2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試模塊六機械振動和機械波光學(xué)熱學(xué)和近代物理專題十七熱學(xué)課件

專題十七熱學(xué)[專題復(fù)習(xí)定位]1．能用分子動理論解釋固體、液體和氣體的微觀結(jié)構(gòu)及特點。2．能用氣體實驗定律、熱力學(xué)定律解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，解決某些實際問題。高考真題再現(xiàn)PART01第一部分命題點1氣體實驗定律和圖像的結(jié)合1．(2023·遼寧卷，T5)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p－T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p－V圖像可能是(

)√2.(2024·江西卷，T13)可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，AB和CD均為等溫過程，BC和DA均為等容過程。已知T1＝1200K，T2＝300K，氣體在狀態(tài)A的壓強pA＝8.0×105Pa，體積V1＝1.0m3，氣體在狀態(tài)C的壓強pC＝1.0×105Pa。求：(1)氣體在狀態(tài)D的壓強pD；答案：2×105Pa(2)氣體在狀態(tài)B的體積V2。解析：從C到D狀態(tài)，根據(jù)玻意耳定律pCV2＝pDV1解得V2＝2.0m3。答案：2.0m3√命題點2熱力學(xué)定律和氣體實驗定律3.(多選)(2024·新課標(biāo)卷，T21)如圖，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個過程組成：1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量)，2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程。上述四個過程是四沖程柴油機工作循環(huán)的主要過程。下列說法正確的是(

)A．1→2過程中，氣體內(nèi)能增加B．2→3過程中，氣體向外放熱C．3→4過程中，氣體內(nèi)能不變D．4→1過程中，氣體向外放熱√解析：1→2為絕熱過程，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知此時氣體體積減小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加，故A正確；2→3為等壓過程，根據(jù)蓋-呂薩克定律可知氣體體積增大時溫度升高，內(nèi)能增大，此時氣體體積增大，氣體對外界做功W<0，故氣體吸收熱量，故B錯誤；3→4為絕熱過程，此時氣體體積增大，氣體對外界做功W<0，氣體內(nèi)能減小，故C錯誤；4→1為等容過程，根據(jù)查理定律可知壓強減小時溫度降低，故內(nèi)能減小，由于體積不變W＝0，故可知氣體向外放熱，故D正確?！獭?1)再次平衡時容器內(nèi)氣體的溫度；(2)此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量?！堂}點3熱力學(xué)定律和圖像的結(jié)合6．(2024·山東卷，T6)一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a→b過程是等壓過程，b→c過程中氣體與外界無熱量交換，c→a過程是等溫過程。下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)→b過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功B．b→c過程，氣體對外做功，內(nèi)能增加C．a(chǎn)→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功D．a(chǎn)→b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量解析：a→b過程壓強不變，是等壓變化且體積增大，氣體對外做功，W<0，由蓋-呂薩克定律可知Tb>Ta，即內(nèi)能增大，ΔUab>0，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知a→b過程，氣體從外界吸收的熱量一部分用于對外做功，另一部分用于增加內(nèi)能，A錯誤。c→a過程為等溫過程，所以Tc＝Ta，結(jié)合Tb>Ta分析可知Tb>Tc，所以b到c過程氣體的內(nèi)能減少，故B錯誤。c→a過程為等溫過程，ΔUac＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知a→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功，C正確。a→b→c→a一整個熱力學(xué)循環(huán)過程ΔU＝0，整個過程氣體對外做功，因此a→b過程氣體從外界吸收的熱量不等于c→a過程放出的熱量，D錯誤。7.(2023·廣東卷，T13)在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的p－V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強為1.9p0、溫度為TC的狀態(tài)C，B到C過程中外界對氣體做功為W。已知p0、V0、T0和W。求：(1)pB的表達(dá)式；(2)TC的表達(dá)式；答案：TC＝1.9T0(3)B到C過程，氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝W＋Q其中Q＝0，故氣體內(nèi)能增加ΔU＝W。答案：W命題點4氣體實驗定律的綜合應(yīng)用8.(2024·廣東卷，T13)差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示，A、B兩個導(dǎo)熱良好的汽缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于Δp時差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中；當(dāng)該差值小于或等于Δp時差壓閥關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度T1＝300K時，A內(nèi)氣體體積

VA1＝4.0×102m3，B內(nèi)氣體壓強pB1等于大氣壓強p0，已知活塞的橫截面積S＝0.10m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g取10m/s2，A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體，忽略活塞與汽缸間的摩擦，差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計。當(dāng)環(huán)境溫度降到T2＝270K時：(1)求B內(nèi)氣體壓強pB2；(2)求A內(nèi)氣體體積VA2；答案：(1)9×104Pa

(2)3.6×102m3(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強回到p0并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量m。答案：1.1×102kg9．(2024·安徽卷，T13)某人駕駛汽車，從北京到哈爾濱，在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車的某個輪胎內(nèi)氣體的壓強有所下降(假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變，且沒有漏氣，可視為理想氣體)。于是在哈爾濱給該輪胎充入壓強與大氣壓相同的空氣，使其內(nèi)部氣體的壓強恢復(fù)到出發(fā)時的壓強(假設(shè)充氣過程中，輪胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境相同，且保持不變)。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積V0＝30L，從北京出發(fā)時，該輪胎氣體的溫度t1＝－3℃，壓強p1＝2.7×105Pa，哈爾濱的環(huán)境溫度t2＝－23℃，大氣壓強p0取1.0×105Pa。求：(1)在哈爾濱時，充氣前該輪胎氣體壓強的大?。淮鸢福?.5×105Pa(2)充進(jìn)該輪胎的空氣體積。解析：由玻意耳定律p2V0＋p0V＝p1V0代入數(shù)據(jù)解得，充進(jìn)該輪胎的空氣體積V＝6L。答案：6L10．(2024·江蘇卷，T13)某科研實驗站有一個密閉容器，容器內(nèi)有溫度為300K，壓強為105Pa的氣體，容器內(nèi)有一個面積0.06m2的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球，容器內(nèi)的溫度變成240K，整個過程可認(rèn)為氣體的體積不變，月球表面為真空狀態(tài)。求：(1)氣體現(xiàn)在的壓強；答案：8×104Pa(2)觀測臺對氣體的壓力。解析：根據(jù)壓強的定義，觀測臺對氣體的壓力F＝p2S＝4.8×103N。答案：4.8×103N11.(2024·山東卷，T16)圖甲為戰(zhàn)國時期青銅汲酒器，根據(jù)其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成的汲液器，如圖乙所示。長柄頂部封閉，橫截面積S1＝1.0cm2，長度H＝100.0cm，側(cè)壁有一小孔A。儲液罐的橫截面積S2＝90.0cm2，高度h＝20.0cm，罐底有一小孔B。汲液時，將汲液器豎直浸入液體，液體從孔B進(jìn)入，空氣由孔A排出；當(dāng)內(nèi)外液面相平時，長柄浸入液面部分的長度為x；堵住孔A，緩慢地將汲液器豎直提出液面，儲液罐內(nèi)剛好儲滿液體。已知液體密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g取10m/s2，大氣壓p0＝1.0×105Pa。整個過程溫度保持不變，空氣可視為理想氣體，忽略器壁厚度。(1)求x；解析：由題意可知緩慢地將汲液器豎直提出液面過程，氣體發(fā)生等溫變化，所以有p1(H－x)S1＝p2HS1又因為p1＝p0p2＋ρgh＝p0解得x＝2cm。答案：2cm(2)松開孔A，從外界進(jìn)入壓強為p0、體積為V的空氣，使?jié)M儲液罐中液體緩緩流出，堵住孔A，穩(wěn)定后罐中恰好剩余一半的液體，求V。答案：8.92×10－4m3(1)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量。題型分類講練PART02第二部分√考向2分子動理論1．?dāng)U散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子共同點(1)都是無規(guī)則運動；(2)都隨溫度的升高而更加劇烈區(qū)別是分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動2.分子力和分子勢能分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0)。(1)當(dāng)r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。(2)當(dāng)r＜r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。(3)當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小。3．氣體壓強的微觀解釋√關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A．溫度由攝氏溫度t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度便由T升至2TB．相同溫度下液體中懸浮的花粉顆粒越大，布朗運動越劇烈C．做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式D．分子間距離越大，分子勢能越大，分子間距離越小，分子勢能也越小[解析]

溫度由攝氏溫度t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度便由T升至T′，因T＝t＋273，T′＝2t＋273，所以T′不等于2T，故A錯誤。相同溫度下液體中懸浮的花粉顆粒越小，受力越不易平衡，布朗運動越劇烈，故B錯誤。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，故C正確。分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離變大，分子力做正功，分子勢能越小，分子間距離變小，分子力做負(fù)功，分子勢能越大；分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離變大，分子力做負(fù)功，分子勢能越大，分子間距離變小，分子力做正功，分子勢能越小，故D錯誤?！?/p>

(多選)圖甲是三顆微粒做布朗運動的位置連線圖，圖乙是靜止在水面上的硬幣，圖丙是氧氣分子速率分布圖，圖丁是空氣壓縮儀點燃硝化棉。下列說法正確的是(

)A．圖甲中，微粒越小，布朗運動越明顯B．圖乙中，硬幣能浮在水面上，主要是因為水的浮力C．圖丙中，溫度升高，所有氧分子的速率都增大D．圖丁中，壓縮空氣壓縮儀內(nèi)的空氣，空氣的溫度升高，內(nèi)能增大√[解析]

微粒越小，受力越不平衡，布朗運動越明顯，故A正確；硬幣浮在水面上，主要是因為水的表面張力，故B錯誤；溫度升高，氧氣分子的平均速率增大，但不是每一個分子速率都增大，故C錯誤；壓縮空氣，外界對氣體做功，空氣的溫度升高，內(nèi)能增大，故D正確?？枷?固體和液體的性質(zhì)1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)只要具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。2．液體表面張力(1)形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力。(2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線?！滔铝嘘P(guān)于固體、液體、氣體的說法正確的是(

)A．夏季干旱時，給莊稼松土是為了破壞土壤中的毛細(xì)管，防止水分蒸發(fā)B．晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌夭煌较虻墓鈱W(xué)性質(zhì)一定相同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，所以存在浸潤現(xiàn)象D．炒菜時我們看到的煙氣，是因為油煙顆粒的熱運動[解析]

土壤中存在一系列毛細(xì)管，水分通過毛細(xì)管能夠上升到地面蒸發(fā)，夏季干旱時，給莊稼松土是為了破壞土壤中的毛細(xì)管，防止水分蒸發(fā)，A正確；晶體分為單晶體與多晶體，單晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電與光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，即沿不同方向上的性能不相同，多晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電與光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出各向同性，即沿不同方向上的性能相同，B錯誤；由于液體附著層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離，所以存在浸潤現(xiàn)象，C錯誤；油煙顆粒是宏觀粒子，油煙顆粒的運動不是熱運動，D錯誤?！?/p>

“天宮課堂”中，航天員王亞平演示了“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所示。受其啟發(fā)，某學(xué)生設(shè)想“天地同一實驗”，即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(xì)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[解析]

液橋的建立是由于液體表面存在張力，液體表面張力很弱，而在地面做相同實驗，由于重力的影響，不會看到相同長度的液橋，故A錯誤；用一根繩子系著一個金屬球，拉開一個角度，靜止釋放后，由于“天上”完全失重，小球相對于空間站靜止不動，“地上”由于重力的影響，小球?qū)⒆龊喼C運動，所以觀察到的實驗現(xiàn)象不相同，故B錯誤；氣體壓強是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的，如題圖3中相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同的溫度下，分子平均動能相同，“天上”和“地上”容器內(nèi)氣體壓強相同，故C錯誤；如題圖4中用相同裝置在空間站和地面觀察管中液面上升的高度，由于“天上”完全失重，觀察到水上升到毛細(xì)管頂部，“地上”由于重力的影響，觀察到水上升一小段距離后靜止不動，所以觀察到的實驗現(xiàn)象不相同，故D正確。題型二熱力學(xué)定律和圖像考向1對熱力學(xué)定律的理解1．熱力學(xué)第一定律(1)改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和傳熱。(2)熱力學(xué)第一定律①內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化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(dá)式：ΔU＝Q＋W。③ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號法則物理量WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少2.熱力學(xué)第二定律(1)兩種表述①克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。②開爾文表述：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。(2)能量耗散：分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只不過能使地球、大氣稍稍變暖一點，卻再也不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功了?！虄?nèi)壁光滑的“U”形導(dǎo)熱汽缸用不計質(zhì)量的輕活塞封閉一定體積的空氣(可視為理想氣體)，浸在盛有大量冰水混合物的水槽中，活塞在水面下，如圖所示?，F(xiàn)在輕活塞上方緩慢倒入沙子，下列說法正確的是(

)A．封閉空氣分子的平均動能增大B．活塞壓縮封閉空氣做功，封閉空氣內(nèi)能增大C．封閉空氣的壓強變大D．封閉空氣從外界吸收了熱量[解析]

當(dāng)將沙子緩慢倒在汽缸活塞上時，氣體被壓縮，外界對氣體做功，但由于汽缸導(dǎo)熱，且浸在盛有大量冰水混合物的水槽中，因此缸內(nèi)氣體的溫度不變，則可知氣體的內(nèi)能不變，而溫度是衡量分子平均動能的標(biāo)志，溫度不變則分子平均動能不變，故A、B錯誤；外界對氣體做功，氣體的體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，而汽缸導(dǎo)熱，溫度不變，氣體分子平均運動速率不變，則可知比起之前的狀態(tài)，單位時間內(nèi)單位體積的分子對器壁的碰撞次數(shù)增加，因此封閉氣體的壓強變大，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝Q＋W，由于汽缸導(dǎo)熱，封閉氣體的溫度不變，即內(nèi)能不變，而外界又對氣體做功，因此氣體要向外界放熱，故D錯誤?！滔铝姓f法正確的是(

)A．物體的溫度越高，分子熱運動就越劇烈，每個分子動能也越大B．布朗運動就是液體分子的熱運動C．一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能可能不變D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，但不可能從低溫物體傳到高溫物體[解析]

物體的溫度越高，分子的平均動能就越大，并不是每個分子的動能都增大，A錯誤；布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的運動，不是液體分子的運動，但能反映液體分子的運動，B錯誤；做功和熱傳遞都能改變內(nèi)能，一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，同時對外做等量的正功，內(nèi)能不會發(fā)生改變，C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在消耗其他能量的情況下可以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤?！炭枷?圖像物理意義的理解

(2023·江蘇卷，T3)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中(

)A．氣體分子的數(shù)密度增大B．氣體分子的平均動能增大C．單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D．單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小[解析]

乒乓球放入熱水中，球內(nèi)氣體溫度升高，而溫度是分子平均動能的標(biāo)志，故球內(nèi)氣體分子平均動能增大。[答案]

增大(2)求球被踩癟后和在熱水中恢復(fù)原形時，對應(yīng)球內(nèi)氣體的壓強p1和p2。[答案]

1.1×105Pa

1.2×105Pa如圖所示，生活中，我們用保溫杯接開水后擰緊杯蓋，待水冷卻后就很難擰開。某可顯示溫度的保溫杯容積為500mL，倒入200mL熱水后，擰緊杯蓋，此時顯示溫度為87℃，壓強與外界相同。已知外界大氣壓強p0為1.0×105Pa，溫度為17℃，杯中氣體可視為理想氣體，不計水蒸氣產(chǎn)生的壓強。(1)請寫出水冷卻后杯子很難擰開的原因；[解析]

水冷卻后杯子很難擰開的原因是：水冷卻后，杯內(nèi)氣體的溫度降低，在杯內(nèi)氣體質(zhì)量和體積一定時，根據(jù)查理定律可知，杯內(nèi)氣體壓強減小，外界大氣壓強大于杯內(nèi)氣體壓強，使杯蓋緊貼杯身，故杯子很難擰開。

[答案]

見解析(2)求杯內(nèi)溫度降到17℃時，杯內(nèi)氣體的壓強。[答案]

0.81×105Pa(1)活塞恰好上升到汽缸頂部時氣體的溫度和氣體吸收的熱量；[答案]

3T1

3RT1＋2p0LS(2)當(dāng)加熱到熱力學(xué)溫度為6T1時氣體的壓強。[答案]

2p0題型三氣體“變質(zhì)量”問題1．化變質(zhì)量為恒質(zhì)量——等效的方法在充氣、抽氣的問題中可以假設(shè)把充進(jìn)或抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效