高考物理二轮复习 第1部分 专题讲练突破六 第1讲 分子动理论 气体及热力学定律

专题六 选修部分第1讲分子动理论气体及热力学定律微网构建核心再现知识规律(1)分子动理论：分子直径的数量级是1010m；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在相互的引力和斥力(2)气体实验定律和理想气体状态方程p1V1p2V2；.(3)热力学定律热力学第一定律：UWQ.热力学第二定律：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性思想方法(1)物理思想：理想化模型思想、控制变量思想(2)物理方法：类比法、假设法、转换研究对象法.高频考点一分子动理论知能必备1.分子动理论的基本内容2.分子的两种模型及分子直径的测量方法3.比较布朗运动、扩散现象和分子的热运动4.分子间相互作用力随分子间距的变化特点，分子力做功与分子势能的变化及影响物体内能的因素.题组冲关1(2016湖南长沙高三质检)(多选)下列叙述中正确的是()A布朗运动是固体小颗粒的运动，是液体分子的热运动的反映B分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小C两个铅块压紧后能粘在一起，说明分子间有引力D用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力E温度升高，物体的内能却不一定增大解析：选ACE.布朗运动不是液体分子的运动，而是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它反映了液体分子的运动，A正确；若取两分子相距无穷远时的分子势能为零，则当两分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功)，当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功)，故B错误；将两个铅块用刀刮平压紧后便能粘在一起，说明分子间存在引力，C正确；用打气筒向篮球充气时需用力，是由于篮球内压强在增大，不能说明分子间有斥力，D错误；物体的内能取决于温度、体积及物体的质量，温度升高，内能不一定增大，E正确2(多选)关于分子间的作用力，下列说法正确的是()A分子之间的斥力和引力同时存在B分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C分子之间的距离减小时，分子力一直做正功D分子之间的距离增大时，分子势能一直减小E分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点解析：选ABE.分子间既存在引力，也存在斥力，只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力，小于平衡距离时表现为斥力，故A正确；分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故B正确；两分子之间的距离大于r0时，分子力为引力，故当相互靠近时分子力做正功；当分子间距小于r0时，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，因无法判断是在何处减小距离，故C错误；两分子之间的距离大于r0，分子力为引力，故当分子之间的距离增加时，分子力做负功，分子势能增加，故D错误；当两分子之间的距离等于r0时，分子势能最小；从该位置起增加或减小分子距离，都是分子力做负功，分子势能增加，故分子之间的距离分别减小或增大时，可能存在分子势能相等的两个点，故E正确3已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g.由此可估算得，地球大气层空气分子总数为_，空气分子之间的平均距离为_解析：可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的，即mgp0Sp04R2，故大气层的空气总质量m，空气分子总数NNA.由于hR，则大气层的总体积V4R2h，每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体，则有Na3V，可得分子间的平均距离a.答案： 4(原创题)(1)(多选)给体积相同的两个容器A、B分别装满温度为60 的热水和6 的冷水下列说法中正确的是()A由于温度是分子平均动能的标志，所以容器A中水分子的平均动能比容器B中水分子的平均动能大B由于温度越高，布朗运动越剧烈，所以容器A中水分子的布朗运动比容器B中水分子的布朗运动更剧烈C若把A、B两个容器靠在一起，则A、B两容器内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递D由于A、B两容器内水的体积相等，所以A、B两容器中水分子间的平均距离相等E已知水的相对分子质量是18，若容器B中水的质量为3 kg，水的密度为1.0103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，则容器B中水分子个数约为1.01026(2)教育部办公厅和卫生部办公厅日前联合发布了关于进一步加强学校控烟工作的意见意见中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身的戒烟，教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑试估算一个高约2.8 m，面积约10 m2的两人办公室，若只有一人吸了一根烟(人正常呼吸一次吸入气体300 cm3，一根烟大约吸10次)求：估算被污染的空气分子间的平均距离；二轮复习物理第1部分专题六选修部分另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子解析：(1)布朗运动不是水分子的运动，而是水中小颗粒的无规则运动，所以选项B错误由于A、B两容器中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A、B两容器中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，选项D错误根据题意，水的摩尔质量为18 g/mol，容器B中水的物质的量为n mol mol，所以容器B中水分子个数约为NnNA1.01026，选项E正确(2)吸烟者一根烟吸入的总气体体积为V10300 cm33 000 cm3含有空气分子数为n6.021023个8.11022个办公室单位体积内含有的被污染空气分子数为 个2.91021个每个污染空气分子所占的体积为V0 m3分子间的平均距离L m7108 m不吸烟者一次呼吸吸入的被污染过的空气分子个数为N8.71017个答案：(1)ACE(2)7108 m8.71017个分子动理论的三个核心规律1分子模型、分子数：(1)分子模型：球模型：VR3，立方体模型：Va3.(2)分子数：NnNANANA.2分子运动：分子做永不停息的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈3分子势能、分子力与分子间距离的关系：高频考点二固体、液体性质的考查知能必备1.晶体、非晶体及多晶体的区别，液晶的微观结构2.饱和汽压和温度的理解3.液体表面张力的形成原因及特点.题组冲关1(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解析：选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2(多选)下列说法正确的是()A液体的分子势能与体积有关B空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力C饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态D布朗运动表明了分子越小，分子运动越剧烈E液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性解析：选ABE.分子的势能与分子间的距离有关，则就与液体的体积有关，故A正确；空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力，液体表面有收缩的趋势而形成的，故B正确；饱和蒸汽是指液体蒸发与蒸汽液化相平衡的状态，液体仍在蒸发，蒸汽仍在液化，故C错误；布朗运动是液体分子无规则运动的反映，它不是分子运动，故D错误；液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性，故E正确3(2016江西南昌十校二模)(多选)下列说法正确的是()A液晶具有流动性，光学性质各向异性B气体扩散现象表明气体分子间存在斥力C热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体D机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功以转化成机械能E液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以以液体表面存在表面张力解析：选ACE.液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质，它具有流动性，光学性质各向异性，故A正确；扩散说明分子在做无规则运动，不能说明分子间存在斥力，故B错误；热量总是自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而温度是分子平均动能的标志，故C正确；根据能量转化的方向可知，机械能可能全部转化为内能，故D错误；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，故E正确4(改编题)(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有()A食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同E晶体都具有固定熔点、熔化时吸收的热量全部用于分子势能的增加解析：选ADE.晶体在熔化过程中温度保持不变，吸收的热量用来增加分子势能，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A、E正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性的，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确1熟记晶体和非晶体的区别晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点；晶体中的单晶体物理性质为各向异性，晶体中的多晶体和非晶体物理性质为各向同性2理解液晶的特性液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性不是所有物质都具有液晶态高频考点三气体实验定律与热力学定律的综合应用知能必备1.热力学第一定律的内容、公式及公式中各符号的意义2.热力学第二定律的两种表述3.气体实验定律及理想气体状态方程4.气体状态变化的图象及其意义.命题视角视角1热力学定律与能量守恒定律例1(2016湖北黄石二中月考)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_kJ，空气_(填“吸收”或“放出”)的总热量为_kJ.思路探究(1)改变物体内能的两种方式是什么？(2)公式UQW中各符号的意义是什么？尝试解答_解析因为理想气体的内能只跟温度有关，第一个过程是等温压缩，所以内能不变，有UQW，又W24 kJ，故Q24 kJ，即在第一个过程中，空气放出的热量为24 kJ；第二个过程中，体积不变，说明只与外界发生热传递，根据热力学第一定律UWQ，所以U05 kJ5 kJ，故空气内能减小5 kJ，空气放出29 kJ的热量答案5放出29视角2以图象方式考查气体实验定律和热力学定律例2(2016湖南十校联考)(多选)如图甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m.现使汽缸内的气体缓缓按图乙所示的规律变化，汽缸内的气体从状态A变化到状态B.若该过程中气体内能发生了变化，气体柱高度增加了L.外界大气压强为p0.(1)下列说法中正确的是()A该过程中汽缸内气体的压强始终为p0B该过程中气体的内能不断增大C该过程中气体不断从外界吸收热量D气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功EA和B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同(2)汽缸内气体的温度为T1时，气体柱的高度为L_(用图中和题目中给出的字母表示)(3)若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界吸收的热量为Q，则被封闭气体的内能变化了多少？思路探究(1)由乙图分析封闭气体发生了怎样的变化？满足什么规律？(2)热力学第一定律中，正、负号如何规定？尝试解答_解析(1)根据图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化，该过程中汽缸内气体的压强始终为p0，选项A错误；由图乙可知气体温度升高，内能增大，气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体必定从外界吸收热量，且气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功，选项B、C、D正确；A和B两个状态，气体温度不相同，气体分子运动的平均速率不相等，单个分子对汽缸内壁的平均撞击力也不相等，根据等压变化，可判断汽缸内壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数不同，选项E错误(2)由盖吕萨克定律得，即，解得L.(3)对活塞和砝码整体，由力的平衡条件得mgp0SpS解得pp0气体从状态A变化到状态B的过程中对外做的功为WpSL(p0Smg)L由热力学第一定律得气体内能的变化量为UQWQ(p0Smg)L.答案(1)BCD(2)(3)Q(p0Smg)L视角3气体实验定律与理想气体状态方程的综合例3(2016武汉模拟)如图，上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体，横截面积分别为S11 cm2、S22 cm2，细管内水银长度为h14 cm，封闭气体长度为L6 cm.大气压强为p076 cmHg，气体初始温度为T1288 K，上管足够长(1)缓慢升高气体温度，求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2；(2)气体温度保持T2不变，为使封闭气体长度变为8 cm，需向开口端注入的水银柱的体积为多少？思路探究(1)水银移动过程中，体积如何变化？(2)“水银刚好全部进入粗管内时”前后状态有哪些变化？(3)“T2不变，封闭气体变为8 cm”封闭气体压强为多大？尝试解答_解析(1)初状态：p1p0ph1，V1LS1末状态：p2p0ph2，V2(Lh1)S1又有：S1h1S2h2根据由以上各式并代入数据解得：T2468 K.(2)气体等温变化有：p2V2p3V3解得p397.5 cmHg，设此时水银柱的液面高度差为h3，有：h397.5 cm76 cm21.5 cm注入的水银柱体积V注(21.52)2 cm321 cm341 cm337 cm3.答案(1)468 K(2)37 cm31热力学第一定律公式UQW符号的规定物理量功W热量Q内能的改变U取正值“”外界对物体做功物体从外界吸收热量物体的内能增加取负值“”物体对外界做功物体向外界放出热量物体的内能减少2气体实验定律(1)等温变化：pVC或p1V1p2V2；(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.3分析有关气体实验定律和理想气体状态方程问题的物理过程一般要抓住三个要点：(1)阶段性，即弄清一个物理过程分为哪几个阶段；(2)联系性，即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的；(3)规律性，即明确哪个阶段应遵循什么实验定律题组冲关1(原创题)(1)(多选)关于热力学定律，以下说法正确的是_A热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的体现，否定了创造和消灭能量的可能性，告诉我们第一类永动机不可能制成B热力学第二定律反映了一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，告诉我们第二类永动机不可能制成C做功和热传递都能改变物体的内能，根据最后的结果可以区分是做功还是热传递使物体温度升高的D热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，热力学第二定律指出内能不可能完全转化为机械能，故二者是相互矛盾的E热力学第一定律和热力学第二定律分别从不同的角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础(2)如图所示，在一端封闭的U形管中用水银柱封住一段空气柱，当空气柱的温度为14 时，左臂水银柱的长度h110 cm，右臂水银柱的长度h27 cm，空气柱长度L15 cm；将U形管放入100 水中且状态稳定时，h1变为7 cm.分别写出空气柱在初末两个状态的气体参量，并求出末状态空气柱的压强和当时的大气压强(单位用cmHg)解析：(1)做功和热传递都能改变物体的内能，根据最后的结果无法判断是做功还是热传递使物体温度升高的，选项C错误；热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，热力学第二定律则指出了能量转化的方向性，二者并不矛盾，选项D错误(2)对于封闭的空气柱(设大气压强为p0，管的横截面积为S)初态：p1p0h2h1p03 cmHgV1LS15S(cm3)，T1287 K末态：h17 cm，h210 cm故压强p2p0h2h1p03 cmHgV2(L3)S18S(cm3)，T2373 K由理想气体状态方程得p1V1/T1p2V2/T2解得大气压强为p075.25 cmHg在100 的水中时，空气柱的压强为p278.25 cmHg答案：(1)ABE(2)78.25 cmHg75.25 cmHg2(1)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D不可能使热量从低温物体传向高温物体E机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程(2)一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA27 ，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图所示求：状态B的温度；从A到B气体对外所做的功(取1 atm1.0105 Pa)解析：(1)由UWQ可知做功和热传递是改变内能的两种途径，它们是等效的，故A正确、B错误由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C正确由热力学第二定律知，热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，则D项错一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则E正确(2)气体在A状态：T1300 K，V13 m3，p12.5 atm气体在B状态：T2，V26 m3，p21 atm气体从A状态到B状态由，得T2240 K33 从A到M状态，气体做等容变化，不做功，从M到B是等压变化，做的功为Wp2V3.0105 J，从A到B气体对外做功3.0105 J.答案：(1)ACE(2)33 3.0105 J真题试做真题1(2016高考全国甲卷)(1)(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pT图象如图所示，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(2)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解析：(1)由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：C，即paVaCTa，pbVbCTb，pcVcCTc，pdVdCTd.设过程bc中压强为p0pbpc，过程da中压强为p0pdpa.由外界对气体做功WpV知，过程bc中外界对气体做的功Wbcp0(VbVc)C(TbTc)，过程da中气体对外界做的功Wdap0(VaVd)C(TaTd)，TaTb，TcTd，故WbcWda，选项E正确(此选项也可用排除法直接判断更快捷)(2)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p1V1p2V2重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3V2V1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3p0V0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NV0/V联立式，并代入数据得N4(天)答案：(1)ABE(2)4天真题2(2015高考新课标卷)(1)(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(2)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m12.50 kg，横截面积为S180.0 cm2；小活塞的质量为m21.50 kg，横截面积为S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l40.0 cm；汽缸外大气的压强为p1.00105 Pa，温度为T303 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T1495 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，汽缸内封闭气体的温度；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解析：(1)A.将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误B单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确C例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确D晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确E熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误(2)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得V1S1S2V2S2l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(p1p)m1gm2gS2(p1p)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T2330 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p1.01105 Pa答案：(1)BCD(2)330 K1.01105 Pa真题3(2016高考全国丙卷)(1)(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(2)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p075.0 cmHg.环境温度不变解析：(1)气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，说法A错误内能与物体的运动速度无关，说法B错误气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，说法C正确一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，说法D正确根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，说法E正确(2)设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为P2，长度为l2.以cmHg为压强单位由题给条件得p1p0(20.05.00)cmHgl1 cm由玻意耳定律得p1l1p1l1联立式和题给条件得P1144 cmHg依题意p2p1l24.00 cm cmh由玻意耳定律得p2l2p2l2联立式和题给条件得h9.42 cm答案：(1)CDE(2)144 cmHg9.42 cm新题预测(1)(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)这就是著名的“卡诺循环”该循环过程中，下列说法正确的是()AAB过程中，气体对外界做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化EBC过程中，气体内能减小(2)如图所示，两端封闭的玻璃管中间有一段长为h16 cm的水银柱，在27 的室内水平放置，水银柱把玻璃管中的气体分成长度都是L040 cm的A、B两部分，两部分气体的压强均为p030 cmHg，现将A端抬起使玻璃管竖直求玻璃管竖直时两段气体的长度LA和LB；在玻璃管竖直状态下，给B气体加热(全过程中A气体温度不变)，需要加热到多少摄氏度才能使水银柱回到初始位置？解析：(1)AB过程中，气体体积变大，气体对外做功，A项正确；BC为绝热过程，气体体积增大，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B项错误，E项正确；CD为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C项正确；DA过程中绝热压缩，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移，故D项错误(2)玻璃管由水平放置转到竖直放置，两部分气体均为等温变化，设玻璃管的横截面积为S对A有p0L0SpALAS对B有p0L0SpBLBSPBPAh，LALB2L0解得LA50 cm，LB30 cm.给B气体加热后，水银柱回到初始位置，A部分气体状态参量与初始状态相同，B气体体积与初始状态相同，此时B气体压强为pp0h46 cmHg对B有解得T460 K故需将B气体加热到187 答案：(1)ACE(2)50 cm30 cm187 限时规范训练建议用时：40分钟1(1)(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pT图象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Da、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小Eb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(2)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.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.解析：(1)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WQE，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(2)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(pp)S解得pp外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h.根据盖吕萨克定律，得解得hh据题意可得p气体最后的体积为VSh联立式得V答案：(1)ADE(2)2(1)(多选)下列说法中正确的是()A分子间的距离增大时，分子势能一定增大B晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点C根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D物体吸热时，它的内能可能不增加E一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热(2)如图，在圆柱形汽缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p075 cmHg，室温t027 ，稳定后两边水银面的高度差为h1.5 cm，此时活塞离容器底部的高度为L50 cm.已知柱形容器横截面积S0.01 m2,75 cmHg1.0105 Pa.求活塞的质量；使容器内温度降至63 ，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L.解析：(1)分子间的距离有一个特殊值r0，此时分子间引力与斥力平衡，分子势能最小当分子间的距离小于r0时，分子势能随距离的增大而减小，当分子间的距离大于r0时，分子势能随距离的增大而增大，选项A错误根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化在有外力做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体，选项C错误(2)根据U形管两侧水银面的高度差为h1.5 cm，可知A中气体压强pA1p0ph75 cmHg1.5 cmHg76.5 cmHg而pA1p0p塞所以活塞产生的压强p塞1.5 cmHg1.5105 Pa0.02105 Pa由p塞mg/S，解得m2 kg.由于活塞光滑，所以气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变仍为h1.5 cm初状态：温度T1300 K，体积V150 cmS；末状态：温度T2210 K，体积V2LS由盖吕萨克定律，解得活塞离容器底部的高度L35 cm.答案：(1)BDE(2)2 kg1.5 cm35 cm3(原创题)(1)(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B能量耗散过程中能量不守恒C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功(2)如图所示，右端开口的绝缘、绝热圆柱形汽缸放置在水平地面上，容积为V，汽缸内部被绝热活塞M和导热性能良好的活塞N分成三个相等的部分，左边两部分分别封闭气体A和B，两活塞均与汽缸接触良好，忽略一切摩擦；汽缸左边有加热装置，可对气体A缓慢加热；初始状态温度为T0，大气压强为p0.给气体A加热，当活塞N恰好到达汽缸右端时，求气体A的温度；继续给气体A加热，当气体B的长度变为原来的时，求气体B的压强和气体A的温度解析：(1)由热力学第一定律知A正确，能量耗散是指能量品质降低，反映能量转化的方向性仍遵守能量守恒定律，B错误，D正确；电冰箱的热量传递不是自发，不违背热力学第二定律，C错误；在有外界影响的情况下，从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，E正确(2)活塞N移动至恰好到达汽缸右端的过程中气体A做等压变化解得T12T0.继续加热过程，气体B体积减小，做等温变化p0p1解得p1p0因不计摩擦，气体A的压强等于气体B的压强，对气体A有解得T23T0.答案：(1)ADE(2)2T0p03T04(1)(多选)有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是()A一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B物体的温度越高，分子热运动越剧烈C物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E外界对物体做功，物体的内能必定增加(2)在室温恒定的实验室内放置着如图所示的粗细均匀的L形管，管的两端封闭且管内充有水银，管的上端和左端分别封闭着长度均为L015 cm的A、B两部分气体，已知竖直管内水银柱高度为H20 cm，A部分气体的压强恰好等于大气压强对B部分气体进行加热到某一温度，保持A部分气体温度不变，水银柱上升h5 cm(已知大气压强为76 cmHg，室温为300 K)试求：水银柱升高后A部分气体的压强；温度升高后B部分气体的温度解析：(1)温度是分子平均动能的标志，A正确；温度越高，分子运动越剧烈，B正确；内能指所有分子热运动动能与分子势能的总和，C正确；布朗运动是液体分子对悬浮颗粒的碰撞引起的，D错误；根据热力学第一定律，内能变化由做功和传热共同决定，E错误(2)设L形管的横截面积为S，水银柱上升前后A部分气体的压强分别为pA和pA，气体A的温度并没有发生变化，由玻意耳定律可得：pAL0SpA(L0h)SpA代入数据可得：pA114 cmHg设水银柱上升前后B部分气体的压强分别为pB和pB，温度分别是T和T，则pBpAPH，pBpAPhPH由气体状态方程可得：代入数据解得：T579.2 K答案：(1)ABC(2)114 cmHg579.2 K5(1)(多选)两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线当分子间距rr0时，分子之间合力为零，则下列关于这两个分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是()(2)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，其状态变化过程的pV图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27 .求：该气体在状态B时的温度；该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量解析：(1)由于rr0时，分子之间的作用力为零，当rr0时，分子间的作用力为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增加，当rr0时，分子间的作用力为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增加，故rr0时，分子势能最小综上所述，选项B、C、E正确，选项A、D错误(2)对于理想气体：AB过程，由查理定律有，得TB100 K，所以tBTB273 173 .BC过程，由盖吕萨克定律有，得TC300 K，所以tCTC273 27 .由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而AB过程是等容变化气体对外不做功，BC过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量QpV1105(31031103)J200 J.答案：(1)BCE(2)173 200 J6(原创题)(1)(多选)在一个标准大气压下，1 g水在沸腾时吸收了2 260 J的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170 J的功已知阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，水的摩尔质量M18 g/mol.下列说法中正确的是()A分子间的平均距离增大B水分子的热运动变得更剧烈了C水分子总势能的变化量为2 090 JD在整个过程中能量是不守恒的E1 g水所含的分子数为3.31022个(2)如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，已知电热丝电阻为R，通过的电流为I.通电时间为t时，活塞上升了h，此时气体的温度为T1，已知大气压强为p0，电热丝放出热量的90%被气体吸收，重力加速度为g.加热过程中，若A气体内能增加了E1，求B气体内能增加量E2.现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的总质量为m0时，活塞恰好回到原来的位置求此时A气体的温度T2.解析：(1)液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A正确；温度是分子热运动剧烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的剧烈程度是相同的，选项B错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，根据热力学第一定律UQW，可得水的内能的变化量为U2 260 J170 J2 090 J，即水的内能增大2 090 J，则水分子的总势能增大了2 090 J，选项C正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D错误；1 g水所含的分子数为nNA6.010233.31022(个)，选项E正确(2)由焦耳定律可得，电热丝放出的热量Q0I2Rt气体吸收的热量Q0.9Q00.9I2RtB气体对外做功：WpSh(p0Smg)h由热力学第一定律得：E1E2QW解得：E20.9I2Rt(p0Smg)hE1.B气体的初状态：压强p1p0，体积V12hS，温度为T1B气体的末状态：压强p2p0，体积V2hS，温度为T2由理想气体状态方程：解得：T2T1.答案：(1)ACE(2)见解析7(原创题)(1)(多选)下列说法中正确的是()A分子间的距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小B大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强C对于一定质量的理想气体，温度不变，压强增大时，气体的体积一定减小D根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故(2)在标准状态下，空气的密度为1.29 g/L，若房间的容积为100 m3，大气压等于77 cmHg，那么当室温由17 升至27 时，房间里空气的质量将减少_kg.(3)某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致爆胎后气体迅速外泄，假设气体对外做功为1 000 J，且来不及与外界发生热交换，则此过程胎内原有气体内能如何变化，变化了多少？解析：(1)当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，A错误；根据气体压强产生的原因知，气体的压强就是大量气体分子对容器壁的持续性作用形成的，B正确；由理想气体状态方程知，对于一定质量的理想气体，温度不变，压强增大时，气体的体积一定减小，C正确；根据热力学第二定律知，热量从低温物体传到高温物体需要其他作用的影响，D正确；气体失去了容器的约束会散开，是因为气体分子自由运动的缘故，E错误(2)以17 时“室内气体”为研究对象，气体做等压膨胀，由盖吕萨克定律可得根据题意，V1100 m3，T1290 K，T2300 K，代入得：V2V1100 m3 m3，因此27 时有VV2V1 m3体积的气体处于房间之外再算出27 时空气密度2，标准状态下：p076 cmHg、T0273 K、01.29 g/L.27 时房间内的空气：p277 cmHg、T2300 K.由理想气体的状态方程变形有：可得2 kg/m31.19 kg/m3.因此房间里空气质量将减少m2V4.1 kg(3)气体迅速膨胀对外做功，但短时间内与外界几乎不发生热量传递，所以内能减少由热力学第一定律得，变化的内能为：UWQ1 000 J答案：(1)BCD(2)4.1 kg(3)内能减少1 000 J第2讲振动和波光微网构建核心再现知识规律(1)振动和波振动的周期性、对称性：xAsin t.波的产生和传播：v.(2)光的折射和全反射折射定律：光从真空进入介质时：n.全反射条件：光从光密介质射入光疏介质；入射角等于或大于临界角C，sin C.(3)波的干涉、衍射等现象干涉、衍射是波特有的现象干涉条件：频率相同、相位差恒定，振动方向相同；明显衍射条件：d.明条纹(振动加强区)：rk；暗条纹(振动减弱区)：r(k).光的干涉条纹特点：明暗相间，条纹间距x.思想方法(1)物理思想：理想化模型思想、类比思想(2)物理方法：图象法、作图法、临界与极值法.高频考点一机械振动、机械波知能必备1.简谐运动的基本特征及描述简谐运动的物理量2.机械波的产生及描述，波速与波长、频率的关系3.振动图象和波动图象的比较4.波的传播方向与质点振动方向的互判方法5.波的多解问题产生的原因及求解方法.命题视角视角1波动图象的分析及应用例1(多选)2016年2月6日，台湾高雄市发生6.7级地震，震源深度为15 km.如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4 km/s，已知波沿x轴正方向传播，某时刻刚好传到N处，如图所示，则下列说法中正确的是_A从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过3.75 sB从波传到N处开始计时，经过t0.03 s位于x240 m处的质点加速度最小C波的周期为0.015 sD波动图象上M点此时速度方向沿y轴负方向，经过一段极短的时间后动能减小E从波传到N处开始，经过0.012 5 s，M点的波动状态传播到N点思路探究(1)参与波动的所有质点的运动有什么特点和规律？(2)如何根据波的传播方向判断某一质点的振动方向？尝试解答_解析波上所有质点并不随波迁移，选项A错误；由题意可知该波的周期为T0.015 s，从波传到x120 m处开始计时，经过t0.03 s，波向前传播了2个周期，位于x240 m处的质点在平衡位置，加速度最小，选项B、C正确；由“上下坡法”可得M点的速度方向沿y轴负方向，正在往平衡位置运动，速度增大，动能增大，选项D错误；M、N点之间相距50 m，波从M点传到N点所需时间t1 s0.012 5 s，选项E正确答案BCE视角2振动图象与波动图象的综合分析例2(2016江南十校联考)图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t1.0 s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，则下列说法正确的是()A该简谐横波的传播速度为4 m/sB从此时刻起，经过2 s，P质点运动了8 m的路程C从此时刻起，P质点比Q质点先回到平衡位置D乙图可能是甲图x2 m处质点的振动图象E此时刻M质点的振动速度小于Q质点的振动速度思路探究(1)振动图象和波动图象有什么区别？(2)两种图象分别提供哪些信息？(3)公式v中各符号代表什么？尝试解答_解析由甲图可得4 m，由乙图中可得T1.0 s，所以该简谐横波的传播速度为v4 m/s，选项A正确；t2 s2T，则从此时刻起，经过2 s，P质点运动的路程为s8A80.2 cm1.6 cm，选项B错误；简谐横波沿x轴正向传播，此时刻Q质点向上运动，而P质点直接向下运动，所以P质点比Q质点先回到平衡位置，选项C正确由乙图知t0时刻质点的位移为0，振动方向沿y轴负方向，与甲图x2 m处t0时刻的状态相同，所以乙图可能是甲图x2 m处质点的振动图象，选项D正确质点越靠近平衡位置速度越大，则此时刻M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，选项E错误答案ACD视角3波的多解问题例3(2016江西名校联考)一列简谐横波在x轴上传播，在t10和t20.05 s时，其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示，求：(1)这列波可能具有的波速；(2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？思路探究(1)通常造成波多解的原因有哪些？(2)“P从平衡