1、专题十四 热学 考点 1分子动理论内能 揭秘热点考向揭秘热点考向 2020 全国,33(1),5 分分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r1时,F=0.分子间 势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零.若一分子固定于原点O,另一分子 从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,势能(填“减小” “不 变” 或 “增大” );在间距由r2减小到r1的过程中,势能(填 “减小” “不变” 或 “增大” ); 在间距等于r1处,势能(填“大于” “等于”或“小于”)零. 拓展变式拓展变式 1.2015 新课标全国,33(1),5 分,多选关于扩散现象,下列说法正确
2、的是() A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由液体的对流形成的 2. 如图所示是通过扫描隧道显微镜拍下的照片:48 个铁原子在铜的表面排列成圆圈,构成了“量 子围栏”.为了估算铁原子直径,查到以下数据:铁的密度=7.810 3 kg/m 3,摩尔质量 M=5.6 10 -2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.010 23 mol -1.若将铁原子简化为球体模型,铁原子直径的 表达式D=,铁原子直径约为m(结果保留 1 位有效数字). 3.如图甲、乙所
3、示, 用F表示两分子间的作用力,用Ep表示两分子系统所具有的分子势能,在 两个分子之间的距离由 10r0变为r0的过程中 () 图甲 图乙 A.F不断增大,Ep不断减小 B.F先增大后减小,Ep不断减小 C.F不断增大,Ep先增大后减小 D.F、Ep都是先增大后减小 4.2019 全国,33(1),5 分用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓 度的油酸酒精溶液,稀释的目的是. 实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以. 为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是. 考点 2固体、液体和气体热力学定律 揭秘热点考向揭秘热点考向 2020 山东,15,7 分中
4、医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上, 进而治疗某些疾病.常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端 开口,上端留有抽气阀门.使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火 罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上.抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再 通过抽气降低罐内气体压强. 某次使用火罐时,罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为 450 K,最终降到 300 K,因皮肤 凸起,内部气体体积变为罐容积的.若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐 容积的 ,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同.罐内气体均可视为理想
5、气体,忽略抽气过程 中气体温度的变化.求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值. 拓展变式拓展变式 1.若已知大气压强为p0,各图中的装置均处于静止状态,液体密度均为,重力加速度为g,求 各图中被封闭气体的压强. 2.2019 全国,33(2),10 分如图,一容器由横截面积分别为 2S和S的两个汽缸连通而成,容 器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分 别充有氢气、空气和氮气.平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为 2V0,空气 的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞 没有到达两汽缸的连
6、接处,求: (1)抽气前氢气的压强; (2)抽气后氢气的压强和体积. 3.漏气+充气问题2016 全国,33(2),10 分一氧气瓶的容积为 0.08 m 3,开始时瓶中氧气的 压强为 20 个大气压.某实验室每天消耗 1 个大气压的氧气 0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到 2 个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用 多少天. 4.如图所示,内壁光滑的圆柱形汽缸竖直倒立在两木块上,汽缸底水平,汽缸质量为M=20 kg、 横截面积为S=5.010 -3 m 2、高为 H=0.5 m,质量m=10 kg、厚度可忽略的活塞在汽缸中封闭了 一定质量的理
7、想气体,气体温度t1=27 ,活塞静止,此时活塞到汽缸开口端的距离为h=0.1 m. 通过一定的方法使汽缸内封闭气体从外界吸收了热量Q=620 J,此时气体温度为t2=177 ,已 知大气压强为p0=1.010 5 Pa,重力加速度大小g=10 m/s 2,求: (1)最终气体的压强; (2)此过程中封闭气体的内能变化. 5.2020 江苏,13A(3),4 分一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其p-图像如 图所示,求该过程中气体吸收的热量Q. 6. 2017 全国,33(1),5 分,多选如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气 体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.
8、现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到 稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是 () A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变 7.2018 江苏,12A(1),4 分如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中. 纱布中的水在蒸发时带走 热量,使温度计示数低于周围空气温度.当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减 小,则() A.空气的相对湿度减小 B.空气中水蒸气的
9、压强增大 C.空气中水的饱和汽压减小 D.空气中水的饱和汽压增大 8. 2018 全国,33(2),10 分在两端封闭、粗细均匀的 U 形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的 两端各封闭有一段空气.当 U 形管两端竖直朝上时,左、 右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm 和l2=12.0 cm,左边气体的压强为 12.0 cmHg.现将 U 形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从 管的一边通过水银逸入另一边.求 U 形管平放时两边空气柱的长度.在整个过程中,气体温度不 变. 答案 专题十四 热学 考点考点 1 1分子动理论分子动理论内能内能 减小减小小于 解析:若一分子固定于原点O,另一分子从
10、距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的 过程中,分子力做正功,势能减小;由r2减小到r1的过程中,分子力仍做正功,势能减小;在间距 为r1处,势能小于零. 1.ACD扩散现象是分子无规则热运动的反映,C 正确,E 错误;温度越高,分子热运动越剧烈,扩 散越快,A 正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和 固体中都能发生,D 正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B 错误. 2.310 -10 解析:由题意可知,一个铁原子的质量为m= ,一个铁原子的体积为V= ,又V= ( ) 3,整理得铁 原子的直径为D=,代入数据解得D=3
11、10 -10 m. 3.B由题图可知分子间距离由10r0减小到r0的过程中,分子力表现为引力,且引力先增大后减 小,而分子势能一直减小,因此 B 选项正确,A、C、D 选项错误. 4.使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量 筒中,数出 1 mL 油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积 解析:由于极少量油酸所形成的单分子层油膜面积会很大,因此实验前需要将油酸稀释,使油 酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜.可以用累积法测量多滴溶液的体积,然后计算 得到一滴溶液的体积.油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比,即d= ,
12、故除 测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外,还需要测量单分子层油膜的面积. 考点考点 2 2固体、液体和气体固体、液体和气体热力学定律热力学定律 解析:设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1,温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2,罐 的容积为V0,由题意知 p1=p0、T1=450 K、V1=V0、T2=300 K、V2= 由理想气体状态方程得= 代入数据得p2=0.7p0 对于抽气罐,设初态气体状态参量分别为p3、V3,末态气体状态参量分别为p4、V4,罐的容积为 V0,由题意知p3=p0、V3=V0、p4=p2 由玻意耳定律得p0V0=p2V4 联立式,代入数据得V4=V0 设
13、抽出的气体的体积为V,由题意知V=V4- V0 故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为= 联立式,代入数据得=. 1.甲:p0-gh乙:p0-gh丙:p0-gh丁:p0+gh1戊:pa=p0+g(h2-h1-h3)pb=p0+ g(h2-h1) 解析:在图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知,p甲S+ghS=p0S,所以p甲=p0-gh; 在图乙中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有p乙S+ghS=p0S,得p乙=p0-gh;在图丙 中,仍以B液面为研究对象,有p丙S+ghsin 60S=p0S,所以p丙=p0- gh;在图丁中,以 液面A为研究对象,由二力平衡得p丁S
14、=(p0+gh1)S,所以p丁=p0+gh1;在图戊中,从开口端 开始计算,右端为大气压p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强为pb=p0+ g(h2-h1),而a气柱的压强为pa=pb-gh3=p0+g(h2-h1-h3). 2.(1) (p0+p)(2)p0+p 解析:(1)设抽气前氢气的压强为p10,根据力的平衡条件得 (p10-p)2S=(p0-p)S 得p10= (p0+p). (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2.根据力的平衡 条件有p2S=p12S 由玻意耳定律得p1V1=p102V0 p2V2=p0V0 由于两活塞用刚
15、性杆连接,故V1-2V0=2(V0-V2) 联立式解得p1=p0+p V1=. 3.4 天 解析:设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2 个大气压)时,体积为V2,根据玻意耳 定律得p1V1=p2V2 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为 V3=V2-V1 设用去的氧气在p0(1 个大气压)压强下的体积为V0,则有 p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为V,则氧气可用的天数为N= 联立式,并代入数据得N=4. 4.(1)0.9610 5 Pa(2)气体内能增加 580 J 解析:(1)初始时气体压强为p1=p0-=0.810 5 Pa 气体体积V1
16、=(H-h)S,温度T1=300 K 假设汽缸足够长,温度变为T2=(273+177) K=450 K,根据盖吕萨克定律有 = 解得V2=0.6SV0(汽缸体积),表明活塞向下移动h后气体做等容变化 最终气体的压强为p3,体积V3=V0,温度T3=T2 根据理想气体状态方程有= 解得p3=0.9610 5 Pa. (2)封闭气体在等压变化过程中气体对外界做的功W=p1hS 对封闭气体,应用热力学第一定律有U=Q-W 解得U=580 J,气体内能增加 580 J. 5.210 5 J 解析:AB过程,外界对气体做的功W1=p(VA-VB) BC过程W2=0 根据热力学第一定律得U=(W1+W2)
17、+Q A和C的温度相等U=0 代入数据解得Q=210 5 J. 6.ABD气体向真空自发扩散过程中,气体不对外界做功,C 错误;由热力学第一定律W+Q=U 知,W=0,Q=0,则内能不变,A 正确;气体被压缩的过程中,外界对气体做功,W0,Q=0,由热力学第 一定律W+Q=U可知,U0,B、 D 正确;由于理想气体的内能只与温度有关,所以气体被压缩的 过程中,温度升高,气体分子的平均动能增大,E 错误. 7.A若一段时间后发现该温度计示数减小,说明纱布上的水分蒸发,空气的相对湿度减小,选 项 A 正确.纱布上的水分蒸发,说明空气中的水蒸气压强减小,选项 B 错误.由于饱和汽压只与 温度有关,所
18、以空气温度不变,空气中的水的饱和汽压不变,选项 C、D 错误. 8.左边空气柱长为 22.5 cm,右边空气柱长为 7.5 cm 解析:设 U 形管两端竖 直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U 形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p, 此时原左、右两边气柱长度分别变为l1和l2.由力的平衡条件有p1=p2+g(l1-l2) 式中为水银密度,g为重力加速度大小.由玻意耳定律有 p1l1=pl1 p2l2=pl2 两边气柱长度的变化量大小相等 l1-l1=l2-l2 由式和题给条件得 l1=22.5 cm l2=7.5 cm. 专题十四热学 考点 1分子动理论内能 1.2021 四
19、川成都毕业班摸底,多选下列说法正确的是 () A.布朗运动是固体分子的无规则运动 B.一定质量的理想气体在等温膨胀过程中一定吸热 C.晶体的分子(或原子、粒子)的排列是规则的 D.气体压强仅与气体分子的平均动能有关 E.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的 2.2020 北京,10分子力F随分子间距离r的变化如图所示.将两分子从相距r=r2处释放,仅考 虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是() A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小 B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大 C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 3
20、.多选在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,某同学计算出的分子直径偏大,可能的原 因是() A.水面上痱子粉撒得过多,油膜没有充分散开 B.溶液中的油酸含量低于实际值 C.将油酸酒精溶液的体积直接当成纯油酸的体积进行计算 D.计算油膜面积时,数方格的格数过多 E.求每滴油酸酒精溶液的体积时,1 mL 的溶液滴数少数了几滴 4.2020 四川成都摸底改编,多选下列说法正确的是() A.一定质量的气体放出热量,其分子的平均动能可能增大 B.在不考虑分子势能的情况下,质量和温度相同的氢气和氧气内能相同 C.天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的 D.某些小昆虫在水面上行走
21、自如,是因为液体的表面张力的存在,该力是分子力的宏观表现 5.2020 广东六校联考改编,多选下列说法正确的是() A.温度越高,布朗运动越剧烈,所以布朗运动也叫做热运动 B.在轮胎爆裂的短暂过程中,胎内气体膨胀,温度下降 C.只知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积,能计算出阿伏加德罗常数 D.在“用油膜法估测分子大小”的实验中,若油酸未完全散开,则会使测量结果偏大 6.2020 福建五校第二次联考改编,多选下列说法正确的是 () A.由于太空舱中完全失重,故舱内气体对舱壁无压强 B.不可能从单一热源吸收热量完全对外做功而不产生其他影响 C.0 的冰吸收热量融化为 0 的水,分子平均动能增加 D
22、.扩散现象说明,分子在永不停息地做无规则运动 考点 2固体、液体和气体热力学定律 1.2021 贵州贵阳高三摸底,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p-T图像如图所示,下列判断正确的是 () A.ab过程中,气体体积减小,压强减小 B.bc过程中,气体压强不变,体积减小 C.ca过程中,气体内能增大,体积不变 D.ca过程中,气体压强增大,体积减小 E.ab过程中,容器壁单位面积、单位时间内受到气体分子撞击的次数减少 2.2020 山东统考如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的 a、b两部分.已知a部分气体为 1 mol
23、氧气,b部分气体为 2 mol 氧气,两部分气体温度相等, 均可视为理想气体.解除锁定,活塞无摩擦滑动一段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态 时,它们的体积分别为Va、Vb,温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是() A.VaVb,TaTbB.VaVb,TaTbC.VaVb,TaTb D.VaTb 3.2020 山东济南模拟如图所示是一个爆米花机,它的内部有一个封闭的空腔,把生玉米粒置 于空腔内,然后把整个装置加热,当内部压强达到一个确定值时,只要快速打开封闭的空腔,喷 射出来的就是爆米花了.下列说法正确的是() A.加热过程中空腔内的气体作用在器壁单位面积上的平均作用力在增大 B.加热过程
24、中空腔内的气体温度升高,体积增大,压强增大 C.快速打开封闭空腔喷射爆米花时,喷射出的气体温度还会升高 D.释放完爆米花后又迅速封闭空腔,放置足够长的时间后,封闭的气体压强大于外界大气压强 4.2021 吉林长春质量监测如图所示,质量为M的汽缸静置于水平地面,通过质量为m的活塞 封闭一定质量的理想气体.若活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦,不漏气),使汽缸内气 体降低到一定的温度,在这一过程中,气体放出的热量为Q,外界对气体做的功为W,则两者的大 小关系为QW(选填“大于” “等于”或“小于”);若活塞固定,也使汽缸内气体降低到 相同的温度,其放出的热量为Q,则QQ(选填“大于” “等于”或
25、“小于”). 5.生产生活实践问题情境负压救护车10 分新冠病毒具有很强的传染性,转运新冠病 人时需要使用负压救护车,其主要装置为车上的负压隔离舱(即舱内气体压强低于外界的大气 压强),这种负压舱既可以让外界气体流入,也可以将舱内气体过滤后排出.若生产的某负压舱 容积为 0.6 m 3,初始时温度为 27 ,压强为 1.0105 Pa;运送到某地区后,外界温度变为 15 , 大气压强变为 0.910 5 Pa,已知负压舱导热且运输过程中与外界没有气体交换,容积保持不变. 绝对零度取-273 . (i)求送到该地区后负压舱内的压强; (ii)运送到该地区后需将负压舱内气体抽出,使压强与当地大气压
26、强相同,求抽出的气体质量 与舱内剩余质量之比. 6.2019 全国,33(2),10 分热等静压设备广泛应用于材料加工中.该设备工作时,先在室温 下把惰性气体用压缩机压入一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放 入炉腔中的材料加工处理,改善其性能.一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余 的容积为 0.13 m 3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将 10 瓶氩气压入到炉腔中.已知每瓶氩气 的容积为 3.210 -2 m 3,使用前瓶中气体压强为 1.5107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为 2.0 10 6 Pa;室温温度为 27.氩气可视为理想气体. (i)求压入氩气
27、后炉腔中气体在室温下的压强; (ii)将压入氩气后的炉腔加热到 1 227 ,求此时炉腔中气体的压强. 7.2020 广东六校联考,10 分如图所示,开口朝下的圆筒形导热汽缸竖直悬挂,处于静止状态, 汽缸内用横截面积为S的薄活塞封闭着温度为 300 K 的某种理想气体,活塞可在汽缸内上下无 摩擦滑动.通过电热丝可以对气体缓慢加热,使活塞缓慢向下移动.当气体温度升高至 360 K 时, 活塞刚好移到汽缸口.已知大气压强为p0,汽缸容积为V0,重力加速度为g. (1)求 300 K 时汽缸内气体的体积; (2)如果不加热气体,而在活塞下悬挂一个砂盘,缓慢地往砂盘里添加砂,当砂与砂盘总质量与 活塞质
28、量相等时,活塞也刚好移到汽缸口,判断此过程中气体吸热还是放热,并求出活塞的质 量m. 一、单项选择题(共 2 小题) 1.多选下列现象与分子动理论相关的描述正确的是() A.封闭气体的压强是由气体分子做热运动产生的 B.有些晶体具有光学特性的各向异性是因为晶体由分子组成 C.清水中加入一滴墨汁,墨汁会向清水做单向扩散 D.分子的热运动能说明分子间存在空隙 E.固体和液体的体积很难被压缩是因为分子间存在斥力 2.多选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,再到状态d,最后又回到 状态a,整个过程的T-V图像如图所示.pa、pb、pc、pd分别表示各个状态的压强,则下列说法正 确的
29、是() A.pa=pc B.气体中从状态d变化到状态a,速率大的分子比例增大 C.气体从状态b变化到状态c,可能吸收热量 D.气体在状态b的分子数密度与在状态d时的分子数密度之比为 13 E.气体在abcd状态变化过程中,气体做功之和不为零 二多项选择题（共 4 题） 3.多选下列对热学基础知识的理解正确的是() A.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 B.高温物体把温度传递给低温物体,最终达到相同温度 C.当某一密闭容器自由下落时,容器中的气体压强不会为零 D.固体、液体很难被压缩是由于分子斥力作用,给自行车打气费力不是由于分子斥力 E.在“用油膜法估测分子大小”的实验中,油酸酒精溶
30、液放置很长时间后再实验,测得的分子 直径偏小 4.生产生活实践问题情境气压升降椅多选图甲为一种常见的气压升降椅,它的升降 部分等效为图乙,假设Q与N之间封闭一定质量的理想气体.当人坐在椅上后Q部分下降了一 定高度,若Q、N导热性能良好,对该部分气体,下列说法正确的是() A.气体分子的平均动能变大 B.气体分子的密集程度增大 C.外界对气体做负功 D.气体向外界放出热量 E.气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞总次数增多 5.多选如图所示,小朋友手握氢气球的拉绳,使氢气球静止在空中.氢气球外部温度保持不 变,下列说法符合实际的是() A.球内气体分子的平均动能大于球外气体分子的平均动能 B.球
31、内气体分子的平均速率大于球外气体分子的平均速率 C.球内气体分子单位时间撞击单位面积球壁的冲量大于球外气体分子单位时间撞击单位面积 球壁的冲量 D.若用手挤压氢气球,球内气体分子单位时间撞击单位面积球壁的次数增加 E.若氢气球漏气而不再上浮,球内气体压强小于大气压强 6.多选某游客去旅游,出发时发现携带的面包包装袋扁扁的,到高海拔地区后,包装袋变得 鼓鼓的,如图所示,若将包装袋内气体视为理想气体,假设温度不变,包装袋不漏气.从出发地 到高海拔地区,下面说法正确的是() A.大气压强减小了 B.包装袋内气体压强减小了 C.包装袋内气体压强是由分子间斥力引起的 D.包装袋内气体的内能减小了 E.包
32、装袋内气体分子热运动剧烈程度不变 三、非选择题(共 8 小题) 7.5 分甲分子固定在坐标原点O,乙分子只在两分子间的作用力作用下,沿x轴方向靠近甲分 子,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示.当乙分子运动到P点处时, 乙分子所受的分子力(填“为零”或“最大”),乙分子从P点向Q点运动的过程,乙 分子的加速度大小(填“减小” “不变”或“增大”),加速度方向沿x轴(填 “正”或“负”)方向. 8.6 分某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律. (1)在实验中,下列操作不必要的是. A.用橡胶塞密封注射器的下端 B.用游标卡尺测量柱塞的直径 C.读取压力表上显示的气压值
33、 D.读取刻度尺上显示的空气柱长度 (2)实验装置用铁架台固定,而不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在实验中要缓慢推动柱 塞,这些要求的目的是. (3)下列图像,最能直观反映气体做等温变化的规律的是. AB CD 9.创新性探究实验7 分我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就,如图甲所示是建造某大桥时 将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情境.施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水 的起吊方案,为了探究该方案的合理性,某研究性学习小组做了两个模拟实验. 实验 1:研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况. 实验 2:研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况. (1)必要的实
34、验器材有:钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和等. (2)根据图乙中的曲线可知,实验 2 中的最大总拉力比实验 1 中的最大总拉力降低了 N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是N.(结果均保留两位有效数字) (3)根据分子动理论,实验 1 中最大总拉力明显增大的原因是. 10.10 分某学习小组探究利用气体的等温过程测量容器的体积.一个不规则容器(内有一定 量的理想气体)体积一定,通过细管与注射器(内有一定量的与容器体一样的理想气体)连接, 细管上连有气压传感器(忽略传感器对气体体积的影响),当注射器活塞处刻度值为V0(体积)时, 气压传感器读数为大气压强p0,当活塞推到底即刻度值为 0
35、 时,气压传感器读数为p,整个过程 温度不变. (1)求容器体积V; (2)若注射器刻度线均匀清晰,但标记数值模糊不清,当再把活塞拉到刻度值为最初的一半即 (V0未知)时,求此时气压传感器读数p1.此种情形能否求出容器体积V?若能求出,请写出运算 过程,若不能求出,请说明理由. 11.10 分如图所示,一密闭导热汽缸内充有某种理想气体.左侧为一可在汽缸中无摩擦滑动 的横截面积为S的活塞,汽缸左侧足够长,初始时活塞静止于某处,汽缸内气体温度为T0,密度 为0.汽缸内放有一密封的乒乓球,体积为V,初始时乒乓球静止于汽缸底部.现用力缓慢推动 活塞,当力的大小达到F时,乒乓球恰能浮起,这一过程中汽缸内
36、气体温度可视为不变.已知大 气压强为p0,所有过程中乒乓球体积不变. (1)求乒乓球及其中气体的总质量; (2)若在初始状态时不施加外力而是设法降低汽缸内气体温度,当温度达到多少时,乒乓球才 能浮起? 12.2020 全国,33(2),10 分甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体).甲罐的 容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为 2V,罐中气体的压强为p.现通过连接两罐的细管 把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后 两罐中气体的压强相等.求调配后 (1)两罐中气体的压强; (2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比. 13.202
37、1 吉林长春质量监测,10 分长为L的直玻璃管开口向下悬浮在水银液体中,此时管中 的水银柱高为L,玻璃管底部刚好与水银液面相平,如图所示.环境温度为T0,大气压强为p0,重 力加速度大小为g,水银的密度为,玻璃管壁厚度忽略不计.若缓慢升高环境温度到T,稳定时 玻璃管漂浮于水银面上,且露出水银液面的长度为L.本题中所有物理量的单位均采用国际单 位制.求: (1)此时玻璃管内外水银液面的高度差h; (2)升温后的环境温度T. 14.2021 广西钦州一中开学考试,10 分如图所示,内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分 成A、B、C三部分,两活塞间用不可伸缩的轻杆连接,活塞厚度不计,在E、F两处设有
38、限制装 置,使左边活塞只能在E、F之间运动,E、F之间的容积为 0.1V0.开始时左边活塞在E处,A缸 的容积为V0,A缸内气体的压强为 0.9p0(p0为大气压强),温度为 297 K,B缸的容积为 1.1V0,B 缸内气体的压强为p0,温度恒为297 K,C缸内为真空.现缓慢加热A缸内气体,直至温度为399.3 K.不计活塞体积.求: (1)左边活塞刚离开E处时A缸内气体的温度TE; (2)A缸内气体最后的压强p. 答案 专题十四热学 考点考点 1 1分子动理论分子动理论内能内能 1.BCE布朗运动不是固体分子的运动,是悬浮在液体中的固体微粒的运动,反映了液体分子 的无规则运动,A 项错误
39、;等温说明理想气体内能不变,膨胀说明理想气体对外做功,由热力学 第一定律可知,一定质量的理想气体经历等温膨胀过程一定吸热,B 项正确;由晶体的结构特点 可知,晶体的分子(或原子、粒子)排列是规则的,C 项正确;气体压强与分子的平均动能和单位 体积内的分子数均有关,D 项错误;由热力学第二定律可知,一切与热现象有关的实际宏观过程 都是不可逆的,E 项正确. 2.D从r=r2到r=r0,分子间引力和斥力都在增大,故选项 A 错误;从r=r2到r=r1,分子力的大小 先增大后减小再增大,故选项 B 错误;从r=r2到r=r0,分子力一直做正功,分子势能一直减小,故 选项 C 错误;从r=r2到r=r
40、1,分子势能先减小后增大,故分子动能先增大后减小,故选项 D 正确. 3.ACE计算油酸分子直径的公式是d= ,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积.水面上痱子粉撒 得过多,油膜没有充分散开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,故 A 正确;溶液中的油酸 含量低于实际值,则油酸的体积偏小,则直径计算结果将偏小,故 B 错误;计算时把油酸酒精溶 液当成了纯油酸,体积偏大,导致计算结果偏大,故 C 正确;计算油膜面积时,数方格的格数过多, 面积S偏大,直径计算结果偏小,故 D 错误;求每滴油酸酒精溶液的体积时,1 mL 的溶液滴数少 数了几滴,测量的体积V偏大,导致分子直径计算结果偏大,故 E 正确
41、. 4.ACD根据热力学第一定律,可知气体放出热量时,若外界对气体做功,气体的温度可能升高, 分子平均动能可能增大,A 项正确;忽略分子势能,气体的内能与温度、 分子数有关,相同质量的 氢气分子数更大,故氢气的内能更大,B 项错误;天然石英晶体在某些物理性质上表现为各向异 性,原因是组成晶体的微粒具有空间点阵结构,有规则排列,C 项正确;液体的表面张力是液体 表面层分子间的相互吸引力,是分子力的宏观表现,D 项正确. 5.BD布朗运动是指固体小微粒的运动,而热运动是指分子的无规则运动,故 A 项错误;在轮胎 爆裂的瞬间,胎内气体急剧膨胀,对外做功,来不及进行热交换,可认为是绝热过程,由热力学
42、第一定律公式U=Q+W知内能减少,温度降低,B 项正确;水蒸气是气态水,水分子间距很大,故 水蒸气的摩尔体积与单个水分子的体积之比并非等于阿伏加德罗常数,C 项错误;在用油膜法 测分子大小时,应为单分子油膜,若油酸分子未完全散开,则测量得到的油膜面积会偏小,分子 直径d= 就偏大,D 项正确. 6.BD气体的压强主要是大量分子对器壁的碰撞产生的,虽然太空舱中完全失重,但舱内气体 对舱壁仍然有压强,选项 A 错误;根据热力学第二定律可知,不可能从单一热源吸收热量完全对 外做功而不产生其他影响,选项 B 正确;0 的冰吸收热量融化为 0 的水,温度不变,分子平 均动能不变,分子势能增加,选项 C
43、错误;扩散现象说明,分子在永不停息地做无规则运动,选项 D 正确. 考点考点 2 2固体、液体和气体固体、液体和气体热力学定律热力学定律 1.BCE由题图可知,ab过程,气体发生等温变化,气体温度不变而压强减小,由玻意耳定律 可知,气体体积变大,气体分子数密度减小,单位体积中的分子数减少,容器壁单位面积、单位 时间内受到气体分子撞击的次数减少,选项 A 错误,E 正确;bc过程,气体发生等压变化,气体 体积与热力学温度成正比,气体的温度降低,故体积减小,选项B正确;ca过程,温度与压强均 增大,且气体压强与热力学温度成正比,则气体发生等容变化,故气体的内能增大,体积不变, 选项 C 正确,D
44、错误. 2.D解除锁定前,两部分气体温度相同,体积相同,由pV=nRT可知b部分气体压强大,故活塞 左移,平衡时VaTb,D 正确. 3.A封闭空腔在加热过程中,压强增大,体积不变,温度升高,故气体作用在器壁单位面积上 的平均作用力增大,A 正确,B 错误;快速打开空腔时,气体膨胀,体积增大,压强减小,温度降低, 故 C 错误;释放完爆米花后的空腔内温度很高,当这部分空气被封闭并降温到与外界相等时,其 压强将小于外界大气压强,D 错误. 4.大于(2 分)大于(2 分) 解析:若活塞可以自由移动,则在汽缸内气体温度降低的过程中,气体发生等压变化,由盖吕 萨克定律可知,气体体积减小,外界对气体做
45、的功W0,又温度降低,气体内能的变化量UW;若活塞固定,则在气体降低到相同的温度的过 程中,气体发生等容变化,那么外界对气体做的功W=0,又两种情况下降低的温度相同,故气体 内能的变化量相同,结合热力学第一定律可知,Q=UQ. 5.(i)9.610 4 Pa(ii) 解析:(i)舱内气体的体积不变,设初始时的压强为p1,温度为T1,运送到某地区后的压强为p2, 温度为T2,由查理定律可得 = (2 分) p1=1.010 5 Pa,T1=300 K,T2=288 K 代入求解可得p2=9.610 4 Pa(2 分). (ii)设当地的大气压强为p3,首先让舱内气体进行等温膨胀,设膨胀前的气体体
46、积为V0,膨胀后 的气体体积为V,则由玻意耳定律可得p2V0=p3V(2 分) 代入数据可解得V=V0(1 分) 故需要抽出的气体的体积为V=V-V0=V0(1 分) 因抽出的气体与舱内气体的密度相同,故抽出气体质量与舱内剩余气体的质量之比为 = (2 分). 6.(i)3.210 7 Pa(ii)1.610 8 Pa 解析:(i)设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0;使用后瓶中剩余气体的压强为p1 假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时,其体积膨胀为V1 由玻意耳定律得p0V0=p1V1(2 分) 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 V1=V1-V0(1 分) 设 10
47、瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2,体积为V2 由玻意耳定律得p2V2=10p1V1(2 分) 联立式并代入题给数据得p2=3.210 7 Pa(1 分). (ii)设加热前炉腔的温度为T0,加热后炉腔温度为T1,气体压强为p3.由查理定律得 =(2 分) 联立式并代入题给数据得p3=1.610 8 Pa(2 分). 7.(1)V0(2)吸热 解析:(1)缓慢加热气体的过程中,气体发生等压变化,根据盖吕萨克定律可得 =(2 分) 其中T1=300 K,T2=360 K,V2=V0 解得V1=V0(1 分). (2)封闭气体做等温变化,内能不变,气体体积增大,对外做功,根据热力学第一定律可知
48、,此过 程中气体吸热(2 分) 在挂砂盘使活塞移到汽缸口的过程中,气体发生等温变化,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2(2 分) 其中p1=p0-(1 分) p2=p0-(1 分) 联立解得m=(1 分). 1.ADE封闭气体的压强是由气体分子做无规则热运动碰撞器壁而产生的,选项 A 正确;有些晶 体具有光学特性的各向异性说明晶体分子的排列具有各向不同的特性,选项 B 错误;扩散现象 是相互的,选项 C 错误;分子的热运动说明分子并不是紧密排列,而是分子间存在空隙为分子运 动提供空间,选项 D 正确;分子间有空隙,但固体和液体很难被压缩,说明分子间存在强大的斥 力,选项 E 正确. 2.BD
49、E气体从状态a到状态b,经历等温变化,体积增大,压强减小,故papb,气体从状态b到 状态c,经历等容变化,温度降低,压强减小,故pbpc,所以papc,A 错误;从状态d变化到状态a, 气体的温度升高,分子运动变剧烈,即速率大的分子比例增大,B正确;气体从状态b变化到状态 c,体积不变,气体不做功,温度降低,气体内能减小,根据热力学第一定律可知气体一定放热,C 错误;分子总数一定时,分子数密度与体积成反比,因此气体在状态b的分子数密度与在状态d 时的分子数密度之比为1 3,D正确;由 =C可求得各状态时气体的压强,pa=,pb=pd=,pc=, 画出气体由abcd状态变化过程中的p-V图像,
50、如图所示,p-V图像与横轴所围图形的面 积大小与气体做的功的数值相等,结合图像可知abcd过程中气体做的功不为零,E正确. 3.CDE表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非指向液体内部,故 A 错误; 在自然的过程中,高温物体把热量传递给低温物体,最终达到温度相等,而不是高温物体把“温 度”传递给低温物体,故 B 错误;当某一密闭容器自由下落时,气体分子仍然在碰撞器壁,则气 体压强不为零,故 C 正确;固体和液体很难被压缩是由于固体和液体分子间斥力较大,但给自行 车打气很费力是由气体压强造成的,故 D 正确;油酸酒精溶液放置很长时间再实验,由于酒精挥 发,实际浓度增大,代入计算
