2019-2020年高考物理一轮复习 第十二章 热学考点通关（选修3-3）.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 第十二章 热学考点通关（选修3-3）考 纲 下 载考 情 上 线1.分子动理论的基本观点和实验依据()2阿伏伽德罗常数 ()3气体分子运动速率的统计分布 ()4温度是分子平均动能的标志、内能 ()5固体的微观结构、晶体和非晶体 ()6液晶的微观结构 ()7液体的表面张力现象 ()8气体实验定律 ()9理想气体 ()10饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 ()11相对湿度 ()12热力学第一定律 ()13能量守恒定律 ()14热力学第二定律 ()实验十二：用油膜法估测分子的大小高考地位高考对本章内容的要求偏低，题型多样，难度不大考点布设1.分子动理论、热力学定律、能量守恒等是高考的热点2气体实验定律与热力学定律的综合考查在高考中经常出现分子动理论想一想在国际单位制中，金属铝的密度为，它的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，则1 m3和1 kg铝所含铝原子的个数分别是多少？1个铝原子的质量和占有的体积分别是多少？提示：由密度和摩尔质量M可求铝的摩尔体积V，故1 m3 铝所含原子个数为NA，1 kg铝所含原子个数为NA,1个铝原子质量为，1个铝原子占有的体积为。记一记1物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子的直径(视为球模型)：数量级为1010 m。分子的质量：数量级为1026 kg。(2)阿伏伽德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA6.021023 mol1。阿伏伽德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。2分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象定义：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。(2)布朗运动定义：悬浮在液体或气体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。(3)热运动分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运动叫做热运动。3分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系：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，但斥力比引力变化的快。(3)分子力与分子间距离关系图线图1211由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1211所示)可知：当rr0时，F引F斥，分子力为0。当rr0时，F引F斥，分子力表现为引力。当rr0时，F引F斥，分子力表现为斥力。当分子间距离大于10r0(约为109 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。4统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。试一试1多选如图1212所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()图1212A乙分子在P点(xx2)时，加速度最大B乙分子在P点(xx2)时，其动能为E0C乙分子在Q点(xx1)时，处于平衡状态D乙分子的运动范围为xx1解析：选BDx2处分子势能最小，则分子动能最大，分子力为0，加速度为0，故选项A错，B正确；因x1处分子力不为0，故不是平衡状态，选项C错误；在x1处因分子势能为零，故分子动能为零，速度为零，故乙分子会沿原路返回，故选项D正确。温度、温标与物体的内能想一想物体内分子的平均动能、分子势能以及内能，在宏观上分别由什么决定？提示：物体分子的平均动能由温度决定；分子势能由物体的体积决定；物体的内能跟物体的温度和体积都有关系。记一记1温度两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2两种温标摄氏温标和热力学温标。关系：Tt273.15_K。3分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。4分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。(2)分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态。5物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。试一试2(xx北京高考)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，其内能一定不变解析：选B根据温度是分子平均动能的标志知，温度升高，分子热运动的平均动能增大；温度降低，分子热运动的平均动能减小，选项A错误，B正确。理想气体的温度升高，内能增大；温度降低，内能减小，选项C错误。晶体熔化或凝固时温度不变，但是内能变化，熔化时吸收热量，内能增大；凝固时放出热量，内能减小，选项D错误。热力学定律与能量守恒想一想蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又向低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q、Q2、W三者之间满足的关系？热机的效率不可能达到100%，从能量转化的角度说明了什么？提示：Q1Q2W，说明内能不能完全转化为机械能。记一记1热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式：做功；热传递。(2)热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。表达式：UQW。2热力学第二定律(1)热力学第二定律的两种表述：克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”(2)用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”)。(3)热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。3能量守恒定律(1)能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)能源的利用存在能量耗散和品质下降。重视利用能源时对环境的影响。要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)。试一试3关于热力学定律，下列说法正确的是()A在一定条件下物体的温度可以降到0 KB物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C吸收了热量的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高解析：选B0 K是绝对零度，不可能达到，A项错；由热力学第一定律可知，C、D选项错；故选B。微观量的估算1.分子模型物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图1213所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d (球体模型)或d(立方体模型)。图1213(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图1214所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d。图12142微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m。3宏观量物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度。4关系(1)分子的质量：m。(2)分子的体积：V0。对气体，V0表示分子占据的空间。(3)物体所含的分子数：nNANA，或nNANA。例1(xx广州一模)油滴在水面上形成如图1215所示的单分子油膜，可估测分子大小，用该方法估测油酸分子大小，需要测量油酸的()图1215A质量和密度B体积和密度C质量和体积 D体积和油膜面积解析利用油膜法估测分子大小的依据是把油膜看成单分子油膜，根据d计算出分子大小，故正确选项为D。答案D分子力、分子势能与分子间距离的关系1.分子力与分子势能项目分子间的相互作用力F分子势能E p与分子间距的关系图象随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r10r0 (109m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零例2下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是()A当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小解析当分子间距为r0时为平衡位置，当rr0时分子间表现为引力，且其随r的增大而先增大后减小，一直做负功，分子势能增大，故A、B错；当rTTBTTTCTT，TTDTTT解析：选B温度是气体分子平均动能的标志。由图象可以看出，大量分子的平均速率，因为是同种气体，则EkEkEk，所以B正确，A、C、D错误。5(xx西安联考)关于内能的概念，下列说法中正确的是()A若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能B一定质量0 水的分子势能比0 冰的分子势能大C物体吸收热量后，内能一定增加D一定质量的100 的水吸收热量后变成100 的水蒸气，则吸收的热量等于增加的内能解析：选B氢气和氧气温度相同，说明分子平均动能相同，氢气和氧气质量相同，分子数不同，所以内能不同，选项A错误；一定质量0 水放出热量凝结成0 的冰，所以一定质量0 水的分子势能比0 冰的分子势能大，选项B正确；物体吸收热量后，若对外做功，内能不一定增加，选项C错误；一定质量的100 的水吸收热量后变成100 的水蒸气，对外做功，吸收的热量大于增加的内能，选项D错误。二、多项选择题6(xx江西重点中学联考)下列说法正确的是()A布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明分子在永不停息地做无规则运动B只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数C在使两个分子间的距离由很远(r109 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大D通过科技创新，我们能够研制出内能全部转化为机械能的热机解析：选AB布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明分子在永不停息地做无规则运动，选项A正确；只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数，选项B正确；在使两个分子间的距离由很远(r109m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，选项C错误；由热力学第二定律，不能够研制出内能全部转化为机械能的热机，选项D错误。7.(xx广州二模)一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图3所示，则此过程()图3A气体的密度增大B外界对气体做功C气体从外界吸收了热量D气体分子的平均动能增大解析：选AB由PT图可知气体由状态A变化到状态B温度保持不变，故气体分子的平均动能不变、气体的内能不变，选项D错误，气体的压强变大，说明气体的体积变小，所以气体的密度增大、外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体向外界放出热量，选项A、B正确。8(xx湛江市高中毕业班调研测试题)如图4所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计的示数。打开卡子，胶塞冲出容器过程中()图4A温度计示数变大B温度计示数变小C气体内能减少 D气体内能增加解析：选BC打开卡子，气体体积膨胀对外做功，所以W0，由热力学第一定律UWQ，可知气体内能减小，温度降低。三、填空、计算题9某同学的卧室长L17 m，宽 L25 m，高 h3.2 m。假设卧室内的空气处于标准状况，已知阿伏伽德罗常数 NA6.021023 mol1。(1)求卧室内空气分子数；(2)若室内温度升高，卧室内空气分子的平均动能如何变化？解析：(1)卧室的体积VL1L2h112 m3112103 L，Vm22.4 L/mol，室内的空气分子数nNA3.011027个(2)卧室里空气分子的平均动能增大。答案：(1)3.011027(2)增大10(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是_。(填写选项前的字母)A气体分子间的作用力增大B气体分子的平均速率增大C气体分子的平均动能减小D气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中气泡_(选填“吸收”或“放出”)的热量是_J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了_J。(3)已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol。阿伏伽德罗常数 NA6.021023mol1，取气体分子的平均直径为21010 m。若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。(结果保留一位有效数字)解析：(1)考虑气体分子间作用力时，分子力是引力，分子间距从r0增大，分子力先增大后减小，A错误。气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B、C错误。气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D正确。(2)将气体视为理想气体时，其内能只与温度有关。气泡上升过程中温度不变，U0，对外做功，W0.6 J，UQW有QUW0.6 J0，即需从外界吸收0.6 J的热量。气泡到达湖面后，由UQW得U(0.30.1)J0.2 J(3)设气体体积为V0，液体体积为V1气体分子数nNA，V1n(或V1nd3)则d3NA(或d3NA)解得1104(91052104都算对)答案：(1)D(2)吸收0.60.2(3)1104(或91052104)第2单元固体、液体和气体晶体和非晶体想一想在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图1221中(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)所示。则由此可判断出甲、乙、丙分别为_、_、_。图1221提示：多晶体、非晶体、单晶体。记一记(1)固体分为晶体和非晶体两类。晶体分单晶体和多晶体。(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体无确定的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体无确定的熔点。(3)单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性。试一试1多选关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析：选BC金刚石、水晶和食盐是晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体的分子排列规则，且有固定的熔点，非晶体的分子排列不规则，且没有固定的熔点，故B、C正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，故D错误。液晶、液体想一想如图1222所示为一沾有肥皂膜的闭合金属框，若将膜面上棉线圈内部的膜戳破后，棉线圈会被拉成圆形，这是什么原因？与戳破前相比，肥皂膜的内能如何变化？图1222提示：液体表面张力，内能减少。记一记1液体的表面张力(1)概念：液体表面各部分间互相吸引的力。(2)作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。(3)方向：表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。(4)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。2液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。(2)液晶分子的位置无序使它象液体，排列有序使它象晶体。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。3毛细现象浸润液体在细管中上升的现象以及不浸润液体在细管中下降的现象。试一试2下列现象中不是由表面张力引起的是()A使用钢笔难以在油纸上写字B布伞有孔，但不漏水C草叶上的露珠呈球形D玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形解析：选A使用钢笔难以在油纸上写字，是由于墨水与油纸不浸润造成的，与液体表面张力无关，符合题意，故A正确；由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞有孔，但不漏水，与表面张力有关，故B错误；草叶上的露珠存在表面张力，它表面的水分子表现为引力，从而使它收缩成一个球形，与表面张力有关，故C错误；由于熔融的液态玻璃存在表面张力，使表面收缩，表面积变小，因此玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形，与表面张力有关，故D错误。气体实验定律想一想电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500 时的压强不超过一个大气压，则在20 的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？提示：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t1500 时压强为p1，t220 时的压强为p2，则由得，p11个大气压，p20.38个大气压。记一记1气体的状态参量(1)压强；(2)体积；(3)温度。2气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p。3气体实验定律(1)等温变化玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。公式：p1V1p2V2或pVC(常量)。(2)等容变化查理定律内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。公式：或C(常量)。推论式：pT。(3)等压变化盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比。公式：或C(常量)。推论式：VT。4理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。(2)一定质量的理想气体状态方程：或C(常量)。试一试3.(多选)(xx广东高考)如图1223为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有()图1223A充气后，密封气体压强增加B充气后，密封气体的分子平均动能增加C打开阀门后，密封气体对外界做正功D打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：选AC充气后，一定量气体的体积减小，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强增大，A项正确；由于气体分子的平均动能是由温度决定的，温度不变，气体分子的平均动能不变，B项错误；打开阀门后，气体推动液体，气体的体积增大，对外做功，C项正确；当气体的压强减小到外部与内部压强差等于水柱产生的压强时，液体不再喷出，D项错误。饱和蒸汽、湿度记一记1饱和蒸汽与未饱和蒸汽(1)饱和蒸汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。(2)未饱和蒸汽：没有达到饱和状态的蒸汽。2饱和蒸汽压(1)定义：饱和蒸汽所具有的压强。(2)特点：饱和蒸汽压随温度而变。温度越高，饱和蒸汽压越大，且饱和蒸汽压与饱和蒸汽的体积无关。3湿度(1)定义：空气的潮湿程度。(2)描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强。相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比，称为空气的相对湿度，即：相对湿度(B)。试一试4下列说法正确的是()A干湿泡温度计的示数差别越大，空气相对湿度越大B空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越大C相对湿度越大时，水蒸发越快D在夏季温度不太高、相对湿度较大时，人也容易中暑解析：选D干湿泡温度计的示数差别越大，空气越干燥，相对湿度越小，故A错误；相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越小，故B错误；相对湿度越大时，水蒸发越慢，故C错误；湿度大水分就不易蒸发，也就是汗液不易蒸发，就带不走体表多余的热量，就容易中暑，故D正确。气体压强的计算1.系统处于平衡状态下的气体压强计算方法(1)液体封闭的气体压强的确定平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强。取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强。液体内部深度为h处的总压强pp0gh(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来求出气体压强。2加速运动系统中封闭气体压强的计算方法一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。图1224例1如图1224所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)审题指导选与气体相接触的活塞为研究对象，进行受力分析，再利用牛顿第二定律列方程求解。解析选取汽缸和活塞整体为研究对象。相对静止时有：F(Mm)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：pSp0Sma解得：pp0。答案p0)气体实验定律及状态方程的应用1.气体实验定律的比较比较项目玻意耳定律(等温变化)查理定律(等容变化)盖吕萨克定律(等压变化)数学表达式p1V1p2V2或pVC(常数)或C(常数)或C(常数)同一气体的两条图线2理想气体的状态方程(1)理想气体：宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。(2)状态方程：或C。(3)应用状态方程解题的一般步骤：明确研究对象，即某一定质量的理想气体；确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；由状态方程列式求解；讨论结果的合理性。例2(xx新课标高考)如图1225，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60 mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。图1225(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温。审题指导第一步：抓关键点关键点获取信息玻璃泡A、B、C均浸泡在0 水槽内气体发生等温变化U形管内左右水银柱高度差60 cm压强关系打开阀门左右水银柱高度相等压强相等U形管和细管中气体体积远小于玻璃泡容积管中气体体积忽略不计第二步：找突破口(1)要求C中气体压强由于pCpB可求解B中气体压强；(2)要求右侧水槽水温C中气体作等容变化。解析(1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0273 K。设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有p1pCp式中p60 mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB。依题意，有pBpC玻璃泡A和B中气体的体积为V2VAVB根据玻意耳定律得p1VBpBV2联立式，并代入题给数据得pCp180 mmHg(2)当右侧水槽的水温加热至T时，U形管左右水银柱高度差为p。玻璃泡C中气体的压强为pCpBp玻璃泡C中的气体体积不变，根据查理定理得联立式，并代入题给数据得T364 K答案(1)180 mmHg(2)364 K气体实验定律与热力学定律的综合应用例3(xx浙江自选模块)如图1226所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞。容器固定放置在倾角为的斜面上。一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h。已知大气压强为p0，重力加速度为g。图1226(1)容器内气体压强为_；(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移时气体温度为_；此过程中容器内气体_(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率_(填“增大”、“ 减小”或“不变”)。解析(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关。活塞对气体产生的压强为p，则容器内气体的压强pp0pp0。(2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则，且V02V1，解得T1。在此等压变化过程中，气体温度降低，内能减少；气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律UWQ知气体放出热量，气体分子的平均速率减小。答案(1)pp0(2)放热减小气体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法(1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体。(2)解决具体问题时，分清气体的变化过程是求解问题的关键，根据不同的变化，找出与之相关的气体状态参量，利用相关规律解决。(3)对理想气体，只要体积变化，外界对气体(或气体对外界)要做功WpV；只要温度发生变化，其内能要发生变化。(4)结合热力学第一定律UWQ求解问题。随堂巩固落实1(xx广东高考)清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的()A引力消失，斥力增大B斥力消失，引力增大C引力、斥力都减小D引力、斥力都增大解析：选D由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，分子引力和斥力都增大，所以D正确。2多选关于晶体和非晶体的说法，正确的是()A晶体一定具有各向异性B液晶具有光学各向异性C金刚石和石墨都是单晶体D具有熔点的物体一定是单晶体解析：选BC单晶体具有各向异性，而多晶体则各向同性，故A错误。液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，故B正确。金刚石和石墨都是单晶体，故C正确。单晶体和多晶体都具有一定的熔点，故D错误。3如图1227所示，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()图1227A逐渐增大B逐渐减小C始终不变 D先增大后减小解析：选A气体从a到b的变化过程中，体积V减小，温度T升高，由理想气体状态方程C可知，气体压强逐渐增大，本题只有选项A正确。4多选(xx广东省十校联考)一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么使用下列哪些过程可以实现()A先将气体等温膨胀，再将气体等容降温B先将气体等温压缩，再将气体等容降温C先将气体等容升温，再将气体等温压缩D先将气体等容降温，再将气体等温压缩解析：选BD根据理想气体状态方程可知，气体等温膨胀，压强减小，再将气体等容降温，压强继续减小，故 A 错；气体等温压缩，压强增大，再将气体等容降温，压强减小，故 B 对；气体等容升温，压强增大，再将气体等温压缩，压强增大，故 C错；气体等容降温，压强减小，再将气体等温压缩，压强增大，故 D 对。5多选一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为()A气体分子的平均动能增大B单位时间内，器壁单位表面积上分子碰撞的次数增多C气体分子数增加D气体分子的密度增大解析：选BD等温变化，分子平均动能不变，即气体分子每次撞击器壁的平均冲力不变；而体积减小，分子密度增加，器壁单位时间单位面积上撞击的分子数增多，所以压强增大。6(xx山东高考)(1)如图1228，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体 _。(多选，填正确答案标号)图1228a内能增加 b对外做功c压强增大 d分子间的引力和斥力都增大(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图1229所示。将一质量M3103 kg、体积V00.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h140 m，筒内气体体积V11 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升。当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。 图1229已知大气压强p01105Pa，水的密度1103 kg/m3，重力加速度的大小g10 m/s2。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。解析：(1)根据一定质量的某种理想气体的内能只决定于温度，处在导热气缸中的理想气体由于外界环境温度升高，理想气体的内能要增大，所以选项a正确；再根据理想气体的状态方程：C可知，气体压强不变，当温度升高时，体积要增大，因此气体要对外做功，所以选项b正确，c错误；理想气体没有分子间的相互作用力，因此分子间的作用力始终为零，故d选项错误。(2)当F0时，由平衡条件得Mgg(V0V2)代入数据得V22.5 m3设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1p0gh1p2p0gh2在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1p2V2联合式，代入数据得h210 m。答案：(1)ab(2)见解析课时跟踪检测高考常考题型：选择题计算题一、单项选择题1下列说法正确的是()A露珠呈球形是由于表面张力所致B不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力C在一定温度下当气体容纳某种液体分子的个数达到极值时，这种气体就成为饱和汽，此时液体就不再蒸发D给自行车打气时气筒压下后反弹，是由分子斥力造成的解析：选A露珠呈球形是由于表面张力所致，选项A正确；不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力，选项B错误；在一定温度下当气体容纳某种液体分子的个数达到极值时，这种气体就成为饱和汽，此时液体的蒸发和液化达到了动态平衡，而并非液体不再蒸发，选项C错误；给自行车打气时气筒压下后反弹，是由气体压强大于大气压造成的，选项D错误。2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，分子热运动一定变得剧烈C压强变大时，分子间的平均距离必然变小D压强变小时，分子间的平均距离可能变小解析：选D根据理想气体的状态方程C，当压强变大时，气体的温度不一定变大，分子热运动也不一定变得剧烈，选项A错误；当压强不变时，气体的温度不一定变大，分子热运动也不一定变得剧烈，选项B错误；当压强变大时，气体的体积不一定变小，分子间的平均距离也不一定变小，选项C错误；当压强变小时，气体的体积可能变小，分子间的平均距离也可能变小，选项D正确。3.(xx福建高考)图1为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()图1ATATB，TBTCB. TATB，TBTCC. TATB，TBTC D. TATB，TBTC解析：选C由状态A到状态B过程中，气体体积不变，由查理定律可知，随压强减小，温度降低，故TATB，A、D项错；由状态B到状态C过程中，气体压强不变，由盖吕萨克定律可知，随体积增大，温度升高，即TBTC，B项错，C项对。4(xx潮州二模)在以下说法中，正确的是()A分子间距离为平衡距离时，分子势能最大B热量可能自发地从低温物体传到高温物体C液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性特点D饱和汽压随温度的升高而变小解析：选C分子间距离为平衡距离时，分子势能最小，A选项错误，根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，B选项错误，饱和汽压随温度的升高而升高，D选项错误。5对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D气体温度每升高1 K所吸收的热量是定值，与气体经历的过程无关解析：选A一定质量的理想气体，常量，p、V不变，则T不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变，A项正确；理想气体内能不变，则温度T不变，由常量知，p及V可以变化，故状态可以变化，B错误；等压变化过程，温度升高、体积增大，故C错误；由热力学第一定律UQW知，温度升高1 K，内能增量U一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关(如体积变化时)，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D项错误。二、多项选择题6(xx焦作模拟)下列说法中正确的是()A晶体一定具有规则的几何外形B当液晶中电场强度不同时，液晶对不同颜色光的吸收强度不同C当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同D气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数和温度有关解析：选BD单晶体一定具有规则的几何外形，而多晶体不具有规则的几何外形，选项A错误；当液晶中电场强度不同时，液晶对不同颜色光的吸收强度不同，选项B正确；当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，但平均速率不相同，选项C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数和温度有关，选项D正确。7(xx宝山区一模)图2中A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体自状态A沿直线变化到状态B时()图2A气体内能一定增大B有可能经过体积减小的过程C外界对气体做正功D气体一定从外界吸热解析：选AD一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，由于从A到B，气体的温度升高，所以其内能一定增大，故A正确。根据A、B与O点的连线表示等容变化，直线AO的斜率大，大，由理想气体状态方程C(常数)，A状态的体积小，可