高考物理二轮专题复习十热学解析附后Word格式文档下载.docx

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1．下列关于热学中的相关说法正确的是（）

A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性

B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能增加

C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，故气体的压强一定增大

D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可以使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝

E．某种液体的饱和汽压不一定比未饱和汽压大

2．如图所示，左右两个粗细均匀、内部光滑的汽缸，其下部由体积可以忽略的细管相连，左汽缸顶部封闭，右汽缸与大气连通，左右两汽缸高度均为H、横截面积之比为S1∶S2＝1∶2，两汽缸除左汽缸顶部导热外其余部分均绝热。

两汽缸中各有一个厚度不计的绝热轻质活塞封闭两种理想气体A和B，当大气压为p0、外界和气体温度均为27℃时处于平衡状态，此时左、右侧活塞均位于汽缸正中间。

（1）若外界温度不变，大气压为0.9p0时，求左侧活塞距汽缸顶部的距离；

（2）若外界温度不变，大气压仍为p0，利用电热丝加热气体B，使右侧活塞上升

，求此时气体B的温度。

易错题

1．（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。

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

2．（多选）根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是（）

A．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行

B．知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数，就可求出其分子体积

C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

D．热量可以从低温物体传到高温物体

E．液体很难被压缩的原因是：

当液体分子间的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力减小，所以分子力表现为斥力

精准预测

1．

（1）分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）。

下列说法正确的是________。

A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线

B．当r＝r0时，分子势能为零

C．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大

D．分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快

E．在r<

r0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小

（2）横截面积处处相同的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口．初始时，右端管内用h1＝4cm的水银柱封闭一段长为L1＝9cm的空气柱A，左端管内用水银封闭有长为L2＝14cm的空气柱B，这段水银柱左右两液面高度差为h2＝8cm，如图甲所示。

已知大气压强p0＝76.0cmHg，环境温度不变。

①求初始时空气柱B的压强（以cmHg为单位）；

②若将玻璃管缓慢旋转180°

，使U形管竖直倒置（水银未混合未溢出），如图乙所示。

当管中水银静止时，求左右两水银柱液面高度差h3。

2．

（1）下列说法正确的是________。

A．温度相同的物体，内能不一定相等

B．布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动

C．所有晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点

D．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力

E．若不考虑分子势能，则质量、温度都相同的氢气和氧气内能相等

（2）如图为水下打捞的原理简图，将待打捞重物用绳子系挂在一开口向下的圆柱形浮筒上，再向浮筒内充入一定量的气体。

已知重物的质量为m0，体积为V0。

开始时，浮筒内液面到水面的距离为h1，浮筒内气体体积为V1，在钢索拉力作用下，浮筒缓慢上升。

已知大气压强为p0，水的密度为ρ，当地重力加速度为g。

不计浮筒质量、筒壁厚度及水温的变化，浮筒内气体可视为质量一定的理想气体。

①在浮筒内液面与水面相平前，打捞中钢索的拉力会逐渐减小甚至为零，请对此进行解释；

②当浮筒内液面到水面的距离减小为h2时，拉力恰好为零，求h2以及此时筒内气体的体积V2。

3．

（1）如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后由状态C变化到状态A.气体完成这个循环，内能的变化ΔU＝________，对外做功W＝________，气体从外界吸收的热量Q＝________。

（用图中已知量表示）

（2）有一只一端开口的L形玻璃管，其竖直管的横截面积是水平管横截面积的2倍，水平管长为90cm，竖直管长为8cm，在水平管内有一段长为10cm的水银封闭着一段长为80cm的空气柱如图所示。

已知空气柱的温度为27℃，大气压强为75cmHg，管长远大于管的直径。

①现对气体缓慢加热，当温度上升到多少时，水平管中恰好无水银柱；

②保持①中的温度不变，将玻璃管以水平管为轴缓慢旋转180°

，使其开口向下，求稳定后封闭部分气体压强。

4．

（1）根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是______。

（2）如图所示，一水平放置的固定汽缸，由横截面积不同的两个足够长的圆筒连接而成，活塞A、B可以在圆筒内无摩擦地左右滑动，它们的横截面积分别为SA＝30cm2、SB＝15cm2，A、B之间用一根长为L＝3m的细杆连接。

A、B之间封闭着一定质量的理想气体，活塞A的左方和活塞B的右方都是空气，大气压强始终保持不变，为p0＝1.0×

105Pa。

活塞B的中心连一根不可伸长的细线，细线的另一端固定在墙上，当汽缸内气体温度为T1＝540K时，活塞B与两圆筒连接处相距l＝1m，此时细线中的张力为F＝30N。

①求此时汽缸内被封闭气体的压强；

②若缓慢改变汽缸内被封闭气体的温度，则温度为多少时活塞A恰好移动到两圆筒连接处？

参考答案

1．【解析】根据液晶特点和性质可知：

液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，故A正确；

燃气由液态变为气态的过程中要吸收热量，故分子的分子势能增加，选项B正确；

若气体温度升高的同时，体积膨胀，压强可能不变，故C错误；

由热力学第二定律可知，能源的能量耗散后品质降低，不可能自发转变成新能源，且不能自发地分离，选项D错误；

液体的饱和汽压与液体的温度有关，随温度的升高而增大，不一定比未饱和汽压大，选项E正确。

【答案】ABE

2．【解析】

（1）大气压变为0.9p0，则由题图知两种理想气体A和B的压强均变为0.9p0，气体A做等温变化，由玻意耳定律得：

p0

S1＝0.9p0h1S1

解得左侧活塞距汽缸顶部的距离为h1＝

H。

（2）外界温度、大气压均保持不变，气体A的状态也不变，即左侧活塞仍处于汽缸正中间，则气体B做等压变化，由盖－吕萨克定律得：

＝

T0＝27℃＝300K

则气体B的温度为T＝400K（或t＝127℃）。

【答案】

（1）

H

（2）400K（或127℃）

1．【解析】抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；

气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D项正确；

由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误。

【答案】ABD

2．【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故A正确；

知道某物质的密度、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以求出一个分子占据的空间，但不一定是分子的体积，因为分子间的空隙有时是不可忽略的，故B错误；

温度是分子平均动能的标志，内能不同的物体，温度可能相同，它们分子热运动的平均动能可能相同，故C正确；

根据热力学第二定律知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其他变化，故D正确；

液体很难被压缩的原因是当液体分子的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力也增大，但分子斥力增大得更快，分子力表现为斥力，故E错误。

【答案】ACD

1．【答案】

（1）ADE

（2）①72cmHg②12cm

【解析】

（1）在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故A项正确，B项错误；

分子间距离增大，分子间作用力先减小后反向增大，最后又一直减小，C项错误；

分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快，D项正确；

当r＜r0时，分子力表现为斥力，当分子力减小时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小，E项正确。

（2）①初始时，空气柱A的压强为pA＝p0＋ρgh1

而pB＋ρgh2＝pA

联立解得空气柱B的压强为pB＝72cmHg；

②U形管倒置后，空气柱A的压强为pA′＝p0－ρgh1

空气柱B的压强为pB′＝pA′＋ρgh3

空气柱B的长度L2′＝L2＋

由玻意耳定律可得pBL2＝pB′L2′

联立解得h3＝12cm。

2．【答案】

（1）ACD

（2）①见解析②

V1－

－V0

（1）温度相同的物体，分子平均动能相同，但是物体的内能还与分子的数目有关，故内能不一定相等，故A正确；

布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是液体分子的运动，故B错误；

区分晶体与非晶体要看有没有确定的熔点，可知所有晶体都有确定的熔点，所有非晶体都没有确定的熔点，故C正确；

与气体接触的液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，故D正确；

不考虑分子势能，则质量、温度相同的氢气和氧气的分子热运动的平均动能相同，但由于氢气分子的分子数多，故氢气的内能大，故E错误。

（2）①浮筒内液面与水平面相平前，筒内气体的压强不断减小，气体的温度保持不变，根据理想气体状态方程可知，气体的体积将逐渐增大，因而浮力逐渐增大，由于重物及浮筒所受的总重力、浮力、拉力的合力始终为零，所以随着浮筒所受浮力的逐渐增大，钢索的拉力将逐渐减小甚至为零。

②重物及浮筒受力平衡有ρg（V2＋V0）＝m0g

解得V2＝

对于浮筒内的气体，初态压强p1＝p0＋ρgh1

末态压强p2＝p0＋ρgh2

根据理想气体状态方程有：

p1V1＝p2V2

联立解得：

h2＝

。

3．【答案】

（1）0

p0V0

p0V0

（2）①360K②72cmHg

（1）气体完成一个循环过程，温度的变化量为零，则内能的变化ΔU＝0；

对外做功等于图中三角形ABC的面积，即W＝

p0V0；

根据热力学第一定律可知，气体吸热：

Q＝W＝

p0V0。

（2）①以封闭气体为研究对象，设水平管的横截面积为Scm2，竖直管横截面积为2Scm2，则水平管内气体的压强为p1＝75cmHg，水平管内气体体积为V1＝80Scm3，水平管内气体温度为T1＝300K

则当水平管中恰好无水银柱时，水平管内的气体的压强为p2＝（75＋

）cmHg＝80cmHg

此时水平管内气体体积为V2＝90Scm3，水平管内气体温度为T2

由理想气体的状态方程：

解得T2＝360K；

②玻璃管旋转180°

后，设竖直管中的水银长度为xcm，则水平管中的水银长度为（10－2x）cm

则此时水平管内气体的压强为p3＝（75－x）cmHg

则水平管内气体的体积为V3＝[90－（10－2x）]Scm3

由玻意耳定律：

p2V2＝p3V3

则x无解，即水银会从竖直管溢出，设竖直管中剩下的水银长x1cm，则此时L形玻璃管内气体的压强为

p3′＝（75－x1）cmHg

则此时L形玻璃管内气体体积为

V3′＝[90＋2×

（8－x1）]Scm3

p2V2＝p3′V3′

解得x1＝3cm（x1＝125cm舍去）

所以稳定后封闭部分气体的压强p3′＝72cmHg。

4．【答案】

（1）ACD

（2）①1.2×

105Pa②270K

（1）根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故A正确；

（2）①设汽缸内气体压强为p1，F1＝F为活塞B所受细线拉力，则活塞A、B及细杆整体的平衡条件为

p0SA－p1SA＋p1SB－p0SB＋F1＝0，又SA＝2SB

解得：

p1＝p0＋

代入数据得p1＝1.2×

105Pa；

②当A到达两圆筒连接处时，设此时温度为T2，要平衡必有气体压强p2＝p0

V1＝SA（L－l）＋SBl

V2＝SBL

由理想气体状态方程得：

T2＝270K。

热学（解析版）

考纲指导

知识梳理

【解析】根据液晶特点和性质可知：

易错题

1．1．（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。

【解析】抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；

【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故A正确；

②当浮筒内液面到水面的距离减小为h