2018屆二輪復(fù)習(xí)-熱學(xué)

第一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量、體積的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)沖入一定質(zhì)量的氣體，開始時筒內(nèi)液面到水面的距離，筒內(nèi)氣體體積。在拉力作用下浮筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面的距離為時，拉力減為零，此時氣體體積為，隨后浮筒和重物自動上浮。求和。已知大氣壓強，水的密度，重力加速度的大小。不計水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。【答案】；【方法技巧】當(dāng)拉力減為零時，物體處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件列方程；還有就是注意在運動過程中氣體的溫度和質(zhì)量都保持不變，以此列玻意耳定律方程。2．講基礎(chǔ)（1）晶體與非晶體單晶體多晶體非晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài)．同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體（2）液體的性質(zhì)①液體的表面張力：(a)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．(b)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．②液晶的物理性質(zhì):(a)具有液體的流動性;(b)具有晶體的光學(xué)各向異性．(c)從某個方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．(3)飽和汽濕度①飽和汽與未飽和汽②飽和汽壓③濕度:絕對濕度；相對濕度（4）氣體實驗定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比表達式p1V1＝p2V2圖象（5）理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：；氣體實驗定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例．3．講典例案例1．如圖所示，開口向上豎直放置的內(nèi)壁光滑導(dǎo)熱良好的汽缸，內(nèi)有質(zhì)量為m的導(dǎo)熱活塞，缸內(nèi)密封著理想氣體。初狀態(tài)整個裝置靜止不動，氣體的長度為，設(shè)外界大氣壓強為保持不變，溫度為，活塞橫截面積為S，且，求：①環(huán)境溫度保持不變，在活塞A上逐漸添加鐵砂，當(dāng)鐵砂質(zhì)量等于m、活塞重處于平衡時下降的高度；②在活塞A上逐漸添加鐵砂，當(dāng)鐵砂質(zhì)量等于m，為保持活塞位置不變，將系統(tǒng)放入加熱箱中，重處于平衡時，缸內(nèi)理想氣體的溫度為多少？【答案】①；②【名師點睛】本題考查氣體實驗定律的應(yīng)用，關(guān)鍵時要確定初末狀態(tài)的參量，正確求解封閉氣體的壓強，注意氣體實驗定律的適用條件．【趁熱打鐵】如下圖所示，一個上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面的面積S=0.01m2，中間用兩個活塞A與B封住一定質(zhì)量的理想氣體，A、B都可沿圓筒無摩擦地上、下滑動，但不漏氣，A的質(zhì)量可不計、B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)k=5×103N/m的較長的彈簧相連。已知大氣壓強p0=1×105Pa，平衡時兩活塞間的距離l0=0.6m?，F(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動一定距離后保持平衡。此時，用于壓A的力F=5×102N。假定氣體溫度保持不變，求:（1）

此時兩活塞間的距離。（2）活塞A向下移的距離。（3）大氣壓對活塞A和活塞B做的總功。【答案】（1）0.4m（2）0.3m（3）200J【解析】【名師點睛】理想氣體的狀態(tài)方程（1）理想氣體①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間。（2）理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。氣體實驗定律可看作一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例。案例2．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(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p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃。求：①該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少攝氏度？②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？【答案】①②吸熱，200J【解析】①氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B：得即氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C：得即。②氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中是吸熱，吸收的熱量。【名師點睛】解決氣體問題的關(guān)鍵是挖掘出隱含條件，正確判斷出氣體變化過程，合理選取氣體實驗定律解決問題；對于內(nèi)能變化．牢記溫度是理想氣體內(nèi)能的量度，與體積無關(guān)．【趁熱打鐵】如圖所示，長為31cm、內(nèi)徑均勻的細玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)水銀柱的上端正好與管口齊平，封閉氣體的長為10cm，外界大氣壓強不變.若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)至開口豎直向下，這時留在管內(nèi)的水銀柱長為15cm，然后再緩慢轉(zhuǎn)回到開口豎直向上，求：①大氣壓強p0的值；②玻璃管重回到開口豎直向上時空氣柱的長度．【答案】(1)p0=75cmHg(2)10.67cm【解析】【名師點睛】氣體的狀態(tài)變化問題關(guān)鍵是分析氣體發(fā)生的是何種變化，要挖掘隱含的條件，比如玻璃管在空氣中緩慢轉(zhuǎn)動，往往溫度不變，封閉氣體發(fā)生等溫變化．4．講方法（1）氣體的壓強①求用固體(如活塞)或液體(如液柱)封閉在靜止的容器內(nèi)的氣體壓強，應(yīng)對固體或液體進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件求解．②當(dāng)封閉氣體所在的系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡的狀態(tài)時，欲求封閉氣體的壓強，首先選擇恰當(dāng)?shù)膶ο?如與氣體關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等)，并對其進行正確的受力分析(特別注意內(nèi)、外氣體的壓力)，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求解．③對于平衡狀態(tài)下的水銀柱，選取任意一個液片，其兩側(cè)面的壓強應(yīng)相等．（2）應(yīng)用氣體實驗定律或氣體狀態(tài)方程解題的步驟①選對象——根據(jù)題意，選出所研究的某一部分氣體，這部分氣體在狀態(tài)變化過程中，其質(zhì)量必須保持一定。②找參量——找出作為研究對象的這部分氣體發(fā)生狀態(tài)變化前后的一組p、V、T數(shù)值或表達式，壓強的確定往往是個關(guān)鍵，常需結(jié)合力學(xué)知識(如力的平衡條件或牛頓運動定律)才能寫出表達式。③認過程——過程表示兩個狀態(tài)之間的一種變化方式，除題中條件已直接指明外，在許多情況下，往往需要通過對研究對象跟周圍環(huán)境的相互關(guān)系的分析才能確定。認清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提。④列方程——根據(jù)研究對象狀態(tài)變化的具體方式，選用氣體方程或某一實驗定律，代入具體數(shù)值，最后分析討論所得結(jié)果的合理性及其物理意義。（3）解決多汽缸問題的方法兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解。（4）用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化類別圖線特點舉例p—VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線，溫度越高，線離原點越遠p—eq\f(1,V)斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p—T，斜率，即斜率越大，體積越小V—T，斜率，即斜率越大，壓強越小5．講易錯【題目】如圖所示，左右兩個容器的側(cè)壁都是絕熱的、底部都是導(dǎo)熱的、橫截面積均為S。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個容器的下端由容積可忽略的細管連通。容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣。大氣的壓強為P0，外部氣溫為T0=273K保持不變，兩個活塞因自身重力對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0．1P0。系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示?，F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸人恒溫?zé)崴壑?，再次平衡時A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0．8h。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求：（1）第二次平衡時氮氣的體積；（ii）水的溫度?！惧e因】沒有理解兩部分的壓強有什么關(guān)系。（ⅱ）活塞A從最初位置升到最高位置過程為等壓過程，該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和，末態(tài)體積為2.7hS，設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋-呂薩克定律解得【答案】（1）（ii）【名師點睛】本題是關(guān)于氣體的連接體問題，知道兩部分氣體的總體積不變是正確解題的關(guān)鍵，分別對每部分氣體作為研究對象、應(yīng)用氣態(tài)方程即可正確解題．考向03熱力學(xué)定律1.講高考（1）考綱要求知道改變內(nèi)能的兩種方式，理解熱力學(xué)第一定律；知道與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律；掌握能量守恒定律及其應(yīng)用．（2）命題規(guī)律高考對本部分內(nèi)容考查的重點和熱點有以下幾個方面：熱力學(xué)定律的理解和簡單計算，多以選擇題的形式出現(xiàn)。案例1．（多選）【2016·全國課標Ⅰ卷】（5分）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是：（）A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡【答案】BDE【名師點睛】本題主要考查了熱力學(xué)定律、理想氣體的性質(zhì)。此題考查了熱學(xué)中的部分知識點，都比較簡單，但是很容易出錯，解題時要記住熱力學(xué)第一定律E=W+Q、熱力學(xué)第二定律有關(guān)結(jié)論以及氣體的狀態(tài)變化方程等重要的知識點。案例2．【2015·重慶·10（1）】某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大.若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么：（）A．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大【答案】D【解析】對車胎內(nèi)的理想氣體分析知，體積增大為氣體為外做功，內(nèi)能只有動能，而動能的標志為溫度，故中午溫度升高，內(nèi)能增大，故選D?！久麕燑c睛】熱學(xué)選擇題的高頻考點是分子動理論、熱力學(xué)三大定律、固液氣的性質(zhì)、理想氣體的內(nèi)能和壓強。需要識記主要的概念。案例3．（多選）【2014·全國Ⅰ·33】（1）（6分）一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其圖象如圖所示，下列判斷正確的是：（）A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．A、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同【答案】ADE【方法技巧】利用圖像結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程以及熱力學(xué)第一定律。2．講基礎(chǔ)（1）熱力學(xué)第一定律①內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和．②表達式：ΔU＝Q＋W.（2）能量守恒定律①內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律．②任何違背能量守恒定律的過程都是不可能的，不消耗能量而對外做功的第一類永動機是不可能制成的．（3）熱力學(xué)第二定律①兩種表述(a)第一種表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(克勞修斯表述)．(b)第二種表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響(開爾文表述)．②第二類永動機是指設(shè)想只從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響的熱機．這類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律．3．講典例案例1．（多選）下列說法中正確的是：（）A.溫度高的物體不一定比溫度低的物體的內(nèi)能多B.溫度高的物體比溫度低的物體分子熱運動的平均速率大C.物體的溫度越高,分子熱運動越劇烈,分子平均動能越大D.相互間達到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等E.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化【答案】ACE【解析】【名師點睛】此題考查了熱學(xué)部分的幾個簡單的知識點；要注意溫度是物體平均動能的標志，不同的物體溫度相同，則分子平局動能相同，但是平均速率是不同的；影響物體內(nèi)能的因素很多，有溫度、體積、狀態(tài)及物質(zhì)的量等等.【趁熱打鐵】（多選）一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其圖像如圖所示，下列判斷正確的是：（）A、一定量氣體膨脹對外做功，同時從外界吸收的熱量，則它的內(nèi)能增大B、在使兩個分子間的距離由很遠減小到很難在靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大C、由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力D、用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏伽德羅常數(shù)，只需再知道油的密度即可E、空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近飽和氣壓，水蒸發(fā)越慢【答案】ACE【解析】根據(jù)熱力學(xué)第一定律知：，A正確；在使兩個分子間的距離由很遠（）減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能先減小后增大，B錯誤；由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力，C正確；用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需再知道油的摩爾體積即可，D錯誤；空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近同溫度水的飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢，E正確。【名師點睛】本題考查了選項3-3的內(nèi)容，掌握熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，知道分子力與分子間距的關(guān)系，會利用油膜法測分子的直徑．案例2．（多選）下列說法正確的是：（）A.氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大B.布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大D．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律E．某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為【答案】ABC【解析】【名師點睛】本題考查了熱力學(xué)第一定律、溫度是分子平均動能的標志以及熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用，難度不大，對選修部分的學(xué)習(xí)要全面掌握，多加積累．【趁熱打鐵】（多選）下列對熱力學(xué)定律的理解正確的是：（）A．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能C．空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量D．熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體E．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能可能減少【答案】ACE【解析】（1）在引起其他變化的情況下，從第一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?，A正確；由熱力學(xué)第一定律可知，當(dāng)時，,可以等于0，B錯誤；空調(diào)機在制冷過程中消耗了電能，總體上是放出熱量，C正確；熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，D錯誤；物體從外界吸收熱量，可能同時對外做功，如果對外做的功大于從外屆吸收的熱量，則物體的內(nèi)能減少，E正確；故選ACE。【名師點睛】自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，熱量可能由低溫物體傳遞到高溫物體，但要產(chǎn)生其它影響，第二類永動機不違背能量守恒，違背了熱力學(xué)第二定律。4．講方法（1）對熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用①熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)