届高三物理二轮复习资料专题十 选考部分第1讲热学.docx

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届高三物理二轮复习资料专题十选考部分第1讲热学

第1讲　热　学

课标卷高考命题分析

年份

题号·题型·分值

模型·情景

题眼分析

难度

2015年

Ⅰ卷

33题

（1）·填空题·5分

固体（晶体与非晶体）

易

33题

（2）·计算题·10分

汽缸、双活塞类，力的平衡，两过程

大活塞运动最后的临界点

中

Ⅱ卷

33题

（1）·填空题·5分

扩散现象

易

33题

（2）·计算题·10分

水银柱封闭的气体、两过程

两侧的水银达到同一高度、几何关系

中

2016年

Ⅰ卷

33题

（1）·填空题·5分

热力学定律

易

33题

（2）·计算题·10分

液柱类单过程

题给信息Δp＝

中

Ⅱ卷

33题

（1）·填空题·5分

气体状态变化及p－T图象

中

33题

（2）·计算题·10分

氧气瓶可供使用的天数（等温变化）

变质量问题的处理

难

Ⅲ卷

33题

（1）·填空题·5分

气体的内能

易

33题

（2）·计算题·10分

水银柱封闭的有联系的两部分气体、两部分气体均等温变化

选取研究对象、分析变化过程、几何关系

难

2017年

Ⅰ卷

33题

（1）·填空题·5分

不同温度气体分子速率分布曲线

温度是分子平均动能的标志

易

33题

（2）·计算题·10分

有联系的两部分气体、两过程

汽缸导热

中

Ⅱ卷

33题

（1）·填空题·5分

气体向真空扩散

内能、热力学第一定律

易

33题

（2）·计算题·10分

盖－吕萨克定律、物体的平衡

阿基米德定律

中

Ⅲ卷

33题

（1）·填空题·5分

p－V图象、热力学第一定律

从图象中获取信息

易

33题

（2）·计算题·10分

玻意耳定律

状态参量的分析

中

高考题型1　热学基本知识

例1　（2017·全国卷Ⅰ·33

（1））氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图1中两条曲线所示．下列说法正确的是________．

图1

A．图中两条曲线下的面积相等

B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形

D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

答案　ABC　

解析　根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以题图中两条曲线下的面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误；由图线可知100℃时的氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0℃时的百分比小，选项E错误．

1．分子动理论

（1）分子大小

①阿伏加德罗常数：

NA＝6.02×1023mol－1.

②分子体积：

V0＝（占有空间的体积）．

③分子质量：

m0＝.

④油膜法估测分子的直径：

d＝.

（2）分子热运动的实验基础：

扩散现象和布朗运动．

①扩散现象特点：

温度越高，扩散越快．

②布朗运动特点：

液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．

（3）分子间的相互作用力和分子势能

①分子力：

分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．

②分子势能：

分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0（分子间的距离为r0时，分子间作用力的合力为0）时，分子势能最小．

2．固体、液体和气体

（1）晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．

（2）液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．

（3）液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．

（4）饱和汽压的特点

液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．

（5）相对湿度

某温度时空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压的百分比．即B＝×100%.

3．热力学定律

（1）热力学第一定律ΔU＝Q＋W

（2）热力学第二定律

①热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；

②不可能从单一热源吸收热量并使之完全转化为功，而不引起其他变化．

1．（2017·山东淄博市模拟）关于热学知识，下列叙述中正确的是________．

A．温度降低，物体内所有分子运动的速度不一定都变小

B．布朗运动就是液体分子的热运动

C．将大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体

D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的

E．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加

答案　ADE

2．（2017·广西南宁市模拟）关于液体和固体，下列说法正确的是________．

A．液体的温度越低，其饱和汽压越小

B．酒精灯中的酒精能沿灯芯向上升，这与毛细现象有关

C．纳米材料的粒径一定是1nm

D．具有各向同性的固体一定是非晶体

E．第一类永动机违反了能量守恒定律

答案　ABE

3．（2017·云南昆明市二统）下列说法中正确的是________．

A．布朗运动是悬浮在气体或液体中固体颗粒分子的无规则运动

B．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小

C．温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同

D．在潮湿的天气里，空气的相对湿度小，有利于蒸发

E．一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程，温度均由T1升高到T2，等压过程比等容过程吸收的热量多

答案　BCE

4．（2017·全国卷Ⅱ·33

（1））如图2，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．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____________．

图2

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

答案　ABD

解析　因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功．根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误．

高考题型2　气体实验定律的应用

例2　（2017·全国卷Ⅰ·33

（2））如图3，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27℃，汽缸导热．

图3

（ⅰ）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

（ⅱ）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；

（ⅲ）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．

答案　（ⅰ）　2p0　　（ⅱ）B的顶部

（ⅲ）1.6p0

解析　（ⅰ）设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得

p0V＝p1V1①

（3p0）V＝p1（2V－V1）②

联立①②式得

V1＝③

p1＝2p0④

（ⅱ）打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（V2≤2V）时，活塞下气体压强为p2，由玻意耳定律得

（3p0）V＝p2V2⑤

由⑤式得

p2＝p0⑥

由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；

此时p2为p2′＝p0

（ⅲ）设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300K升高到T2＝320K的等容过程中，由查理定律得＝⑦

将有关数据代入⑦式得

p3＝1.6p0⑧

1．气体实验定律

（1）等温变化：

pV＝C或p1V1＝p2V2；

（2）等容变化：

＝C或＝；

（3）等压变化：

＝C或＝；

（4）理想气体状态方程：

＝C或＝.

2．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、快速地找到规律．

（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．

5.（2017·安徽合肥市第二次检测）图4为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，下管足够长，图中管的截面积分别为S1＝2cm2，S2＝1cm2，管内水银长度为h1＝h2＝2cm，封闭气体长度L＝10cm，大气压强为p0＝76cmHg，气体初始温度为300K，若缓慢升高气体温度，试求：

图4

（1）当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度；

（2）当气体温度为525K时，水银柱上端距玻璃管底部的距离．

答案　

（1）350K　

（2）24cm

解析　

（1）设全部进入细管水银长度为x

V水银＝h1S1＋h2S2＝xS2

x＝＝6cm.

p1＝p0－（h1＋h2）＝72cmHg

p2＝p0－x＝70cmHg.

由理想气体状态方程＝，解得：

T2＝350K

（2）水银柱上端气体经历等压过程：

＝

解得V3＝36cm3

设水银又下移了h3，则S1（L＋h1）＋S2h3＝36cm3，

解得h3＝12cm，

因此水银柱上端距玻璃管底部的距离为h＝h3＋h1＋L＝24cm.

6．（2017·云南昆明市二统）内径相同、导热良好的“⊥”型细管竖直放置，管的水平部分左、右两端封闭，竖直管足够长并且上端开口与大气相通．管中有水银将管分成三部分，A、B两部分封有理想气体，各部分长度如图5所示．将水银缓慢注入竖直管中直到B中气柱长度变为8cm，取大气压p0＝76cmHg，设外界温度不变．求：

图5

（1）此时，A、B两管中气柱长度之比；

（2）注入管中水银柱的长度．

答案　

（1）2∶1　

（2）30cm

解析　

（1）对A气体

pA1LA1S＝pA2LA2S

对B气体：

pB1LB1S＝pB2LB2S

且pA1＝pB1，pA2＝pB2

据题意可得：

LA2∶LB2＝2∶1

（2）据题意：

pB1＝96cmHg，LB1＝10cm，LB2＝8cm

可得：

pB2＝120cmHg

由几何关系可得注入水银柱的长度：

L＝120cm－76cm－20cm＋（LA1－LA2）＋（LB1－LB2）

解得：

L＝30cm

高考题型3　热学中的综合问题

例3　（2017·全国卷Ⅱ·33

（2））一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为