1、专题十五 热 学,高考物理 (课标专用),考点一 分子动理论、内能 1.2018课标,33(1),5分(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是 ( ) A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,答案 BDE 气体的内能是指所有气体分子的动能和分子间的势能之和,故A、C项错误。,知识归纳 气体的内能 对于质量一定的气体,所有分子的势能和动能之和等于气体的内能。对于理想气体,分子的势 能可忽略不计。,2.2
2、015课标,33(1),5分,0.425(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是 ( ) 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于液体的对流形成的,答案 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,分子热运动越激 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。,考查点 扩散现象,易错警示 液体中的扩散
3、现象是由于液体分子的无规则运动引起的。,3.2014课标,33(1),5分,0.396(多选)下列说法正确的是 ( ) A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的 结果,答案 BCE 水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项错。正是表面张力 使空中雨滴呈球形,则B项正确。液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性 质,C
4、项正确。高原地区大气压较低,对应的水的沸点较低,D项错误。因为纱布中的水蒸发吸 热,则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低,E项正确。,考查点 布朗运动、表面张力、液晶、沸点、蒸发吸热,易错警示 分清“花粉颗粒运动”、“花粉分子运动”、“液体分子运动”。悬浮在水中 的花粉的布朗运动是指悬浮在水中的“花粉颗粒的运动”,反映的是“液体分子的无规则运 动”,与“花粉分子运动”无关。,4.(2014大纲全国,16,6分)(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是 ( ) A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈 B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈 C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小 D.
5、压强变小时,分子间的平均距离可能变小,答案 BD 对一定量的稀薄气体,压强变大,温度不一定升高,因此分子热运动不一定变得剧 烈,A项错误;在保持压强不变时,如果气体体积变大则温度升高,分子热运动变得剧烈,选项B正 确;在压强变大或变小时气体的体积可能变大,也可能变小或不变,因此选项C错D对。,考查点 气体的压强,解题关键 气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁产生的,压强的大小既与气体分子的 分子数密度有关,也与气体分子无规则热运动的剧烈程度有关。宏观理解就是气体的压强既 与体积有关,也与温度有关。,考点二 热力学定律 5.2018课标,33(1),5分(多选)如图,一定量的理想气体从状态a变
6、化到状态b,其过程如p-V图 中从a到b的直线所示。在此过程中 ( )A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功,答案 BCD 本题考查热力学第一定律、理想气体状态方程。对于一定量的理想气体有 =恒量。从a到b,p逐渐增大,V逐渐增大,所以p与V的乘积pV增大,可知T增大,则气体的内能一直增加,故A错误、B正确。由于V逐渐增大,可知气体一直对外做功,故C正确。由热力学第一定律U=Q+W,因U0,W0,即气体一直从外界吸热,且吸收的热量大于对外做的功,故D正确、E错误。,知识归纳 热力学常见用语的含义 理想气体
7、温度升高:内能增大。 气体体积增大:气体对外做功。气体体积减小:外界对气体做功。 绝热:没有热交换。 导热性能良好:表示与外界温度相同。,6.2017课标,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。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
8、能不变,答案 ABD 本题考查理想气体内能的改变途径、热力学第一定律。气体自发扩散时不对 外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C 错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故U0,气体内能增大,故理 想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。,知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外 界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。,7.2017课标,33(1),5分(多选)
9、如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达 状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 ( )A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程ca中气体从外界吸收热量,答案 ABD 判断理想气体的内能变化情况可以通过两种方法:根据热力学第一定律U= W+Q,通过判断做功和热传递来得出内能的变化情况;通过直接判断温度的变化得出内能的 变化情况。在过程ab中,V不变,说明对外不做功,W=0,但不确定热传递情况,故利用热力学第一 定律判断不出内能变化
10、情况,那么看温度T,一定质量的理想气体 =定值,V不变,压强p增大, 则温度升高,说明内能增加,故A选项正确,C选项错误。ca过程中,体积V减小,说明外界对气体 做功,故B选项正确。ca过程中,压强p不变,据 =定值可知,温度T降低,则其内能减小,即U0,据热力学第一定律U=W+Q可知Q0,即气体从外界吸收热量,故D选项正确。,审题指导 p-V图像问题的审题思路 看轴确定图像为p-V图像,8.2016课标,33(1),5分(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、 bc、cd、da回到原状态,其p-T图像如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确 的是 ( )A
11、.气体在a、c两状态的体积相等 B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功,答案 ABE 由理想气体状态方程 =C知,p= T,因此气体在a、c两状态的体积相等,故A 项正确;对理想气体而言,内能由温度决定,因TaTc,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时 的内能,选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(U=0),压强变大,体积减小,外界对气体做功 (W0),由热力学第一定律U=W+Q,知Q0,对外做功,W
12、|W|,选项D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的乘积相同,由W=Fl= pSl=pV知,选项E正确。,考查点 热力学第一定律、理想气体状态方程,解题关键 将理想气体状态方程与热力学第一定律结合起来灵活应用是解答本题的关键。,9.2016课标,33(1),5分(多选)关于气体的内能,下列说法正确的是 ( ) A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩时,内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加,答案 CDE 由于非理想气体分子间作用力不可忽
13、略,内能包括分子势能,则气体的内能与体 积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不 同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学 第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某 种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平 均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 =C知,p不变V增大,则T增大,故E项正 确。,温馨提示 物体的内能与物体的机械运动无关。 一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关。而一定量的理想气体的内能只
14、与温 度有关。,10.2014课标,33(1),6分,0.303(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.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,答案 ADE 对封闭气体,由题图可知ab过程,气体体积V不变,没有做功,而温度T升高,则为 吸热过程,A项正确。bc过程为等温变化,压强减小,体积增大,对外做功,则为吸
15、热过程,B项 错。ca过程为等压变化,温度T降低,内能减少,体积V减小,外界对气体做功,依据W+Q=U,外 界对气体所做的功小于气体所放的热,C项错。温度是分子平均动能的标志,Tapc,显然E项正确。,考查点 热力学第一定律、理想气体状态方程,解题关键 理解热力学第一定律U=W+Q。 理解体积增大,气体对外做功,W0。,易错警示 理想气体的内能只与温度有关,与体积无关。,考点三 固体、液体、气体 11.2018课标,33(1),5分(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、 、到达状态e。对此气体,下列说法正确的是 ( )A.过程中气体的压强逐渐减小 B.过程中气体对外界做正功
16、C.过程中气体从外界吸收了热量 D.状态c、d的内能相等 E.状态d的压强比状态b的压强小,答案 BDE 本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。过程是等容升温过程,由 =,可知压强逐渐增大,A项错误。过程中气体膨胀,故气体对外界做正功,B项正确。过程 为等容降温过程,气体向外放出热量,C项错误。一定质量的理想气体的内能只与温度有关,而 Tc=Td,所以状态c、d的内能相等,D项正确。由理想气体状态方程 =C得p=C ,由题图可知 ,则pbpd,E项正确。,审题指导 图像语言的理解,物理情景的构建 清晰理解过程的规律,明确a、b、c、d、e各状态下气体状态参量关系。物体的内能 与物体的质量、物
17、态、温度及体积有关,而一定质量的理想气体的内能只与T有关。,12.2017课标,33(1),5分(多选)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中两条曲线所示。下列说法正确的是 ( ),A.图中两条曲线下面积相等 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0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分 比较大,答案 ABC 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为 1,
18、A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子 所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面 积可知0 时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。,13.2015课标,33(1),5分,0.307(多选)下列说法正确的是 ( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
19、 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变,答案 BCD 晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异 性,B正确;同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了 分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子 势能会发生改变,内能也会改变,E错误。,考查点 晶体、非晶体,易错警示 单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性。 物体的内能既与温度有关,也与物体的体积有关。,14.2018课标,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
20、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 见解析,解析 本题考查气体实验定律。 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 p2
21、l2=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,审题指导 液柱移动问题的分析方法,15.2018课标,33(2),10分如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成 容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。 开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽 缸,当流入的液体体积为 时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 。不计活塞的 质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。,
22、答案,解析 本题考查气体实验定律、气体压强计算等知识。 设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。在活 塞下移的过程中,活塞上、下方气体的温度均保持不变,由玻意耳定律得 p0 =p1V1 p0 =p2V2 由已知条件得 V1= + - = V V2= - = 设活塞上方液体的质量为m,由力的平衡条件得 p2S=p1S+mg 联立以上各式得 m= ,审题指导 关键词理解,隐含条件显性化 关键词“导热”说明气体上下两部分温度相等,且与环境温度相同。 外界温度保持不变,说明气体做等温变化。 流入液体产生的压强p= 。 K关闭,说明外部液体对气体压强不产
23、生影响。,16.2018课标,33(2),10分如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距 为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活 塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦。开始时活塞处 于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至 活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速 度大小为g。,答案 T0 (p0S+mg)h,解析 本题考查气体实验定律等知识。 开始时活塞位于a处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程
24、,直至活塞开始运动,设此时汽缸中 气体的温度为T1,压强为p1,根据查理定律有= 根据力的平衡条件有 p1S=p0S+mg 联立式可得 T1= T0 此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时汽缸中气体的温度为T2;活塞 位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖吕萨克定律有= 式中 V1=SH ,V2=S(H+h) 联立式解得 T2= T0 从开始加热到活塞到达b处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为 W=(p0S+mg)h ,审题指导 抓住关键词,挖掘隐含条件。 “缓慢加热”表示活塞始终处于平衡状态,因此才有p1S=p0S+mg。“活塞刚好到达b处”,表示 气体的末
25、状态压强为p1,活塞与b卡口处无弹力作用。“绝热”时气体温度才能逐渐升高,若 “导热良好”,“缓慢加热”时汽缸内、外的气体就始终处于热平衡状态。,17.2017课标,33(2),10分一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端 分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软 管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等 高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图(b)所示。设测量过程中温度、与K2相通 的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为
26、V0,水银的密度为,重力 加速度大小为g。求: ()待测气体的压强; ()该仪器能够测量的最大压强。,答案 () (),解析 ()水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为 V,压强等于待测气体的压强p。提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中水银面比顶端 低h;设此时封闭气体的压强为p1,体积为V1,则 V=V0+ d2l V1= d2h 由力学平衡条件得 p1=p+gh 整个过程为等温过程,由玻意耳定律得 pV=p1V1 联立式得 p= ()由题意知 hl ,联立式有 p 该仪器能够测量的最大压强为 pmax= ,18.2017课标,33(2),10分
27、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T0时的密度为0,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g。 ()求该热气球所受浮力的大小; ()求该热气球内空气所受的重力; ()设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。,答案 ()Vg0 ()Vg0 ()V0T0( - )-m0,解析 ()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为 0= 在温度为T时的体积为VT,密度为 (T)= 由盖吕萨克定律得= 联立式得 (T)=0 气球所受到的浮力为 f=(Tb)gV 联立式得 f=Vg0 ,(
28、)气球内热空气所受的重力为 G=(Ta)Vg 联立式得G=Vg0 ()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得 mg=f-G-m0g 联立式得m=V0T0( - )-m0 ,19.2017课标,33(2),10分如图,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。 ()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; ()接
29、着打开K3,求稳定时活塞的位置; ()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 () 2p0 ()B的顶部 ()1.6p0,解析 本题考查气体实验定律。 ()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=p1V1 (3p0)V=p1(2V-V1) 联立式得 V1= p1=2p0 ()打开K3后,由式知,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(V22 V)时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得 (3p0)V=p2V2 由式得 p2= p0 ,由式知,打开K3后活
30、塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2= p0。 ()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由 查理定律得= 将有关数据代入式得 p3=1.6p0 ,思路点拨 活塞封闭的气体 通过分析活塞的受力,利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系。注意轻质物体在 任意状态下所受合外力均为0。,20.2016课标,33(2),10分在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差 p与气泡半径r之间的关系为p= ,其中=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气 泡缓慢上升。已知大气压强p0=1.0105 Pa,水
31、的密度=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s 2。 ()求在水下10 m处气泡内外的压强差; ()忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比 的近似值。,答案 ()28 Pa ()1.3,解析 ()当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为p1,则 p1= 代入题给数据得 p1=28 Pa ()设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡 内空气的压强为p2,内外压强差为p2,其体积为V2,半径为r2。 气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2 由力学平
32、衡条件有 p1=p0+gh+p1 p2=p0+p2 气泡体积V1和V2分别为 V1= ,V2= 联立式得= 由式知,pip0,i=1,2,故可略去式中的pi项。代入题给数据得= 1.3 ,考查点 玻意耳定律,解题关键 准确写出气体初、末态的压强。 计算过程中进行合理近似。,21.2016课标,33(2),10分一氧气瓶的容积为0.08 m3,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 m3。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。,答案 4天,解析 设氧气开始时的压强为p1,体积为V
33、1,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下的体积为V,则氧气可用的天数为N=V0/V 联立式,并代入数据得 N=4(天) ,解题指导 解答此题的关键是将用去的氧气在p2压强下的体积转化为在p0(1个大气压)压强下 的体积,从而可以计算出氧气在p0压强下的可用天数。 易错点拨 没有将氧气的体积转化为1个大气压下的体积而直接进行计算。,考查点 玻意耳定律,22.2015课标,33(2),
34、10分,0.307如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆 筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为 m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气 的压强为p=1.00105 Pa,温度为T=303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距 ,两活塞间封闭气 体的温度为T1=495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之 间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求()在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;
35、 ()缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。,答案 ()330 K ()1.01105 Pa,解析 ()设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的体 积为V2,温度为T2。由题给条件得 V1=S2 +S1 V2=S2l 在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p) 故缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有= 联立式并代入题给数据得 T2=330 K ()在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1。在此后与汽缸外大气达到热平 衡的过程中,被封闭气体的体积不变。设达到
36、热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有= ,联立式并代入题给数据得 p=1.01105 Pa 第()问6分,式各1分,式2分,式各1分;第()问4分,式各2分。,考查点 盖吕萨克定律、查理定律,解题关键 判断出第一个过程为等压变化过程,第二个过程为等容变化过程。,审题技巧 内外气体达到“热平衡”表示末状态温度与汽缸外气温相同。,23.2015课标,33(2),10分,0.425如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与 大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0 cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0 cm。现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧
37、水银面的高度差为h1=10.0 cm时将开关 K关闭。已知大气压强p0=75.0 cmHg。 ()求放出部分水银后A侧空气柱的长度; ()此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长 度。,答案 ()12.0 cm ()13.2 cm,解析 ()以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l=10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高 度差为h1=10.0 cm时,空气柱的长度为l1,压强为p1。由玻意耳定律得 pl=p1l1 由力学平衡条件得 p=p0+h 打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱 长度的增加逐渐减小
38、,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h1 为止。由力学平衡条件有 p1=p0-h1 联立式,并代入题给数据得 l1=12.0 cm ()当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2。由玻意耳定律 得 pl=p2l2 ,由力学平衡条件有 p2=p0 联立式,并代入题给数据得 l2=10.4 cm 设注入的水银在管内的长度为h,依题意得 h=2(l1-l2)+h1 联立式,并代入题给数据得 h=13.2 cm,考查点 玻意耳定律,解题关键 利用平衡知识求初、末态的压强。 找出“空气柱长度”、“液面高度差”这两者的变化与所加水银在管内的长度之
39、间的关 系。,24.2014课标,33(2),9分,0.303一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸 内,汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p,活塞下表面相对于 汽缸底部的高度为h,外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒 完时,活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大 气的压强始终保持不变,重力加速度大小为g。,答案,解析 设汽缸的横截面积为S,沙子倒在活塞上后,对气体产生的压强为p,由玻意耳定律得 phS=(p+p)(h- h)S 解得p= p 外界的温度变为T后,设活塞距底面的高度为h
40、。根据盖吕萨克定律,得= 解得h= h 据题意可得p= 气体最后的体积为V=Sh 联立式得V= ,考查点 玻意耳定律、盖吕萨克定律,审题技巧 关键词“汽缸壁导热良好”、“缓慢”说明缸内气体与外界大气温度相同,第一 个过程为等温变化过程。,解题关键 正确得出第一个过程为等温变化过程,第二个过程为等压变化过程。,考点一 分子动理论、内能 1.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论,下列说法正确的是 ( ) A.气体扩散的快慢与温度无关 B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.分子间同时存在着引力和斥力 D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大,B组 自主命题省（区、市）卷题组,答案 C 本
41、题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子运动越 剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子的运 动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故C对、D 错。,易错点拨 分子力与分子间距离的关系 分子间同时存在引力与斥力,两力的大小均与分子间距有关,分子力是指这两个力的合力,下图 为斥力f斥、引力f引及分子力f分随分子间距离r的变化关系图线。,2.(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 ( ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的
42、温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大,答案 C 温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧烈。分子热运动 的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B 项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D项错误。,3.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气 候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相 同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 m
43、、2.5 m的颗粒 物(PM是颗粒物的英文缩写)。 某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM1 0的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且 两种浓度分布基本不随时间变化。 据此材料,以下叙述正确的是 ( ) A.PM10表示直径小于或等于1.010-6 m的悬浮颗粒物 B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力 C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大,答案 C PM10的直径小于或等于1010-6 m=1.010-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒
44、受力平衡, B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度随高度 的增加而增大,D错误。,失分警示 本题易错选D而失分,题目中明确提出“近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随 高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小”,并没有明 确PM2.5的浓度随高度的变化情况。,4.2015福建理综,29(1),6分下列有关分子动理论和物质结构的认识,其中正确的是 ( ) A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同性而
45、晶体的物理性质都是各向异性,答案 B 在分子间作用力表现为斥力时,随着分子间距离的减小分子势能增大,选项A错误; 温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈,选项B正确;物体内热运动速率大的分子数占总分子 数比例随温度升高而增多,选项C错误;单晶体的物理性质是各向异性,而多晶体则是各向同性 的,选项D错误。,5.(2014北京理综,13,6分)下列说法中正确的是 ( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变,答案 B 温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反
46、之,则其分子 平均动能减小,故A错误B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观 上取决于物体的温度、体积和质量,故C、D错误。,6.2017江苏单科,12A(2)(3)(2)图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动 位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两 张图片可知:若水温相同, (选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同, (选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量 为66 kg/mol,其分子可视为半径为310-9
47、 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.01023 mol-1。请估算,该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字),答案 (2)甲 乙 (3)见解析,解析 (2)相同温度的条件下,炭粒较大的其布朗运动的激烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时刻 所在位置连线的距离就较短,故甲图中炭粒的颗粒较大;炭粒大小相同时,温度越高,分子的热 运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈。 (3)摩尔体积V= r3NA或V=(2r)3NA 由密度= ,解得= (或= ) 代入数据得=1103 kg/m3(或=5102 kg/m3,51021103 kg/m3都算对),友情提醒 物体的体积与分子
48、体积的关系 对于固体和液体,可以忽略分子间的空隙,其体积=单个分子的体积分子的个数。对于气体, 上述结论不成立,因为气体分子的间隙较大,不能忽略。,7.2015山东理综,37(1)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是 。(双选,填正确答案标号) a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 b.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动 c.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速 d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的,答案 bc,解析 墨汁与水混合均匀的过程,是水分子和碳粒做无规则运动的过程,这种运动与重力无关, 也不是化学反应引起的。微粒越小、温度越高,无规则运动越剧烈,可见,b、c正确,a、d均 错。,
