高考选修3-3热学训练计算题

热学训练一解答热学计算题的基础学问1、热学计算题考查对象：肯定质量的志向气体。气体的探讨对象一般为“肯定质量”的“志向气体”。志向气体具备以下特点：（1）气体分子本身无大小，可以认为是质点；（2）分子间的碰撞看成弹性碰撞，分子间除碰撞外不计分子间的相互作用力；（3）没有分子势能，只有分子动能，气体的热力学能（内能）是分子动能，只与温度有关；（4）满意三个试验定律和志向气体状态方程．2、近几年高考的热学计算题围绕志向气体的状态即体积、温度和压强的变更关系来考查，同时考查志向气体的内能变更与做功和热传递的关系。3、描述志向气体状态的物理量：（1）体积V：气体没有固定的体积，气体的体积由容器确定，容器的体积就是气体的体积（留意：气体可以充溢整个容器，只要容器连通，气体都能扩散到每个空间，所以气体体积是连通的容器的总体积）。若气体体积不变，那么气体分子密度不变、外界对气体做功为零（或不做功）；气体膨胀，体积增大，分子密度变小，对外做功；气体收缩，体积较小，分子密度增大，外界对气体做功。（2）气体的温度：指气体的热力学温度，是气体平均动能的标记，同时也是内能的唯一确定因素（因为气体没有分子势能），温度越高，分子运动越激烈；（3）气体的压强：容器内气体压强到处相等，都是由于大量气体分子频繁撞击气壁产生的，与气体重力无关；两个容器只要有通道，气体分子可以自由流过，两个容器的压强肯定相等；只要气体与大气相通，压强肯定为大气压，气体和液体接触表面，压强相等。液体的压强，表密度，表重力加速度，表液体的高度；对于水银来说，=76cmHG代入上式刚好等于一个标准大气压；液体内部同一高度的地方，压强都相等；液体与气体相接触的地方压强也相等。液体上部与大气相通，深为h的地方压强。固体的压强,F表压力，S表面积。4、四个过程指气体状态变更的四个过程：等温过程、等容过程、等压过程、绝热过程。各过程的特点如下：①等温过程：温度不变、分子平均动能不变、（志向气体）内能不变；②等容过程：体积不变、分子密度不变、外界对气体做功为零．③等压过程：压强不变、分子平均动能和分子密度的变更趋势相反．④绝热过程：气体与外界没有热量交换，气体内能的变更完全由做功来确定．5、两大规律这是说的解决气体问题的“两大规律”体系：气体状态变更规律（气体试验定律和志向气体状态方程）、热力学第肯定律（或能的转化与守恒定律）．6、状态变更规律：（1）玻意耳定律内容：肯定质量志向气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘积保持不变，此即玻意耳定律。数量表达式：。（2）查理定律内容：肯定质量的志向气体，在体积不变的状况下，它的压强跟温度成正比，这个规律叫做查理定律。数学表达式：，对于肯定质量的志向气体，在两个确定的状态I（、、）和Ⅱ（、、）下有（3）盖·吕萨克定律内容：肯定质量的志向气体在压强不变的状况下，它的体积跟温度成正比。数学表达式：（4）志向气体状态方程：对于肯定质量的志向气体，6、热力学定律（1）热力学第肯定律做功和热传递都可以变更物体的内能，功、热量和内能之间的关系可依据热力学第肯定律，其表达式为U=Q+W.U、Q、W的符号规定为：外界对系统做功，气体被压缩，体积减小，W>0，即W为正值，即系统对外界做功，气体膨胀，体积增加。也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值，即外界对系统传递热量，也就是系统汲取热量，Q>0，即Q为正值。外界对系统汲取热量，也就是系统对外界放出热量，Q<0，即Q为负值。系统内能增加，U>0，即U为正值；系统内能削减，U<0,即U为负值。（2）对于志向气体来说，只要温度不变，则内能不变。专题过关测评1、如图所示，肯定质量的志向气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，沙子倒完了，活塞下降了h/4。再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上，外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞气缸底部的高度。2、如图所示，肯定质量的志向气体从状态A变更到状态B，再从状态B变更到状态C．已知状态A的温度为480K．求：(1)气体在状态C时的温度．(2)试分析从状态A变更到状态B的整个过程中，气体是从外界汲取热量还是放出热量．3、如图所示－V图中，肯定质量的志向气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，汲取热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J．求：(1)ACB过程中气体的内能是增加还是削减?变更量是多少?(2)BDA过程中气体是吸热还是放热?汲取或放出的热量是多少?4、如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着肯定质量的志向气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h．现通过电热丝缓慢加热气体，当气体汲取热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度T1．已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：(1)气体的压强．(2)加热过程中气体的内能增加量．(3)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m。时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度．5、如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均

为

m

的密闭活塞，活塞

A

导热，活塞

B

绝热，将缸内志向气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为

，温度为

T0．设外界大气压强为

P0

保持不变，活塞横截面积为

S，且

mg=P0S，环境温度保持不变．求：在活塞

A

上渐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m

时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞

B

下降的高度．6、在一端封闭、内径匀称的直玻璃管内，有一段水银柱封闭肯定质量的志向气体a。将管口向上竖直放置，若温度为T，达到平衡时，气柱a的长度为L；将管口向下竖直放置，若温度为T1，达到平衡时，气柱a的长度为L1。然后将管平放在水平桌面上，此时温度为T2，在平衡时，气柱a的长度为L2。已知：T、T1、T2、L、L1；大气压P0始终保持不变，不计玻璃管和水银的体积随温度的变更。求：L27、如图所示，粗细匀称的薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截面积为S，内装密度为ρ的液体．右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口