专题16热学（原卷版）

2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍专题16热学目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、热点题型归纳1【题型一】分子动理论热力学定律1【题型二】固体、液体和气体3【题型三】气体实验定律理想气体状态方程4二、高考题型标准练错误!未定义书签。一、热点题型归纳【题型一】分子动理论热力学定律【典例分析1】（2020•全国卷H・33（l））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【典例分析2】（2020•全国卷I・33（1））分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r=〃时，F=0.分子间势能由「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A的过程中，势能（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距由巴减小到〃的过程中，势能（填“减小”“不变”或“增大”卜在间距等于〃处，势能（填“大于”“等于”或“小于”）零.【典例分析3】（多选）（2020•全国卷山,33（1））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【典例分析3］（多选）如图，一定质量的理想气体从状态〃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。的压强小【提分秘籍】1.估算问题V(I)油膜法估算分子直径：其中V为纯油酸体积，5为单分子油膜面积.Ifl\/(2)分子总数：N=〃Na=/Va=/]Va.V特别提醒：对气体而言，一个分子的体积XW上(3)两种分子模型：①球体模型：V=^nR\②立方体模型：.分子运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大..分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图).理想气体相关三量卬、。的分析思路(1)内能变化量AU由气体温度变化分析△口温度升高，内能增加，A(/>0；温度降低，内能减少，△(/<().②由公式AU=W+。分析内能变化.(2)做功情况W由体积变化分析气体做功情况.体积膨胀，气体对外界做功，WVO;体积被压缩，外界对气体做功，VV>0.(3)气体吸、放热。一般由公式Q=AU—W分析气体的吸、放热情况，Q>0,吸热；Q<0,放热..对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响.【强化训练】1.(多选)(2020•三湘名校联盟第二次大联考)下列说法正确的是()A.物体的摄氏温度变化了1℃,其热力学温度变化了IKB.气体放出热量时，其分子的平均动能一定减小C.气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)向外界释放热量，而外界对其做功2.（多选）（2020•河北第二次省际调研）下列说法正确的是（）A.一定质量100C的水变成100C的水蒸气，其分子之间的势能增加B.蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，是非晶体C.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中一定要吸收热量D.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度可以估算出气体分子的直径E.水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙3.（多选）（2020•河南驻马店市3月模拟）如图所示，•定质量的理想气体从状态。开始经历①②③④四个过程，到达状态e.对此气体，下列说法中正确的是（）A.过程①中气体从外界吸收热量B.过程②中气体从外界吸收热量C.过程③中气体对外界做正功D.状态。比状态e的体积大E.过程④中气体吸收的热量和对外界做功的数值相等4.（多选）（2020•广东广州市3月质检）如图为一消毒水简易喷洒装置，内部装有一定量的水，水上部是密封的空气，喷洒口管径细小.现保持阀门紧闭，通过打气筒再充入一些空气.设所有过程温度保持不变，下列说法正确的有（）A.密封气体分子单位时间撞击器壁的次数增多B.密封气体的分子平均动能增大C.打开阀门后，密封气体对外界做正功D.打开阀门后，密封气体从外界吸热E.打开阀门后，密封气体的内能一直减小【题型二】固体、液体和气体【典例分析1】（多选）（2020•新乡市高三上学期第一次模拟）下列说法正确的是（）A.液晶既具有液体的流动性，又具有光学的各向异性B.微粒越大，撞击微粒的液体分子数越多，布朗运动越明显C.太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果D.表现为各向同性的固体均为非晶体E.若附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏，则液体与固体之间表现为不浸润【典例分析2】.（多选）（2020•吉林长春市六中3月线上测试）下列说法中正确的是（）A.分子运动的平均速率可能为零，瞬时速度不可能为零B.液体与大气相接触时，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C.空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D.有些非晶体在•定条件下可以转化为晶体E.随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小【提分秘籍】.对晶体、非晶体特性的理解(I)只有单晶体才可能具有各向异性.(2)各种晶体都具有确定的熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于增加分子势能.(3)晶体与非晶体可以相互转化.(4)有些晶体属于同素异形体，如金刚石和石墨..正确理解温度的微观含义⑴温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大.(2)温度越高，物体分子动能总和增大，但物体的内能不一定越大..对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞容器壁的结果，温度越高，气体分子密集程度越大，气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大.(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的.【强化训练】I.(多选)(2020•贵州贵阳市四校联考)下列说法正确的是()A.随着物体运动速度的增大，物体内分子的动能也增大B.■定质量的理想气体经历等容放热过程，气体的内能增大C.由于液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力，因此产生液体的表面张力D.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关E.第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学笫一定律，但它违反热力学第二定律2.(多选)(2020•辽宁丹东市检测)下列说法正确的是()A.外界对气体做功，气体的内能可能减少B.单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点C.空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越小D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.一定质量的理想气体的内能随温度的升高而增大【题型三】气体实验定律理想气体状态方程【典例分析4(2020•全国卷111・33(2))如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U形管,左管上端封闭，右管上端开I」.右管中有高垢=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离/=12cm.管底水平段的体积可忽略.环境温度为八=283K.大气压强po=76cmHg.(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部.此时水银柱的高度为多少？(ii)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？【典例分析2】(2020•湖南3月模拟)如图9所示，汽缸内A、8两部分气体由竖直放置、横截面积为S的绝热活塞隔开，活塞与汽缸光滑接触且不漏气.初始时两侧气体的温度相同，压强均为p，体积之比为以：％=1：2.现将汽缸从如图位置缓慢转动，转动过程中A、B两部分气体温度均不变，直到活塞成水平放置，此时，A、8两部分气体体积相同.之后保持A部分气体温度不变，加热8部分气体使其温度缓慢升高，稳定后，A、B两部分气体体积之比仍然为以：3=1：2.已知重力加速度大小为g.求：(1)活塞的质量：(2)4部分气体加热后的温度与开始时的温度之比.【典例分析3】新冠肺炎疫情发生以来，各医院都特别加强了内部环境消毒工作.如图所示，是某医院消毒喷雾器设备.喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为10L,打气筒每打一次气能向储液桶内压入po=lX105Pa的空气％,=200mL.现往储液桶内装入8L药液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为〃=1.0X10、Pa,打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变.不计储液桶两端连接管以及软细管的容积.⑴若打气使储液桶内药液上方的气体压强达到3X105pa,求打气筒打气次数至少是多少？(2)当储液桶内药液上方的气体压强达到3X1"Pa后，打开喷雾头开关K直至储液桶药液上方的气压为2XIhPa,求在这过程中储液桶喷出药液的体积是多少？【提分秘籍】.压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解.(2)应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.若应用〃=〃)+/?或p=po-h来表示压强，则压强p的单位为cmHg或mmHg..合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，P、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解.(2)若气体质量一定，p、V、7中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解..关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的关联，压强、体积等关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解.【强化训练】1.(2020•江西重点中学联盟联考)如图中所示为“_L”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够长，图中粗细部分面积分别为$=4cm?、S2=lcm?.密闭气体初始温度为253K,气体长度为心=11cm,图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，大气压强po=76cmHg(约为LOX105Pa)⑸可认为是一超薄轻质的网状活塞).求；⑴加和力2的值;(2)若缓慢升高气体温度，升高到多少开尔文可将所有水银全部压入细管内；(3)在(2)的前提下所有水银刚好全部压入细管内，在这个过程中气体对外做的功.(计算结果保留2位有效数字)(2020・全国卷1・33(2))甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体).甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2匕罐中气体的压强为%.现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等.求调配后：⑴两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比.(2020•广东广州市3月质检)如图所示，水平放置的长为2L的固定汽缸左端开口、右壁导热、侧壁绝热，内壁正中间有一卡口左.初始时导热活塞A在汽缸最左端，绝热活塞8紧靠卡口攵，密封的I、II两部分气体压强分别为po、3po.A、8厚度不计且可无摩擦滑动，现将A向右缓慢推动方后固定，活塞B未移动.(I)求A固定在9处时气体I的压强；(2)再缓慢加热气体I,使气体【的热力学温度升高至原来的3倍，求气体II的压强.二、高考题型标准练(2020・湘粮眈长都十五校第二次联考)(1)下列说法正确的是oA.晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大B.布朗运动并不是分子的运动，但间接证明了分子在永不停息地做无规则运动一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则气体对外界做功，气体分子的平均动能减小一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律(2)如图所示，左右两个容器的侧壁都是绝热的，底部都是导热的且截面积均为5。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的轻活塞A、8下方封有氨气，8上方封有氢气。大气的压强为⑷，温度为7B，两个活塞质量可忽略不计。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，第二次平衡时4上升了一定的高度。接着在A上缓慢加入一定质量的细沙，使活塞4【可到第一次平衡的位置，此时氢气柱高度为0.8八氮气和氢气均可视为理想气体。求：①第二次平衡时氮气的气柱总长；②恒温热水槽中热水的温度。(2020•音力■西宁二模)(1)下列说法正确的是oA.能量耗散说明能量在不断减少B.同温度下未饱和汽的压强小丁饱和汽压，温度升高时，饱和汽压增大C.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子平均距离略大于液体内部分子平均距离D.物体由大最分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大最分子的运动也是无规律的E.热力学第二定律也