2022年高考物理一轮复习专题13热学课件

专题十三热学考点1分子动理论真题分层1基础题组1.[2018北京·14,6分,难度★☆☆☆☆]关于分子动理论,下列说法正确的是(

)A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大题组1分子动理论答案1.C

【解题思路】

在其他条件不变的情况下,温度越高,气体扩散得越快,故A错误;布朗运动是固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,故B错误;分子间同时存在着引力和斥力,故C正确;分子间的引力总是随着分子间距增大而减小,故D错误.2.[2017北京·13,6分,难度★★☆☆☆]以下关于热运动的说法正确的是(

)A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大题组1分子动理论答案2.C

【解题思路】

水流的速度是机械运动的速度,不同于水分子无规则热运动的速度,A项错误;分子永不停息地做无规则运动,B项错误;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的热运动越剧烈,故C项正确;水的温度升高,水分子的平均动能增大,即水分子的平均运动速率增大,但不是每一个水分子的运动速率都增大,D项错误.3.[2013福建·29(1),6分,难度★★★☆☆]下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(

)题组1分子动理论答案3.B

【解题思路】

当r=r0时,分子间作用力f=0,分子势能Ep最小,排除A、C、D,选B.4.[2017江苏·12A(2),4分,难度★★☆☆☆]图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30s,两方格纸每格表示的长度相同.比较两张图片可知:若水温相同,

(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,

(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈.

题组1分子动理论答案4.【参考答案】

甲

乙【解题思路】

影响布朗运动快慢的因素有两个,即悬浮颗粒的大小和液体温度,颗粒越小布朗运动越明显,液体温度越高布朗运动越明显,从题图可以看出,乙中炭粒的布朗运动明显,因此温度相同时,甲中炭粒的颗粒大;颗粒相同时,乙中水的温度高,水分子的热运动较剧烈.5.[2017全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★☆☆☆](5选3)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是(

)

A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大题组2分子速率分布图的理解与应用题组2分子速率分布图的理解与应用答案5.ABC

【解题思路】

根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在100℃时的情形,选项C正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D错误;由分子速率分布图可知,与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,选项E错误.6.[2018江苏·12A(2),4分,难度★★☆☆☆]一定量的氧气贮存在密封容器中,在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见表.则T1

(选填“大于”“小于”或“等于”)T2.若约10%的氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T1,则在泄漏后的容器中,速率处于400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比

(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%.

题组2分子速率分布图的理解与应用题组2分子速率分布图的理解与应用各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%温度T1温度T2100以下0.71.4100~2005.48.1200~30011.917.0300~40017.421.4400~50018.620.4500~60016.715.1600~70012.99.2700~8007.94.5800~9004.62.0900以上3.90.9题组2分子速率分布图的理解与应用答案6.【参考答案】

大于

等于【解题思路】

根据表格中数据可知,温度为T1时分子速率较大的区间所占百分比较大,所以T1大于T2.若约10%的氧气从容器中泄漏,温度不变,根据分子速率分布只与温度有关可知,速率处于400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比仍然等于18.6%.7.[2021江苏适应性考试·6,4分,难度★★☆☆☆]在“油膜法估测分子大小”的实验中,将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液,用注射器测得1mL溶液为80滴,再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中,描出的油膜轮廓如图所示,数出油膜共占142个小方格,每格边长是0.5cm,由此估算出油酸分子直径为(

)A.7×10-8m B.1×10-8mC.7×10-10m D.1×10-10

m题组3实验:用油膜法估测分子的大小答案

真题分层2中档题组1.[2019江苏·13A(1),12分,难度★★★☆☆](多选)在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体(

)A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等C.分子的平均动能保持不变D.分子的密集程度保持不变答案1.CD

【解题思路】

在没有外界影响的情况下,分子的无规则运动永不停息,分子的速率分布呈中间多两头少,不可能每个分子的速度大小均相等,选项AB错误;根据温度是分子平均动能的标志可知,只要温度不变,分子的平均动能就保持不变,由于体积不变,所以分子的密集程度保持不变,选项CD正确.2.[2015山东·37,节选,难度★★★☆☆](多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是(

)A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的答案2.BC

【解题思路】

墨滴入水后碳粒的运动是布朗运动,是由于受水分子撞击不平衡引起的,是水分子无规则运动的反映,碳粒越小,布朗运动越明显,综上所述,选项AD错误,选项BC正确.3.[2015课标Ⅱ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)关于扩散现象,下列说法正确的是(

)A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由液体的对流形成的答案3.ACD

【解题思路】

温度越高,分子的热运动越剧烈,扩散进行得越快,选项A、C正确;扩散现象是一种物理现象,不是化学反应,选项B错误;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确;液体中的扩散现象是由液体分子的无规则运动而产生的,选项E错误.

答案

5.[2013课标Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是(

)A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案5.BCE

【解题思路】

分子力应先增大,后减小,再增大,所以选项A错误;分子力先为引力,做正功,再为斥力,做负功,选项B正确;根据动能定理可知分子动能先增大后减小,分子势能先减小后增大,分子动能和分子势能之和保持不变,所以选项CE正确,D错误.【技巧点拨】

求解本题时关键要熟记分子力随分子间距离变化的图象,再根据分子力做功等于分子势能的减少量就能快速解答.6.[2020北京·10,3分,难度★★★☆☆]分子力F随分子间距离r的变化如图所示.将两分子从相距r=r2处释放,仅考虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是

(

)

A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小答案6.D

【解题思路】

从r=r2到r=r0,分子间引力和斥力都在增大,故选项A错误;从r=r2到r=r1,分子力的大小先增大后减小再增大,故选项B错误;从r=r2到r=r0,分子力一直做正功,分子势能一直减小,故选项C错误;从r=r2到r=r1,分子势能先减小后增大,故分子动能先增大后减小,故选项D正确.【规律总结】

只有分子力做功时,分子动能和分子势能的总和守恒.7.[2020全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)

分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r1时,F=0.分子间势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零.若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,势能

(填“减小”“不变”或“增大”);在间距由r2减小到r1的过程中,势能

(填“减小”“不变”或“增大”);在间距等于r1处,势能

(填“大于”“等于”或“小于”)零.

答案7.【参考答案】

减小

减小

小于【解题思路】

若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,分子力做正功,势能减小;由r2减小到r1的过程中,分子力仍做正功,势能减小;在间距为r1处,势能小于零.【易错分析】

求解本题时不少考生易将分子力的F-r图象和势能Ep-r图象混淆,只从图象形状进行判断,得出增大、减小和等于的错误结果.8.[2017江苏·12A(3),4分,难度★★★☆☆]科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字)答案

考点2固体、液体和气体真题分层1基础题组1.[2015江苏·12A(1),4分,难度★☆☆☆☆](多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有(

)A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同题组1固体和液体的性质答案1.AD

【解题思路】

晶体都具有固定的熔点,选项A正确;蜂蜡是非晶体,选项B错误;晶体的微粒在空间的排列是规则的,选项C错误;石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同,导致了它们的物理性质不同,选项D正确.2.[2013海南·15(1),4分,难度★★☆☆☆](5选3)下列说法正确的是(

)A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能.这是因为油脂使水的表面张力增大C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形.这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开.这是由于水膜具有表面张力题组1固体和液体的性质答案2.ACD

【解题思路】

针浮在水面上是由于水表面张力的缘故,A项正确;造成B项描述现象的原因是水能浸润玻璃但却不能浸润油脂,B项错;在宇宙飞船中的水珠呈球形是由于表面张力的缘故,C项正确;浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降都属于毛细现象,毛细现象中,液面是上升还是下降取决于液体的种类及毛细管的材质,D项正确;造成E项描述现象的原因是大气压力而非表面张力,E项错.3.[2016江苏·12A(1),4分,难度★★☆☆☆](多选)在高原地区烧水需要使用高压锅.水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽.停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却.在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为(

)A.压强变小

B.压强不变C.一直是饱和汽

D.变为未饱和汽题组1固体和液体的性质答案3.AC

【解题思路】

高压锅在密封的状态下缓慢冷却,水蒸气的温度降低,压强变小,A项正确,B项错误;锅内的水蒸气始终处于饱和汽状态,C项正确,D项错误.4.[2019江苏·13A(2),4分,难度★★☆☆☆]由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的.在小水滴表面层中,水分子之间的相互作用总体上表现为

(选填“引力”或“斥力”).分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如题图所示,能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中

(选填“A”“B”或“C”)的位置.

题组1固体和液体的性质答案4.【参考答案】

引力

C【解题思路】

在小水滴表面层中,分子之间的距离较大,水分子之间的作用力表现为引力.由于平衡位置对应的分子势能最小,在小水滴表面层中,分子之间的距离较大,所以能够总体上反映小水滴表面层中水分子势能Ep的是图中C位置.5.[2012重庆·16,6分,难度★★☆☆☆]如图为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是(

)A.温度降低,压强增大B.温度升高,压强不变C.温度升高,压强减小D.温度不变,压强减小题组2气体压强的微观解释与计算答案5.A

【解题思路】

若玻璃管中的水柱上升,说明外界大气压增大,只有A选项正确.6.[2021广东·15(1),6分,难度★★☆☆☆]在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后,把瓶盖拧紧.下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了,机场地面温度与高空客舱内温度相同.由此可判断,高空客舱内的气体压强

(选填“大于”“小于”或“等于”)机场地面大气压强;从高空客舱到机场地面,矿泉水瓶内气体的分子平均动能

(选填“变大”“变小”或“不变”).

题组2气体压强的微观解释与计算答案6.【参考答案】

小于

不变

【解题思路】

矿泉水瓶变瘪是由于机场地面的大气压强大于瓶内气压,而在高空舱内矿泉水瓶没有变瘪,是由于瓶内气压等于舱内气压,故高空舱内气体压强小于机场地面大气压强.温度是分子平均动能的标志,机场地面温度与高空舱内温度相同,故瓶内气体的分子平均动能不变.7.[2013上海·15,3分,难度★★☆☆☆]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水=1.0×103kg/m3)(

)A.12.8倍

B.8.5倍C.3.1倍

D.2.1倍题组3气体实验定律与理想气体状态方程答案

8.[2020北京·4,3分,难度★★☆☆☆]如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C.有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系,正确的是(

)

A.TA=TB,TB=TC

B.TA<TB,TB<TCC.TA=TC,TB>TC

D.TA=TC,TB<TC题组3气体实验定律与理想气体状态方程答案

真题分层2中档题组1.[2018江苏·12A(1),4分,难度★★★☆☆]

如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则(

)A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和气压减小D.空气中水的饱和气压增大答案1.A

【解题思路】

若一段时间后发现该温度计示数减小,说明纱布上的水分蒸发,空气的相对湿度减小,选项A正确.纱布上的水分蒸发,说明空气中的水蒸气压强减小,选项B错误.由于饱和气压只与温度有关,所以空气温度不变,空气中的水的饱和气压不变,选项CD错误.2.[2013课标Ⅱ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)关于一定量的气体,下列说法正确的是(

)A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高答案2.ABE

【解题思路】

由于气体分子之间的作用力很小,气体分子可以自由运动,所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积,而不是该气体所有分子的体积之和,选项A正确.根据温度是分子平均动能的标志可知,只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,选项B正确.气体对容器壁的压强是大量分子频繁碰撞容器壁而产生的,在完全失重的情况下,气体的压强不为零,选项C错误.气体从外界吸收热量,若同时对外做功,其内能不一定增加,选项D错误.气体在等压膨胀过程中,体积增大,温度一定升高,选项E正确.

答案

4.[2019全国Ⅱ·33(1),5分,难度★★☆☆☆]

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平均次数,则N1

N2,T1

T3,N2

N3.(填“大于”“小于”或“等于)

答案

5.[2017上海·16,4分,难度★★★☆☆]如图所示,气缸固定于水平面,用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体,活塞与缸壁间摩擦不计.当大气压强为1.0×105Pa、气体温度为87℃时,活塞在大小为40N、方向向左的力F作用下保持静止,气体压强为

Pa.若保持活塞不动,将气体温度降至27℃,则F变为

N.

答案

【规律总结】

理想气体的等温变化,用玻意耳定律;理想气体的等容变化,用查理定律;理想气体的等压变化,用盖-吕萨克定律;在求解被封闭气体的压强时,往往结合力学知识进行求解,注意将力学知识和热学知识相联系,加强所学知识的综合应用.6.[2015山东·37,节选,难度★★★☆☆]

扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象.如图,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强p0.当封闭气体温度上升至303K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303K.再经过一段时间,内部气体温度恢复到300K.整个过程中封闭气体均可视为理想气体.求:(1)当温度上升到303K且尚未放气时,封闭气体的压强;(2)当温度恢复到300K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力.答案

答案

答案

答案

9.[2018全国Ⅲ·33(2),10分,难度★★★☆☆]

在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气.当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0cm和l2=12.0cm,左边气体的压强为12.0cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边.求U形管平放时两边空气柱的长度.在整个过程中,气体温度不变.答案9.【解析】

设U形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p,此时原左、右两边气柱长度分别变为l1'和l2'.由力的平衡条件有

p1=p2+ρg(l1-l2)

①式中ρ为水银密度,g为重力加速度大小.由玻意耳定律有p1l1=pl1'

②p2l2=pl2'

③两边气柱长度的变化量大小相等l1'-l1=l2-l2'

④由①②③④式和题给条件得l1'=22.5cm

⑤l2'=7.5cm

⑥

答案

11.[2021湖南·15(2),8分,难度★★★☆☆]小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置,如图所示.导热汽缸开口向上并固定在桌面上,用质量m1=600g、截面积S=20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦.一轻质直杆中心置于固定支点A上,左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞,右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2=1200g的铁块,并将铁块放置到电子天平上.当电子天平示数为600.0g时,测得环境温度T1=300K.设外界大气压强p0=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2.(1)当电子天平示数为400.0g时,环境温度T2为多少?(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少?答案

专项气体实验定律与理想气体状态方程的应用1.[2019全国Ⅲ·33(2),10分,难度★★★☆☆]

如图,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.(1)求细管的长度;(2)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.模型1液柱模型模型1液柱模型答案

2.[2015课标Ⅱ·33(2),10分,难度★★★☆☆]如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0cm.现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关K关闭.已知大气压强p0=75.0cmHg.(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.模型2连通器模型模型2连通器模型答案2.【解析】

(1)以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度l=10.0cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时,设空气柱的长度为l1,压强为p1.由玻意耳定律得pl=p1l1

①由力学平衡条件得p=p0+h

②打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,直到B侧水银面低于A侧水银面h1为止.由力学平衡条件有p1=p0-h1

③联立①②③式,并代入题给数据得l1=12.0cm

④(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2.由玻意耳定律得pl=p2l2

⑤由力学平衡条件有p2=p0

⑥联立②⑤⑥式,并代入题给数据得l2=10.4cm

⑦设注入的水银在管内的长度为Δh,依题意得Δh=2(l1-l2)+h1

⑧联立④⑦⑧式,并代入题给数据得Δh=13.2cm

⑨3.[2017全国Ⅲ·33(2),10分,难度★★★★☆]一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通.开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图(b)所示.设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g.求:(1)待测气体的压强;(2)该仪器能够测量的最大压强.模型2连通器模型模型2连通器模型答案

模型2连通器模型答案

4.[2019全国Ⅱ·33(2),10分,难度★★★☆☆]如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气.平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处,求(1)抽气前氢气的压强;(2)抽气后氢气的压强和体积.模型3气缸模型模型3气缸模型答案

5.[2018全国Ⅱ·33(2),10分,难度★★★☆☆]如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体.已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦.开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b处.求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功.重力加速度大小为g.题组3气缸模型模型3气缸模型答案

模型3气缸模型答案

模型4变质量问题题组4变质量问题答案

题组4变质量问题题组4变质量问题答案

题组4变质量问题答案

考点3热力学定律与能量守恒真题分层1基础题组1.[2015北京·13,6分,难度★★☆☆☆]下列说法正确的是(

)A.物体放出热量,其内能一定减小B.物体对外做功,其内能一定减小C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变题组1热力学第一定律的理解和应用答案1.C

【解题思路】

由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,若物体放出热量,但外界对物体做正功,则ΔU不一定为负值,即内能不一定减少,故A项错误;同理可分析出,B项和D项错误,C项正确.2.[2015重庆·10(1),6分,难度★★☆☆☆]某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么(

)A.外界对胎内气体做功,气体内能减小B.外界对胎内气体做功,气体内能增大C.胎内气体对外界做功,内能减小D.胎内气体对外界做功,内能增大题组1热力学第一定律的理解和应用答案2.D

【解题思路】

以胎内气体作为研究对象,由于气体温度升高,内能增大,体积增大,胎内气体对外做功,所以D项正确.3.[2020全国Ⅲ·33(1),5分,难度★★☆☆☆](5选3)如图,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦.现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降.环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态.在活塞下降过程中(

)

A.气体体积逐渐减小,内能增加B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量题组1热力学第一定律的理解和应用答案3.BCD

【解题思路】

外力使活塞缓慢下降的过程中,由于温度保持不变,则气体的内能保持不变,气体的体积逐渐减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体向外界放出热量,又由玻意耳定律可知,气体体积减小,气体的压强增大,由以上分析可知BCD正确,AE错误.

题组1热力学第一定律的理解和应用答案4.【解析】

A→B过程,外界对气体做的功W1=p(VA-VB)B→C过程W2=0根据热力学第一定律得ΔU=(W1+W2)+QA和C的温度相等ΔU=0代入数据解得Q=2×105J5.[2013大纲·15,6分,难度★★☆☆☆](多选)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热源的热机D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”题组2热力学第二定律的理解和应用答案5.AB

【解题思路】

热量可以自发地从高温物体传递到低温物体,在外界做功的条件下热量可以从低温物体传递给高温物体,则A正确;空调机向外界释放的热量等于从室内吸收的热量与压缩机做功之和,则B正确;从单一热源吸收的热量不可能全部用来对外做功,则C错误;由能量守恒定律可知D错误.6.[2012课标·33(1),6分,难度★★☆☆☆](5选3)关于热力学定律,下列说法正确的是(

)A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程题组2热力学第二定律的理解和应用答案6.ACE

【解题思路】

选项A,内能的改变可以通过做功或热传递进行,故A对;选项B,对某物体做功,物体的内能不一定增加,B错;选项C,在引起其他变化的情况下,可以从单一热源吸收热量,将其全部变为功,C对;选项D,在引起其他变化的情况下,可以使热量从低温物体传向高温物体,D错;选项E,涉及热现象的宏观过程都具有方向性,故E对.7.[2016全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)关于热力学定律,下列说法正确的是(

)A.气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能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题组2热力学第二定律的理解和应用答案7.BDE

【解题思路】

根据热力学第一定律,气体吸热的同时若对外做功,则内能不一定增大,温度不一定升高,选项A错误.对气体做功可以改变其内能,选项B正确.理想气体等压膨胀过程,对外做功,由理想气体状态方程可知,气体温度升高,内能增大,故气体一定吸热,选项C错误.根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,选项D正确.根据热平衡定律,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,选项E正确.8.[2020全国Ⅱ·33(1),5分,难度★★☆☆☆]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

.(填正确答案标号)

A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内题组2热力学第二定律的理解和应用8.【参考答案】B

C【解题思路】

汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律;冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低,违背了热力学第一定律;热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功,而不产生其他影响,显然C选项遵循热力学第一定律,但违背了热力学第二定律;冰箱的制冷机工作时,从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内,既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律,综上所述,第一个空选B,第二个空选C.答案真题分层2中档题组1.[2017江苏·12A(1),4分,难度★★★☆☆](多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图象如图所示.下列说法正确的有(

)A.A→B的过程中,气体对外界做功B.A→B的过程中,气体放出热量C.B→C的过程中,气体压强不变D.A→B→C的过程中,气体内能增加答案

2.[2017全国Ⅱ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是(

)A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变答案2.ABD

【解题思路】

抽开隔板,气体自发扩散过程中,气体对外界不做功,与外界没有热交换,因此气体的内能不变,A项正确,C项错误;气体在被压缩的过程中,外界对气体做正功,D项正确;由于气体与外界没有热交换,根据热力学第一定律可知,气体在被压缩的过程中内能增大,因此气体的温度升高,气体分子的平均动能增大,B项正确,E项错误.3.[2021全国乙·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)如图,一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a.对于ab、bc、ca三个过程,下列说法正确的是(

)

A.ab过程中,气体始终吸热B.ca过程中,气体始终放热C.ca过程中,气体对外界做功D.bc过程中,气体的温度先降低后升高E.bc过程中,气体的温度先升高后降低答案3.ABE

【解题思路】

ab过程是等容过程,外界对气体不做功,但气体温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知气体始终吸热,A项正确;ca过程是等压过程,气体体积减小,外界对气体做正功,但气体温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知气体始终放热,B项正确,C项错误;对bc过程,根据pV=CT可知,气体的温度先升高后降低,所以D项错误,E项正确.4.[2016全国Ⅱ·33(1),5分,难度★★★★☆](5选3)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图象如图所示,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时的内能大于它在状态c时的内能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答案

5.[2018全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体,下列说法正确的是(

)

A.过程①中气体的压强逐渐减小B.过程②中气体对外界做正功C.过程④中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等E.状态d的压强比状态b的压强小答案

6.[2019全国Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆]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.

答案6.【参考答案】

低于

大于【解题思路】

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.7.[2021河北·15(1),4分,难度★★★☆☆]两个内壁光滑、完全相同的绝热气缸A、B,气缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体,如图1所示.现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,气缸A内气体的内能

(填“大于”“小于”或“等于”)气缸B内气体的内能.图2为重新平衡后A、B气缸中气体分子速率分布图象,其中曲线

(填图象中曲线标号)表示气缸B中气体分子的速率分布规律.

答案7.【参考答案】

大于

①【解题思路】

由于气缸A中细沙质量大于气缸B中细沙质量,所以气缸A中气体体积小于气缸B中气体体积,外界对气缸A中气体做功较多,而气缸绝热,由热力学第一定律可知,气缸A中气体内能大于气缸B内气体的内能;理想气体忽略分子势能,故气缸A内气体温度高于气缸B内气体的温度,故气缸A中速率大的分子占总分子数百分比较大,故曲线①表示气缸B中气体分子的速率分布规律.素养题型专练1.[2015课标Ⅰ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)(物质观念)下列说法正确的是(

)A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变答案1.BCD

【解题思路】

晶体,无论体积大小,都是晶体.将一块晶体敲碎后,得到的颗粒仍然是晶体,选项A错误;晶体由于空间点阵结构的不同,在不同的方向上有不同的光学性质,选项B正确;由同种元素构成的固体,例如碳元素,由于原子排列方式不同,可能构成石墨,也可能构成金刚石,选项C正确;在合适的条件下,某些晶体可以转变成非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体.例如天然水晶是晶体,熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶体,选项D正确;在熔化过程中,晶体吸收热量,但是温度保持不变,只是分子平均动能保持不变,而分子势能要增加,内能要增加,选项E错误.2.[2020天津·5,5分,难度★★★☆☆](模型建构、科学推理)

水枪是孩子们喜爱的玩具,常见的气压式水枪储水罐示意如图.从储水罐充气口充入气体,达到一定压强后,关闭充气口.扣动扳机将阀门M打开,水即从枪口喷出.若在水不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持不变,则气体(

)A.压强变大 B.对外界做功C.对外界放热 D.分子平均动能变大答案2.B

【解题思路】

在水向外不断喷出的过程中,罐内气体体积增大,则气体对外做功,根据玻意耳定律可知,罐内气体的压强减小,选项A错误,B正确;由于罐内气体温度不变,不对外放热,选项C错误;根据温度是分子平均动能的标志可知,温度不变,分子平均动能不变,选项D错误.

答案

1.[2021江苏适应性考试·9,4分,难度★★★☆☆](热力学图象)

某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作.该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成.如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环,则该气体(

)A.在状态a和c时的内能可能相等B.在a→b过程中,外界对其做的功全部用于增加内能C.b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能D.在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量1.B【解题思路】c到d为绝热膨胀,气体膨胀对外做功,有Q=0,W<0,则气体内能减小,温度降低,d到a,等容降压,温度降低,所以状态c的温度一定高于状态a的温度,选项A错误;a到b的过程为绝热压缩,外界对气体做的功W>0,Q=0,由ΔU=Q+W可知该过程外界对气体做的功等于气体内能的增加量,故B正确;对整个循环过程分析,根据p-V图中图线与横轴所围的面积表示气体做的功大小,可知a到b外界对气体做的功小于c到d气体对外界做的功,即一次循环过程中,气体对外做功的同时吸热,因此b到c吸收的热量大于d到a放出的热量,故C、D错误.答案【名师点拨】

设想一个带活塞的气缸,设活塞横截面积为S,对气缸中气体有,F=pS.当气体推动活塞位移为Δx时,由功的定义,气体做功W=FΔx=pSΔx=pΔV.由此可知,气体只要体积变化,就一定做功.我们还可以利用微元法,推出p-V图象的面积表示功.2.[2020全国Ⅱ·33(2),10分,难度★★★★☆](以新情境为载体考查气体实验定律)潜水钟是一种水下救生设备,它是一个底部开口、上部封闭的容器,外形与钟相似.潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气,以满足潜水员水下避险的需要.为计算方便,将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下,如图所示.已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g,大气压强为p0,H≫h,忽略温度的变化和水密度随深度的变化.(1)求进入圆筒内水的高度l;(2)保持H不变,压入空气使筒内的水全部排出,求压入的空气在其压强为p0时的体积.

答案专题综合训练1.[2019北京·15,6分,难度★★☆☆☆]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答案1.A

【解题思路】

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.2.[2014课标Ⅱ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)下列说法正确的是(

)A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果答案2.BCE

【解题思路】

悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动,A项错误;空中的小雨滴呈球形是由于水的表面张力作用,使得小雨滴表面积最小而呈球形,B项正确;彩色液晶中的染料分子利用液晶具有光学各向异性的特点,与液晶分子结合而定向排列,当液晶中电场强度不同时,染料分子对不同颜色的光吸收强度不同而显示各种颜色,C项正确;高原地区水的沸点较低是由于高原地区大气压强较小,D项错误;由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热而使其显示的温度低于干泡显示的温度,E项正确.3.[2012海南·17(1),4分,难度★★★☆☆](5选3)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是(

)A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变答案3.ACE

【解题思路】

在r>r0时,分子力表现为引力,因此两分子靠近时分子力做正功,分子动能增加,分子势能减小,A正确;在r<r0时,分子力表现为斥力,因此两分子靠近时分子力做负功,分子动能减小,分子势能增加,B错误;在r=r0时,分子力为零,加速度为零,动能最大,分子势能最小,且小于零,所以C正确,D错误;根据能量守恒可知分子动能和分子势能之和在整个过程中保持不变,即E正确.4.[2016全国Ⅲ·33(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)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,内能一定增加答案4.CDE

【解题思路】

温度相同的气体分子平均动能相同,仅质量相同,分子质量不同的气体,所含分子数不同,气体的动能也不同,所以内能不一定相同,A项错误;气体的内能与整体运动的机械能无关,B项错误;理想气体等温压缩过程中,其内能不变,C项正确;理想气体不考虑分子间相互作用力,分子势能为零,一定量的气体,分子数量一定,温度相同时分子平均动能相同,由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和,所以D项正确;由盖-吕萨克定律可知,一定量的理想气体,等压膨胀过程中,温度一定升高,则其内能一定增加,E项正确.5.[2021湖南适应性考试·15(1),5分,难度★★★☆☆](5选3)一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b,再等容增压到状态c,然后等温膨胀到状态d,最后经过一个复杂的过程回到状态a,其压强p与体积V的关系如图所示.下列说法正确的是(

)

A.从a到b,每个气体分子的动能都增大B.从b到c,气体温度升高C.从c到d,气体内能不变D.从d到a,气体对外界做正功E.从a经过b