在活塞左侧,最终气体充满整个汽缸,所以初始时活塞左侧单位体积内气体分子数应该是最终的两倍,D 正确.9.[2024·湖北卷] 如图所示,在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一部分理想气体,活塞横截面积为S ,能无摩擦地滑动.初始时容器内气体的温度为T 0,气柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一定热量后,活塞缓慢上升15h 再次平衡.已知容器内气体内能变化量ΔU 与温度变化量ΔT 的关系式为ΔU =C ΔT ,C 为已知常数,大气压强恒为p 0,重力加速度大小为g ,所有温度都为热力学温度.求: (1)再次平衡时容器内气体的温度. (2)此过程中容器内气体吸收的热量.9.(1)65T 0 (2)15h (p 0S +mg )+15CT 0[解析] (1)容器内气体进行等压变化,则由盖-吕萨克定律得V 0T 0=V1T 1即ℎS T 0=(ℎ+15ℎ)S T 1解得T 1=65T 0(2)此过程中容器内气体内能增加量ΔU =C (T 1-T 0) 容器内气体压强p =p 0+mgS气体体积增大,则气体对外做功,W =-pS ·15h 根据热力学第一定律得ΔU =W +Q 联立解得Q =15h (p 0S +mg )+15CT 010.[2024·湖南卷] 一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p 、体积为V.气球内空气可视为理想气体.(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p 0,求此时气体的体积V 0(用p 0、p 和V 表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小,但身边仅有一个电子天平.将气球置于电子天平上,示数为m =8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响).小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p 和体积V 还满足:(p -p 0)(V -V B 0)=C ,其中p 0=1.0×105 Pa 为大气压强,V B 0=0.5×10-3 m 3为气球无张力时的最大容积,C =18 J 为常数.已知该气球自身质量为m 0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m 3,g 取10 m/s 2.求气球内气体体积V 的大小.10.(1)pVp0(2)5×10-3 m3[解析] (1)理想气体做等温变化,根据玻意耳定律有pV=p0V0解得V0=pVp0(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρ0V0对气球进行受力分析如图所示根据平衡条件有mg+ρ0gV=m气g+m0g结合题中p和V满足的关系(p-p0)(V-V B0)=C联立解得V=5×10-3 m311.[2024·江苏卷] 某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300 K、压强为105 Pa 的气体,容器内有一个面积为0.06 m2的观测台.现将这个容器移动到月球,容器内的温度变成240 K.整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态.求:(1)气体现在的压强;(2)观测台对气体的压力.11.(1)8×104 Pa(2)4.8×103 N[解析] (1)由题知,整个过程可认为气体的体积不变,则根据查理定律得p1T1=p2 T2解得p2=8×104 Pa(2)根据压强的定义,观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103 N12.[2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理想气体经ABCDA 完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程.已知T1=1200 K,T2=300 K,气体在状态A的压强p A=8.0×105 Pa,体积V1=1.0 m3,气体在状态C的压强p C=1.0×105 Pa.求:(1)气体在状态D的压强p D;(2)气体在状态B的体积V2.12.(1)2.0×105 Pa(2)2.0 m3[解析] (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化,根据查理定律有p DT2=p A T1解得p D=2.0×105 Pa(2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化,根据玻意耳定律有p C V2=p D V1解得V2=2.0 m3气体从状态B到状态C发生等容变化,因此气体在状态B的体积也为V2=2.0 m313.[2024·山东卷] 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程,a→b过程是等压过程,b→c过程中气体与外界无热量交换,c→a过程是等温过程.下列说法正确的是 ()A.a→b过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B.b→c过程,气体对外做功,内能增加C.a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.a→b过程,气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量13.C[解析] a→b过程是等压过程且体积增大,则W ab<0,由盖-吕萨克定律可知T b>T a,则ΔU ab>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功,另一部分用于增加内能,A错误;b→c过程中气体与外界无热量交换,即Q bc=0,由于气体体积增大,则W bc<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,ΔU bc<0,即气体内能减少,B错误;c→a过程是等温过程,即T c=T a,则ΔU ac=0,根据热力学第一定律可知a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,C正确;由A项分析可知Q ab=ΔU ab-W ab,由B项分析可知W bc=ΔU bc,由C项分析可知0=W ca+Q ca,又ΔU ab+ΔU bc=0,联立解得Q ab-(-Q ca)=(-W ab-W bc)-W ca,根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界与气体之间做的功,结合题图可知a→b→c过程气体对外界做的功大于c→a过程外界对气体做的功,即-W ab-W bc>W ca,则Q ab-(-Q ca)>0,即a→b过程气体从外界吸收的热量Q ab大于c→a过程放出的热量-Q ca,D错误.14.[2024·山东卷] 图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0 cm2,长度H=100.0 cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0 cm2、高度h=20.0 cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2,大气压p0=1.0×105 Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度.(1)求x;(2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V.14.(1)2 cm(2)8.92×10-4 m3[解析] (1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1(H-x)S1=p2HS1根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0联立解得x=2 cm(2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有S2)p0V+p2HS1=p3(HS1+ℎ2=p0又p3+ρg·ℎ2联立解得V=8.92×10-4 m315.(多选)[2024·新课标卷] 如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程.上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程.下列说法正确的是()A.1→2过程中,气体内能增加B.2→3过程中,气体向外放热C.3→4过程中,气体内能不变D.4→1过程中,气体向外放热15.AD[解析] 1→2为绝热过程,则Q=0,由于气体体积减小,则外界对气体做功,即W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,即气体内能增加,故A正确;2→3为等压过程,气体体积增大,根据盖-吕萨克定律可知,气体温度升高,则气体内能增大,即ΔU>0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即气体从外界吸热,故B错误;3→4为绝热过程,则Q=0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU<0,即气体内能减小,故C错误;4→1为等容过程,压强减小,根据查理定律可知,气体温度降低,则气体内能减小,即ΔU<0,由于体积不变,则W=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q<0,即气体向外放热,故D正确.16.[2024·浙江6月选考] 如图所示,测定一个形状不规则小块固体体积,将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中,开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管,其横截面积为S,接口用蜡密封.容器内充入一定质量的理想气体,并用质量为m的活塞封闭,活塞能无摩擦滑动,稳定后测出气柱长度为l1.将此容器放入热水中,活塞缓慢竖直向上移动,再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2.已知S=4.0×10-4 m2,m=0.1 kg,l1=0.2 m,l2=0.3 m,T2=350 K,V0=2.0×10-4 m3.大气压强p0=1.0×105 Pa,环境温度T1=300 K,g取10 m/s2.(1)在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力(选填“变大”“变小”或“不变”),气体分子的数密度(选填“变大”“变小”或“不变”);(2)求此不规则小块固体的体积V;(3)若此过程中气体内能增加10.3 J,求吸收的热量Q.16.(1)不变 变小 (2)4×10-5 m 3 (3)14.4 J[解析] (1)温度升高时,活塞缓慢上升,受力不变,故封闭气体压强不变,由p =F S 知器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变;由于气体体积变大,所以气体分子的数密度变小.(2)气体发生等压变化,有V 0-V+l 1S T 1=V 0-V+l 2S T 2 解得V =4×10-5 m 3(3)此过程中,外界对气体做功为W =-p 1S (l 2-l 1)对活塞受力分析,有p 1S =mg +p 0S由热力学第一定律得ΔU =W +Q其中ΔU =10.3 J联立解得Q =14.4 J。

高考物理最新力学知识点之热力学定律知识点总复习附答案解析一、选择题1．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。

然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。

当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。

对于“白雾”的形成，下列说法正确的是（）A．这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴2．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（）A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小3．如图所示，一导热性能良好的金属气缸内封闭一定质量的理想气体。

现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（）A．气缸内大量分子的平均动能增大B．气体的内能增大C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大4．快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。

假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋四周被挤压时，袋内气体A．对外界做负功，内能增大B．对外界做负功，内能减小C．对外界做正功，内能增大D．对外界做正功，内能减小5．根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D．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，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来6．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p随热力学温度T的变化如图乙所示，图中AB线段平行于T轴，BC线段延长线通过坐标原点，CA线段平行于p轴．由图线可知A．A→B过程中外界对气体做功B．B→C过程中气体对外界做功C．C→A过程中气体内能增大D．A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功7．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（）A．第二类永动机违背能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别8．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程()A ．气体的密度减小B ．外界对气体做功C ．气体从外界吸收了热量D ．气体分子的平均动能增大9．如图所示,用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在一杯热水中,接触点2插在一杯冷水中,此时灵敏电流计的指针会发生偏转,这就是温差发电现象,根据这一现象,下列说法中正确的是( )A ．这一过程违反了热力学第二定律B ．这一过程违反了热力学第一定律C ．热水和冷水的温度将发生变化D ．这一过程违反了能量守恒定律10．一定质量的理想气体在某一过程中压强51.010P Pa =⨯保持不变，体积增大100cm 3，气体内能增加了50J ，则此过程（ ）A ．气体从外界吸收50J 的热量B ．气体从外界吸收60J 的热量C ．气体向外界放出50J 的热量D ．气体向外界放出60J 的热量11．下列说法正确的是( )A ．分子的热运动就是布朗运动B ．气体的温度越高，每个气体分子的动能越大C ．物体的速度越大，内部分子的热运动越激烈D ．热力学温标的最低温度为0K ，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一12．给一定质量、温度为的水加热，在水的温度由上升到的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在相互作用的势能在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的关于这个问题的下列说法中正确的是A ．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B ．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功13．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )图13－2－4A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加14．下列说法中正确的是（）A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的D．因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机15．如图所示，导热的气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出．气缸外部温度恒定不变，则A．缸内的气体压强减小，内能减小B．缸内的气体压强增大，内能减小C．缸内的气体压强增大，内能不变D．外界对气体做功，缸内的气体内能增加16．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p-V图象如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴．则（）A．M→N过程气体温度不变B．N→Q过程气体对外做功C．N→Q过程气体内能减小D．Q→M过程气体放出热量17．关于热力学定律，下列说法中正确的是（）A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功B．理想气体的等压膨胀过程一定放热C．热量不可能从低温物体传递到高温物体D．压缩气体做功，该气体的内能一定增加18．如图所示，上端开口的圆柱形导热气缸竖直放置，一定质量的理想气体被光滑活塞封闭在气缸内，设环境的大气压保持不变，若外界温度逐渐升高，则缸内的气体（）A．气体的体积增大，内能减小B．气体的体积增大，吸收热量C．气体的体积不变，内能增大D．气体的体积不变，放出热量19．如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c到b，另一个是从a 到b，其中c与a的温度相同，比较两段变化过程，则（）A．c到b过程气体放出热量较多B．a到b过程气体放出热量较多C．c到b过程内能减少较多D．a到b过程内能减少较多20．根据热学知识可以判断，下列说法正确的是（）A．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功B．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体分子的体积为mV MC．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．空调的压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律21．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、C变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。

倒数第2天 选修3－3(热学部分)知识回扣导图考前必做题1．(2014·高考冲刺试卷二)(1)(4分)下列说法正确的是________．(双选，填正确答案标号)A ．自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性B ．若气体的温度逐渐升高，其压强可以保持不变C ．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同D ．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积(2)(8分)某厂生产的压力罐容积为100 L,27 ℃时内部密封了1 atm 的空气．现用水泵给压力罐注入27 ℃的水，使注水后罐内的气体压强变为3 atm.①设注水过程中罐内密闭空气的质量和温度都不变，求注入水的体积；②实际上，注水过程中罐内空气的温度略有升高，说明温度略有升高的原因． 解析 (1)由热力学第二定律可知自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A 项正确；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程pV T ＝常量可知，其压强可以不变，B 项正确；温度是分子平均动能的标志，所以温度相同的氢气和氧气的分子平均动能相同，氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，选项C 错误；气体分子间的空隙非常大，只能计算出分子间的距离，选项D 错误．(2)①对于压力罐内被封闭的气体，p 1＝1 atm ，V 1＝100 L ，p 2＝3 atm温度保持不变，由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2(2分)可得：V 2＝33.3 L(2分)所以注入水的体积为66.7 L(2分)②由于注水过程中水不断地压缩压力罐内部的气体，对气体做功，从而使罐内气体内能增加，温度升高(2分)答案 (1)AB (2)① 66.7 L ②见解析2．(1)(4分)下列叙述中正确的是________．(双选，填正确答案标号)A ．物体的温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的热运动动能都会增大B ．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大C ．布朗运动就是液体分子的热运动D ．晶体吸收热量，分子平均动能不一定增加图1(2)(8分)如图1所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向下竖直放置．横截面积为S ＝2×10－3 m 2、质量与厚度均不计的活塞，与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24 cm ，活塞距气缸口12 cm.气体的温度为300 K ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa.现将质量为4 kg 的物块挂在活塞上．取g ＝10 m/s 2.①求活塞与气缸底部之间的最长距离．②缓慢加热使活塞继续下移，为防止活塞脱离气缸，加热时温度不能超过多少？此过程中封闭气体对外做的功最多是多少？解析 (1)物体的温度升高，多数分子热运动加剧，也会有少数分子热运动减慢，所以不是所有分子的热运动动能都增大，A 错；当分子间作用力表现为斥力时，分子间距减小，分子力做负功，分子势能增大，B 正确；布朗运动不是液体分子的运动，是固体颗粒由于受到液体分子的撞击而做的运动，C 错；晶体吸收热量，如果温度升高，分子的平均动能增加，如果温度不变，如熔化过程，分子的平均动能不变，D 正确．(2)①挂上重物后，活塞下移，稳定后活塞与气缸底部之间的距离最长，该过程中气体的温度不变，根据玻意耳定律：p 0Sh 0＝(p 0－mg S )Sh 1(2分)代入数据解得h 1＝30 cm(1分)②加热过程中气缸内压强不变，当活塞移到气缸口时，温度达到最高，根据盖·吕萨克定律：Sh 1T 1＝Sh 2T 2，(1分) 而h 2＝36 cm ，T 1＝300 K解得T 2＝360 K(1分)气体对外做功W ＝(p 0－mg S )(h 2－h 1)S (2分)代入数据得W ＝9.6 J ．(1分)答案 (1)BD (2)①30 cm ②360 K 9.6 J3．(1)(4分)已知分子处于平衡状态时两个分子之间的距离为r 0，若两分子间的距离较大时(分子间没有分子力)，分子势能为零，则下面相关的说法中，正确的是________．(双选，填正确答案标号)A ．两分子间的距离小于r 0时，分子之间只有斥力的作用B ．两分子间的距离由r 0逐渐变小时，分子的势能逐渐变大C ．两分子间的距离小于r 0时，分子力对外表现为引力D ．两分子间的距离为r 0时，分子势能最小图2(2)(8分)如图2所示，内径均匀的U 形玻璃管竖直放置，截面积为5 cm 2，右侧管上端封闭，左侧管上端开口，内有用细线拴住的活塞．两管中分别封入L ＝11 cm 的空气柱A 和B ，活塞上、下气体压强相等均为76 cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度差h ＝6 cm ，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．整个过程中空气柱A 、B 的温度恒定不变．问(76 cm 水银柱的压强相当于1.01×105 Pa)①活塞向上移动的距离是多少？②需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？解析(2)①取B 部分气体为研究对象初态：p B 1＝70 cmHgV B 1＝11S cm 3末态：p B 2＝p A 2V B 2＝(11＋3)S cm 3根据玻意耳定律p B 1V B 1＝p B 2V B 2(1分)解得：p B 2＝p A 2＝p B 1V B 1V B 2＝70×11S 14S ＝55(cmHg)(1分) 取A 部分气体为研究对象初态：p A 1＝70(cmHg)V A 1＝11S (cm 3)末态：p A 2＝p B 2＝55(cmHg)V A 2＝L ′S (cm 3)根据玻意耳定律p A 1V A 1＝p A 2V A 2(1分)V A 2＝p A 1V A 1p A 2＝76×11S 55(1分)L′＝15.2 cm(1分)对于活塞移动的距离：h′＝L′＋3－L＝15.2 cm＋3 cm－11 cm＝7.2 cm.(1分) ②由于活塞处于平衡状态，可知F＋p A2S＝p0S(1分)即F＝p0S－p A2S解得：F＝14 N．(1分)答案(1)BD(2)①7.2 cm②14 N。

强化训练15 热力第一定律能量守恒定律题组一热力第一定律1今有一导热性能良好的汽缸,用导热活塞封闭有一定质量的想气体。

开始时汽缸水平放置如图甲所示,后将汽缸按如图乙方式悬挂并保持静止,汽缸光滑不漏气且大气压及环境温度不变。

下列说法正确的是()A气体对外做功,内能减小B气体对外做功,气体温度不变气体体积增大,气体温度减小D气体体积不变,温度不变解析从题图甲到题图乙的过程,由于汽缸要平衡,因此内部气体的压强变小,体积增大,对外界做功,由于汽缸导热性能良好,且环境温度不变,因此内部气体的温度不变,内能不变,根据热力第一定律,内部气体通过缸壁从外界吸热,可见选项B正确,其余选项均错误。

答案B2在热力第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物量的正、负,下列说法中正确的是()A外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正B物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正D外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负解析根据公式ΔU=W+Q中的符号法则知选项正确。

答案3气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变是()A减小20 J B增大20 J减小220 J D增大220 J解析研究对象为气体,依符号规则,对外做的功W=-100J,吸收热量Q=+120J。

由热力第一定律有ΔU=W+Q=-100J+120J=20J。

ΔU>0,说明气体的内能增加,故正确选项为B。

答案B4一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比()A气体内能一定增加B气体内能一定减小气体内能一定不变D气体内能的增减不能确定解析由热力第一定律ΔU=Q+W,气体吸收热量Q>0,体积膨胀对外做功W<0,但不能确定Q与W值的大小,所以不能判断ΔU的正负,则气体内能的增减也就不能确定,选项D 正确。

第十三章热学（选修3-3）第69课时分子动理论内能(双基落实课)[命题者说]本课时内容既是高考选考内容，又是热学最基本的知识，因此高考针对这些内容命题时，难度不会很大。

在复习这部分内容时，只需全面复习，不需要过深的挖掘。

1.(1)分子的大小①一般无机分子直径的数量级约为：10－10 m。

②一般无机分子质量的数量级约为：10－26 kg。

(2)阿伏伽德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号N A表示，N A ＝6.02×1023 mol－1。

2．分子热运动：指分子永不停息的无规则运动(1)扩散现象：指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行。

(2)布朗运动：指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。

微粒越小，温度越高，布朗运动越显著。

3．分子间的相互作用力分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图所示。

(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；(2)当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力；(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力；(4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)。

[小题练通]1．(2016·北京高考)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。

雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并且PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm 的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。

选修3－3 热学考纲下载(1)分子动理论的基本观点阿伏加德罗常数(Ⅰ)(2)用油膜法估测分子的大小(实验、探究)(Ⅰ)(3)布朗运动(Ⅰ)(4)分子热运动速率的统计分布规律(Ⅰ)(5)气体压强的微观解释(Ⅰ)@(6)温度和内能(Ⅰ)(7)晶体和非晶体晶体的微观结构(Ⅰ)(8)液晶(Ⅰ)(9)液体的表面张力(Ⅰ)(10)气体实验规律(Ⅰ)(11)理想气体(Ⅰ)(12)热力学第一定律(Ⅰ)(13)能源与可持续发展(Ⅰ)`考向前瞻预计在2016年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的题目出现。

第1节分子动理论__内能分子动理论对应学生用书P181[必备知识]1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小,①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m。

②分子的质量：数量级为10－26 kg。

(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。

通常可取N A＝×1023mol－1。

②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。

2．分子模型物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。

(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图1－1所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝36Vπ(球体模型)或d＝3V(立方体模型)。

（图1－1(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。

如图1－2所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体，所以d ＝3V 。

图1－2 [典题例析]空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。

某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝×103 cm 3。

已知水的密度ρ＝×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝×1023 mol －1。