2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题11固体液体气体与能量守恒含解析.doc

2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题11固体液体气体与能量守恒含解析综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。（1）晶体与非晶体单晶体多晶体非晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体（2）液体的性质液体的表面张力：(a)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势(b)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直液晶的物理性质:(a)具有液体的流动性;(b)具有晶体的光学各向异性(c)从某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的(3)饱和汽湿度饱和汽与未饱和汽饱和汽压湿度:绝对湿度；相对湿度（4）气体实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克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表达式p1V1p2V2图象（5）理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：；气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例（6）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.（7）能量守恒定律内容：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，能量的总量不变，这就是能量守恒定律任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的（8）热力学第二定律两种表述(a)第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述)(b)第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(开尔文表述)第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律第三部分技能+方法一、气体的压强求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解对于平衡状态下的水银柱，选取任意一个液片，其两侧面的压强应相等二、应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤选对象根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清变化过程是正确选用物理规律的前提。列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。三、解决多汽缸问题的方法两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。四、用图象法分析气体的状态变化类别图线特点举例pVpVCT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远p斜率kCT，即斜率越大，温度越高pT，斜率，即斜率越大，体积越小VT，斜率，即斜率越大，压强越小五、对热力学第一定律的理解及应用热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系对公式UQW符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少三种特殊情况(a)若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量(b)若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量(c)若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0或WQ.外界对物体做的功等于物体放出的热量特别提醒：对理想气体，U仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q=0.六、热力学第二定律的理解热量Q能自发传给热量Q不能自发传给高温物体低温物体能自发地完全转化为不能自发地完全转化功热量能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V1气体体积V2(较大)能自发混合成不能自发分离成不同气体A和B混合气体AB【例1】如图所示，密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则_(选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A氢分子的平均动能增大B氢分子的势能增大C容器内氢气的内能增大D容器内氢气的内能可能不变E容器内氢气的压强增大【答案】ACE【思维提升】温度是分子的平均动能的标志，气体的内能仅仅与分子动能有关，根据理想气体的状态方程方向气体的状态参量的变化【例2】容器内装有1kg的氧气，开始时，氧气压强为1.0106Pa，温度为57，因为漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为原来的，温度降为27，求漏掉多少千克氧气？【答案】0.34kg【解析】以没漏掉的氧气为研究对象P1=PT1=330K P2=T2=300K由得所以【思维提升】本题考查变质量问题，关键选择好研究对象，已全部还是漏掉还是剩余气体为研究对象，利用理想气体状态方程解决漏出占整体的比例，即可轻松解决问题选择全部气体为研究对象，应用理想气体状态方程求出温度降为27的总体积，减去容器的体积即为漏出的气体体积，根据漏出气体占总体积的百分比求出漏掉气体的质量【例3】下列说法正确的是。（填正确答案标号。选对7个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为。分）A、当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小B、一定量1000C的水变成1000C的水蒸气，其分子之间的势能增加C、对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D、物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关E、一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气休分子的平均动能不变【答案】BCD【解析】分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，A错误。一定量100的水变成100的水蒸气，由液态变成了气态，其分子之间的势能增加，B正确。对于一定量的气体，根据状态方程可知，如果压强不变，体积增大，那么它的温度一定升高，同时又在对外做功，从能量守恒可知需要从外界吸收热量，C正确。物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，D正确。理想气体在等压膨胀的过程中，根据温度升高，气体分子的平均动能增加，E错误。故选BCD.【思维提升】此题考查了热学中的部分知识点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住分子力随分子距离变化曲线热力学第一定律E=W+Q以及气体的状态变化方程等重要的知识点；此题是基础题，意在考查基础知识的掌握.【例4】下列说法正确的是_（填正确答案的标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对三个得6分，每选错一个扣3分，最低分为0分）A、晶体有天然规则的几何外形，而非晶体无天然规则的几何外形B、由于液面表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力导致小露珠呈球形C、熵增加原理也可以表述为：一个系统的熵永远不会减少D、当氢气和氦气的温度相同时，它们分子的平均动能一定相同E、一定质量的理想气体，吸收热量内能可能减小【答案】BDE【思维提升】在热学这一块知识比较碎，关键是把握知识的本质概念，把握现象的实质，明确之间的联系与区别；平时积累物理学识第四部分基础练+测1、【北京四中xx第二学期高二年级期末测验物理学科物理试卷】下列说法正确的是( )A物体放出热量，其内能一定减小B物体对外做功，其内能一定减小C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变【答案】C【解析】由热力学第一定律可知，U=W+Q，物体放出热量时，如果外界再对物体做功，则其内能不一定减小，选项A错误；物体对外做功时，如果它再吸收热量，则其内能也不一定减小，选项B错误；物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，选项C正确；物体放出热量，同时对外做功，其内能会一定减小，故选项D错误。【名师点晴】在热力学第一定律中，影响内能的因素有两个，一是做功，二是热传递，我们不能只通过其中的一个因素就确定内能是如何变化的，在确定某一个因素发生变化时，还应该强调另一个因素是否在变化，这样回答的问题才会比较严密。2、【北京市清华大学附属中学xx届高三4月综合能力测试（四）】对于一个热力学系统，下列说法中正确的是A如果外界对它传递热量则系统内能一定增加B如果外界对它做功则系统内能一定增加C如果系统的温度不变则内能一定不变D系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和【答案】D【名师点睛】此题主要考查的是学生对改变物体内能两种方式的理解和掌握，基础性题目，改变物体内能的方式：做功和热传递；它们在改变物体的内能上是等效的；结合热力学第一定律公式进行判断3、（多选）【广西桂林市第十八中学xx届高三上学期第三次月考理综试题】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【答案】 ADE【解析】由图示图象判断气体的状态变化过程，应用气态方程判断气体体积如何变化，然后应用热力学第一定律答题。由图可知，ab过程，气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，选项A正确；由图可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律U=Q+W可知，气体吸热，选项B错误；由图可知，ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W0，气体温度降低，内能减少，U0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量，选项C错误；由图可知，a状态温度最低，分子平均动能最小，选项D正确；由图可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，b、c状态气体的分钟数密度不同，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，选项E正确。4、【xx甘肃省兰州一中高三12月月考】（6分）如图所示，密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A氢分子的平均动能增大B氢分子的势能增大C容器内氢气的内能增大D容器内氢气的内能可能不变E容器内氢气的压强增大【答案】A、C、E【名师点睛】该题考查物体的内能与理想气体的状态方程，要明确气体的内能仅仅与气体的温度有关基础题目温度是分子的平均动能的标志，气体的内能仅仅与分子动能有关，根据理想气体的状态方程方向气体的状态参量的变化5、【广西省柳州铁路第一中学xx届高三上学期10月月考理综试题】下列说法正确的是。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）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.空气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.干湿泡温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【解析】布朗运动是指水中的花粉在液体分子无规则运动的撞击下发生无规则运动，它间接反应了液体分子的无规则运动，A错误；在液体表面张力的作用下，水滴呈球形，B正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，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，故C正确；水的沸点和气压有关，高原地区水的沸点较低，是因为高原地区大气压较低，D错误；湿温度计下端包有湿纱布，湿纱布上的水分要蒸发，蒸发是一种汽化现象，汽化要吸热，所以湿温度计的示数较低，E正确；【名师点睛】布朗运动反映了液体分子的无规则运动，不能反映花粉分子的热运动；液体表面存在表面张力，能使空气的小雨滴呈球形；液晶具有各向异性的特点；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压低的缘故；湿温度计下端包有湿纱布，湿纱布上的水分要蒸发，蒸发是一种汽化现象，汽化要吸热，所以湿温度计的示数较6、【云南省师范大学附属中学xx届高三适应性月考卷（二）理科综合物理试题】(5分）下列说法正确的是。（填正确答案标号。选对7个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为。分）A、当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小B、一定量1000C的水变成1000C的水蒸气，其分子之间的势能增加C、对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D、物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关E、一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气休分子的平均动能不变【答案】BCD【名师点睛】此题考查了热学中的部分知识点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住分子力随分子距离变化曲线热力学第一定律E=W+Q以及气体的状态变化方程等重要的知识点；此题是基础题，意在考查基础知识的掌握.7、【xx银川一中高三第四次月考】下列说法正确的是。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对三个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A放热的物体，其内能也可能增加B能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性C热量不可能从低温物体传递到高温物体D已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体对外做功且内能增加E温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大【答案】ABD【解析】根据热力学第一定律，物体放热的同时，有可能外界还对其做功，所以其内能有可能增大，A正确；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的方向性，B正确；热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体，但是可以通过做功的手段实现，如电冰箱，C错误；气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，气体对外做功，分子引力对分子做负功，分子势能增加，而温度不变则分子平均动能不变，故内能增加，D正确；温度升高，分子平均动能增大，但是不表示每一个分子的动能都增加，有可能减小，只说明整体的分子平均动能增大，E错误；【名师点睛】本题的关键是知道分子的内能与分子动能和势能有关，而动能由温度决定，分子势能的变化要看分子力做功的正负。温度是分子平均动能的标志，这是一个统计规律，对于单个、少量分子是不成立的8、【西藏日喀则地区第一高级中学xx届高三10月月考理科综合物理试题】关于一定量的理想气体，下列说法正确的是A、气体分子的体积是指每隔气体分子平均占有的空间体积B、只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高C、在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D、气体从外界吸收热量，其内能不一定增加E、气体在等压膨胀过程中温度一定升高【答案】BDE【名师点睛】根据气体分子间空隙很大，分析气体的体积与所有气体分子的体积之和的关系根据温度的微观含义、压强产生的微观机理分析根据热力学第一定律分析气体内能变化，根据等压变化分析温度变化9、【xx重庆市巴蜀中学高三上第三次月考】下列说法正确的是_（填正确答案的标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对三个得6分，每选错一个扣3分，最低分为0分）A、晶体有天然规则的几何外形，而非晶体无天然规则的几何外形B、由于液面表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力导致小露珠呈球形C、熵增加原理也可以表述为：一个系统的熵永远不会减少D、当氢气和氦气的温度相同时，它们分子的平均动能一定相同E、一定质量的理想气体，吸收热量内能可能减小【答案】BDE【解析】晶体不一定有规则的几何外形，晶体和非晶体与几何外形无关，A错误；叶面上的小露珠呈球形是由于在液体表面张力作用下表面收缩的结果，B正确；熵增加原理也可以表述为：一个孤立的系统的熵永远不会减少，C错误；温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，D正确；根据热力学第一定律，若一定质量的理想气体吸收的热量小于其对外所做的功，则内能减小，E正确；【名师点睛】在热学这一块知识比较碎，关键是把握知识的本质概念，把握现象的实质，明确之间的联系与区别；平时积累物理学识10、（多选）【甘肃省河西部分高中（张掖中学、嘉峪关一中、山丹一中）xx届高三上学期期中联考】下列说法正确的是( )A温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用C橡胶无固定的熔点，是非晶体D热机的效率可以100%E气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现【答案】ABC11、（多选）下列说法正确的是A.竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是表面张力所致B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值C.物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体D.压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现E.气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少【答案】AE【解析】竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是表面张力所致，选项A正确；空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值故B错误；物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体，不一定是非晶体故C错误；气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成故D错误；气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程：可知，压强不变而体积增大，则气体的温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，温度升高则分子的平均动能增大，单个分子对器壁的撞击力增大，压强不变则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少故E正确故选AE.12、（多选）【河南省商丘市xx届高三第二次模拟考试理科综合】下列说法正确的是（）A液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离B温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同C在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁也有压强D晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化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【答案】ACD13、【湖南师范大学附属中学xx届高三月考（三）物理试题】（9分）如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2P0的理想气体P0和T0分别为大气的压强和温度已知：气体内能U与温度T的关系为U=aT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：（1）缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；（2）在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q【答案】（1）0.5V；（2）P0V+aT0【解析】（1）在气体由压缩P=1.2P0到P0时，V不变，温度由2.4T0变为T1，由查理定律得得：T1=2T0在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖吕萨克定律得解得：V1=0.5V（2）活塞下降过程中，活塞对气体的功为W=P0（V-V1）在这一过程中，气体内能的减少为U=a（T1-T0）由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为Q=W+U得：Q=P0V+aT0【名师点睛】本题考查了理想气体状态方程的应用和热力学第一定律的应用；解题的关键是熟记查理定律、盖吕萨克定律得以及热力学第一定律U =Q+W；并能找到气体的各个状态的状态参量来求解未知量.14、【xx甘肃省兰州一中高三12月月考】（9分）容器内装有1kg的氧气，开始时，氧气压强为1.0106Pa，温度为57，因为漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为原来的，温度降为27，求漏掉多少千克氧气？【答案】0.34kg【名师点睛】本题考查变质量问题，关键选择好研究对象，已全部还是漏掉还是剩余气体为研究对象，利用理想气体状态方程解决漏出占整体的比例，即可轻松解决问题选择全部气体为研究对象，应用理想气体状态方程求出温度降为27的总体积，减去容器的体积即为漏出的气体体积，根据漏出气体占总体积的百分比求出漏掉气体的质量15、【贵州省遵义市航天高级中学xx届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】容器内装有1kg的氧气，开始时，氧气压强为1.0106Pa，温度为57，因为漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为原来的，温度降为27，求漏掉多少千克氧气？【答案】【解析】由题意知，气体质量：，压强，温度，经一段时间后温度降为：，【名师点睛】选择全部气体为研究对象，应用理想气体状态方程求出温度降为27的总体积，减去容器的体积即为漏出的气体体积，根据漏出气体占总体积的百分比求出漏掉气体的质量