2018届二轮复习-热学

第一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量、体积的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离，筒内气体体积。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为时，拉力减为零，此时气体体积为，随后浮筒和重物自动上浮。求和。已知大气压强，水的密度，重力加速度的大小。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。【答案】；【方法技巧】当拉力减为零时，物体处于平衡状态，根据平衡条件列方程；还有就是注意在运动过程中气体的温度和质量都保持不变，以此列玻意耳定律方程。2．讲基础（1）晶体与非晶体单晶体多晶体非晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体（2）液体的性质①液体的表面张力：(a)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．(b)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．②液晶的物理性质:(a)具有液体的流动性;(b)具有晶体的光学各向异性．(c)从某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．(3)饱和汽湿度①饱和汽与未饱和汽②饱和汽压③湿度:绝对湿度；相对湿度（4）气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2图象（5）理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：；气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例．3．讲典例案例1．如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑导热良好的汽缸，内有质量为m的导热活塞，缸内密封着理想气体。初状态整个装置静止不动，气体的长度为，设外界大气压强为保持不变，温度为，活塞横截面积为S，且，求：①环境温度保持不变，在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m、活塞重处于平衡时下降的高度；②在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m，为保持活塞位置不变，将系统放入加热箱中，重处于平衡时，缸内理想气体的温度为多少？【答案】①；②【名师点睛】本题考查气体实验定律的应用，关键时要确定初末状态的参量，正确求解封闭气体的压强，注意气体实验定律的适用条件．【趁热打铁】如下图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积S=0.01m2，中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气，A的质量可不计、B的质量为M，并与一劲度系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连。已知大气压强p0=1×105Pa，平衡时两活塞间的距离l0=0.6m。现用力压A，使之缓慢向下移动一定距离后保持平衡。此时，用于压A的力F=5×102N。假定气体温度保持不变，求:（1）

此时两活塞间的距离。（2）活塞A向下移的距离。（3）大气压对活塞A和活塞B做的总功。【答案】（1）0.4m（2）0.3m（3）200J【解析】【名师点睛】理想气体的状态方程（1）理想气体①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。（2）理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。案例2．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：①该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度？②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？【答案】①②吸热，200J【解析】①气体从状态A到状态B：得即气体从状态B到状态C：得即。②气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸收的热量。【名师点睛】解决气体问题的关键是挖掘出隐含条件，正确判断出气体变化过程，合理选取气体实验定律解决问题；对于内能变化．牢记温度是理想气体内能的量度，与体积无关．【趁热打铁】如图所示，长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10cm，外界大气压强不变.若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：①大气压强p0的值；②玻璃管重回到开口竖直向上时空气柱的长度．【答案】(1)p0=75cmHg(2)10.67cm【解析】【名师点睛】气体的状态变化问题关键是分析气体发生的是何种变化，要挖掘隐含的条件，比如玻璃管在空气中缓慢转动，往往温度不变，封闭气体发生等温变化．4．讲方法（1）气体的压强①求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解．②当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解．③对于平衡状态下的水银柱，选取任意一个液片，其两侧面的压强应相等．（2）应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤①选对象——根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。②找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。③认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清变化过程是正确选用物理规律的前提。④列方程——根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。（3）解决多汽缸问题的方法两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。（4）用图象法分析气体的状态变化类别图线特点举例p—VpV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远p—eq\f(1,V)斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p—T，斜率，即斜率越大，体积越小V—T，斜率，即斜率越大，压强越小5．讲易错【题目】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、横截面积均为S。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强为P0，外部气温为T0=273K保持不变，两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0．1P0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸人恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0．8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求：（1）第二次平衡时氮气的体积；（ii）水的温度。【错因】没有理解两部分的压强有什么关系。（ⅱ）活塞A从最初位置升到最高位置过程为等压过程，该过程的初态体积和温度分别为2hS和，末态体积为2.7hS，设末态温度为T，由盖-吕萨克定律解得【答案】（1）（ii）【名师点睛】本题是关于气体的连接体问题，知道两部分气体的总体积不变是正确解题的关键，分别对每部分气体作为研究对象、应用气态方程即可正确解题．考向03热力学定律1.讲高考（1）考纲要求知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。案例1．（多选）【2016·全国课标Ⅰ卷】（5分）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【答案】BDE【名师点睛】本题主要考查了热力学定律、理想气体的性质。此题考查了热学中的部分知识点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住热力学第一定律E=W+Q、热力学第二定律有关结论以及气体的状态变化方程等重要的知识点。案例2．【2015·重庆·10（1）】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【答案】D【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。【名师点睛】热学选择题的高频考点是分子动理论、热力学三大定律、固液气的性质、理想气体的内能和压强。需要识记主要的概念。案例3．（多选）【2014·全国Ⅰ·33】（1）（6分）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图象如图所示，下列判断正确的是：（）A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．A、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同【答案】ADE【方法技巧】利用图像结合理想气体状态方程以及热力学第一定律。2．讲基础（1）热力学第一定律①内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．②表达式：ΔU＝Q＋W.（2）能量守恒定律①内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律．②任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的．（3）热力学第二定律①两种表述(a)第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述)．(b)第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(开尔文表述)．②第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机．这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．3．讲典例案例1．（多选）下列说法中正确的是：（）A.温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多B.温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均速率大C.物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子平均动能越大D.相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等E.不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化【答案】ACE【解析】【名师点睛】此题考查了热学部分的几个简单的知识点；要注意温度是物体平均动能的标志，不同的物体温度相同，则分子平局动能相同，但是平均速率是不同的；影响物体内能的因素很多，有温度、体积、状态及物质的量等等.【趁热打铁】（多选）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示，下列判断正确的是：（）A、一定量气体膨胀对外做功，同时从外界吸收的热量，则它的内能增大B、在使两个分子间的距离由很远减小到很难在靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大C、由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力D、用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏伽德罗常数，只需再知道油的密度即可E、空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越慢【答案】ACE【解析】根据热力学第一定律知：，A正确；在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能先减小后增大，B错误；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力，C正确；用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的摩尔体积即可，D错误；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，E正确。【名师点睛】本题考查了选项3-3的内容，掌握热力学第一定律的应用，知道分子力与分子间距的关系，会利用油膜法测分子的直径．案例2．（多选）下列说法正确的是：（）A.气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B.布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积V0，则阿伏加德罗常数可表示为【答案】ABC【解析】【名师点睛】本题考查了热力学第一定律、温度是分子平均动能的标志以及热力学第二定律的应用，难度不大，对选修部分的学习要全面掌握，多加积累．【趁热打铁】（多选）下列对热力学定律的理解正确的是：（）A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功B．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能C．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D．热量不可能由低温物体传给高温物体E．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能可能减少【答案】ACE【解析】（1）在引起其他变化的情况下，从第一热源吸收热量可以将其全部变为功，A正确；由热力学第一定律可知，当时，,可以等于0，B错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，C正确；热量可以由低温物体传给高温物体，D错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对外做的功大于从外届吸收的热量，则物体的内能减少，E正确；故选ACE。【名师点睛】自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，热量可能由低温物体传递到高温物体，但要产生其它影响，第二类永动机不违背能量守恒，违背了热力学第二定律。4．讲方法（1）对热力学第一定律的理解及应用①热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关