專題突破 專題6 第19課時　熱學(xué)

第19課時熱學(xué)命題規(guī)律1.命題角度：(1)分子動理論、固體和液體；(2)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程；(3)熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合.2.?？碱}型：選擇題或計(jì)算題．高考題型1分子動理論固體和液體1．估算問題(1)分子總數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特別提醒：對氣體而言，V0＝eq\f(V,N)不等于一個氣體分子的體積，而是表示一個氣體分子占據(jù)的空間．(2)兩種分子模型：①球體模型：V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(1,6)πd3(d為球體直徑)；②立方體模型：V＝a3.2．分子熱運(yùn)動：分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大．3．分子間作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系(如圖1)圖14．氣體壓強(qiáng)5．晶體與非晶體分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則物理性質(zhì)各向異性各向同性熔點(diǎn)確定不確定原子排列有規(guī)則，但多晶體每個晶體間的排列無規(guī)則無規(guī)則聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化例1(多選)(2021·全國百校聯(lián)盟5月聯(lián)考)圖2甲是分子力隨分子之間距離變化的關(guān)系圖象，圖乙是分子勢能隨分子之間距離變化的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()圖2A．分子間同時存在引力和斥力，隨分子距離的增大，分子間的引力和斥力都會減小B．在兩個分子從無限遠(yuǎn)的地方不斷靠近的過程中，它們間的分子力先增大后減小C．在兩個分子從無限遠(yuǎn)的地方不斷靠近的過程中，它們的分子勢能先增大后減小D．分子在平衡位置附近振動時，分子動能與分子勢能之和保持不變E．在兩個分子從無限接近到逐漸遠(yuǎn)離的過程中，分子力先做正功后做負(fù)功答案ADE解析分子間同時存在引力和斥力，隨分子間距離的增大，分子間的引力和斥力都會減小，A正確；在兩個分子從無限遠(yuǎn)的地方不斷靠近的過程中，它們間的分子力先增大后減小到零再增大，B錯誤；由于平衡位置分子勢能最小，在無限遠(yuǎn)處分子勢能為零，所以在兩個分子從無限遠(yuǎn)的地方不斷靠近的過程中，它們的分子勢能先減小后增大，C錯誤；分子在平衡位置附近振動時，只有分子力做功，分子動能與分子勢能之和保持不變，D正確；在兩個分子從無限接近到逐漸遠(yuǎn)離的過程中，分子力先表現(xiàn)為斥力，分子力做正功，后表現(xiàn)為引力，分子力做負(fù)功，E正確．例2(2021·山東濟(jì)南市一模)根據(jù)所學(xué)知識分析，下列說法中正確的是()A．布朗運(yùn)動就是熱運(yùn)動B．只有液體和氣體才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象C．太空飛船中水滴呈球形，是液體表面張力作用的結(jié)果D．分子間相互作用的引力和斥力的合力一定隨分子間的距離增大而減小答案C解析布朗運(yùn)動是微粒在液體或氣體中的無規(guī)則運(yùn)動，間接反映了液體分子或氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，它不是微粒的熱運(yùn)動，也不是液體分子的熱運(yùn)動，A錯誤；固體、液體、氣體都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，B錯誤；太空飛船中的水滴處于完全失重狀態(tài)，在表面張力作用下收縮為球形，C正確；當(dāng)r<r0時，分子間相互作用的引力和斥力的合力隨分子間距離的增大而減小，當(dāng)r>r0時，分子間相互作用的引力和斥力的合力隨分子間距離的增大而先增大后減小，D錯誤．例3(多選)下列關(guān)于固體、液體的說法正確的是()A．唐詩《觀荷葉露珠》中有“霏微曉露成珠顆”中荷葉和露水表現(xiàn)為浸潤B．小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中是浮力與其重力平衡的結(jié)果C．液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性D．蔗糖塊是多晶體，它是由許多小的單晶體顆粒組成的E．石墨和金剛石都是碳單質(zhì)但它們的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的原子排列結(jié)構(gòu)不同答案CDE解析唐詩《觀荷葉露珠》中有“霏微曉露成珠顆”，詩中荷葉和露水表現(xiàn)為不浸潤，A錯誤；小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中，是因?yàn)橐后w表面張力在起作用，B錯誤；液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，C正確；蔗糖塊是多晶體，它是由許多小的單晶體顆粒組成的，D正確；石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的原子排列結(jié)構(gòu)不同，E正確．高考題型2氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程1．壓強(qiáng)的計(jì)算(1)被活塞、汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，壓強(qiáng)單位為Pa.(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p＝p0＋ph或p＝p0－ph計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg.2．合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解．(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解．3．關(guān)聯(lián)氣體問題解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時，根據(jù)兩部分氣體壓強(qiáng)、體積的關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解．考向一氣體實(shí)驗(yàn)定律例4(2020·全國卷Ⅲ·33(2))如圖3，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H＝18cm的U形管，左管上端封閉，右管上端開口．右管中有高h(yuǎn)0＝4cm的水銀柱，水銀柱上表面離圖3(1)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙)，恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部．此時水銀柱的高度為多少？(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？答案(1)12.9cm(2)363K解析(1)設(shè)密封氣體初始體積為V1，壓強(qiáng)為p1，左、右管的橫截面積均為S，密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2，壓強(qiáng)變?yōu)閜2，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2①設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h，水銀的密度為ρ，根據(jù)題設(shè)條件有p1＝p0＋ρgh0②p2＝p0＋ρgh③V1＝(2H－l－h(huán)0)S④V2＝HS⑤聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得h≈12.9cm⑥(2)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)閂3，溫度變?yōu)門2，由蓋—呂薩克定律有eq\f(V2,T1)＝eq\f(V3,T2)⑦按題設(shè)條件有V3＝(2H－h(huán))S⑧聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式并代入題給數(shù)據(jù)得T2≈363K考向二理想氣體狀態(tài)方程例5(2020·山東卷·15)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進(jìn)而治療某些疾病．常見拔罐有兩種，如圖4所示，左側(cè)為火罐，下端開口；右側(cè)為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門．使用火罐時，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上．抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)．某次使用火罐時，罐內(nèi)氣體初始壓強(qiáng)與外部大氣壓相同，溫度為450K，最終降到300K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的eq\f(20,21).若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的eq\f(20,21)，罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同．罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化．求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值．圖4答案eq\f(1,3)解析設(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1，溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2，罐的容積為V0，由題意知p1＝p0、T1＝450K、V1＝V0、T2＝300K、V2＝eq\f(20V0,21)①由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)則有eq\f(p0V0,T1)＝eq\f(p2·\f(20,21)V0,T2)②代入數(shù)據(jù)得p2＝0.7p0③對于抽氣拔罐，設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p3、V3，末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p4、V4，罐的容積為V0′，由題意知p3＝p0、V3＝V0′、p4＝p2④由玻意耳定律得p3V3＝p4V4則有p0V0′＝p2V4⑤聯(lián)立③⑤式，代入數(shù)據(jù)得V4＝eq\f(10,7)V0′⑥設(shè)抽出的氣體的體積為ΔV，由題意知ΔV＝V4－eq\f(20,21)V0′⑦故應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為eq\f(Δm,m)＝eq\f(ΔV,V4)⑧聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得eq\f(Δm,m)＝eq\f(1,3).考向三關(guān)聯(lián)氣體例6(2021·全國甲卷·33(2))如圖5，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時，A、B的體積均為V，壓強(qiáng)均等于大氣壓p0，隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5p0時隔板就會滑動，否則隔板停止運(yùn)動．氣體溫度始終保持不變．向右緩慢推動活塞，使B的體積減小為eq\f(V,2).圖5(1)求A的體積和B的壓強(qiáng)；(2)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強(qiáng)．答案(1)0.4V2p0(2)(eq\r(5)－1)Veq\f(3＋\r(5),4)p0解析(1)對B氣體分析，氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有p0V＝pBeq\f(1,2)V解得pB＝2p0對A氣體分析，根據(jù)玻意耳定律有p0V＝pAVApA＝pB＋0.5p0聯(lián)立解得VA＝0.4V.(2)再使活塞向左緩慢回到初始位置，假設(shè)隔板不動，則A的體積為eq\f(3,2)V，由玻意耳定律可得p0V＝p′×eq\f(3,2)V則此情況下A的壓強(qiáng)為p′＝eq\f(2,3)p0<pB－0.5p0則隔板一定會向左運(yùn)動，設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為VA′、壓強(qiáng)為pA′，氣體B的體積為VB′、壓強(qiáng)為pB′，根據(jù)玻意耳定律有p0V＝pA′VA′，p0V＝pB′VB′VA′＋VB′＝2V，pA′＝pB′－0.5p0聯(lián)立解得pB′＝eq\f(3－\r(5),4)p0(舍去)，pB′＝eq\f(3＋\r(5),4)p0VA′＝(eq\r(5)－1)V.高考題型3熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合1．理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內(nèi)能變化量ΔU①由氣體溫度變化分析ΔU.溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU>0；溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0.②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化．(2)做功情況W由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對外界做功，W<0；體積被壓縮，外界對氣體做功，W>0.(3)氣體吸、放熱Q一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況，Q>0，吸熱；Q<0，放熱．2．對熱力學(xué)第二定律的理解：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會產(chǎn)生其他影響．例7(多選)(2020·全國Ⅲ·33(1))如圖6，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)．用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．現(xiàn)用外力作用在活塞上．使其緩慢下降．環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)．在活塞下降過程中()圖6A．氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增知B．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變E．外界對氣體做功，氣體吸收熱量答案BCD解析溫度不變，理想氣體的內(nèi)能不變，故A錯誤；根據(jù)玻意耳定律，體積減小，壓強(qiáng)增大，故B正確；根據(jù)ΔU＝W＋Q，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，氣體放出熱量，故C、D正確，E錯誤．例8(多選)(2021·四川省高三期末)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)A→B、B→C、C→A三個過程后回到初始狀態(tài)A，其p－V圖象如圖7所示，已知狀態(tài)A的氣體溫度為TA＝200K，下列說法正確的是()圖7A．狀態(tài)B的氣體溫度為800KB．在A→B過程中，氣體既不對外做功，外界也不對氣體做功C．在B→C過程中，氣體對外做功1200JD．在C→A過程中，氣體內(nèi)能先增大后減小E．在A→B→C→A一個循環(huán)過程中，氣體從外界吸收熱量450J答案ABD解析狀態(tài)A→B為等容變化，有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pA,TA)，代入數(shù)據(jù)解得TB＝eq\f(pB,pA)·TA＝800K，故A正確；在A→B過程中，氣體體積沒有發(fā)生變化，氣體既不對外做功，外界也不對氣體做功，故B正確；在B→C過程中，氣體體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)W＝p·ΔV得W1＝4×105Pa×(5－2)×10－3m3＝1200J，故C錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，得p＝eq\f(T,V)C，可知，p－V的等溫曲線是反比例函數(shù)圖象根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，在C→A過程中，氣體溫度先增大后減小，內(nèi)能先增大后減小，故D正確；在A→B→C→A一個循環(huán)過程中，溫度不變，內(nèi)能ΔU＝0.A→B過程，氣體體積不變，做功為零；B→C過程，外界對氣體做功為1200J；C→A過程，氣體對外界做的功等于圖線與橫坐標(biāo)圍成的面積W2＝(1＋4)×105Pa×3×10－3m3×eq\f(1,2)＝750J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q，表達(dá)式中的W表示外界對氣體做的功，故W＝W1－W2＝1200J－750J＝450J，則Q＝ΔU－W＝0－450J＝－450J，氣體向外界釋放熱量450J，故E錯誤．高考題型4用油膜法估測油酸分子的大小1．原理：認(rèn)為油酸薄膜是由單層的油酸分子緊密排列組成，在估測油酸分子大小的數(shù)量級時，把每個油酸分子簡化為球體，認(rèn)為油膜的厚度就是油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S)，如圖8.圖82．對“V”的測量：(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液，設(shè)其濃度為n；(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，讀出它的體積為V0；(3)再把它一滴滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)N；(4)則一滴油酸酒精溶液中，純油酸的體積V＝eq\f(V0,N)n.3．對“S”的測量：(1)淺盤里盛水，把適量的痱子粉均勻撒在水面上；(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩(wěn)定后，將帶方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀；(3)數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)n0，不足半格的舍去，多于半格的算一個；(4)用正方形的個數(shù)乘單個正方形的面積S0(即n0S0)計(jì)算出油膜的面積S.4．注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查淺盤是否干凈，如果有油漬將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．(2)由于油酸膜要經(jīng)過先擴(kuò)大后收縮的過程，因此畫輪廓時要待油酸膜穩(wěn)定后再畫，畫時視線要與玻璃板垂直．(3)分子大小的數(shù)量級為10－10m，若不是則要重做實(shí)驗(yàn)．(1)該油酸酒精溶液的濃度為________%；若每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S，則油酸分子直徑大小的表達(dá)式為d＝________.(2)若將一滴油酸溶液滴在水面上，形成的油膜輪廓如圖9所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm，則油膜的面積約為________m2；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，已知1mL溶液含100滴，則可求得油酸分子的直徑為________m.圖9(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大．出現(xiàn)這種情況的原因可能是________．(填選項(xiàng)前的序號)A．將滴入的油酸酒精溶液的體積作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算B．油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開答案(1)0.04eq\f(V0,2500S)(2)6.0×10－36.7×10－10(3)AC解析(1)濃度為eq\f(1,2500)＝0.04%，每滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為eq\f(V0,2500)，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S，則油酸分子直徑大小的表達(dá)式為d＝eq\f(V0,2500S)，則油酸分子的直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4×10－12,6×10－3)m＝6.7×10－10m(3)根據(jù)油酸分子直徑大小的表達(dá)式，若將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，則V0偏大，d偏大，A正確；如果水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開，則S偏小，d偏大，C正確；油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大，則S將偏大，d偏小，B錯誤.1．(多選)(2021·青海省高三二模)下列說法錯誤的是()A．物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是晶體也可能是非晶體B．自行車打氣越打越困難主要是分子間相互排斥的原因C．用“油膜法”估測分子直徑時，滴在水面的油酸酒精溶液體積為V，鋪開的油膜面積為S，則可估算出油酸分子的直徑為eq\f(V,S)D．晶體在熔化過程中，吸收熱量，溫度不變E．若某氣體的摩爾體積為V，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則該氣體的分子體積為eq\f(V,NA)答案BCE解析多晶體和非晶體都具有物理性質(zhì)各向同性，A項(xiàng)正確；自行車打氣越打越困難主要是氣體壓強(qiáng)的原因，B項(xiàng)錯誤；油膜法估測分子直徑時d＝eq\f(V,S)中的V指的是油酸的體積，不是油酸酒精溶液的體積，C項(xiàng)錯誤；晶體在熔化過程中吸收熱量但溫度不變，D項(xiàng)正確；分子體積eq\f(V,NA)不適用于氣體，E項(xiàng)錯誤．2．(多選)(2021·江西上饒市高三二模)分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖10中曲線所示，曲線與橫軸交點(diǎn)為r1，曲線最低點(diǎn)對應(yīng)橫坐標(biāo)為r2(取無限遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0)．下列說法正確的是()圖10A．分子間的引力和斥力都隨著分子間距離r增大而減小B．當(dāng)r<r1時，分子勢能和分子間作用力都隨r減小而增大C．當(dāng)r＝r1時，分子間作用力為零D．當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時，分子勢能隨分子間距離減小而增大E．當(dāng)r1<r<r2時，隨著分子間距離r增大，分子力先做正功后做負(fù)功答案ABD解析分子間的引力和斥力都隨著分子間距離r增大而減小，A正確；由題圖可知當(dāng)r<r1時，分子勢能隨r減小而增大；r<r1時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨r減小而增大，B正確；當(dāng)r＝r2時，分子間作用力為零，C錯誤；當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離減小，分子間作用力做負(fù)功，分子勢能增大，D正確；當(dāng)r1<r<r2時，隨著分子間距離r增大，分子間作用力一直在做正功，E錯誤．3.(多選)質(zhì)量一定的理想氣體完成如圖11所示的循環(huán)，其中A→B過程是等容過程，B→C過程是等壓過程，C→A過程是等溫過程，已知在狀態(tài)C時氣體的體積V＝3.0×10－3m3，則下列關(guān)于氣體狀態(tài)變化及其能量變化的說法正確的有()圖11A．A→B過程，氣體從外界吸熱，內(nèi)能減小B．C→A過程單位體積的分子數(shù)增多C．氣體在狀態(tài)B時的體積是5×10－3m3D．A→B→C的整個過程中向外放熱600J答案CD解析A→B過程，體積不變，外界對氣體不做功，溫度升高，內(nèi)能增大，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A錯誤；C→A過程，溫度不變，壓強(qiáng)減小，體積增大，所以單位體積的分子數(shù)減少，選項(xiàng)B錯誤；由eq\f(VB,TB)＝eq\f(V,TC)，得VB＝5×10－3m3，選項(xiàng)C正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，A、C狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能不變，W＝3×105Pa·ΔV，ΔV＝VB－V＝2×10－3，得Q＝－600J，即向外放熱600J，選項(xiàng)D正確．4.(2021·廣東韶關(guān)市一模)如圖12所示，在一圓形豎直管道內(nèi)封閉有理想氣體，用一固定絕熱活塞K和質(zhì)量為m的可自由移動的絕熱活塞A將管內(nèi)氣體分割成體積相等的兩部分．溫度都為T0＝300K，上部分氣體壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa，活塞A有eq\f(mg,S)＝2×104Pa(S為活塞橫截面積)．現(xiàn)保持下部分氣體溫度不變，只對上部分氣體緩慢加熱，當(dāng)活塞A移動到最低點(diǎn)B時(不計(jì)摩擦)．求：圖12(1)下部分氣體的壓強(qiáng)；(2)上部分氣體的溫度．答案(1)2.4×105Pa(2)1080K解析(1)對下部分氣體，做等溫變化，初狀態(tài)壓強(qiáng)為：p1＝p0＋eq\f(mg,S)體積為：V1＝V0末狀態(tài)：壓強(qiáng)為p2，體積為：V2＝eq\f(1,2)V0根據(jù)玻意耳定律有：p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)解得：p2＝2.4×105Pa(2)對上部分氣體，當(dāng)活塞A移動到最低點(diǎn)時，對活塞A受力分析可得出兩部分氣體的壓強(qiáng)p2′＝p2初狀態(tài)：壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，體積為V0末狀態(tài)：壓強(qiáng)為p2′，溫度為T2′，體積為V2′＝eq\f(3,2)V0根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有：eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(p2′V2′,T2′)代入數(shù)據(jù)解得：T2′＝3.6T0＝1080K.專題強(qiáng)化練[保分基礎(chǔ)練]1．(多選)(2021·江西臨川一中高三三模)以下說法正確的是()A．有些晶體是各向同性的B．布朗運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，所以布朗運(yùn)動也叫分子熱運(yùn)動C．內(nèi)能相等的兩個物體相互接觸，也可能發(fā)生熱傳遞D．對于一定種類的大量氣體分子，在溫度一定時，處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占的百分比是確定的E．隨著科技的進(jìn)步，人類一定能制造出從單一熱源吸收熱量使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響的熱機(jī)答案ACD解析有些晶體是各向同性的，例如多晶體，故A正確；雖然布朗運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，但布朗運(yùn)動并不是分子的運(yùn)動，而是分子熱運(yùn)動的對外宏觀體現(xiàn)，所以不能稱之為分子熱運(yùn)動，故B錯誤；內(nèi)能相等的兩個物體相互接觸，若溫度不相等，熱量將會從高溫物體傳遞到低溫物體，故C正確；根據(jù)麥克斯韋統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，對于一定種類的大量氣體分子，在溫度一定時，處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占的百分比是確定的，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，人類是不可能制造出從單一熱源吸收熱量使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響的熱機(jī)，故E錯誤．2．(2020·北京市通州區(qū)第二中學(xué)高三三模)關(guān)于固體、液體，下列說法正確的是()A．晶體沒有確定的熔點(diǎn)，非晶體有確定的熔點(diǎn)B．液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性C．表面張力使液體表面具有擴(kuò)張的趨勢，使液體表面積趨于最大D．發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象時，細(xì)管中的液體只能上升不會下降答案B解析晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，A錯誤；由液晶的性質(zhì)知它既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性，B正確；表面張力使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，C錯誤；毛細(xì)管插入浸潤液體中，管內(nèi)液面上升，高于管外；毛細(xì)管插入不浸潤液體中，管內(nèi)液面下降，低于管外，D錯誤．3．(多選)(2021·廣西桂林十八中高三月考)某氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，分子的體積為V0.若1摩爾該氣體的體積為Vm，密度為ρ，該氣體單位體積分子數(shù)為n，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為()A.eq\f(nM,ρ)B.eq\f(Vm,V0)C.eq\f(M,ρV0)D.eq\f(M,m)答案AD解析1摩爾該氣體的體積為Vm，則單位體積分子數(shù)為n＝eq\f(NA,Vm)，又有摩爾體積Vm＝eq\f(M,ρ)，A正確；因?yàn)闅怏w分子間的間隙很大，氣體摩爾體積與一個氣體分子所占有的體積的比值等于阿伏加德羅常數(shù)NA，V0不是一個氣體分子所占有的體積，B錯誤；氣體分子的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，則1mol氣體的分子數(shù)為NA＝eq\f(M,m)，因?yàn)镃選項(xiàng)中ρV0不是氣體分子的質(zhì)量，C錯誤，D正確．4．(2021·山東省新高考測評)自行車胎充氣過足，在陽光下受曝曬時車胎極易爆裂，曝曬過程中內(nèi)胎容積的變化可以忽略不計(jì)．則()A．在車胎突然爆裂的瞬間，胎內(nèi)氣體內(nèi)能減小B．車胎爆裂是車胎內(nèi)氣體溫度升高、氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果C．在車胎爆裂前，胎內(nèi)所有氣體分子的運(yùn)動速率都在增大D．在車胎爆裂前，胎內(nèi)氣體吸熱、溫度升高，氣體分子的平均動能減小答案A解析在車胎突然爆裂的瞬間，可以認(rèn)為胎內(nèi)氣體與外界沒有熱交換，而胎內(nèi)氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，車胎內(nèi)氣體內(nèi)能減小，選項(xiàng)A正確；車胎爆裂是車胎內(nèi)氣體溫度升高、壓強(qiáng)增大的結(jié)果，與分子間斥力無關(guān)，選項(xiàng)B錯誤；在車胎爆裂前，車胎內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但不是所有氣體分子的運(yùn)動速率都在增大，實(shí)際上有些分子的運(yùn)動速率可能減小，選項(xiàng)C、D錯誤．5．(2021·山東卷·2)如圖1所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高．一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣．?dāng)D壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體()圖1A．內(nèi)能減少B．對外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量答案B解析由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤；在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，氣體體積膨脹，對外界做正功，B正確；由A、B分析，小瓶上升時，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，由于氣體對外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，C、D錯誤．6．(多選)(2021·安徽省高三月考)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、狀態(tài)c到狀態(tài)d，最后回到狀態(tài)a，其壓強(qiáng)p與溫度T的變化關(guān)系如圖2所示，圖中ab延長線過原點(diǎn)，bc、ad平行于T軸，cd平行于p軸．下列說法正確的是()圖2A．氣體在a、b兩狀態(tài)的體積相等B．從b到c，每個氣體分子的動能都增大C．從c到d，單位體積中氣體分子數(shù)增加D．從d到a，外界對氣體做功，氣體放出熱量E．在過程bc中氣體對外界做功小于過程da中外界對氣體做的功答案ADE解析a、b處于同一等容線上，則氣體在a、b兩狀態(tài)的體積相等，所以A正確；從b到c，溫度升高，分子平均動能增大，但并不是每個氣體分子的動能都增大，所以B錯誤；從c到d，是等溫過程，壓強(qiáng)與體積成反比，壓強(qiáng)減小，則體積增大，所以單位體積中氣體分子數(shù)減小，則C錯誤；從d到a，氣體體積減小，外界對氣體做功，但是氣體的溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知，氣體放出熱量，所以D正確；在過程bc中氣體對外界做功為Wbc＝pbc(Vc－Vb)，過程da中外界對氣體做的功為Wda＝pda(Vd－Va)，過程cd為等溫變化，有pbcVc＝pdaVd，聯(lián)立可得Wbc－Wda＝pdaVa－pbcVb，由圖象可知pda<pbc，Va＝Vb則Wbc－Wda<0，所以在過程bc中氣體對外界做功小于過程da中外界對氣體做的功，則E正確．7.(2021·遼寧營口市高三期末)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體．氣體開始處于狀態(tài)a；然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如圖3所示．設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則()圖3A．pb>pc，Qab>Qac B．pb<pc，Qab>QacC．pb<pc，Qab<Qac D．pb>pc，Qab<Qac答案B解析根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，整理可得V＝eq\f(CT,p)，所以V－T圖線斜率越大，壓強(qiáng)越小，b點(diǎn)的壓強(qiáng)小于c點(diǎn)，即pb<pc；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，經(jīng)過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，所以ΔU相等，又因經(jīng)過程ab到達(dá)狀態(tài)b，體積增大，對外做功，W為負(fù)值，而經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c，體積不變，對外不做功，W為零，所以ab過程吸收的熱量多，即Qab>Qac.故選B.[爭分提能練]8．(2021·山東泰安市高三一模)2020年1月1日TPMS(胎壓監(jiān)測系統(tǒng))強(qiáng)制安裝法規(guī)已開始執(zhí)行．汽車行駛時TPMS顯示某一輪胎內(nèi)的氣體溫度為27℃，壓強(qiáng)為240kPa，輪胎的容積為30L．阿伏加德羅常數(shù)為NA＝6.0×1023mol－1,0℃、1atm下1mol任何氣體的體積均為22.4L,1atm＝100kPa，則該狀態(tài)下輪胎內(nèi)氣體的分子數(shù)約為()A．1.8×1023 B．1.8×1024C．8.0×1023 D．8.0×1024答案B解析設(shè)胎內(nèi)氣體溫度變?yōu)門2＝273K，壓強(qiáng)變?yōu)閜2＝100kPa，體積變?yōu)閂2，則由理想氣體方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，所以V2＝eq\f(p1T2V1,p2T1)＝65.52L，該狀態(tài)下氣體的物質(zhì)的量為n＝eq\f(V2,V)＝eq\f(65.52L,22.4L/mol)＝2.925mol，所以氣體的分子數(shù)約為N＝nNA＝1.755×1024，故選B.9.(2021·江蘇省1月適應(yīng)性考試·9)某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作．該循環(huán)由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成．如圖4所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體()圖4A．在狀態(tài)a和c時的內(nèi)能可能相等B．在a→b過程中，外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能C．b→c過程中增加的內(nèi)能小于d→a過程中減少的內(nèi)能D．在一次循環(huán)過程中吸收的熱量小于放出的熱量答案B解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，c→d為絕熱過程，則Q＝0，V增大，W<0，則ΔU<0，故Tc>Td；d→a為等容過程，根據(jù)查理定律有eq\f(p,T)＝C，知Td>Ta，則Tc>Ta，故狀態(tài)c的內(nèi)能較大，A錯誤；a→b為絕熱過程，Q＝0，外界對氣體做功W>0，ΔU＝W，B正確；c→d氣體對外界做功W1，大小等于cd曲線與V軸圍成的面積，a→b外界對氣體做功W2，大小等于ab曲線與V軸圍成的面積，可知W1>W2，d→a、b→c為等容過程W′＝0，故全過程，氣體對外界做功，大小等于bcda圍成的面積，在一次循環(huán)過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，W<0，ΔU＝0，可知Q>0，故一次循環(huán)過程中吸收的熱量大于放出的熱量；由上面分析可知，c→d內(nèi)能減少量大于a→b內(nèi)能的增加量，故b→c內(nèi)能的增加量應(yīng)大于d→a內(nèi)能的減少量，C、D錯誤．10.(2021·全國甲卷·33(1))如圖5，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積－溫度(V－t)圖上的兩條直線Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0是它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0＝－273.15℃；a為直線Ⅰ上的一點(diǎn)．由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比eq\f(pa,pb)＝________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比eq\f(pb,pc)＝________.圖5答案1eq\f(V2,V1)解析由體積－溫度(V－t)圖象可知，直線Ⅰ為等壓線，則a、b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有eq\f(pa,pb)＝1；t＝0℃時，當(dāng)氣體體積為V1時，設(shè)其壓強(qiáng)為p1，當(dāng)氣體體積為V2時，設(shè)其壓強(qiáng)為p2，根據(jù)等溫變化，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2由于直線Ⅰ和Ⅱ各為兩條等壓線，則有p1＝pb，p2＝pc聯(lián)立解得eq\f(pb,pc)＝eq\f(p1,p2)＝eq\f(V2,V1).11．(2021·