2020新课标高考物理二轮练习：专题六 热学

典题再现

1.(2020·山东等级考模拟)如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分．已知a部分气体为1 mol氧气，b部分气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体．解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是( )

A.Va>Vb，Ta>Tb B．Va>Vb，Ta

C.VaTb

解析：选D.解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由pV＝nRT可知b部分压强大，故活塞左移，平衡时VaTb.

考情分析

典题再现

2.(2020·山东等级考模拟)如图所示，按下压水器，能够把一定量的外界空气，经单向进气口压入密闭水桶内．开始时桶内气体的体积V0＝8.0 L，出水管竖直部分内外液面相平，出水口与大气相通且桶内水面的高度差h1＝0.20 m．出水管内水的体积忽略不计，水桶的横截面积S＝0.08 m2.现压入空气，缓慢流出了V1＝2.0 L水．求压入的空气在外界时的体积ΔV为多少？已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，外界大气压强p0＝1.0×105Pa，取重力加速度大小g＝10 m/s2，设整个过程中气体可视为理想气体．温度保持不变.

解析：设流出2 L水后，液面下降Δh，则

Δh＝V1S

此时，瓶中气体压强p2＝p0＋ρg(h1＋Δh)，体积V2＝V0＋V1

设瓶中气体在外界压强下的体积为V′，则

p2V2＝p0V′

初始状态瓶中气体压强为p0，体积为V0，故

ΔV＝V′－V0

解得ΔV＝2.225 L.

答案：见解析

考情分析

典题再现

3.(2019·高考全国卷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．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.

①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

②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.

解析：(1)由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气

的密度大于外界空气密度.

(2)①设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.

假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律

p0V0＝p1V1 ①

被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为

V′1＝V1－V0 ②

设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2.

由玻意耳定律

p2V2＝10p1V′1 ③

联立①②③式并代入题给数据得

p2＝3.2×107 Pa. ④

②设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3.由查理定律

p3T1＝p2T0 ⑤

联立④⑤式并代入题给数据得

p3＝1.6×108 Pa.

答案：(1)低于 大于 (2)①3.2×107 Pa ②1.6×108 Pa

考情分析

命题研究

本讲中近几年高考重点考查：对分子动理论、内能、热力学定律的理解，固体、液体和气体的性质的理解，气体实验定律、气体状态变化图象与理想气体状态方程的理解及应用．考查题型固定：(1)为“五选三”的选择式填空题，(2)为小型计算题．山东模考此部分为必考题型，在单项选择题和计算题中都有考查，特别注重理论的应用，在备考时仍要加强对分子动

理论、分子力、分子势能、内能、热力学定律等基本概念和规律的理解和应用，同时要注意微观量的估算问题，特别是气体实验定律、气体状态变化图象与热力学定律的综合等问题

分子动理论、固体与液体的性质

【高分快攻】

【典题例析】

(2019·高考北京卷)下列说法正确的是( )

A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

[解析] 温度是分子平均动能的量度(标志)，A项正确；内能是物体内所有分子的分子热运动动能和分子势能的总和，B项错误；气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，C项错误；气体温度降低，则分子的平均动能变小，D项错误．

[答案] A

【题组突破】

角度1 实验：单分子油膜法测分子大小

1．(2019·高考全国卷Ⅲ)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______________________________．为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是________．

解析：由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积．油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d＝VS，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积．

答案：使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积

2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则

(1)油酸薄膜的面积是________cm2.

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL.(取1位有效数字)

(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为______m．(取1位有效数字)

解析：(1)根据数方格数的原则“多于半个的算一个，不足半个的舍去”可查出共有115个方格，故油膜的面积：

S＝115×1 cm2＝115 cm2.

(2)一滴油酸酒精溶液的体积：V′＝175 mL，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积：

V＝6104V′＝8×10－6 mL.

(3)油酸分子的直径：

d＝VS＝8×10－12115×10－4 m≈7×10－10 m.

答案：(1)115(112～118均可) (2)8×10－6

(3)7×10－10

角度2 分子的无规则运动

3．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，并用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．

据此材料，以下叙述正确的是( )

A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6 m的悬浮颗粒物

B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力

C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动

D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

解析：选C.PM10表示直径小于或等于1.0×10－5 m的悬浮颗粒物，A项错误；PM10悬浮在空气中，受到的空气分子作用力的合力等于其所受到的重力，B项错误；由题意推断，D项错误；PM10和大颗粒物的悬浮是由于空气分子的撞击，故它们都在做布朗运动，C项正确．

角度3 固体与液体的性质

4．下列说法不正确的是( )

A．小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

B．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力

C．常见的金属都是晶体

D．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

解析：选B.空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩趋势，A正确；给车胎打气，越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大，不是由于分子间存在斥力，B错误；常见的金属都是晶体，C正确；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体的结构特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确．

命题角度 解决方法 易错辨析

微观量的计算 通过阿伏加德罗常数来联系微观量和宏观量 所求的微观密度或微观体积的含义并不是真实自身的体积或密度，而是占有的空间大小

分子热运动与布朗运动 微观解释布朗运动的原因 布朗运动是指颗粒的运动而不是指分子的运动

物体内能的变化分析 明确决定物体内能的因素：物质的量、物态、温度、体积 内能改变的方式可结合做功和热传递来理解

晶体、非晶体的性质 记熟晶体、非晶体分类的依据和晶体的各种特征 晶体熔化过程、温度不变，内能改变

气体实验定律的应用

【高分快攻】

1．必须理清的知识联系