（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題八 選考模塊 第一講 熱學(xué)教學(xué)案

第一講熱學(xué)知識(shí)建構(gòu)(注1)(注4)：詳見答案部分備考點(diǎn)睛1.常考知識(shí)(1)分子大小的估算.(2)對(duì)分子動(dòng)理論內(nèi)容的理解.(3)氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和計(jì)算.(4)固、液、氣三態(tài)的特點(diǎn)和理解.(5)熱力學(xué)定律的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算.(6)用油膜法估測(cè)分子大小等內(nèi)容.2.常用的思想方法(1)測(cè)分子直徑的方法.(2)估算微觀量的方法.(3)理想模型法.3.常見易錯(cuò)點(diǎn)(1)公式V0不能估算氣體分子體積，求出的是每個(gè)分子所占有的空間.(2)正確區(qū)分布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象.(3)正確區(qū)分晶體與非晶體.答案(1)布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)異同點(diǎn)對(duì)比(2)對(duì)物體內(nèi)能的理解物體的體積變大，分子勢(shì)能不一定變大，如0 的水結(jié)成0 的冰后體積變大，但分子勢(shì)能卻減小了理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢(shì)能忽略不計(jì)，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法(3)熱力學(xué)第一定律應(yīng)用思路與技巧應(yīng)注意符號(hào)法則：“”表示外界對(duì)物體或流向物體；“”表示物體對(duì)外界或流向外界UQW的三種特殊情況：若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加若過(guò)程是等容的，即W0，QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加若過(guò)程是等溫的，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量(4)一定質(zhì)量的理想氣體，p、T、V三者的關(guān)系是：C，C是一個(gè)定值氣體實(shí)驗(yàn)定律可看成理想氣體狀態(tài)方程的特例對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體當(dāng)T1T2時(shí)，p1V1p2V2玻意耳定律當(dāng)V1V2時(shí)，查理定律當(dāng)p1p2時(shí)，蓋呂薩克定律熱點(diǎn)考向一熱學(xué)基本概念和規(guī)律的理解角度一分子動(dòng)理論、內(nèi)能【典例1】(多選)關(guān)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能的理解，下列說(shuō)法正確的是()A溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動(dòng)能一定大B外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能一定增加C溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著D分子間作用力隨分子間距離的增大而減小E當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大思路引領(lǐng)(1)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和(2)r>r0時(shí)與r<r0時(shí)不同，分子間作用力可能隨距離的增大而增大，也可能隨距離的增大而減小解析溫度高的物體，其分子平均動(dòng)能一定大，內(nèi)能不一定大，選項(xiàng)A正確；若外界對(duì)物體做功的同時(shí)，物體對(duì)外界放熱，則物體內(nèi)能不一定增加，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著，選項(xiàng)C正確；當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子間作用力可能先增大后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，選項(xiàng)E正確答案ACE角度二固體、液體和氣體【典例2】(多選)(2019·河北衡水中學(xué)模擬)以下對(duì)固體和液體的認(rèn)識(shí)，正確的有()A燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體B液體與固體接觸時(shí)，如果附著層內(nèi)分子比液體內(nèi)部分子稀疏，表現(xiàn)為不浸潤(rùn)C(jī)影響蒸發(fā)快慢以及人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一氣溫下水的飽和汽壓的差距D液體汽化時(shí)吸收的熱量等于液體分子克服分子引力而做的功E車輪在潮濕的地面上滾過(guò)后，車轍中會(huì)滲出水，屬于毛細(xì)現(xiàn)象思路引領(lǐng)(1)只要具有各向異性的物體必定是晶體且是單晶體(2)影響蒸發(fā)快慢的因素不是絕對(duì)濕度，而是相對(duì)濕度解析燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明云母是晶體，故A錯(cuò)誤；液體與固體接觸時(shí)，如果附著層內(nèi)分子比液體內(nèi)部分子稀疏，分子力為引力，表現(xiàn)為不浸潤(rùn)，故B正確；影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣的相對(duì)濕度B×100%，即空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距，故C正確；液體汽化時(shí)，液體分子離開液體表面成為氣體分子，要克服其他液體分子的吸引而做功，因此要吸收熱量液體汽化過(guò)程中體積增大很多，體積膨脹時(shí)要克服外界氣壓做功，也要吸收熱量，故D錯(cuò)誤；車輪在潮濕的地面上滾過(guò)后，車轍中會(huì)滲出水，屬于毛細(xì)現(xiàn)象，選項(xiàng)E正確答案BCE1分子動(dòng)理論的三個(gè)核心規(guī)律(1)分子模型、分子數(shù)分子模型：球模型：VR3，立方體模型：Va3.分子數(shù)：NnNANANA.(2)分子運(yùn)動(dòng)：分子做永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈(3)分子勢(shì)能、分子力與分子間距離的關(guān)系2固體和液體(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(diǎn)單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)為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(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)、物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切遷移一固體和液體1(多選)(2015·全國(guó)卷)下列說(shuō)法正確的是()A將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫wE在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變解析一個(gè)固體是否是晶體是由分子的空間排列結(jié)構(gòu)決定的，與體積大小無(wú)關(guān)，將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于單晶體具有各向異性的特點(diǎn)，所以有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)，選項(xiàng)B正確；有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體，原因是組成它們的原子能夠按照不同排列方式形成不同的空間分布，選項(xiàng)C正確；物質(zhì)是晶體還是非晶體并不是絕對(duì)的，在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，選項(xiàng)D正確；在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增加，選項(xiàng)E錯(cuò)誤答案BCD遷移二分子熱運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)2關(guān)于分子熱運(yùn)動(dòng)和布朗運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡中看到的液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B布朗運(yùn)動(dòng)間接反映了分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C懸浮顆粒越大，同一時(shí)刻與它碰撞的液體分子越多，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著D當(dāng)物體溫度達(dá)到0 時(shí)，物體分子的熱運(yùn)動(dòng)就會(huì)停止解析布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡中看到的懸浮的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)間接反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，B正確；懸浮顆粒越大，液體分子對(duì)它的撞擊作用的不平衡性越小，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，C錯(cuò)誤；熱運(yùn)動(dòng)在0 時(shí)不會(huì)停止，D錯(cuò)誤答案B布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)的區(qū)別熱點(diǎn)考向二氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用【典例】(2019·全國(guó)卷)如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)馄胶鈺r(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p.現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒(méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處，求(1)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；(2)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積思路引領(lǐng)抽氣后活塞右移，兩活塞用剛性桿連接，故氫氣體積增加量是氮?dú)怏w積減少量的2倍解析(1)設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10，根據(jù)力的平衡條件得(p10p)·2S(p0p)·S得p10(p0p)(2)設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p1和V1，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p2和V2.根據(jù)力的平衡條件有p2·Sp1·2S由玻意耳定律得p1V1p10·2V0p2V2p0V0由于兩活塞用剛性桿連接，故V12V02(V0V2)聯(lián)立式解得p1p0pV1答案(1)(p0p)(2)p0p氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題方法1選對(duì)象根據(jù)題意，選出所研究的那一部分氣體，這部分氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中，其質(zhì)量必須保持一定2找參量找出作為研究對(duì)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(dá)式壓強(qiáng)的確定往往是個(gè)關(guān)鍵，常需結(jié)合力學(xué)知識(shí)(如力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律)才能寫出表達(dá)式3認(rèn)過(guò)程過(guò)程表示兩個(gè)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(guò)對(duì)研究對(duì)象跟周圍環(huán)境的相互關(guān)系的分析才能確定認(rèn)清變化過(guò)程是正確選用物理規(guī)律的前提4列方程根據(jù)研究對(duì)象狀態(tài)變化的具體方式，選用氣體狀態(tài)方程或能量守恒定律，代入具體數(shù)值，求出結(jié)果，最后分析討論所得結(jié)果的合理性及其物理意義遷移一蓋呂薩克定律和查理定律的綜合應(yīng)用1(2019·武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)一模)如圖所示，在大氣中有一水平放置的固定圓筒，它由a、b和c三個(gè)粗細(xì)不同的部分連接而成，各部分的橫截面積分別為2S、和S.已知大氣壓強(qiáng)為p0，溫度為T0.兩活塞A和B用一根長(zhǎng)為4l的不可伸長(zhǎng)的輕線相連，把溫度為T0的空氣密封在兩活塞之間，此時(shí)兩活塞的位置如圖所示現(xiàn)對(duì)被密封的氣體加熱，使其溫度緩慢上升到T.若活塞與圓筒壁之間的摩擦可忽略，此時(shí)兩活塞之間氣體的壓強(qiáng)可能為多少？解析設(shè)加熱前，被密封氣體的壓強(qiáng)為p1，輕線的張力為F，根據(jù)平衡條件有對(duì)活塞A：p0·2Sp1·2SF0，對(duì)活塞B：p1Sp0SF0，解得：p1p0，F(xiàn)0.即被密封氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相等，輕線處在剛好拉直的狀態(tài)且張力為0，這時(shí)氣體的體積為：V12Sl·2lSl4Sl，對(duì)氣體加熱時(shí)，被密封氣體溫度緩慢升高，兩活塞一起向左緩慢移動(dòng)，氣體體積增大，壓強(qiáng)保持p1不變，若持續(xù)加熱，此過(guò)程會(huì)一直持續(xù)到活塞向左移動(dòng)的距離等于l為止，這時(shí)氣體的體積為：V24Sl·2l5Sl，根據(jù)蓋呂薩克定律有：，解得：T2T0，由此可知，當(dāng)TT2T0時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為：pp0.當(dāng)T>T2時(shí)，活塞已無(wú)法移動(dòng)，被密封氣體的體積保持V2不變，由查理定理有：，解得：pp0，則當(dāng)T>T0時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為p0.答案見解析遷移二理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用2(2019·蘇北四市第一次大聯(lián)考)如圖所示，容器A和汽缸B都能導(dǎo)熱，均處于27 的環(huán)境中，汽缸B上方與大氣連通，大氣壓強(qiáng)為p01.0×105 Pa.開始時(shí)閥門K關(guān)閉A內(nèi)為真空，其容積VA1.2 L，B內(nèi)活塞橫截面積S100 cm2、質(zhì)量m1 kg，活塞下方充有理想氣體，其體積VB4.8 L活塞上方恰與汽缸上部接觸但沒(méi)有彈力A與B間連通的細(xì)管體積不計(jì)，打開閥門K后使活塞緩慢下移不計(jì)摩擦，g取10 m/s2.(1)求穩(wěn)定后活塞的位置距汽缸頂部的距離及活塞下移過(guò)程中汽缸B內(nèi)氣體對(duì)活塞做的功；(2)穩(wěn)定后將閥門K再次關(guān)閉，然后把整個(gè)裝置放置于207 的恒溫槽中求活塞穩(wěn)定后汽缸B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)解析(1)未打開閥門K時(shí)有pB1.01×105 Pa，打開閥門后，活塞緩慢下降，如果活塞穩(wěn)定時(shí)停留在汽缸底部，則此時(shí)汽缸內(nèi)氣體體積減小為1.2 L，壓強(qiáng)會(huì)大于pB，不符合實(shí)際，故最終活塞未與汽缸底部接觸所以氣體的溫度、壓強(qiáng)均未變化，則體積也不變，設(shè)最終汽缸B中氣體體積為V1，則有VBVAV1，代入數(shù)據(jù)解得V13.6 L，活塞下移距離為d m0.12 m，所以穩(wěn)定后活塞的位置距汽缸頂部的距離為0.12 m.氣體對(duì)活塞的作用力為pBSp0Smg(1×105×0.0110) N1010 N，氣體對(duì)活塞做的功為WpBSd1010×0.12 J121.2 J.(2)閥門K關(guān)閉，整個(gè)裝置放置于207 的恒溫槽中，則活塞將上升，氣體發(fā)生等壓變化，設(shè)最終體積為V2，根據(jù)蓋呂薩克定律得，解得V25.76 L>VB4.8 L，說(shuō)明活塞最終停在汽缸頂部，設(shè)最終氣壓為pB，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有，代入數(shù)據(jù)解得pB1.212×105 Pa.答案(1)0.12 m121.2 J(2)1.212×105 Pa理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系當(dāng)p、V、T均發(fā)生變化時(shí)，要考慮理想氣體狀態(tài)方程解題，但要注意必須是一定質(zhì)量的理想氣體. 熱點(diǎn)考向三氣體狀態(tài)變化與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用【典例】(多選)(2018·全國(guó)卷)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如pV圖中從a到b的直線所示在此過(guò)程中()A氣體溫度一直降低B氣體內(nèi)能一直增加C氣體一直對(duì)外做功D氣體一直從外界吸熱E氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功思路引領(lǐng)(1)根據(jù)C可知從a到b溫度升高(2)從a到b過(guò)程，TU>0，VW<0.(3)由UWQ可知Q>0，且Q>|W|.解析A錯(cuò)：在pV圖中理想氣體的等溫線是雙曲線的一支，而且離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)溫度越高，故從a到b溫度升高B對(duì)：一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，溫度越高，內(nèi)能越大C對(duì)：氣體體積膨脹，對(duì)外做功D對(duì)：根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW，得QUW，由于U>0、W<0，故Q>0，氣體吸熱E錯(cuò)：由QUW可知，氣體吸收的熱量一部分用來(lái)對(duì)外做功，一部分用來(lái)增加氣體的內(nèi)能答案BCD氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合問(wèn)題的處理方法遷移一結(jié)合氣缸考查氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律1.如圖，一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞將氣體密封在足夠高的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)，系統(tǒng)靜止時(shí)缸內(nèi)的氣體溫度、壓強(qiáng)分別與外界溫度T0、外界壓強(qiáng)p0相等，活塞與氣缸底部高度差為h.現(xiàn)對(duì)氣缸底部緩慢加熱，活塞緩慢上升已知?dú)怏w吸收的熱量Q與溫度差T的關(guān)系為QkT(其中k為常量，且k>0)，活塞的面積為S，不計(jì)一切摩擦，求：(1)當(dāng)活塞在缸內(nèi)上升到離缸底高度為3h時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度T；(2)在活塞從離缸底高度為h上升到高度為3h的過(guò)程中，缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能U.解析(1)活塞在缸內(nèi)緩慢上升的過(guò)程，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)恒為p0，發(fā)生等壓變化，則由蓋呂薩克定律得得T3T0(2)在活塞上升過(guò)程中，氣體對(duì)活塞做的功Wp0S(3hh)在這一過(guò)程中，氣體吸收的熱量Qk(TT0)由熱力學(xué)第一定律得，缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能UQW由以上各式得U2kT02p0Sh答案(1)3T0(2)2kT02p0Sh遷移二結(jié)合圖像考查氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律2(2019·湛江市高三調(diào)研)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pAp0，溫度TAT0，體積VAV0，線段AB與V軸平行，線段AC與T軸平行，BC的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)(1)求氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB；(2)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，對(duì)外界做的功為10 J，該過(guò)程中氣體吸收的熱量Q為多少？(3)求氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC和溫度TC.解析(1)A到B是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：pAVApBVB解得pBp0(2)A到B是等溫變化，氣體的內(nèi)能不變，即U0氣體對(duì)外界做的功為10 J，即W10 J由WQU解得QW10 J(3)B到C是等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律得：解得TCA到C是等容變化，根據(jù)查理定律得：解得pC答案(1)p0(2)10 J(3)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(diǎn)注意(1)做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正氣體向真空中自由膨脹，對(duì)外界不做功，W0.(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q0.(3)由于理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化. 易錯(cuò)精析誤把變質(zhì)量問(wèn)題當(dāng)成定質(zhì)量問(wèn)題1(2018·廣東省茂名市第二次模擬)一位消防員在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)容積為V0的廢棄的氧氣罐(認(rèn)為容積不變)，經(jīng)檢測(cè)，內(nèi)部封閉氣體壓強(qiáng)為1.2p0(p0為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)為了消除安全隱患，消防隊(duì)員擬用下面兩種處理方案：(1)冷卻法：經(jīng)過(guò)合理冷卻，使罐內(nèi)氣體溫度降為27 ，此時(shí)氣體壓強(qiáng)降為p0，求氧氣罐內(nèi)氣體原來(lái)的溫度是多少攝氏度？(2)放氣法：保持罐內(nèi)氣體溫度不變，緩慢地放出一部分氣體，使罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)降為p0，求氧氣罐內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值解析(1)對(duì)氣體由查理定律有，解得T1T0360 K，氣體原來(lái)溫度為t(360273) 87 .(2)假設(shè)將放出的氣體先收集起來(lái)，并保持壓強(qiáng)與氧氣罐內(nèi)相同，以全部氣體為研究對(duì)象，由氣體的玻意耳定律有p1V0p0V，解得VV01.2V0，則剩余氣體與原來(lái)氣體的質(zhì)量比為.答案(1)87 (2)2.(2018·河南省鄭州市第二次質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示為噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器其藥液桶的總?cè)莘e為15 L，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為2 L，打氣筒活塞每次可以打進(jìn)1 atm、150 cm3的空氣，忽略打氣和噴藥過(guò)程氣體溫度的變化(1)若要使氣體壓強(qiáng)增大到2.5 atm，應(yīng)打氣多少次？(2)如果壓強(qiáng)達(dá)到2.5 atm時(shí)停止打氣，并開始向外噴藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時(shí)，桶內(nèi)剩下的藥液還有多少升？解析(1)設(shè)應(yīng)打氣n次，初態(tài)為：p11 atm，V1150 cm3·n2 L0.15n L2 L末態(tài)為：p22.5 atm，V22 L根據(jù)玻意耳定律得：p1V1p2V2解得：n20(2)由題意可知：p21 atm根據(jù)玻意耳定律得：p2V2p2V2代入數(shù)據(jù)解得：V25 L剩下的藥液為：V15 L5 L10 L.答案(1)20(2)10 L專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十七)1(2019·全國(guó)卷)(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同此時(shí)，容器中空氣的溫度_(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度_(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度(2)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中已知每瓶氬氣的容積為3.2×102 m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 .氬氣可視為理想氣體()求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；()將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227 ，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)解析(1)由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性能良好，容器中空氣與外界沒(méi)有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，空氣內(nèi)能減小根據(jù)理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度(2)()設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1.假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1.由玻意耳定律p0V0p1V1被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為V1V1V0設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為V2.由玻意耳定律p2V210p1V1聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p23.2×107 Pa()設(shè)加熱前爐腔的溫度為T0，加熱后爐腔溫度為T1，氣體壓強(qiáng)為p3.由查理定律聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p31.6×108 Pa答案(1)低于大于(2)()3.2×107 Pa()1.6×108 Pa2(2019·全國(guó)卷)(1)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_.為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是_(2)如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無(wú)水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K.()求細(xì)管的長(zhǎng)度；()若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度解析(1)如果不稀釋油酸，無(wú)法形成單分子油膜層，因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋，使油酸在淺盤的水面上形成一塊單分子層油膜以便測(cè)量油膜厚度，即分子直徑可以用累積法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比，即d，故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外，還需要測(cè)量單分子層油膜的面積(2)()設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V1，壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律有pVp1V1由力的平衡條件有pp0ghp1p0gh式中，、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)由題意有VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和題給條件得L41 cm()設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T，由蓋呂薩克定律有由式和題給數(shù)據(jù)得T312 K答案(1)使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積(2)()41 cm()312 K3(2019·石家莊一模)(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空現(xiàn)抽掉隔板，氣體的最終溫度仍為TB圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯C圖丙為同一氣體在0 和100 兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍圖形的面積不相等D圖丁中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力E圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，利用此原理把地下的水分引上來(lái)，就用磙子壓緊土壤(2)如圖所示，有一足夠深的容器內(nèi)裝有密度1.0×103 kg/m3的液體，現(xiàn)將一端開口、另一端封閉，質(zhì)量m25 g、截面面積S2.5 cm2的圓柱形玻璃細(xì)管倒插入液體中(細(xì)管本身玻璃的體積可忽略不計(jì))，穩(wěn)定后用活塞將容器封閉，此時(shí)容器內(nèi)液面上方的氣體壓強(qiáng)p01.01×105 Pa，玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度l120 cm.已知所有裝置導(dǎo)熱良好，環(huán)境溫度不變，重力加速度g取10 m/s2.求玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)；若緩慢向下推動(dòng)活塞，當(dāng)玻璃細(xì)管底部與液面平齊時(shí)(活塞與細(xì)管不接觸)，求容器液面上方的氣體壓強(qiáng)解析(1)對(duì)圖甲，由于右側(cè)為真空，抽掉隔板，氣體不對(duì)外做功，因?yàn)槿萜鹘^熱與外界無(wú)法熱傳遞，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能不變，最終溫度不變，選項(xiàng)A正確；對(duì)圖乙，在某一瞬間跟微粒相撞的液體分子越多，由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)得越明顯，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖丙中，兩圖線與橫軸所圍圖形的面積相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖丁中，由于液體蒸發(fā)，液體表面層中分子之間的距離比液體內(nèi)部分子之間的距離大，液體表面層中分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)D正確；圖戊中，由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，是毛細(xì)現(xiàn)象，利用此原理把地下的水分引上來(lái)，就用磙子壓緊土壤，減小毛細(xì)管的直徑，選項(xiàng)E正確(2)解法一：以玻璃管為研究對(duì)象，受力平衡可得：p1Sp0Smg解得管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)p1p01.02×105 Pa當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí)，設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2，容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為pp2pgl2玻璃管受力平衡：p2SpSmg對(duì)玻璃管內(nèi)的氣體由玻意耳定律有p1l1Sp2l2S聯(lián)立解得：l20.1 m，p2.03×105 Pa解法二：玻璃管受力平衡，浮力等于重力，假設(shè)此時(shí)容器內(nèi)液面與玻璃管內(nèi)液面的距離為h0，有：mgh0Sg解得：h0設(shè)此時(shí)玻璃管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1，有：p1p0gh0解得：p1p01.02×105 Pa當(dāng)細(xì)管封閉處恰好與液面平齊時(shí)，設(shè)細(xì)管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2，容器內(nèi)液面上方氣體壓強(qiáng)為p，則mgl2Sg解得l2對(duì)于玻璃管內(nèi)氣體，由玻意耳定律有p1l1Sp2l2S可得壓強(qiáng)：p2又pgl2p2可解得：p2.03×105 Pa答案(1)ADE(2)1.02×105 Pa2.03×105 Pa4(2019·武漢市畢業(yè)生調(diào)研)(1)如圖是人教版教材35封面的插圖，它是通過(guò)掃描隧道顯微鏡拍下的照片：48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄”為了估算鐵原子直徑，查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度7.8×103 kg/m3，摩爾質(zhì)量M5.6×102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023 mol1.若將鐵原子簡(jiǎn)化為球體模型，鐵原子直徑的表達(dá)式D_，鐵原子直徑約為_m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(2)如圖所示，總?cè)莘e為3V0、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，一橫截面積為S的輕質(zhì)薄活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞左側(cè)由跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的重物相連，氣缸右側(cè)封閉且留有抽氣孔活塞右側(cè)氣體的壓強(qiáng)為p0，活塞左側(cè)氣體的體積為V0，溫度為T0.將活塞右側(cè)抽成真空并密封，整個(gè)抽氣過(guò)程中缸內(nèi)氣體溫度始終保持不變?nèi)缓髮⒚芊獾臍怏w緩慢加熱已知重物的質(zhì)量滿足關(guān)系式mgp0S，重力加速度為g.求：活塞剛碰到氣缸右側(cè)時(shí)氣體的溫度；當(dāng)氣體溫度達(dá)到2T0時(shí)氣體的壓強(qiáng)解析(1)由題意可知，一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為m，一個(gè)鐵原子的體積為V，又V3，整理得鐵原子的直徑為D，代入數(shù)據(jù)解得D3×1010 m.(2)當(dāng)活塞右側(cè)的氣體壓強(qiáng)為p0時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為p1，對(duì)活塞受力分析，有p1p02p0右側(cè)抽成真空時(shí)，左側(cè)氣體壓強(qiáng)為p2，有p2p0設(shè)此時(shí)左側(cè)氣體體積為V2，由玻意耳定律有p1V0p2V2解得V22V0緩慢加熱氣體，氣體發(fā)生等壓變化，活塞與氣缸右側(cè)接觸時(shí)，體積V33V0，氣體的溫度為T3，由蓋呂薩克定律有解得T31.5T0氣體溫度升高到1.5T0之后，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律有解得p4p0答案(1)3×1010(2)1.5T0p05(2019·江西省八校聯(lián)考)(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A當(dāng)分子間距r>r0時(shí)，分子間的引力隨著分子間距的增大而增大，分子間的斥力隨著分子間距的增大而減小，所以分子力表現(xiàn)為引力B一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，它的內(nèi)能可能增加C大霧天氣學(xué)生感覺到教室潮濕，說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大D第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因都是違背了能量守恒定律E一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中分子勢(shì)能一定是增大的(2)一質(zhì)量M10 kg、高度L35 cm的圓柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，氣缸內(nèi)有一厚度可忽略的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量m4 kg、橫截面積S50 cm2.溫度t027 時(shí)，用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來(lái)，如圖甲所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L132 cm.如果用繩子系住氣缸底，將氣缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái)，如圖乙所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L228 cm，兩種情況下氣缸都處于豎直狀態(tài)，取重力加速度g10 m/s2，零攝氏度對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度為273 K.求當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)；圖乙狀態(tài)時(shí)，在活塞下掛一質(zhì)量m03 kg的物體，如圖丙所示，則溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞將從氣缸中脫落(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析(1)當(dāng)分子間距rr0時(shí)，分子間引力等于斥力，分子間距r>r0時(shí)，分子間的引力和斥力均隨分子間距的增大而減小，但斥力減小得快，因此分子力表現(xiàn)為引力，A錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量的同時(shí)如果外界對(duì)它做功，則氣體的內(nèi)能可能增加，B正確；相對(duì)濕度為空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與相同溫度下水的飽和汽壓的比值，大氣中相對(duì)濕度越大，人就感覺到越潮濕，故大霧天氣學(xué)生感覺到教室潮濕，說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大，C正確；第一類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因并不是違背了能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，D錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，吸收熱量，分子勢(shì)能增大，E正確(2)由圖甲狀態(tài)到圖乙狀態(tài)，氣體做等溫變化由玻意耳定律有：p1L1Sp2L2S其中p1p0p2p0所以L1SL2S可解得p01.04×105 Pa活塞脫落的臨界狀態(tài)：氣柱體積V3LS壓強(qiáng)p3p0設(shè)臨界溫度為t，則有得t78.56 答案(1)BCE(2)1.04×105 Pa78.56 22