2019年高考物理大二輪復習 專題訓練八 第1課時 熱學.doc

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2019年高考物理大二輪復習 專題訓練八 第1課時 熱學 專題定位　本專題用三課時分別解決選修3－3、3－4、3－5中高頻考查問題，高考對本部分內(nèi)容考查的重點和熱點有： 選修3－3：①分子大小的估算；②對分子動理論內(nèi)容的理解；③物態(tài)變化中的能量問題；④氣體實驗定律的理解和簡單計算；⑤固、液、氣三態(tài)的微觀解釋和理解；⑥熱力學定律的理解和簡單計算；⑦用油膜法估測分子大小等內(nèi)容． 選修3－4：①波的圖象；②波長、波速和頻率及其相互關系；③光的折射及全反射；④光的干涉、衍射及雙縫干涉實驗；⑤簡諧運動的規(guī)律及振動圖象；⑥電磁波的有關性質(zhì)． 選修3－5：①動量守恒定律及其應用；②原子的能級躍遷；③原子核的衰變規(guī)律；④核反應方程的書寫；⑤質(zhì)量虧損和核能的計算；⑥原子物理部分的物理學史和α、β、γ三種射線的特點及應用等． 應考策略　選修3－3內(nèi)容瑣碎、考查點多，復習中應以四塊知識(分子動理論、從微觀角度分析固體、液體、氣體的性質(zhì)、氣體實驗定律、熱力學定律)為主干，梳理出知識點，進行理解性記憶． 選修3－4內(nèi)容復習時，應加強對基本概念和規(guī)律的理解，抓住波的傳播和圖象、光的折射定律這兩條主線，強化訓練、提高對典型問題的分析能力． 選修3－5涉及的知識點多，而且多是科技前沿的知識，題目新穎，但難度不大，因此應加強對基本概念和規(guī)律的理解，抓住動量守恒定律和核反應兩條主線，強化典型題目的訓練，提高分析綜合題目的能力． 第1課時　熱　學 1．分子動理論 (1)分子大小 ①阿伏加德羅常數(shù)：NA＝6.021023 mol－1. ②分子體積：V0＝(占有空間的體積)． ③分子質(zhì)量：m0＝. ④油膜法估測分子的直徑：d＝. (2)分子熱運動的實驗基礎：擴散現(xiàn)象和布朗運動． ①擴散現(xiàn)象特點：溫度越高，擴散越快． ②布朗運動特點：液體內(nèi)固體小顆粒永不停息、無規(guī)則的運動，顆粒越小、溫度越高，運動越劇烈． (3)分子間的相互作用力和分子勢能 ①分子力：分子間引力與斥力的合力．分子間距離增大，引力和斥力均減??；分子間距離減小，引力和斥力均增大，但斥力總比引力變化得快． ②分子勢能：分子力做正功，分子勢能減??；分子力做負功，分子勢能增大；當分子間距為r0(分子間的距離為r0時，分子間作用的合力為0)時，分子勢能最?。? 2．固體和液體 (1)晶體和非晶體的分子結構不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同．晶體具有確定的熔點．單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性．晶體和非晶體在適當?shù)臈l件下可以相互轉化． (2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間．液晶具有流動性，在光學、電學物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性． (3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切． 3．氣體實驗定律 (1)等溫變化：pV＝C或p1V1＝p2V2； (2)等容變化：＝C或＝； (3)等壓變化：＝C或＝； (4)理想氣體狀態(tài)方程：＝C或＝. 4．熱力學定律 (1)物體內(nèi)能變化的判定：溫度變化引起分子平均動能的變化；體積變化，分子間的分子力做功，引起分子勢能的變化． (2)熱力學第一定律 ①公式：ΔU＝W＋Q； ②符號規(guī)定：外界對系統(tǒng)做功，W>0；系統(tǒng)對外界做功，W<0.系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q>0；系統(tǒng)向外界放出熱量，Q<0.系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU>0；系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU<0. (3)熱力學第二定律 熱力學第二定律的表述：①熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳遞的方向性表述)．②不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響(按機械能和內(nèi)能轉化的方向性表述)．③第二類永動機是不可能制成的． 兩種微觀模型 (1)球體模型(適用于固體、液體)：一個分子的體積V0＝π()3＝πd3，d為分子的直徑． (2)立方體模型(適用于氣體)：一個分子占據(jù)的平均空間V0＝d3，d為分子間的距離. 考向1　熱學基本規(guī)律與微觀量計算的組合 例1　(xx江蘇12A)一種海浪發(fā)電機的氣室如圖1所示．工作時，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強，從而驅(qū)動進氣閥門和出氣閥門打開或關閉．氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過程，推動出氣口處的裝置發(fā)電．氣室中的空氣可視為理想氣體． 圖1 (1)下列對理想氣體的理解，正確的有________． A．理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型 B．只要氣體壓強不是很高就可視為理想氣體 C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關 D．在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體實驗定律 (2)壓縮過程中，兩個閥門均關閉．若此過程中，氣室中的氣體與外界無熱量交換，內(nèi)能增加了3.4104J，則該氣體的分子平均動能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，活塞對該氣體所做的功________(選填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104J. (3)上述過程中，氣體剛被壓縮時的溫度為27℃，體積為0.224 m3，壓強為1個標準大氣壓．已知1 mol氣體在1個標準大氣壓、0℃時的體積為22.4 L，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023mol－1.計算此時氣室中氣體的分子數(shù)．(計算結果保留一位有效數(shù)字) 解析　(1)理想氣體是一種理想化模型，溫度不太低、壓強不太大的實際氣體可視為理想氣體；只有理想氣體才遵循氣體的實驗定律，選項A、D正確，選項B錯誤．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定，與體積無關，選項C錯誤． (2)因為理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定，當氣體的內(nèi)能增加時，氣體的溫度升高，溫度是分子平均動能的標志，則氣體分子的平均動能增大． 根據(jù)熱力學第一定律，ΔU＝Q＋W，由于Q＝0，所以W＝ΔU＝3.4104J. (3)設氣體在標準狀態(tài)時的體積為V1，等壓過程為： ＝ 氣體物質(zhì)的量為：n＝，且分子數(shù)為：N＝nNA 解得N＝NA 代入數(shù)據(jù)得N≈51024個 答案　(1)AD　(2)增大　等于　(3)51024 以題說法　解答微觀量計算問題時應注意： (1)固體、液體分子可認為緊靠在一起，可看成球體或立方體；氣體分子只能按立方體模型計算所占的空間． (2)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，計算時要注意抓住與其相關的三個量：摩爾質(zhì)量、摩爾體積和物質(zhì)的量． (1)1 mol任何氣體在標準狀況下的體積都是22.4 L．試估算溫度為0℃，壓強為2個標準大氣壓時單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)目為____________(結果保留兩位有效數(shù)字)． (2)下列說法正確的是(　　) A．液晶具有流動性，光學性質(zhì)各向異性 B．氣體的壓強是由氣體分子間斥力產(chǎn)生的 C．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力 D．氣球等溫膨脹，球內(nèi)氣體一定向外放熱 答案　(1)5.41025 　(2)AC 解析　(1)設0 ℃，p1＝2 atm，氣體的體積V1＝1 m3，在標準狀態(tài)下，壓強p2＝1 atm，氣體的體積為V2 由p1V1＝p2V2得：V2＝＝ m3＝2 m3 設氣體的分子個數(shù)為N，則N＝NA＝5.41025個． (2)氣體壓強是由大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的，B錯誤；氣體等溫膨脹說明：W<0，ΔU＝0，由ΔU＝W＋Q可知，Q＞0，球內(nèi)氣體吸熱，D錯誤． 考向2　熱學基本規(guī)律與氣體實驗定律的組合 例2　(xx新課標Ⅱ33)(1)下列說法正確的是________．(填正確答案標號) A．懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果 C．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點 D．高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故 E．干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結果 (2)如圖2所示，兩氣缸A、B粗細均勻，等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細管連通；A的直徑是B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩氣缸除A頂部導熱外，其余部分均絕熱，兩氣缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b，活塞下方充有氮氣，活塞a上方充有氧氣．當大氣壓為p0、外界和氣缸內(nèi)氣體溫度均為7℃且平衡時，活塞a離氣缸頂?shù)木嚯x是氣缸高度的，活塞b在氣缸正中間． 圖2 (ⅰ)現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮氣，當活塞b恰好升至頂部時，求氮氣的溫度； (ⅱ)繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升，當活塞a上升的距離是氣缸高度的時，求氧氣的壓強． 解析　(1)懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了水分子的無規(guī)則熱運動，選項A錯誤；空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果，選項B正確；彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點，選項C正確；高原地區(qū)水的沸點較低，是由于高原地區(qū)氣壓低，故水的沸點也較低，選項D錯誤；干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，是由于濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸收熱量，從而溫度會降低的緣故，選項E正確． (2)(ⅰ)活塞b升至頂部的過程中，活塞a不動，活塞a、b下方的氮氣經(jīng)歷等壓變化，設氣缸A的容積為V0，A、B兩氣缸內(nèi)氮氣初態(tài)的體積為V1，溫度為T1，末態(tài)體積為V2，溫度為T2，按題意，氣缸B的容積為，由題給數(shù)據(jù)及蓋—呂薩克定律有：V1＝V0＋＝V0① V2＝V0＋＝V0② ＝③ 由①②③式及所給的數(shù)據(jù)可得：T2＝320 K④ (ⅱ)活塞b升至頂部后，由于繼續(xù)緩慢加熱，活塞a開始向上移動，直至活塞上升的距離是氣缸高度的時，活塞a上方的氧氣經(jīng)歷等溫變化，設氧氣初態(tài)的體積為V1′，壓強為p1′，末態(tài)體積為V2′，壓強為p2′，由所給數(shù)據(jù)及玻意耳定律可得 V1′＝V0，p1′＝p0，V2′＝V0⑤ p1′V1′＝p2′V2′⑥ 由⑤⑥式可得：p2′＝p0 答案　(1)BCE　(2)(ⅰ)320 K　(ⅱ)p0 以題說法　應用氣體實驗定律的三個重點環(huán)節(jié)： (1)正確選擇研究對象：對于變質(zhì)量問題要保證研究質(zhì)量不變的部分；對于多部分氣體問題，要各部分獨立研究，各部分之間一般通過壓強找聯(lián)系． (2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會有兩個(或三個)參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來會比較準確、快速的找到規(guī)律． (3)認清變化過程：準確分析變化過程以便正確選用氣體實驗定律． (1)下列說法中正確的是________． A．理想氣體溫度升高時，分子的平均動能一定增大 B．一定質(zhì)量的理想氣體，體積減小時，單位體積的分子數(shù)增多，氣體的壓強一定增大 C．壓縮處于絕熱容器中的一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能一定增加 D．當分子間的相互作用力為引力時，其分子間沒有斥力 E．分子a從遠處靠近不動的分子b的過程中，當它們相互作用力為零時，分子a的動能一定最大 (2)如圖3所示，U形管兩臂粗細不等，開口向上，右端封閉的粗管橫截面積是開口的細管的三倍，管中裝入水銀，大氣壓為76 cmHg.左端開口管中水銀面到管口距離為11 cm，且水銀面比封閉管內(nèi)高4 cm，封閉管內(nèi)空氣柱長為11 cm.現(xiàn)在開口端用小活塞封住，并緩慢推動活塞，使兩管液面相平，推動過程中兩管的氣體溫度始終不變，試求： 圖3 ①粗管中氣體的最終壓強； ②活塞推動的距離． 答案　(1)ACE　(2)①88 cmHg?、?.5 cm 解析　(1)一定質(zhì)量的理想氣體，體積減小時，由于溫度變化不確定，則氣體的壓強不一定增大，故B錯誤；分子間同時存在引力和斥力，二力同時存在，故D錯誤．故選A、C、E. (2)①設左管橫截面積為S，則右管橫截面積為3S，以右管封閉氣體為研究對象． 初狀態(tài)p1＝80 cmHg，V1＝113S＝33S，兩管液面相平時，Sh1＝3Sh2，h1＋h2＝4 cm，解得h2＝1 cm，此時右端封閉管內(nèi)空氣柱長l＝10 cm，V2＝103S＝30S 氣體做等溫變化有p1V1＝p2V2 即8033S＝p230S p2＝88 cmHg. ②以左管被活塞封閉氣體為研究對象 p1′＝76 cmHg，V1′＝11S，p2＝p2′＝88 cmHg 氣體做等溫變化有p1′V1′＝p2′V2′ 解得V2′＝9.5S 活塞推動的距離為L＝11 cm＋3 cm－9.5 cm＝4.5 cm (1)下列說法中正確的是________． A．當分子間的距離增大時，分子間的斥力減小，引力增大 B．一定質(zhì)量的理想氣體對外界做功時，它的內(nèi)能有可能增加 C．有些單晶體沿不同方向的光學性質(zhì)不同 D．從單一熱源吸收熱量，使之全部變成功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的 圖4 (2)有一導熱氣缸，氣缸內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的橫截面積為S，大氣壓強為p0.如圖4所示，氣缸水平放置時，活塞距離氣缸底部的距離為L，現(xiàn)將氣缸豎立起來，活塞將緩慢下降，不計活塞與氣缸間的摩擦，不計氣缸周圍環(huán)境溫度的變化，求活塞靜止時活塞到氣缸底部的距離． 答案　(1)BCD　(2)L 解析　(2)缸內(nèi)密閉的氣體經(jīng)歷的是等溫過程，設氣缸豎直放置后，活塞靜止時活塞到氣缸底部的距離為h. 氣缸水平放置時，對活塞有： p1S－p0S＝0 氣缸豎直放置后活塞靜止時，對活塞有： p2S－mg－p0S＝0 據(jù)玻意耳定律有：p1LS＝p2hS 解得：h＝L 考向3　氣體實驗定律與熱力學定律的綜合問題分析技巧 例3　如圖5所示，一圓柱形絕熱容器豎直放置，通過絕熱活塞封閉著攝氏溫度為t1的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h1.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時間，使其溫度上升到t2(攝氏溫度)，若這段時間內(nèi)氣體吸收的熱量為Q，已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，求： 圖5 (1)氣體的壓強； (2)這段時間內(nèi)活塞上升的距離是多少？ (3)這段時間內(nèi)氣體的內(nèi)能如何變化，變化了多少？ 解析　(1)對活塞受力分析，由平衡條件得p＝p0＋ (2)設溫度為t2時活塞與容器底部相距h2. 由蓋—呂薩克定律＝得： ＝ 由此得：h2＝ 活塞上升的距離為Δh＝h2－h(huán)1＝. (3)氣體對外做功為W＝pSΔh＝(p0＋)S＝(p0S＋mg) 由熱力學第一定律可知 ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg). 答案　(1)p0＋　(2) (3)Q－(p0S＋mg) 以題說法　這類綜合問題對熱力學第一定律的考查有定性判斷和定量計算兩種方式： (1)定性判斷．利用題中的條件和符號法則對W、Q、ΔU中的其中兩個量做出準確的符號判斷，然后利用ΔU＝W＋Q對第三個量做出判斷． (2)定量計算．一般計算等壓變化過程做的功，即W＝pΔV，然后結合其他條件，利用ΔU＝W＋Q進行相關計算． 注意符號正負的規(guī)定．若研究對象為氣體，對氣體做功的正負由氣體體積的變化決定．氣體體積增大，氣體對外界做功，W<0；氣體的體積減小，外界對氣體做功，W>0.若氣體吸熱，Q＞0；若氣體對外放熱，Q＜0. (xx山東36)(1)如圖6所示，內(nèi)壁光滑、導熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體．當環(huán)境溫度升高時，缸內(nèi)氣體________．(雙選，填正確答案標號) 圖6 a．內(nèi)能增加 b．對外做功 c．壓強增大 d．分子間的引力和斥力都增大 (2)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖7所示．將一質(zhì)量M＝3103 kg、體積V0＝0.5 m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上．向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體，開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40 m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1 m3.在拉力作用下浮筒緩慢上升，當筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時，拉力減為零，此時筒內(nèi)氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動上浮．求V2和h2. (已知大氣壓強p0＝1105 Pa，水的密度ρ＝1103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2.不計水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略．) 圖7 答案　(1)ab　(2)2.5 m3　10 m 解析　(2)當F＝0時，由平衡條件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入數(shù)據(jù)得V2＝2.5 m3② 設筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強分別為p1、p2，由題意得 p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 聯(lián)立②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得h2＝10 m (限時：30分鐘) 題組1　熱學基本規(guī)律與微觀量計算的組合 1．常溫水中用氧化鈦晶體和鉑作電極，在太陽光照射下分解水，可以從兩電極上分別獲得氫氣和氧氣．已知分解1 mol的水可得到1 mol氫氣，1 mol氫氣完全燃燒可以放出2.858105 J的能量，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023 mol－1，水的摩爾質(zhì)量為1.810－2 kg/mol.則2 g水分解后得到氫氣分子總數(shù)為________個；2 g水分解后得到的氫氣完全燃燒所放出的能量為________ J．(均保留兩位有效數(shù)字) 答案　6.71022　3.2104 解析　由題意知，2 g氫氣分子的物質(zhì)的量為 mol，故氫分子的總數(shù)為6.021023≈6.71022 個；2 g水分解后得到的氫氣完全燃燒所放出的能量Q＝2.858105 J≈3.2104 J. 2．(1)下列說法正確的是________． A．氣體擴散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力 B．對于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動能越大 C．熱量總是自發(fā)的從分子平均動能大的物體傳遞到分子平均動能小的物體 D．用活塞壓縮氣缸內(nèi)的理想氣體，對氣體做了3.0105 J的功，同時氣體向外界放出1.5105 J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5105 J E．在陽光照射下，可以觀察到教室空氣中飛舞的灰塵做無規(guī)則運動，灰塵的運動屬于布朗運動 (2)已知在標準狀況下水蒸氣的摩爾體積為V，密度為ρ，每個水分子的質(zhì)量為m，體積為V1，請寫出阿伏加德羅常數(shù)的表達式NA＝________(用題中的字母表示)．已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.01023 mol－1，標準狀況下水蒸氣摩爾體積V＝22.4 L，現(xiàn)有標準狀況下10 L水蒸氣，所含的分子數(shù)為____________． 答案　(1)BCD　(2)　2.71023 題組2　熱學基本規(guī)律與氣體實驗定律的組合 3．(1)如圖1所示，氣缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)．現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞達到新的平衡，不計氣體分子勢能，不計活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變，則下列判斷正確的是________． 圖1 A．氣體A吸熱，內(nèi)能增加 B．氣體B吸熱，對外做功，內(nèi)能不變 C．氣體A分子的平均動能增大 D．氣體A和氣體B內(nèi)每個分子的動能都增大 E．氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞總次數(shù)減少 圖2 (2)如圖2所示，在左端封閉右端開口的U形管中用水銀柱封一段空氣柱L，當空氣柱的溫度為14℃時，左臂水銀柱的長度h1＝10 cm，右臂水銀柱長度h2＝7 cm，空氣柱長度L＝15 cm；將U形管左臂放入100℃水中且狀態(tài)穩(wěn)定時，左臂水銀柱的長度變?yōu)? cm.求出當時的大氣壓強(單位用cmHg)． 答案　(1)ACE　(2)75.25 cmHg 解析　(2)對于封閉的空氣柱(設大氣壓強為p0) 初態(tài)：p1＝p0＋h2－h(huán)1＝(p0－3) cmHg V1＝LS＝15S(cm3) T1＝287 K 末態(tài)：h1′＝7 cm，h2′＝10 cm， 故壓強p2＝p0＋h2′－h(huán)1′＝(p0＋3) cmHg V2＝(L＋3)S＝18S(cm3) T2＝373 K 由理想氣體狀態(tài)方程得＝ 解得大氣壓強為p0≈75.25 cmHg. 4．(1)關于一定量的理想氣體，下列說法正確的是(　　) A．氣體分子的體積是指每個氣體分子平均所占有的空間體積 B．只要能增加氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以升高 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 圖3 (2)“拔火罐”是一種中醫(yī)療法，為了探究“火罐”的“吸力”，某人設計了如圖3所示的實驗．圓柱狀氣缸(橫截面積為S)被固定在鐵架臺上，輕質(zhì)活塞通過細線與重物m相連，將一團燃燒的輕質(zhì)酒精棉球從缸底的開關K處扔到氣缸內(nèi)，酒精棉球熄滅時(設此時缸內(nèi)溫度為t ℃)關閉開關K，此時活塞下的細線剛好拉直且拉力為零，而這時活塞距缸底為L.由于氣缸傳熱良好，重物被吸起，最后重物穩(wěn)定在距地面處．已知環(huán)境溫度為27℃不變，與大氣壓強相當，氣缸內(nèi)的氣體可看作理想氣體，求t值． 答案　(1)BDE　(2)127 ℃ 解析　(2)當氣缸內(nèi)溫度為t ℃時，氣缸內(nèi)封閉氣體Ⅰ狀態(tài)： p1＝p0 V1＝LS T1＝(273＋t) K 當氣缸內(nèi)溫度為27 ℃時，氣缸內(nèi)封閉氣體Ⅱ狀態(tài)： p2＝p0－＝p0 V2＝LS T2＝300 K 由理想氣體狀態(tài)方程：＝ T1＝400 K 故t＝127 ℃ 5．(1)下列判斷正確的有________． A．液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學各向異性 B．氣體經(jīng)等壓升溫后，內(nèi)能增大，外界需要對氣體做功 C．當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總隨分子間距離的減小而減小 D．小昆蟲能在水面上跑動，是因為水的表面張力的緣故 E．第二類永動機不能實現(xiàn)，并不是因為違背了能量守恒定律 (2)如圖4所示，一個密閉的導熱氣缸里用質(zhì)量為M、橫截面積為S的活塞封閉了A、B兩部分氣體，此時上下氣體體積相等，當把氣缸倒置穩(wěn)定后A、B兩部分氣體體積比為1∶2，重力加速度為g，求后來B氣體的壓強． 圖4 答案　(1)ADE　(2) 解析　(2)由初始平衡狀態(tài)：pAS＋Mg＝pBS 由最終平衡狀態(tài)：pA′S－Mg＝pB′S 設氣缸總容積為V，因為氣缸導熱，氣體做等溫變化，有： pA＝pA′　pB＝pB′ 聯(lián)立上面的方程，得pB′＝ 6．(1)下列說法中正確的是________． A．凡是具有規(guī)則幾何形狀的物體一定是單晶體，單晶體和多晶體都具有各向異性 B．液體表面層內(nèi)分子分布比液體內(nèi)部稀疏，所以分子間作用力表現(xiàn)為引力 C．布朗運動是懸浮在液體中的固體分子的運動，它間接說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 D．滿足能量守恒定律的客觀過程并不都是可以自發(fā)地進行的 E．一定量的氣體，在壓強不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加 (2)如圖5是粗細均勻一端封閉一端開口的U形玻璃管，大氣壓強p0＝76 cmHg，當兩管水銀面相平時，左管被封閉氣柱長L1＝20 cm、溫度t1＝31 ℃，求： 圖5 ①當氣柱溫度t2等于多少℃時，左管中氣柱長為21 cm? ②保持t1溫度不變，為使左管氣柱變?yōu)?9 cm，應在右管加入多長的水銀柱？ 答案　(1)BDE　(2)①54.6 ℃?、? cm 解析　(2)①當左管氣柱變?yōu)?1 cm時，右管水銀面將比左管水銀面高2 cm， 此時左管氣柱壓強：p2＝(76＋2) cmHg＝78 cmHg 研究左管氣柱由一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程： ＝ 其中p1＝p0＝76 cmHg，V1＝20S，T1＝(273＋31) K＝304 K，V2＝21S，T2＝(273 ＋t2)K 代入數(shù)據(jù)解得：t2＝54.6 ℃ ②設左管氣柱變?yōu)?9 cm時壓強為p3，由題意可知左管氣柱做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：p1V1＝p3V3 得76 cmHg20S＝p319S 解得：p3＝80 cmHg 右管加入的水銀柱長：h＝80 cm－76 cm＋(20－19)2 cm＝6 cm 題組3　氣體實驗定律與熱力學定律的綜合問題分析技巧 7．(xx重慶10)(1)重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(　　) A．壓強增大，內(nèi)能減小 B．吸收熱量，內(nèi)能增大 C．壓強減小，分子平均動能增大 D．對外做功，分子平均動能減小 (2)圖6為一種減震墊，上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡，每個氣泡內(nèi)充滿體積為V0、壓強為p0的氣體．當平板狀物品平放在氣泡上時，氣泡被壓縮．若氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體，其溫度保持不變．當體積壓縮到V時氣泡與物品接觸面的面積為S.求此時每個氣泡內(nèi)氣體對接觸面處薄膜的壓力． 圖6 答案　(1)B　(2)S 解析　(1)儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，溫度升高，氣體從外界吸收熱量，分子平均動能增大，內(nèi)能增大，壓強變大．因氣體體積不變，故外界對氣體不做功，只有B正確． (2)取氣泡內(nèi)的氣體研究，設壓縮后氣泡內(nèi)氣體壓強為p，由玻意耳定律得p0V0＝pV，則p＝，故氣體對接觸面處薄膜的壓力F＝pS＝S. 8．如圖7所示，一個絕熱的氣缸豎直放置，內(nèi)有一個絕熱且光滑的活塞，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，隔板將氣缸分成兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B.活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與隔板相距h.現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當A氣體吸收熱量Q時，活塞上升了h，此時氣體的溫度為T1.已知大氣壓強為p0，重力加速度為g. 圖7 (1)加熱過程中，若A氣體內(nèi)能增加了ΔE1，求B氣體內(nèi)能增加量ΔE2. (2)現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當活塞恰好回到原來的位置時A氣體的溫度為T2.求此時添加砂粒的總質(zhì)量Δm. 答案　(1)Q－(mg＋p0S)h－ΔE1 (2)(－1)(＋m) 解析　(1)B氣體對外做功 W＝pSh＝(p0S＋mg)h 由熱力學第一定律得ΔE1＋ΔE2＝Q－W 解得ΔE2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔE1 (2)B氣體的初狀態(tài) p1＝p0＋　V1＝2hS　T1 B氣體末狀態(tài) p2＝p0＋　V2＝hS　T2 由氣態(tài)方程＝ 解得Δm＝(－1)(＋m) 9．(xx河北保定二模)(1)下列說法正確的是________． A．溫度是分子平均動能的標志，物體溫度越高，則物體的分子平均動能越大 B．布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的組成懸浮顆粒的固體分子的無規(guī)則運動 C．一定質(zhì)量的理想氣體，若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變 D．氣體的溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關 E．當分子間的距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越小 (2)如圖8所示，一豎直放置的氣缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S，氣體最初的體積為V0，最初的壓強為，氣缸內(nèi)壁光滑且缸壁導熱性能良好．開始活塞被固定在A處，打開固定螺栓K，活塞下落，經(jīng)過足夠長時間后，活塞停在B處，設周圍環(huán)境溫度保持不變，已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，若一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定．求： 圖8 ①活塞停在B點時缸內(nèi)封閉氣體的體積V； ②整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q. 答案　(1)ACD　(2)①?、?＋)V0 解析　(2)①設活塞在B處時封閉氣體的壓強為p，活塞處于平衡狀態(tài)： p0S＋mg＝pS 解得：p＝p0＋ 由玻意耳定律：＝pV 解得：V＝ ②從活塞下落至活塞重新平衡的過程，設活塞下降的高度為h：h＝ 則外界對氣體做功W：W＝(p0S＋mg)h 氣體溫度相同，內(nèi)能不變，由熱力學第一定律可知：Q＝W 聯(lián)立解得：Q＝(＋)V0 10．(1)下列說法正確的是________． A．單晶體和多晶體在物理性質(zhì)上均表現(xiàn)為各向異性 B．墨水滴入水中出現(xiàn)擴散現(xiàn)象，這是分子無規(guī)則運動的結果 C．不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功 D．縫衣針漂浮在水面上是表面張力作用的結果 (2)如圖9所示，有一光滑的導熱性能良好的活塞C將容器分成A、B兩室，A室體積為V0，B室的體積是A室的兩倍，A、B兩室分別有一定質(zhì)量的理想氣體．A室上連有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計)，當兩邊水銀柱高度差為19 cm時，兩室氣體的溫度均為T1＝300 K．若氣體的溫度緩慢變化，當U形管兩邊水銀柱等高時，求：(外界大氣壓等于76 cm汞柱) 圖9 ①此時氣體的溫度為多少？ ②在這個過程中B氣體的內(nèi)能如何變化？做功情況如何？從外界吸熱還是放熱？(不需說明理由) 答案　(1)BD (2)①240 K?、谠谶@個過程中B氣體的內(nèi)能減少；外界對氣體不做功，氣體對外界放熱 解析　(2)①由題意知，氣體的狀態(tài)參量為： 初狀態(tài) 對A氣體： VA＝V0，TA＝T1＝300 K，pA＝p0＋h＝95 cmHg 對B氣體： VB＝2V0，TB＝T1＝300 K，pB＝p0＋h＝95 cmHg 末狀態(tài) 對A氣體： VA′＝V，pA′＝p0＝76 cmHg 對B氣體： VB′＝3V0－V，pB′＝p0＝76 cmHg 由理想氣體狀態(tài)方程得： 對A氣體：＝ 對B氣體：＝ 代入數(shù)據(jù)解得：T＝240 K，V＝V0 ②氣體B末狀態(tài)的體積：VB′＝3V0－V＝2V0＝VB， 由于整個過程中氣體B初末狀態(tài)體積不變，外界對氣體不做功，溫度降低，內(nèi)能減小，由熱力學第一定律可知，氣體對外放出熱量．