重難點17 熱學(xué)（原卷版）-高考物理重點難點熱點專題

重難點17熱學(xué)重難點17熱學(xué)1.命題情境源自生產(chǎn)生活中的與氣體、液體、固體等熱學(xué)探究情境，解題時能從具體情境中抽象出物理模型，正確應(yīng)用相應(yīng)知識點解決物理實際問題。2.考查知識主要集中在三個方面:①分子運動論;②氣體;③固體、液體、氣體物態(tài)變化④熱力學(xué)定律和能量守恒定律3.計算題經(jīng)常結(jié)合生活生產(chǎn)場景中與氣體有關(guān)問題，利用氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程來解題。4.實驗題經(jīng)常出現(xiàn)油膜法估算分子直徑和探究氣體實驗定律等實驗。一分子動理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律1.分子動理論要掌握的“一個橋梁、三個核心”(1)宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁(2)分子模型、分子數(shù)①分子模型：球模型V＝eq\f(4,3)πR3，立方體模型V＝a3.②分子數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,Mmol)NA＝eq\f(V,Vmol)NA(固體、液體)．(3)分子運動：分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大．(4)分子勢能、分子力與分子間距離的關(guān)系．2.理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內(nèi)能變化量ΔU的分析思路①由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化．溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少．②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化．(2)做功情況W的分析思路①由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對外界做功；體積被壓縮，外界對氣體做功．②由公式W＝ΔU－Q分析氣體做功情況．(3)氣體吸、放熱Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況．二固體、液體和氣體1．固體和液體的主要特點(1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同．晶體具有確定的熔點，單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性．晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化．(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，液晶具有流動性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性．(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切．2．飽和汽壓的特點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關(guān)．3.相對濕度某溫度時空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．即B＝eq\f(p,ps).4．對氣體壓強的兩點理解(1)氣體對容器壁的壓強是氣體分子頻繁碰撞的結(jié)果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強就越大．(2)地球表面大氣壓強可認為是大氣重力產(chǎn)生的．三氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程1．氣體壓強的幾種求法(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強．(2)力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強．(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等．(4)加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解．2．巧選“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中的研究對象——化變質(zhì)量為定質(zhì)量在“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中通過巧選研究對象可以把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的問題．(1)充氣問題設(shè)想將充進容器內(nèi)的氣體用一個無形的彈性口袋收集起來，那么當(dāng)我們?nèi)∪萜骱涂诖鼉?nèi)的全部氣體為研究對象時，這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化，其質(zhì)量總是不變的．這樣，就將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．(2)抽氣問題用抽氣筒對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，其解決方法同充氣問題類似，假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．(3)灌氣(分裝)問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看作整體作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．(4)漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，不能用理想氣體狀態(tài)方程求解．如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．四氣體的狀態(tài)變化圖象與熱力學(xué)定律的綜合問題1．一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化圖象與特點類別圖象特點其他圖象等溫線pV＝CT(其中C為恒量)，pV之積越大，等溫線溫度越高，線離原點越遠p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容線p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓線V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小2.對熱力學(xué)第一定律的考查有定性判斷和定量計算兩種方式(1)定性判斷利用題中的條件和符號法則對W、Q、ΔU中的其中兩個量做出準確的符號判斷，然后利用ΔU＝W＋Q對第三個量做出判斷．(2)定量計算一般計算等壓變化過程的功，即W＝p·ΔV，然后結(jié)合其他條件，利用ΔU＝W＋Q進行相關(guān)計算．(3)注意符號正負的規(guī)定若研究對象為氣體，對氣體做功的正負由氣體體積的變化決定．氣體體積增大，氣體對外界做功，W<0；氣體的體積減小，外界對氣體做功，W>0.（建議用時：30分鐘）1．（2024·云南昆明·統(tǒng)考一模）升降椅簡化結(jié)構(gòu)如圖所示，座椅和圓柱形導(dǎo)熱汽缸固定在一起，汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。若封閉氣體不泄漏且環(huán)境溫度恒定，人坐上座椅到最終氣體狀態(tài)穩(wěn)定的過程中，下列說法正確的是（）A．封閉氣體的內(nèi)能增加 B．封閉氣體對外界做正功C．封閉氣體向外界放出了熱量 D．封閉氣體的分子平均動能增大2．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過B、C、D再回到狀態(tài)A，其熱力學(xué)溫度T和體積V的關(guān)系圖像如圖所示，BA和CD的延長線均過原點O，氣體在狀態(tài)A時的壓強為，下列說法正確的是（）A．過程中氣體向外界放熱B．過程中氣體分子的平均動能不斷增大C．過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對容器壁的碰撞次數(shù)不斷減少D．過程中氣體的溫度升高了3．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如圖中直線段所示，已知氣體在三個狀態(tài)的內(nèi)能分別為、、，則（

）A． B．C． D．4．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）2021年2月21日~4月2日，“深海一號”鉆井平臺搭載“蛟龍”號潛艇赴西北太平洋深淵區(qū)開展7000米級作業(yè)。若開始下潛時，“蛟龍”號潛艇內(nèi)氣體溫度為、壓強為，當(dāng)下潛到某一深度時，艇內(nèi)溫度降到。潛艇內(nèi)氣體視為理想氣體，體積和質(zhì)量不變，下列關(guān)于艇內(nèi)氣體的說法，正確的是（

）A．時，壓強約為 B．時，壓強約為C．下潛過程中，內(nèi)能增加 D．下潛過程中，吸收熱量二、多選題5．關(guān)于以下幾幅圖，下列說法正確的是（）A．圖1實驗表明，大量的豆粒對秤盤的頻繁碰撞對秤盤產(chǎn)生了一個持續(xù)的均勻的壓力，氣體壓強就是這樣產(chǎn)生的B．圖2中，對應(yīng)曲線為同一氣體在溫度較高時的速率分布圖C．圖3是布朗運動產(chǎn)生原因的示意圖，可以看出，微粒越大，液體分子沿各方向撞擊它的數(shù)量越多，布朗運動越明顯D．圖4中，若抽掉絕熱容器中間的隔板，氣體的溫度不變E．圖5中，液體表面層分子間相互作用表現(xiàn)為引力，正是因為引力才使得水黽可以停在水面上6．如圖所示，開口向上、內(nèi)壁光滑密封完好的絕熱氣缸水平放置，在氣缸M、N兩處設(shè)有卡口，厚度不計但具有一定質(zhì)量的活塞只能在M、N之間運動。開始時活塞停在處，缸內(nèi)壓強為，溫度為，現(xiàn)用缸內(nèi)電熱絲緩慢加熱，使活塞運動到處，此時缸內(nèi)壓強為，溫度為，再持續(xù)加熱至溫度為。已知外界大氣壓為，缸內(nèi)氣體可視為理想氣體。則整個過程中氣缸內(nèi)氣體的p-T圖像及相關(guān)的說法正確的是（）

A．p-T圖像可能如圖甲所示?；钊弦七^程中，氣體對外做功，內(nèi)能增加B．p-T圖像可能如圖乙所示?；钊o止于卡口M處，加熱時缸內(nèi)氣體分子動能增加C．p-T圖像可能如圖丙所示。與時刻，某些氣體分子的動能可能相同D．p-T圖像可能如圖丁所示。從到過程，氣體分子與氣缸底部平均作用力增大7．小明同學(xué)為測定某高原的大氣壓強進行以下實驗。將總長L=24cm的玻璃管開口端向下豎直插入裝有水銀的燒杯中，并使玻璃管內(nèi)外的液面相平，如圖1所示，測得玻璃管內(nèi)封閉空氣的長度。，然后將玻璃管緩慢地豎直上提，移出燒杯，如圖2所示，測得玻璃管內(nèi)水銀柱的長度，已知一個標準大氣壓等于76cm水銀柱高，記作，室內(nèi)溫度。（1）玻璃管緩慢上提過程中，封閉氣體（選填“吸收”或“釋放”）熱量；（2）求高原的大氣壓強為多少厘米的水銀柱高？（3）若將玻璃管轉(zhuǎn)置開口向上，并加熱使水銀柱剛好移到管口，如圖3所示，求此時管內(nèi)氣體的溫度為多少？若要將水銀全部溢出，求需要將管內(nèi)氣體加熱到多少溫度？8．高壓氧艙是進行高壓氧療的設(shè)備。高壓氧艙根據(jù)氣壓和氧氣濃度的不同分為醫(yī)用氧艙和民用氧艙。某一民用高壓氧艙內(nèi)氣體壓強為1.5倍大氣壓，溫度為，體積為，密度為。（1）升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至?xí)r，釋放出氣體的質(zhì)量；（2）保持溫度27℃不變，再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.2倍大氣壓，求釋放出氣體的質(zhì)量。

（建議用時：30分鐘）一、單選題1．“天宮課堂”中，宇航員王亞平演示了“液橋演示實驗”，即在太空中，兩個塑料板間用水搭建一座長約10cm的橋，如圖1。受其啟發(fā)，某學(xué)生設(shè)想“天地同一實驗”，固在空間站和地面做同一個實驗，觀察實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A．液橋的建立是由于液體表面存在張力，在地面做相同實驗，也能觀察到同樣長度的橋B．用圖2中的器材做單擺實驗，空間站和地面實驗現(xiàn)象相同C．圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同溫度下，空間站和地面容器內(nèi)氣體壓強不同D．圖4將兩端開口的圓柱形毛細管豎直插入水中，相同裝置在空間站和地面觀察到管中液面升高的高度不同2．如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體，沿圖像中箭頭所示方向，從狀態(tài)開始先后變化到狀態(tài)、，再回到狀態(tài)。已知狀態(tài)氣體溫度為。則下列說法正確的是（）（絕度零度?。?/p>

A．氣體在狀態(tài)時的溫度為B．從狀態(tài)的過程中，氣體對外界做功C．氣體在過程中放出熱量D．氣體在過程中單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁上的氣體分子個數(shù)增多3．一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，該圖由4段圓弧組成，表示該氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)狀態(tài)b、c、d，最終回到狀態(tài)a的狀態(tài)變化過程，則下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)c是等壓膨脹B．從狀態(tài)c到狀態(tài)d是等溫變化C．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體對外做功，內(nèi)能減小D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體放出熱量4．（2024·廣東惠州·統(tǒng)考二模）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示，在此過程中（）

A．氣體溫度一直下降 B．氣體的內(nèi)能先增大后減小C．外界對氣體一直做正功 D．氣體吸收的熱量一部分用于對外做功二、多選題5．（2024·四川內(nèi)江·統(tǒng)考一模）噴霧型防水劑是現(xiàn)在市場上廣泛銷售的特殊防水劑。其原理是防水劑在玻璃上形成一層薄薄的保護膜，形成類似于荷葉外表的效果，水滴以橢球形分布在玻璃表面，無法停留在玻璃上，從而在遇到雨水的時候，雨水會自然流走，保持視野清晰，如圖所示。下列說法正確的是（）A．雨水分子在永不停息地做無規(guī)則運動B．照片中的玻璃和水滴之間發(fā)生了浸潤現(xiàn)象C．水滴呈橢球形是液體表面張力和重力共同作用的結(jié)果D．照片中水滴表面分子比水滴的內(nèi)部密集E．水滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內(nèi)部的水分子間距大6．（2023·四川樂山·統(tǒng)考一模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)a，變化過程的圖像如圖所示，關(guān)于理想氣體經(jīng)歷的三個過程，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩狀態(tài)下氣體溫度之比為1：1B．bc過程中，氣體一定從外界吸熱C．bc過程中，氣體體積變小，外界對氣體做功D．ca過程中，氣體壓強增大，溫度升高E．a(chǎn)b過程中，氣體分子的平均動能保持不變?nèi)?、解答題7．（2024·吉林白山·統(tǒng)考一模）如圖是模擬汽車上常用的一種減震裝置—氣體彈簧的簡化模型結(jié)構(gòu)圖。直立圓柱形密閉氣缸導(dǎo)熱良好，面積為的活塞通過連桿與車輪軸連接。初始時重力忽略不計的氣缸內(nèi)密閉一段長度為，壓強等于大氣壓強的理想氣體。氣缸與活塞間的摩擦忽略不計。車輛載重時相當(dāng)于在氣缸頂部增加一個物體A，穩(wěn)定時汽車重量由減震裝置支撐，且封閉氣體被壓縮了，氣體溫度保持不變。（1）求物體A的重力大?。唬?）為使氣缸升到原位置，求需向氣缸內(nèi)充入與氣缸溫度相同大氣的體積。8．（2024·青?！ばＢ?lián)考一模）醫(yī)院用的氧氣瓶（導(dǎo)熱性良好）如圖所示，氧氣瓶通過細管和右邊封閉的均勻玻璃直管（導(dǎo)熱性良好，且其容積相對氧氣瓶的容積可以忽略不計）相連，玻璃直管內(nèi)用一很薄的水銀片（質(zhì)量和厚度不計）在玻璃管下方封閉了一段空氣柱，開始時瓶內(nèi)氧氣的壓強為10個標準大氣壓，封閉的空氣柱的長度為，隨著氧氣的使用，一段時間后發(fā)現(xiàn)水銀片上升了（未到達玻璃管頂部），使用過程中環(huán)境的熱力學(xué)溫度變成了原來的，已知一個標準大氣壓為，氧氣與空氣均視為理想氣體。求：（1）此時氧氣瓶內(nèi)的壓強；（2）此時瓶內(nèi)剩余氧氣的質(zhì)量占原來氧氣總質(zhì)量的百分比。9．一個密閉容器內(nèi)封閉有m=20g可視為理想氣體的氧氣，氧氣從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的圖像如圖中帶箭頭的實線所示，已知氧氣的摩爾質(zhì)量為M=32g/mol，阿伏加德羅常數(shù)為，一個標準大氣壓為。求：（1）密閉容器中所封閉氧氣分子的個數(shù)n及每個氧氣分子的質(zhì)量（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；（2）由狀態(tài)A到C的整個過程中，被封閉氧氣與外界間傳遞的熱量Q。

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