专题15热学专题（原卷版）

专题15热学专题一、布朗运动和热运动的比拟：布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区分是固体小颗粒的运动，较大的颗粒不做布朗运动，能通过光学显微镜直接观看到是指分子的运动，分子不管大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观看到共同点都是永不停息的无规那么运动，都随温度的上升而变得更加猛烈，都是肉眼所不能观察的联系布朗运动是由于小颗粒受到四周分子做热运动的撞击作用不平衡而引起的，它是分子做无规那么运动的反映雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中如灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是〔空气动力学当量直径小于等于微米的颗粒物〕被认为是造成雾霾天气的“元凶〞。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象消失增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾难性天气预警预报，统称为“雾霾天气〞。霾粒子的分布比拟匀称，而且阴霾粒子的尺度比拟小，从微米到10微米，平均直径大约在1～2微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。从物理学的角度熟悉雾霾，以下说法正确的选项是〔〕A．雾霾天气中霾粒子的运动是布朗运动B．霾粒子的运动是分子的运动C．霾粒子的集中形成霾D．霾粒子的运动与温度无关用高倍显微镜观看悬浮在液体中微粒的运动状况。选三个微粒，每隔30s记录一次它们的位置，然后用线段把这些位置按时间挨次连接起来得到它们的位置连线图，如下图。以下说法正确的选项是〔〕A．位置连线图是微粒实际的运动轨迹B．该试验用显微镜观看到的是组成微粒的分子的无规那么运动C．该试验用显微镜观看到的是液体分子的无规那么运动D．微粒越小，液体的温度越高，观看到的布朗运动就越明显福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远〞“最是茶香沁人心〞。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，以下说法正确的选项是〔〕A．茶香四溢是集中现象，说明分子间存在着相互作用力B．茶香四溢是集中现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越猛烈，茶香越浓C．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力D．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规那么运动如下图，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发觉金中有铅、铅中有金。对此现象，以下说法正确的选项是〔〕A．属集中现象，缘由是金分子和铅分子的相互吸引B．属集中现象，缘由是金分子和铅分子的无规那么运动C．属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中D．属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中以下关于分子动理论的说法中，正确的选项是〔〕A．布朗运动就是分子的运动B．物体的内能是物体中全部分子热运动所具有的动能的总和C．物体的内能越多，温度肯定越高D．集中现象和布朗运动说明白分子在做永不停息的无规那么运动二、微观量的估算1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.3．关系(1)分子的质量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).(2)分子的体积：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA).(3)物体所含的分子数：N＝eq\f(V,Vmol)·NA＝eq\f(m,ρVmol)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.4．两种模型(1)球体模型直径为d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(适用于：固体、液体)(2)立方体模型边长为d＝eq\r(3,V0).(适用于：气体)特殊提示1.固体和液体分子都可看成是紧密积累在一起的．分子的体积V0＝eq\f(Vmol,NA)，仅适用于固体和液体，对气体不适用．5．对于气体分子，d＝eq\r(3,V0)的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．设某种液体的摩尔质量为μ，分子间的平均距离为d，阿伏加德罗常数为NA，以下说法正确的选项是〔〕A．假设分子为球体，该物质的密度ρ=B．假设分子为正方体，该物质的密度ρ=C．假设分子为正方体，该物质的密度ρ=D．假设分子为球体，该物质的密度ρ=我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油力量令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶〞的固态材料密度仅是空气密度的16。设气凝胶的密度为ρ〔单位为kg/m3〕，摩尔质量为M〔单位为kg/mol〕，阿伏加德罗常数为NA，那么以下说法不正确的选项是〔A．a千克气凝胶所含的分子数N=B．气凝胶的摩尔体积VC．每个气凝胶分子的直径d=D．每个气凝胶分子的体积V利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。假设n滴油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，那么每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为〔球的体积公式V=43πRA．d=VnS，NB．d=VnS，NC．d=VS，ND．d=VS，N铜的密度为ρ，摩尔质量为M，电子的电量肯定值为e，阿伏加德罗常数为NA，有一条横截面为S的铜导线中通过的电流为I，设每个铜原子奉献一个自由电子，以下说法正确的选项是〔〕A．单位体积的导电的电子数为MB．单位质量的导电的电子数为NC．该导线中自由电子定向移动的平均速率为IMD．该导线中自由电子定向移动的平均速率为I空调在制冷时，室内空气中的水蒸气接触蒸发器会液化成水，从排水管排出，因而人在室内会感觉越来越枯燥。小钟同学翻开教室空调制冷一段时间后，从排水管排出的液化水体积为×103cm3。水的密度为×103kg/m3，摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数NA＝×1023mol﹣1。那么〔〕A．水蒸气液化为同温度的水后，分子间作用力增加，分子的平均动能减小B．空调制冷过程中，热量自发地从低温教室传递到高温环境，而未引起其他变化C．排出的液化水中含有水分子的总数约3×1027个D．由题给数据可估算出单个水分子的直径约为纳米三、液体外表张力、浸润与不浸润的微观解释〔分子引力与斥力〕：r<r0r>rr<r0r>r0四、分子间的作用力与分子势能1．分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力．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，但总是斥力变化得较快，如下图．(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；(2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力；(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力；(4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经非常微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)．2．分子势能分子势能是由分子间相对位置而打算的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；(2)r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；(3)当r＝r0时，分子势能最小，但不肯定为零，可为负值，由于可选两分子相距无穷远时分子势能为零；(4)分子势能曲线如图2所示．甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力。a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，那么〔〕A．乙分子从a到c始终加速B．乙分子从a到b加速，从b到c减速C．乙分子从a到c过程中，分子间的力先做正功后做负功D．乙分子从a到c过程中，在b点动量最大分子间存在着分子力，并且分子间存在与其相对距离有关的分子势能。分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如下图，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从今图像中得到有关分子力的信息，假设仅考虑两个分子间的作用，以下说法正确的选项是〔〕A．分子间距离由r3减小为r2的过程中，分子力渐渐增大B．分子间距离为r2时，引力和斥力平衡C．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近D．假设将两个分子从r＝r1处释放，那么分子间距离增大但始终小于r3以下说法中正确的选项是〔〕A．随着低温技术的开展，我们可以使温度渐渐降低，并最终到达肯定零度B．假设把氢气和氧气看作抱负气体，那么质量和温度均相同的氢气和氧气内能相等C．分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力D．由于液体外表分子间距离大于液体内局部子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体外表具有收缩的趋势如图四幅图涉及到的物理学问中，说法正确的选项是〔〕A．图甲中，温度T1＞T2B．图乙中，分子间引力随分子间距的增大而减小，斥力随分子间距的增大而增大C．图丙中，在液体外表层，分子间距离较大，分子间作用力表现为引力，因此产生外表张力D．图丁中，A为非晶体对于如下几种现象的分析，以下说法中正确的选项是〔〕A．通常状况下人用力将乒乓球和与乒乓球大小相像的小石块同一高度以相同速度抛出，小石块飞行的距离要远得多，其主要缘由是抛出后的乒乓球比石块所受空气阻力大B．用打气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气，这说明此时空气分子间的作用力是斥力C．把笔尖紧压在化装用玻璃镜面上，看到笔尖与它在镜中的像的距离约为4mm，那么玻璃的厚度约为4mmD．翻开香水瓶后，在较远的地方也能闻到香味，这说明香水分子在不停地运动五、气体压强的微观解释：六、气体做功的计算：①假设压强肯定，做功可以依据W=Fx计算；②假设压强变化，那么可以依据pV图象与V轴围成的面积表示气体做功状况。W=p△V七、两个推论〔均可由抱负气体状态方程pV=nRT推导得出〕：〔1〕反过来，假设将混合气体分散成不同的局部，有PV〔2〕假如混合前是几局部，混合后又分为另外的几局部，有P八、热学计算题分类：【气液问题】【力学问题】【气体关联问题】【变质量问题】如下图，肯定质量的抱负气体由状态A变化到状态B再变化到状态C，再从C状态回到A状态，那么以下说法正确的选项是〔〕A．状态A到状态B过程，单位体积内的分子数变多B．状态B到状态C过程，气体内能增加C．状态C到状态A中气体分子的平均动能先增大再减小D．状态C比状态A中单位面积上单位时间内分子撞击次数更多肯定质量的抱负气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A．其中C→D→A为等温过程。该循环过程如下图，以下说法正确的选项是〔〕A．A→B过程中，气体对外做功大于从外界汲取的热量B．B→C过程中，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小C．气体状态A时内能大于状态C时内能D．从状态A经一个循环又回到A的全过程中，气体汲取的热量小于放出的热量气象气球是进行高空气象观测的平台。首先用聚脂薄膜材料制成气球的球皮，然后对它充以比空气密度小的气体，之后密封好，气球就可以携带仪器升空探测了。某气象气球升至地球平流层时，平流层的气压为P。从早上至中午，由于阳光照耀，气球内气体的内能增加了ΔU，气球有微小膨胀，半径由R1膨胀到R2，早上气球内气体温度为T1。假设气球内的气体压强始终等于平流层气压，求中午时气球内气体的温度T2和早上至中午气球内气体汲取的热量Q。单级水可以简化为如图〔a〕所示的下方开口的容器。容器中气体体积V＝3L，压强p0＝1×105Pa，下方水的深度h＝50cm。单向气阀〔不计质量〕是一个只能朝一个方向通入气体的装置，它外部为橡胶材质，将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口摩擦力的最大值f＝。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次的充入压强p0＝1×105Pa，V1＝300ml的气体。当容器内的气体压强到达肯定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出，水可以获得肯定的速度放射。重力加速度g＝10m/s2，容器口的横截面积S＝3×10﹣4m2，水的密度ρ＝1×103kg/m3。假设容器中的气体为抱负气体，充气和喷水时忽视温度的变化。〔1〕求水刚好喷水时容器内气体压强p；〔2〕求水刚好喷水时的充气次数；〔3〕水喷水过程中，容器内气体的p﹣V图像如图〔b〕所示，试估算容器内气体从状态a到状态b