高考物理 考前三个月 名师考点点拨专题讲练15 热学（含14真题及原创解析）新人教版.doc

2015届高考物理 考前三个月 名师考点点拨专题讲练15 热学（含14真题及原创解析）新人教版高考定位高考对本专题内容考查的重点和热点有：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小等内容应考策略：内容琐碎、考查点多，复习中应以四块知识(分子动理论、从微观角度分析固体、液体、气体的性质、气体实验定律、热力学定律)为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆考题1热学基本规律与微观量计算的组合例1(2014江苏12a)一种海浪发电机的气室如图1所示工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电气室中的空气可视为理想气体图1(1)下列对理想气体的理解，正确的有_a理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型b只要气体压强不是很高就可视为理想气体c一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关d在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律(2)压缩过程中，两个阀门均关闭若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4104j，则该气体的分子平均动能_(选填“增大”、“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功_(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104j.(3)上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27，体积为0.224 m3，压强为1个标准大气压已知1 mol气体在1个标准大气压、0时的体积为22.4 l，阿伏加德罗常数na6.021023mol1.计算此时气室中气体的分子数(计算结果保留一位有效数字)解析(1)理想气体是一种理想化模型，温度不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，选项a、d正确，选项b错误一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项c错误(2)因为理想气体的内能完全由温度决定，当气体的内能增加时，气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能增大根据热力学第一定律，uqw，由于q0，所以wu3.4104j.(3)设气体在标准状态时的体积为v1，等压过程为：气体物质的量为：n，且分子数为：nnna解得nna代入数据得n51024个答案(1)ad(2)增大等于(3)510241(1)1 mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4 l试估算温度为0，压强为2个标准大气压时单位体积内气体分子数目为_(结果保留两位有效数字)(2)下列说法正确的是()a液晶具有流动性，光学性质各向异性b气体的压强是由气体分子间斥力产生的c液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力d气球等温膨胀，球内气体一定向外放热答案(1)5.41025 (2)ac解析(1)设0 ，p12 atm，气体的体积v11 m3，在标准状态下，压强p21 atm，气体的体积为v2由p1v1p2v2得：v2 m32 m3设气体的分子个数为n，则nna5.41025个(2)气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的，b错误；气体等温膨胀说明：w0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即q0，根据热力学第一定律uwq知，内能增大，温度升高，选项a、c正确；根据理想气体状态方程c可判断压强一定增大，选项b、d错误5(2014重庆10)(1)重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()a压强增大，内能减小b吸收热量，内能增大c压强减小，分子平均动能增大d对外做功，分子平均动能减小(2)图5为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为v0、压强为p0的气体当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变当体积压缩到v时气泡与物品接触面的面积为s.求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力图5答案(1)b(2)s解析(1)储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有b正确(2)取气泡内的气体研究，设压缩后气泡内气体压强为p，由玻意耳定律得p0v0pv，则p，故气体对接触面处薄膜的压力fpss.6(1)下列说法中正确的是_a当分子间的距离增大时，分子间的斥力减小，引力增大b一定质量的理想气体对外界做功时，它的内能有可能增加c有些单晶体沿不同方向的光学性质不同d从单一热源吸收热量，使之全部变成功而不产生其他影响是不可能的(2)有一导热气缸，气缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为s，大气压强为p0.如图6所示，气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为l，现将气缸竖立起来，活塞将缓慢下降，不计活塞与气缸间的摩擦，不计气缸周围环境温度的变化，求活塞静止时活塞到气缸底部的距离图6答案(1)bcd(2)l解析(2)缸内密闭的气体经历的是等温过程，设气缸竖直放置后，活塞静止时活塞到气缸底部的距离为h.气缸水平放置时，对活塞有：p1sp0s0气缸竖直放置后活塞静止时，对活塞有：p2smgp0s0据玻意耳定律有：p1lsp2hs解得：hl应用气体实验定律的三个重点环节：1正确选择研究对象：对于变质量问题要保证研究质量不变的部分；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系2列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律3认清变化过程：准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律考题3气体实验定律与热力学定律综合问题的分析技巧例3如图7所示，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为s，与容器底部相距h1.现通过电热丝给气体加热一段时间，使其温度上升到t2(摄氏温度)，若这段时间内气体吸收的热量为q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求：图7(1)气体的压强；(2)这段时间内活塞上升的距离是多少？(3)这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？解析(1)对活塞受力分析，由平衡条件得pp0(2)设温度为t2时活塞与容器底部相距h2.由盖吕萨克定律得：由此得：h2活塞上升的距离为hh2h1.(3)气体对外做功为wpsh(p0)s(p0smg)由热力学第一定律可知uqwq(p0smg).答案(1)p0(2)(3)q(p0smg)7(1)下列说法正确的是_a当分子力表现为引力时，分子力和分子势能都是随着分子间距离的增大而减小b单晶体和多晶体都有确定的熔点和凝固点c在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生d当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部(2)如图8所示，导热材料制成的截面积相等、长度均为l60 cm的气缸a、b通过带有阀门的管道连接，初始时阀门关闭厚度不计的光滑活塞c位于b内左侧，在a内充满压强pa2.0105 pa的理想气体，b内充满压强pb1.0105 pa的同种理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温不变现打开阀门，求：图8平衡后活塞向右移动的距离和b中气体的压强；活塞移动过程中b中气体是吸热还是放热？答案(1)bd(2)20 cm1.5105 pa放热解析(2)平衡后两部分气体的压强相等设为p，设活塞的面积为s，活塞移动的距离为x，根据玻意耳定律palsp(lx)spblsp(lx)s解得p1.5105 pax20 cm活塞向右移动压缩b内气体，即外界对b气体做功，但温度不变，故内能不变根据热力学第一定律，b气体放出热量8(1)下列说法中正确的有_a已知水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数b布朗运动说明分子在永不停息地做无规则运动c两个分子间由很远(r109 m)距离减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大d露珠呈球状是由于液体表面张力的作用(2)如图9甲所示，一端开口导热良好的气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积为50 cm2，气缸全长21 cm，气缸质量20 kg，大气压强为1105 pa，当温度为7 时，活塞封闭的气柱长10 cm，现将气缸倒过来竖直悬挂在天花板上，如图乙所示，g取10 m/s2.图9求稳定后，活塞相对气缸移动的距离；当气缸被竖直悬挂在天花板上，活塞下降并达到稳定的过程中，判断气缸内气体是吸热还是放热，并简述原因答案(1)abd(2)5 cm吸热气缸倒置过程中，气缸内气体体积变大，对外做功，而气体内能不变，据热力学第一定律，气缸内气体吸热解析(2)设气缸倒置前后被封闭的气体的压强分别为p1和p2，气柱体积分别为v1和v2，活塞向下移动的距离为x，则p1p01.2105 pa，v1l1sp2p00.8105 pa，v2l2s(l1x)s因为气缸导热良好，则气缸倒置前后温度不变，由玻意耳定律得：p1v1p2v2解得x5 cm气缸倒置过程中，气缸内气体体积变大，对外做功，而气体内能不变，所以，气缸内气体吸热9(1)下列说法正确的是_a单晶体和多晶体在物理性质上均表现为各向异性b墨水滴入水中出现扩散现象，这是分子无规则运动的结果c不可能从单一热源吸收热量全部用来做功d缝衣针漂浮在水面上是表面张力作用的结果(2)如图10所示，有一光滑的导热性能良好的活塞c将容器分成a、b两室，a室体积为v0，b室的体积是a室的两倍，a、b两室分别有一定质量的理想气体a室上连有一u形管(u形管内气体的体积忽略不计)，当两边水银柱高度差为19 cm时，两室气体的温度均为t1300 k若气体的温度缓慢变化，当u形管两边水银柱等高时，求：(外界大气压等于76 cm汞柱)图10此时气体的温度为多少？在这个过程中b气体的内能如何变化？做功情况如何？从外界吸热还是放热？(不需说明理由)答案(1)bd(2)240 k在这个过程中b气体的内能减少；外界对气体不做功，气体对外界放热解析(2)由题意知，气体的状态参量为：初状态对a气体：vav0，tat1300 k，pap0h95 cmhg对b气体：vb2v0，tbt1300 k，pbp0h95 cmhg末状态对a气体：vav，pap076 cmhg对b气体：vb3v0v，pbp076 cmhg由理想气体状态方程得：对a气体：对b气体：代入数据解得：t240 k，vv0气体b末状态的体积：vb3v0v2v0vb，由于整个过程中气体b初末状态体积不变，外界对气体不做功，温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体对外放出热量这类综合问题对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式：(1)定性判断利用题中的条件和符号法则对w、q、u中的其中两个量做出准确的符号判断，然后利用uwq对第三个量做出判断(2)定量计算一般计算等压变化过程的功，即wpv，然后结合其他条件，利用uwq进行相关计算(3)注意符号正负的规定若研究对象为气体，对气体做功的正负由气体体积的变化决定气体体积增大，气体对外界做功，w0.知识专题练训练15题组1热学基本规律与微观量计算的组合1以下说法正确的是_a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及气体分子的平均动能都有关b布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动c当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小d如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大e当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小答案ace解析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及气体分子的平均动能都有关，单位体积内的分子数越多，则气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多；分子的平均动能越大，则气体的平均速率越大，则气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多，选项a正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，它说明液体分子不停息地做无规则热运动，选项b错误；当分子间的引力和斥力平衡时，即rr0位置，分子势能最小，选项c正确；如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，但是如果气体的体积变大，则气体分子密度减小，因此压强不一定增大，选项d错误；当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，选项e正确2在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6 ml的油酸溶于酒精中制成104 ml的油酸酒精溶液用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1 ml.用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图1所示已知玻璃板上正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为_ m2(保留两位有效数字)由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为_ m(保留两位有效数字)图1答案1.11027.31010解析正方形小方格的边长为1 cm，则每个小方格的面积为1 cm21104 m2，油膜所占方格的个数以超过半格算一格，不够半格舍去的原则，对照图像可得共占据方格112个，所以油膜面积约为1121104 m21.1102 m2.油膜为单分子薄膜，即油膜厚度等于分子直径，所以有d7.31010 m.题组2热学基本规律与气体实验定律的组合3(1)关于一定量的理想气体，下列说法正确的是()a气体分子的体积是指每个气体分子平均所占有的空间体积b只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高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，其内能不一定增加e气体在等压膨胀过程中温度一定升高(2)“拔火罐”是一种中医疗法，为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图2所示的实验圆柱状气缸(横截面积为s)被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关k处扔到气缸内，酒精棉球熄灭时(设此时缸内温度为t )关闭开关k，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为l.由于气缸传热良好，重物被吸起，最后重物稳定在距地面处已知环境温度为27不变，与大气压强相当，气缸内的气体可看作理想气体，求t值图2答案(1)bde(2)127 解析(2)当气缸内温度为t 时，气缸内封闭气体状态：p1p0v1lst1(273t) k当气缸内温度为27 时，气缸内封闭气体状态：p2p0p0v2lst2300 k由理想气体状态方程：t1400 k故t127 4(1)下列判断正确的有_a液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性b气体经等压升温后，内能增大，外界需要对气体做功c当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总随分子间距离的减小而减小d小昆虫能在水面上跑动，是因为水的表面张力的缘故e第二类永动机不能实现，并不是因为违背了能量守恒定律(2)如图3所示，一个密闭的导热气缸里用质量为m、横截面积为s的活塞封闭了a、b两部分气体，此时上下气体体积相等，当把气缸倒置稳定后a、b两部分气体体积比为12，重力加速度为g，求后来b气体的压强图3答案(1)ade(2)解析(2)由初始平衡状态：pasmgpbs由最终平衡状态：pasmgpbs设气缸总容积为v，因为气缸导热，气体做等温变化，有：papapbpb联立上面的方程，得pb5(1)下列说法中正确的是_a凡是具有规则几何形状的物体一定是单晶体，单晶体和多晶体都具有各向异性b液体表面层内分子分布比液体内部稀疏，所以分子间作用力表现为引力c布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它间接说明分子永不停息地做无规则运动d满足能量守恒定律的客观过程并不都是可以自发地进行的e一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加(2)如图4是粗细均匀一端封闭一端开口的u形玻璃管，大气压强p076 cmhg，当两管水银面相平时，左管被封闭气柱长l120 cm、温度t131 ，求：图4当气柱温度t2等于多少时，左管中气柱长为21 cm?保持t1温度不变，为使左管气柱变为19 cm，应在右管加入多长的水银柱？答案(1)bde(2)54.6 6 cm解析(2)当左管气柱变为21 cm时，右管水银面将比左管水银面高2 cm，此时左管气柱压强：p2(762) cmhg78 cmhg研究左管气柱由一定质量理想气体状态方程：其中p1p076 cmhg，v120s，t1(27331) k304 k，v221s，t2(273 t2)k代入数据解得：t254.6 设左管气柱变为19 cm时压强为p3，由题意可知左管气柱做等温变化，根据玻意耳定律：p1v1p3v3得76 cmhg20sp319s解得：p380 cmhg右管加入的水银柱长：h80 cm76 cm(2019)2 cm6 cm6如图5所示，一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l062 cm，系统温度为27.因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：图5保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升2 cm(开口仍在水银槽液面以下)，结果液面高度差增加1 cm；将系统温度升到77，结果液面高度差减小1 cm.已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为是273.求：()实际大气压为多少cmhg?()初始状态玻璃管内的空气柱有多长？答案()75 cmhg()12 cm解析()设大气压强相当于高为h的水银柱产生的压强，初始状态空气柱的长度为x，玻璃管的横截面积为s，则由理想气体状态方程由第一次实验的初、末状态有(hl0)xs(hl0l1)(xhl1)s由第二次实验的初、末状态有两式中t1和t2分别为300 k和350 k，依据两式可求得h75 cm，x12 cm，故实际大气压为75 cmhg，初始状态玻璃管内的空气柱长12 cm.7如图6所示，长为31 cm、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10 cm，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15 cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：图6(1)大气压强p0的值；(2)玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度答案(1)75 cmhg(2)10.67 cm解析(1)设玻璃管横截面积为s，由题意知，封闭气体发生等温变化初态：p1p021 cmhg，v110s末态：p2p015 cmhg，v2(3115)s16s由玻意耳定律，得p1v1p2v2，p075 cmhg(2)p3p015 cmhg90 cmhg，v3ls，p1v1p3v3，可求l10.67 cm题组3气体实验定律与热力学定律综合问题的分析技巧8(1)如图7所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体a和b，活塞处于静止平衡状态现通过电热丝对气体a加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是_图7a气体a吸热，内能增加b气体b吸热，对外做功，内能不变c气体a分子的平均动能增大d气体a和气体b内每个分子的动能都增大e气体b分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少(2)如图8所示，在左端封闭右端开口的u形管中用水银柱封一段空气柱l，当空气柱的温度为14时，左臂水银柱的长度h110 cm，右臂水银柱长度h27 cm，空气柱长度l15 cm；将u形管左臂放入100水中且状态稳定时，左臂水银柱的长度变为7 cm.求出当时的大气压强(单位用cmhg)图8答案(1)ace(2)75.25 cmhg解析(2)对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)初态：p1p0h2h1(p03) cmhgv1ls15s(cm3)t1287 k末态：h17 cm，h210 cm，故压强p2p0h2h1(p03) cmhgv2(l3)s18s(cm3)t2373 k由理想气体状态方程得解得大气压强为p075.25 cmhg.9(1)下列说法正确的是_a温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，则物体的分子平均动能越大b布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动c一定质量的理想气体，若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变d气体的温度每升高1 k所吸收的热量与气