2024年高考物理大一輪復(fù)習(xí)：主題10 熱學(xué)

主題十熱學(xué)規(guī)律方法提煉1.兩種微觀模型(1)球體模型(適用于固體、液體)：一個(gè)分子的體積V0＝eq\f(1,6)πd3，d為分子的直徑。(2)立方體模型(適用于氣體)：一個(gè)分子占據(jù)的平均空間V0＝d3，d為分子間的距離。2.掌握三個(gè)關(guān)系(1)分子力與分子間距的關(guān)系，分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系。(2)分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系。(3)宏觀量與微觀量的關(guān)系。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁。3.熟記并理解四個(gè)問(wèn)題(1)對(duì)晶體、非晶體特性的理解①只有單晶體，才可能具有各向異性。②各種晶體都具有固定熔點(diǎn)，晶體熔化時(shí)，溫度不變，吸收的熱量全部用于增加分子勢(shì)能。③晶體與非晶體可以相互轉(zhuǎn)化。(2)正確理解溫度的微觀含義①溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大。②溫度越高，物體分子動(dòng)能總和增大，但物體的內(nèi)能不一定越大。(3)對(duì)氣體壓強(qiáng)的理解①氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是氣體分子頻繁碰撞器壁的結(jié)果，溫度越高，氣體分子密集程度越大，氣體對(duì)容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強(qiáng)就越大。②地球表面大氣壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣重力產(chǎn)生的。(4)飽和汽壓的特點(diǎn)液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān)。4.兩點(diǎn)注意(1)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)：與熱力學(xué)溫度成正比。(2)氣體狀態(tài)變化與內(nèi)能變化的關(guān)系：V增大，對(duì)外做功(W<0)V減小，外界對(duì)氣體做功(W>0)T升高，內(nèi)能增大T降低，內(nèi)能減小。1.(多選)(2019·福建省廈門大學(xué)附中第三次模擬)下列說(shuō)法中正確的是()A.無(wú)論技術(shù)怎樣改進(jìn)，熱機(jī)的效率都不能達(dá)到100%B.空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比為空氣的相對(duì)濕度C.蔗糖受潮后粘在一起形成的糖塊看起來(lái)沒(méi)有確定的幾何形狀，是多晶體D.已知阿伏加德羅常數(shù)、某種氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算該種氣體分子體積的大小E.“油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，用一滴油酸酒精溶液的體積與淺盤中油膜面積的比值可估測(cè)油酸分子直徑解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能將從單一熱庫(kù)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，所以無(wú)論技術(shù)怎樣改進(jìn)，熱機(jī)的效率都不能達(dá)到100%，A正確；空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比為空氣的相對(duì)濕度，B正確；蔗糖受潮后粘在一起形成的糖塊看起來(lái)沒(méi)有確定的幾何形狀，是多晶體，C正確；已知阿伏加德羅常數(shù)、某種氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算該種氣體分子所占空間的大小，或分子之間的距離，但是不能估算分子的大小，D錯(cuò)誤；“油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，用一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積與淺盤中油膜面積的比值可估測(cè)油酸分子直徑，E錯(cuò)誤。答案ABC2.(多選)(2018·湖南省雅禮中學(xué)模擬)根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)r>r0(平衡距離)時(shí)，隨著分子間距增大，分子間的引力增大，斥力減小，所以合力表現(xiàn)為引力B.熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C.有些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)具有液晶態(tài)D.空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越快E.夏天中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓比清晨時(shí)的高，且車胎體積增大，則胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能增大(胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體)解析當(dāng)r＞r0(平衡距離)時(shí)隨著分子間距增大，分子間的引力減小，斥力減小，但斥力減小得更快，合力表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其他變化，選項(xiàng)B正確；有些物質(zhì)溶解速率與沉淀速率相等時(shí)，形成飽和溶液，會(huì)達(dá)到溶解平衡，所以有些物質(zhì)在適當(dāng)溶劑中溶解時(shí)在一定濃度范圍內(nèi)具有液晶態(tài)，故C正確；空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水的蒸發(fā)越慢，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；夏天中午時(shí)車胎內(nèi)氣壓比清晨時(shí)的高，且車胎體積增大，則胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，因中午溫度升高，則內(nèi)能增大，選項(xiàng)E正確。答案BCE3.(多選)(2019·湖南省常德市二模)關(guān)于熱學(xué)知識(shí)的下列敘述中正確的是()A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B.將大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體C.第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來(lái)的D.在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能一定增加E.空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與飽和汽壓相差越大，越有利于水的蒸發(fā)解析布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽，仍然是晶體，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律，是制造不出來(lái)的，選項(xiàng)C正確；在絕熱條件下壓縮氣體，則Q＝0，W>0，則根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，ΔU>0，則氣體的內(nèi)能一定增加，選項(xiàng)D正確；空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與飽和汽壓相差越大，越有利于水的蒸發(fā)，選項(xiàng)E正確。答案CDE4.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的變化圖象如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是()圖1A.A→B的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增加B.A→B的過(guò)程中，氣體從外界吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量C.B→C的過(guò)程中，氣體體積增大，對(duì)外做功D.B→C的過(guò)程中，氣體對(duì)外界放熱，內(nèi)能不變E.B→C的過(guò)程中，氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加解析A→B的過(guò)程，是等容升溫過(guò)程，氣體不對(duì)外做功，氣體從外界吸收熱量，使得氣體內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤，B正確；B→C的過(guò)程是等溫壓縮過(guò)程，壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對(duì)該氣體做功，內(nèi)能不改變，則氣體對(duì)外界放熱，因壓強(qiáng)增大，故氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加，故C錯(cuò)誤，D、E正確。答案BDE5.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能不一定增大B.滿足能量守恒定律的宏觀過(guò)程并不都可以自發(fā)地進(jìn)行C.如果氣體分子總數(shù)不變而氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，那么壓強(qiáng)必然增大D.某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)氣體分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA＝eq\f(V,V0)E.溫度相同的N2和O2，它們分子的平均動(dòng)能一定相同解析一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，如果氣體對(duì)外做功，則內(nèi)能不一定增大，選項(xiàng)A正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，滿足能量守恒定律的宏觀過(guò)程并不都可以自發(fā)地進(jìn)行，選項(xiàng)B正確；如果氣體分子總數(shù)不變而氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，若氣體的體積增大，氣體的密集程度減小，則壓強(qiáng)不一定增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)氣體分子占據(jù)空間的平均體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA＝eq\f(V,V0)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，則溫度相同的N2和O2，它們分子的平均動(dòng)能一定相同，選項(xiàng)E正確。答案ABE6.豎直放置的粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管兩臂分別灌有水銀，水平管部分有一空氣柱，各部分長(zhǎng)度如圖2所示，單位為厘米?，F(xiàn)將管的右端封閉，從左管口緩慢倒入水銀，恰好使右側(cè)的水銀全部進(jìn)入右管中，已知大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，環(huán)境溫度不變，左管足夠長(zhǎng)。求：圖2(1)此時(shí)右管封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)左側(cè)管中需要倒入的水銀柱的長(zhǎng)度。解析設(shè)管內(nèi)的橫截面積為S。(1)對(duì)右管中封閉氣體，右側(cè)的水銀剛好全部進(jìn)入豎直右管后p0×40S＝p1×(40－10)S，代入數(shù)據(jù)解得p1＝100cmHg。(2)對(duì)水平部分氣體，末態(tài)壓強(qiáng)p′＝(100＋15＋10)cmHg＝125cmHg，由玻意耳定律(p0＋15)×15＝p′LS解得L＝10.8cm所以加入的水銀柱的長(zhǎng)度為(125－75＋10－10.8)cm＝49.2cm。答案(1)100cmHg(2)49.2cm7.(2019·山東省臨沂市一模)如圖3所示，容器A和汽缸B都是導(dǎo)熱的，A放置在127℃的恒溫槽中，B放置在27℃的空氣中，大氣壓強(qiáng)為p空＝1.0×105Pa，開(kāi)始時(shí)閥門K關(guān)閉，A內(nèi)為真空，其體積VA＝3.6L，B內(nèi)活塞橫截面積S＝100cm2、質(zhì)量m＝2kg，活塞下方充有理想氣體，其體積為VB＝6.0L，活塞上方與大氣連通，A與B間連通細(xì)管體積不計(jì)，打開(kāi)閥門K后活塞緩慢下移至某一位置(未觸及汽缸底部)，不計(jì)A與B之間的熱傳遞，取g＝10m/s2。試求：圖3(1)活塞穩(wěn)定后汽缸B內(nèi)氣體的體積；(2)活塞下移過(guò)程中，活塞對(duì)汽缸B內(nèi)氣體做的功。解析(1)穩(wěn)定后，以活塞為研究對(duì)象，由受力平衡有mg＋p0S＝pBS得pB＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.02×105PaA與B連通，壓強(qiáng)相等，pA＝1.02×105Pa連通后，部分氣體從B流入A，這部分氣體的末狀態(tài)VA＝3.6L，TA＝400K流入A的氣體的初狀態(tài)TB＝300K根據(jù)蓋—呂薩克定律，有eq\f(VBA,TB)＝eq\f(VA,TA)，代入數(shù)據(jù)得VBA＝2