（通用版）2020版高考物理复习专题十一选考部分第1课时热学讲义.docx

第1课时热学高考命题点命题轨迹情境图分子动理论与气体实验定律的组合20152卷3315(2)33题18(2)33题17(1)33题19(3)33题20171卷3320182卷3320193卷33固体、液体与气体实验定律的组合20151卷3315(1)33题热力学定律与气体实验定律的组合20161卷33,2卷33,3卷3316(2)33题16(3)33题17(2)33题17(3)33题18(1)33题18(3)33题20172卷33,3卷3320181卷33,3卷33热学基本规律与气体实验定律的组合20191卷33,2卷3319(2)33题例1(2019全国卷33)(1)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_(2)如图1，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K.图1求细管的长度；若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度答案(1)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1mL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)41cm312K解析(1)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中纯油酸的体积油酸分子直径等于一滴溶液中油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d，故除测得一滴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(2)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，被密封气体的体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有pVp1V1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh式中，、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强由题意有VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和题给条件得L41cm设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖吕萨克定律有由式和题给数据得T312K.拓展训练1(2019湖北天门、仙桃等八市第二次联考)(1)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图2甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep0)下列说法正确的是_图2A乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线B当rr0时，分子势能为零C随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大D分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快E在rr0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小(2)横截面积处处相同的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口初始时，右端管内用h14cm的水银柱封闭一段长为L19cm的空气柱A，左端管内用水银封闭有长为L214cm的空气柱B，这段水银柱左右两液面高度差为h28cm，如图3甲所示已知大气压强p076.0cmHg，环境温度不变图3求初始时空气柱B的压强(以cmHg为单位)；若将玻璃管缓慢旋转180，使U形管竖直倒置(水银未混合未溢出)，如图乙所示当管中水银静止时，求左右两水银柱液面高度差h3.答案(1)ADE(2)72cmHg12cm解析(1)在rr0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故A项正确，B项错误；分子间距离增大，分子间作用力先减小后反向增大，最后又一直减小，C项错误；分子间的引力和斥力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，但斥力比引力变化得快，D项正确；当rr0时，分子力表现为斥力，当分子力减小时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小，E项正确(2)初始时，空气柱A的压强为pAp0gh1而pBgh2pA联立解得空气柱B的压强为pB72cmHg；U形管倒置后，空气柱A的压强为pAp0gh1空气柱B的压强为pBpAgh3空气柱B的长度L2L2由玻意耳定律可得pBL2pBL2联立解得h312cm.拓展训练2(2019安徽蚌埠市第三次质量检测)(1)下列说法正确的是_A悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性B随着分子间距离的增大，分子间相互作用力可能先减小后增大C随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大D压强是组成物质的分子平均动能的标志E在真空和高温条件下，可以利用分子扩散在半导体材料中掺入其他元素(2)如图4所示，左右两个粗细均匀、内部光滑的汽缸，其下部由体积可以忽略的细管相连，左汽缸顶部封闭，右汽缸与大气连通，左右两汽缸高度均为H、横截面积之比为S1S212，两汽缸除左汽缸顶部导热外其余部分均绝热两汽缸中各有一个厚度不计的绝热轻质活塞封闭两种理想气体A和B，当大气压为p0、外界和气体温度均为27时处于平衡状态，此时左、右侧活塞均位于汽缸正中间图4若外界温度不变，大气压为0.9p0时，求左侧活塞距汽缸顶部的距离；若外界温度不变，大气压仍为p0，利用电热丝加热气体B，使右侧活塞上升，求此时气体B的温度答案(1)ABE(2)H400K(或127)解析(1)悬浮在水中的花粉颗粒的无规则运动，是由于受到水分子的撞击不平衡造成的，反映了水分子运动的无规则性，故A正确；分子力与分子间距离的关系比较复杂，要看分子力表现为引力，还是斥力，随着分子间距离的增大，分子间的相互作用力可能先减小后增大，也可能一直减小，故B正确；随着分子间距离的增大，若分子力从斥力变为引力，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，如果一开始就是引力，分子势能就是一直增加，C错误；温度是分子平均动能的标志，故D错误；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散在半导体材料中掺入其他元素，故E正确(2)大气压变为0.9p0，则由题图知两种理想气体A和B的压强均变为0.9p0，气体A做等温变化由玻意耳定律得：p0S10.9p0h1S1解得左侧活塞距汽缸顶部的距离为h1H外界温度、大气压均保持不变，气体A的状态也不变，即左侧活塞仍处于汽缸正中间，则气体B做等压变化，由盖吕萨克定律得：T027300K，则气体B的温度为T400K(或t127)例2(2019辽宁大连市第二次模拟)(1)下列说法正确的是_A液晶显示器利用液晶的光学各向异性显示不同颜色B某种液体的饱和汽压不一定比未饱和汽压大C气体温度升高时，气体热运动变得剧烈，气体的压强一定增大D萘的熔点为80，质量相等的80的固态萘和80的液态萘具有不同的分子势能E若附着层的液体分子比液体内部的分子分布稀疏，则液体和固体之间表现为浸润(2)某兴趣小组受“蛟龙号”的启发，设计了一个测定水深的深度计如图5所示，导热性能良好的汽缸，内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动汽缸左端开口，通过A封有压强为p0的气体，汽缸右端通过B封有压强为3p0的气体一细管连通两汽缸，初始状态A、B均位于汽缸最左端该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知外界大气压强为p0，p0相当于10m高的水产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体求：图5当活塞A向右移动时，水的深度；该深度计能测量的最大水深答案(1)ABD(2)2.5m30m解析(1)液晶既具有流动性，又具有光学各向异性，液晶显示器利用液晶的光学各向异性显示不同颜色，A正确；同一温度下某种液体的饱和汽压一定比未饱和汽压大，题中未说明温度关系，无法确定，所以B正确；气体温度升高，气体热运动变得剧烈，但气体的体积变化未知，所以压强无法判断，C错误；萘的熔点为80，晶体在熔化过程中吸热，但温度不变，故分子平均动能不变，吸热后内能增大，所以分子势能变大，D正确；若附着层的液体分子比液体内部的分子分布稀疏，分子间表现为引力，所以液体与固体之间表现为不浸润，E错误(2)A右移时，假设B不动，汽缸内气体等温变化，有：p0SLp1S(L)解得p1p0p1V1，所以T1T3T2.状态1与状态2时气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多，即N1N2；状态2与状态3时气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少，即N2N3.(2)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10p)2S(p0p)S得p10(p0p)；设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有p2Sp12S抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，则由玻意耳定律得p1V1p102V0p2V2p0V0由于两活塞用刚性杆连接，故V12V02(V0V2)联立式解得p1p0pV1.拓展训练6(2019山东烟台市下学期高考诊断)(1)根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是_A满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行B知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数，就可求出其分子体积C内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同D热量可以从低温物体传到高温物体E液体很难被压缩的原因是：当液体分子间的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力减小，所以分子力表现为斥力(2)如图14所示，一水平放置的固定汽缸，由横截面积不同的两个足够长的圆筒连接而成，活塞A、B可以在圆筒内无摩擦地左右滑动，它们的横截面积分别为SA30cm2、SB15cm2，A、B之间用一根长为L3m的细杆连接A、B之间封闭着一定质量的理想气体，活塞A的左方和活塞B的右方都是空气，大气压强始终保持不变，为p01.0105Pa.活塞B的中心连一根不可伸长的细线，细线的另一端固定在墙上，当汽缸内气体温度为T1540K时，活塞B与两圆筒连接处相距l1m，此时细线中的张力为F30N.图14求此时汽缸内被封闭气体的压强；若缓慢改变汽缸内被封闭气体的温度，则温度为多少时活塞A恰好移动到两圆筒连接处？答案(1)ACD(2)1.2105Pa270K解析(1)根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故A正确；知道某物质的密度、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以求出一个分子占据的空间，但不一定是分子的体积，因为分子间的空隙有时是不可忽略的，故B错误；温度是分子平均动能的标志，内能不同的物体，温度可能相同，它们分子热运动的平均动能可能相同，故C正确；根据热力学第二定律知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其他变化，故D正确；液体很难被压缩的原因是当液体分子的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力也增大，但分子斥力增大得更快，分子力表现为斥力，故E错误(2)设汽缸内气体压强为p1，F1F为活塞B所受细线拉力，则活塞A、B及细杆整体的平衡条件为p0SAp1SAp1SBp0SBF10，又SA2SB解得：p1p0代入数据得p11.2105Pa；当A到达两圆筒连接处时，设此时温度为T2，要平衡必有气体压强p2p0V1SA(Ll)SBlV2SBL由理想气体状态方程得：解得：T2270K.拓展训练7(2019全国卷33)(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0.13m3，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3.2102m3，使用前瓶中气体压强为1.5107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0106Pa；室温温度为27.氩气可视为理想气体求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；将压入氩气后的炉腔加热到1227，求此时炉腔中气体的压强答案(1)低于大于(2)3.2107Pa1.6108Pa解析(1)活塞光滑、容器绝热，容器内空气体积增大，对外做功，由UWQ知，气体内能减少，温度降低气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度(2)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.由玻意耳定律得：p0V0p1V1被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为：V1V1V0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：p2V210p1V1联立式并代入题给数据得：p23.2107Pa设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔的温度为T1，气体压强为p3，由查理定律得：联立式并代入题给数据得：p31.6108Pa专题强化练(限时30分钟)1(2019河北唐山市模拟)(1)下列说法正确的是_A扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的B只要知道某种物质的摩尔质量和密度，一定可以求出该物质的分子体积C布朗运动不是分子运动，但可以反映液体分子的无规则运动D水蒸气凝结成水珠的过程中，分子间斥力减小，引力增大E一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加(2)如图1所示，横截面积为10cm2的上端开口汽缸固定在水平面上，质量不计的轻活塞a下面封闭长度为30cm的理想气体，上面通过轻绳与质量为2kg重物b相连，重物b放在压力传感器上(图中未画出)，汽缸和活塞a导热性能良好开始时，外界温度为27，压力传感器显示16N，现缓慢降低温度到63.已知外界大气压强始终为p01105Pa，重力加速度大小g10m/s2.求：图1压力传感器示数为零时的温度；整个过程中气体克服外界作用力所做的功答案(1)ACE(2)233.84J解析(2)开始时，根据平衡条件可以得到轻绳拉力为：FmgFN4N则气体压强为：p1p09.6104Pa若压力传感器示数为零，则轻绳的拉力Fmg20N，此时汽缸内气体压强p2p08104Pa此过程中气体做等容变化，则，其中T1300K解得：T2250K，即t23；气体从T2250K到T3210K过程，压力传感器示数始终为零，此过程中压强不变，气体做等压变化，有：解得：L25.2cm则气体克服外界作用力所做的功为：Wp2S(LL)3.84J.2(2019安徽蚌埠市第二次质检)(1)下列说法正确的是_A飞船中悬浮的水滴呈球形是水的表面张力作用的结果B布朗运动就是分子的热运动C多晶体的物理性质表现为各向异性D空气中水蒸气的压强和同一温度下水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度E空调既能制冷又能制热，说明在不自发的条件下热传递方向性可以逆向(2)如图2所示，固定的两个汽缸A、B处于水平方向，一根刚性水平轻杆两端分别与两汽缸的绝热活塞固定，A、B汽缸中均封闭一定量的理想气体已知A是导热汽缸，B是绝热汽缸，两个活塞的面积SA2S、SBS，开始时两气柱长度均为L，压强均等于大气压强p0，温度均为T0.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，且不漏气现通过电热丝对汽缸B中的气体缓慢加热，使两活塞向左缓慢移动L的距离后稳定，求此时：图2汽缸A中气体的压强；汽缸B中气体的温度答案(1)ADE(2)2p0T0解析(1)飞船中悬浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，是由大量液体分子撞击形成的，是液体分子无规则运动的反映，故B错误；多晶体的物理性质表现为各向同性，故C错误；根据相对湿度的定义知，空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度，故D正确；根据热力学第二定律可知，空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下热传递方向性可以逆向，故E正确(2)汽缸A中气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：p0(L2S)p1(2S)解得：p12p0分析两活塞的受力情况，由平衡知识可得：(p1p0)2S(p2p0)S由理想气体状态方程可得：联立解得：TT0.3(2019辽宁葫芦岛市第一次模拟)(1)回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图3所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27，状态C和D的温度均为133，下列判断正确的是_图3A气体由状态A到B过程，温度先升高后降低B气体由状态B到C过程，内能保持不变C气体由状态C到D过程，分子间的平均间距减小D气体由状态C到D过程，气体对外做功E气体由状态D到A过程，其热力学温度与压强成正比(2)如图4所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分，汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进入汽缸，不能流出汽缸)与一打气筒相连开始时汽缸内上部分空气的压强为p0，现用打气筒向容器内打气已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的空气，当打气n次后，稳定时汽缸上下两部分的空气体积之比为91，活塞重力Gp0S，空气视为理想气体，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦求：图4当打气n次活塞稳定后，下部分空气的压强；打气筒向容器内打气次数n.答案(1)ADE(2)6.25p049次解析(1)状态A和B的温度相等，根据C，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线的一部分，沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，故A正确；气体由状态B到C过程，体积不变，根据C，压强减小，温度降低，内能减小，故B错误；气体由状态C到D过程，体积增大，分子间的平均间距增大，故C错误；气体由状态C到D过程，体积增大，气体对外做功，故D正确；气体由状态D到A过程，体积不变，根据C，其热力学温度与压强成正比，故E正确(2)对汽缸下部分气体，设初状态压强为p1，末状态压强为p2温度不变，由玻意耳定律，得p1V1p2V2可知p1p2初状态时对活塞：p1Sp0SG联立解得p2p06.25p0把上部分气体和n次打进的气体作为整体，稳定时上部分汽缸中的压强为p末状态时对活塞：p2SpSG由玻意耳定律，得p0np0p联立解得p6p0，n49次4(2019广西梧州市联考)(1)以下说法正确的是_A当一定量气体吸热时，其内