專題十四 熱學(xué),高考物理 (江蘇省專用),A組 自主命題江蘇卷題組 考點(diǎn)一 分子動(dòng)理論 內(nèi)能,五年高考,1.2019江蘇單科,13A(1)(多選)在沒有外界影響的情況下,密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng) 時(shí)間后,該氣體 ( ) A.分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來 B.每個(gè)分子的速度大小均相等 C.分子的平均動(dòng)能保持不變 D.分子的密集程度保持不變,答案 CD 本題考查了分子動(dòng)理論與學(xué)生對(duì)分子動(dòng)理論基本內(nèi)容的理解能力,體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng) 與相互作用觀念的素養(yǎng)要素。 由分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容可知,分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在無外界影響下,靜 置的理想氣體溫度不變,因此分子的平均動(dòng)能不變,但每個(gè)分子的速度大小無法確定,選項(xiàng)B錯(cuò) 誤,C正確;因靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)在各個(gè)位置的概率相等,故分子的密集程度保持 不變,選項(xiàng)D正確。,易錯(cuò)警示 溫度不變則分子平均動(dòng)能不變,分子平均速率保持不變,但每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)情況無 法確定。,2.2015江蘇單科,12A(2)在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)?可以起到保質(zhì)作用。某廠家為檢測(cè) 包裝袋的密封性,在包裝袋中充滿一定量的氮?dú)?然后密封進(jìn)行加壓測(cè)試。測(cè)試時(shí),對(duì)包裝袋緩 慢地施加壓力。將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w,則加壓測(cè)試過程中,包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受 氣體分子撞擊的作用力 (選填“增大”、“減小”或“不變”),包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膬?nèi) 能 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。,答案 增大 不變,解析 對(duì)包裝袋緩慢施加壓力,袋內(nèi)氣體的溫度不變,壓強(qiáng)增大。所以包裝袋內(nèi)壁單位面積上 所受氣體分子的撞擊力增大。理想氣體的內(nèi)能由氣體分子的動(dòng)能決定,而溫度是分子平均動(dòng) 能的標(biāo)志,所以,溫度不變,氣體內(nèi)能不變。,考查點(diǎn) 本題考查考生對(duì)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋、內(nèi)能與溫度關(guān)系的理解與應(yīng)用。屬于中等 難度題。,審題技巧 問題題干中的“緩慢”施壓,意味著熱傳遞充分。一定質(zhì)量“理想氣體”的內(nèi)能 完全決定于溫度。,3.2012江蘇單科,12A(1)(2)(1)下列現(xiàn)象中,能說明液體存在表面張力的有 ( ) A.水黽可以停在水面上 B.葉面上的露珠呈球形 C.滴入水中的紅墨水很快散開 D.懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) (2)密閉在鋼瓶中的理想氣體,溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大。從分子動(dòng)理論的角度分析,這是由于分子 熱運(yùn)動(dòng)的 增大了。該氣體在溫度T1、T2時(shí)的分子速率分布圖像如題圖所示,則T1 (選填“大于”或“小于”)T2。,答案 (1)AB (2)平均動(dòng)能 小于,解析 (1)水黽停在水面上是由于水的表面張力而受到的支持力與其重力相平衡,A正確。露 珠呈球形的原因是水的表面張力使水在同樣體積的情況下呈現(xiàn)表面積最小的形狀球形, 故B正確。滴入水中的紅墨水很快散開的原因是分子的熱運(yùn)動(dòng),屬于擴(kuò)散現(xiàn)象,C錯(cuò)誤。懸浮 在水中的花粉所做的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng),形成原因也是分子的熱運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。 (2)溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,溫度升高時(shí)分子平均動(dòng)能增大,大速率的分子占總分子數(shù) 的比例增大,故T1小于T2。,4.2017江蘇單科,12A(2)(3)(2)甲圖和乙圖是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動(dòng) 位置連線的圖片,記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30 s,兩方格紙每格表示的長(zhǎng)度相同。比較兩 張圖片可知:若水溫相同, (選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大;若炭粒大小相同, (選填“甲”或“乙”)中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。 (3)科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量 為66 kg/mol,其分子可視為半徑為310-9 m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol-1。請(qǐng)估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字),答案 (2)甲 乙 (3)見解析,解析 (2)本題考查布朗運(yùn)動(dòng)。相同溫度的條件下,炭粒較大的其布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度較弱,炭 粒在30 s始、末時(shí)刻所在位置連線的距離就較短,故甲圖中炭粒的顆粒較大;炭粒大小相同時(shí), 溫度越高,分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,做布朗運(yùn)動(dòng)的炭粒運(yùn)動(dòng)也越劇烈,故乙中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇 烈。 (3)摩爾體積V= r3NA或V=(2r)3NA 由密度= ,解得= (或= ) 代入數(shù)據(jù)得=1103 kg/m3(或=5102 kg/m3,51021103 kg/m3都算對(duì)),友情提醒 物體的體積與分子體積的關(guān)系 對(duì)于固體和液體,可以忽略分子間的空隙,其體積=單個(gè)分子的體積分子的個(gè)數(shù)。對(duì)于氣體, 上述結(jié)論不成立,因?yàn)闅怏w分子的間隙較大,不能忽略。,5.2017江蘇單科,12A(1)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其V-T 圖像如圖所示。下列說法正確的有 ( ) A.AB的過程中,氣體對(duì)外界做功 B.AB的過程中,氣體放出熱量 C.BC的過程中,氣體壓強(qiáng)不變 D.ABC的過程中,氣體內(nèi)能增加,考點(diǎn)二 固體、液體與氣體 熱力學(xué)第一定律,答案 BC 本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律、V-T圖像的理解與應(yīng)用、熱力學(xué)第一定律。AB的過 程中,氣體體積減小,外界壓縮氣體做功,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度不變,則氣體的內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第 一定律可知,氣體應(yīng)該放出熱量,故B項(xiàng)正確。由V-T圖像可知,BC的過程中,氣體壓強(qiáng)不變,即 C項(xiàng)正確。ABC的過程中,溫度先不變后降低,故氣體的內(nèi)能先不變后減少,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。,知識(shí)鏈接 決定內(nèi)能的因素 物體的內(nèi)能取決于分子個(gè)數(shù)、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能三個(gè)因素。對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,分 子個(gè)數(shù)一定,分子勢(shì)能忽略不計(jì),故其內(nèi)能只取決于溫度。,6.2019江蘇單科,13A(2)(3)(2)由于水的表面張力,荷葉上的小水滴總是球形的。在小水滴表 面層中,水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為 (選填“引力”或“斥力”)。分子勢(shì) 能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖甲所示,能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖甲 中 (選填“A”“B”或“C”)的位置。,圖甲,圖乙,(3)如圖乙所示,一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷AB的等壓過程,BC的絕熱過程(氣體與外界無熱量 交換),其中BC過程中內(nèi)能減少900 J。求ABC過程中氣體對(duì)外界做的總功。,答案 (1)引力 C (2)1 500 J,解析 (1)本題考查了液體的表面張力,體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念的素養(yǎng)要素。 液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,則液體表面層分子間作用力表現(xiàn)為分子間 引力。當(dāng)分子間引力和斥力相等時(shí)分子勢(shì)能最小,而此時(shí)分子力表現(xiàn)為引力,分子間距離應(yīng)大 于最小分子勢(shì)能對(duì)應(yīng)的距離,故應(yīng)是圖像中C位置。 (2)本題考查了熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用與學(xué)生的綜合分析能力和理解能力,體現(xiàn)了科學(xué)探究中 的問題和證據(jù)的素養(yǎng)要素。 AB過程,W1=-p(VB-VA);BC過程,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,W2=U;則氣體對(duì)外界做的總功W=- (W1+W2),代入數(shù)據(jù)得W=1 500 J。,易錯(cuò)警示 對(duì)分子勢(shì)能隨分子間距離變化的圖像與分子間作用力隨分子間距離變化的關(guān)系 認(rèn)識(shí)不清楚而出現(xiàn)錯(cuò)誤。,審題指導(dǎo) 等壓做功,W1=pV。 絕熱過程中Q=0,故W2=U。,7.2011江蘇單科,12A(2)如圖所示,內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置,一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密 封在氣缸內(nèi),外界大氣壓強(qiáng)為p0。現(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱,氣體吸收熱量Q后,體積由V1增大為V2。 則在此過程中,氣體分子平均動(dòng)能 (選填“增大”、“不變”或“減小”),氣體內(nèi)能 變化了 。,答案 增大 Q-p0(V2-V1),解析 氣體等壓膨脹,由 =C可知T增大,所以氣體分子平均動(dòng)能增大。由熱力學(xué)第一定律可 得:U=Q-p0(V2-V1)。,8.(2018江蘇單科,12A,12分)(1)如圖所示,一支溫度計(jì)的玻璃泡外包著紗布,紗布的下端浸在水 中。紗布中的水在蒸發(fā)時(shí)帶走熱量,使溫度計(jì)示數(shù)低于周圍空氣溫度。當(dāng)空氣溫度不變,若一 段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)該溫度計(jì)示數(shù)減小,則 。 A.空氣的相對(duì)濕度減小 B.空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)增大 C.空氣中水的飽和汽壓減小 D.空氣中水的飽和汽壓增大 (2)一定量的氧氣貯存在密封容器中,在T1和T2溫度下其分子速率分布的情況見表。則T1 (選填“大于”“小于”或“等于”)T2。若約10%的氧氣從容器中泄漏,泄漏前后容 器內(nèi)溫度均為T1,則在泄漏后的容器中,速率處于400500 m/s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的 百分比 (選填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。,(3)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2.0105 Pa,經(jīng)歷ABCA的過程, 整個(gè)過程中對(duì)外界放出61.4 J熱量。求該氣體在AB過程中對(duì)外界所做的功。,答案 (1)A (2)大于 等于 (3)138.6 J,解析 (1)本題考查空氣中水的飽和汽壓和相對(duì)濕度。 溫度計(jì)示數(shù)減小,說明紗布中的水蒸發(fā)加快,說明空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;飽 和汽壓與溫度有關(guān),空氣溫度不變,空氣中的水的飽和汽壓不變,選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤;由空氣的相 對(duì)濕度= ,可知相對(duì)濕度減小,選項(xiàng)A正確。 (2)本題考查不同溫度下分子速率分布規(guī)律。 由分子速率分布情況與溫度的關(guān)系知,當(dāng)溫度升高時(shí),速率大的分子比例較大,由表知T1時(shí)大速 率分子占的百分比較大,故T1大于T2。當(dāng)溫度為T1時(shí)從表中查得速率在400500 m/s區(qū)間的氧 氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比應(yīng)等于18.6%。 (3)本題考查V-T圖像和熱力學(xué)第一定律。 整個(gè)過程中,外界對(duì)氣體做功 W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA) 由熱力學(xué)第一定律U=Q+W得WAB=-(Q+WCA) 代入數(shù)據(jù)得WAB=-138.6 J,即氣體對(duì)外界做的功為138.6 J。,關(guān)聯(lián)知識(shí) 氣體狀態(tài)變化圖像與熱力學(xué)定律綜合 氣體狀態(tài)變化圖像問題的分析技巧、理想氣體內(nèi)能改變的決定因素、等壓變化過程氣體做 功W=pV及熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用。,9.(2016江蘇單科,12A,12分)(1)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后,鍋內(nèi)水面上方充 滿飽和汽。停止加熱,高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過程中,鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況 為 。 A.壓強(qiáng)變小 B.壓強(qiáng)不變 C.一直是飽和汽 D.變?yōu)槲达柡推?(2)如圖1所示,在斯特林循環(huán)的p-V圖像中,一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D 后再回到狀態(tài)A,整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成。BC的過程中,單位體積中的氣 體分子數(shù)目 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱 運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖像如圖2所示,則狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是 (選填“”或“”)。,圖1,圖2,(3)如圖1所示,在AB和DA的過程中,氣體放出的熱量分別為4 J和20 J。在BC和CD的 過程中,氣體吸收的熱量分別為20 J和12 J。求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功。,答案 (1)AC (2)不變 (3)8 J,解析 (1)高壓鍋在密封狀態(tài)下,因?yàn)槔鋮s過程是緩慢進(jìn)行的,所以水和水蒸氣保持動(dòng)態(tài)平衡, 即水蒸氣一直是飽和汽,故C對(duì)D錯(cuò)。飽和汽壓隨溫度的降低是減小的,故A對(duì)B錯(cuò)。 規(guī)律總結(jié) 對(duì)于密封的液體及其上方空間的飽和蒸汽,若過程變化迅速,液體和蒸汽的動(dòng)態(tài)平 衡被破壞,當(dāng)最終穩(wěn)定時(shí),蒸汽總要達(dá)到飽和狀態(tài)。若過程變化緩慢,液體和蒸汽保持動(dòng)態(tài)平 衡,蒸汽總處于飽和狀態(tài)。,評(píng)析 本題考查對(duì)飽和汽形成過程的理解和飽和汽壓與溫度的關(guān)系,這是2016年考試說 明中新增加的考點(diǎn)。本題考查內(nèi)容簡(jiǎn)單,屬于容易題。 (2)BC過程氣體體積不變,氣體的總分子數(shù)也不變,故單位體積內(nèi)的分子數(shù)是不變的。 由 =C可知,TATD,溫度越高,分子的平均速率越大,故狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是。 (3)對(duì)全過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律:-24 J+32 J+W=0,則W=-8 J,故一次循環(huán)中氣體對(duì)外界做功8 J。,考查點(diǎn) 本題考查水蒸氣的飽和汽壓、理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用、分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì) 分布規(guī)律、熱力學(xué)第一定律等考點(diǎn),對(duì)考生識(shí)圖、用圖的能力有一定要求,屬于中等難度題。,10.2015江蘇單科,12A(1)(3)(1)對(duì)下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí),正確的有 ( ) A.食鹽熔化過程中,溫度保持不變,說明食鹽是晶體 B.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,說明蜂蠟是晶體 C.天然石英表現(xiàn)為各向異性,是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則 D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同,是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同 (3)給某包裝袋充入氮?dú)夂竺芊?在室溫下,袋中氣體壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、體積為1 L。將其 緩慢壓縮到壓強(qiáng)為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí),氣體的體積變?yōu)?.45 L。請(qǐng)通過計(jì)算判斷該包裝袋是否 漏氣。,答案 (1)AD (3)漏氣,解析 (1)晶體才有固定的熔點(diǎn),A正確。熔化的蜂蠟呈橢圓形說明云母片導(dǎo)熱具有各向異性 的特點(diǎn),故此現(xiàn)象說明云母片是晶體,B錯(cuò)誤;晶體具有各向異性的原因是物質(zhì)微粒在空間的排 列是規(guī)則的,而在不同方向上單位長(zhǎng)度內(nèi)的物質(zhì)微粒數(shù)目不同,引起不同方向上性質(zhì)不同,故C 錯(cuò)誤。石墨的物質(zhì)微粒在空間上是片層結(jié)構(gòu),而金剛石的物質(zhì)微粒在空間上是立體結(jié)構(gòu),從而 引起二者在硬度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)上的差異,D正確。 (3)若不漏氣,加壓后氣體的溫度不變,設(shè)其體積為V1,由理想氣體狀態(tài)方程得p0V0=p1V1 代入數(shù)據(jù)得V1=0.5 L 因?yàn)?.45 L0.5 L,故包裝袋漏氣。,11.(2014江蘇單科,12A,12分)一種海浪發(fā)電機(jī)的氣室如圖所示。工作時(shí),活塞隨海浪上升或下 降,改變氣室中空氣的壓強(qiáng),從而驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門和出氣閥門打開或關(guān)閉。氣室先后經(jīng)歷吸入、 壓縮和排出空氣的過程,推動(dòng)出氣口處的裝置發(fā)電。氣室中的空氣可視為理想氣體。 (1)下列對(duì)理想氣體的理解,正確的有 ( ) A.理想氣體實(shí)際上并不存在,只是一種理想模型 B.只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體 C.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān),D.在任何溫度、任何壓強(qiáng)下,理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律 (2)壓縮過程中,兩個(gè)閥門均關(guān)閉。若此過程中,氣室中的氣體與外界無熱量交換,內(nèi)能增加了3. 4104 J,則該氣體的分子平均動(dòng)能 (選填“增大”、“減小”或“不變”),活塞對(duì)該 氣體所做的功 (選填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104 J。 (3)上述過程中,氣體剛被壓縮時(shí)的溫度為27 ,體積為0.224 m3,壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。已知1 mol氣體在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0 時(shí)的體積為22.4 L,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023 mol-1。計(jì)算 此時(shí)氣室中氣體的分子數(shù)。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字),答案 (1)AD (2)增大 等于 (3)51024或61024,解析 (1)理想氣體是在忽略了實(shí)際氣體分子間相互作用力的情況下而抽象出的一種理想化 模型,A正確。實(shí)際氣體能視為理想氣體的條件是溫度不太低、壓強(qiáng)不太大,B錯(cuò)誤。理想氣 體分子間無分子力作用,也就無分子勢(shì)能,故一定質(zhì)量的理想氣體,其內(nèi)能與體積無關(guān),只取決 于溫度,C錯(cuò)誤。由理想氣體模型的定義可知D正確。 (2)因此過程中氣體與外界無熱交換,即Q=0,故由U=W+Q知W=U。因理想氣體的內(nèi)能等于 所有分子的分子動(dòng)能之和,故其內(nèi)能增大時(shí),分子平均動(dòng)能一定增大。 (3)設(shè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積為V1,等壓過程 = 氣體物質(zhì)的量n= ,且分子數(shù)N=nNA 解得N= NA 代入數(shù)據(jù)得N=51024(或N=61024),考查點(diǎn) 本題考查理想氣體、溫度和內(nèi)能、分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)、阿伏加德羅常數(shù)、氣 體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律等知識(shí)。屬于中等難度題。,錯(cuò)解分析 本題第(3)問得分率不高,主要問題是: 公式不熟悉或直接用27 時(shí)氣體體積與摩爾體積V0相除,再乘以NA。 未進(jìn)行單位換算或換算出現(xiàn)錯(cuò)誤。 未注意有效數(shù)字的要求。 以上種種錯(cuò)誤,都是我們要吸取的教訓(xùn)。,12.(2013江蘇單科,12A,12分)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D 后再回到狀態(tài)A。其中AB和CD為等溫過程,BC和DA為絕熱過程(氣體與外界無熱量 交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。 (1)該循環(huán)過程中,下列說法正確的是 。 A.AB過程中,外界對(duì)氣體做功 B.BC過程中,氣體分子的平均動(dòng)能增大 C.CD過程中,單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D.DA過程中,氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化 (2)該循環(huán)過程中,內(nèi)能減小的過程是 (選填“AB”、“BC”、“CD”或“D,A”)。若氣體在AB過程中吸收63 kJ的熱量,在CD過程中放出38 kJ的熱量,則氣體完成 一次循環(huán)對(duì)外做的功為 kJ。 (3)若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol,氣體在A狀態(tài)時(shí)的體積為10 L,在B狀態(tài)時(shí)壓強(qiáng)為A狀態(tài)時(shí)的 。求氣體在B狀態(tài)時(shí)單位體積內(nèi)的分子數(shù)。(已知阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023 mol-1,計(jì)算結(jié) 果保留一位有效數(shù)字),答案 (1)C (2)BC 25 (3)41025 m-3,解析 (1)AB體積增大,氣體對(duì)外做功,A錯(cuò)誤;BC體積增大,氣體對(duì)外做功,W0,Q=0,U0,T增大,氣體分子的速率分布發(fā) 生變化,D錯(cuò)誤。 (2)由(1)可知,BC過程內(nèi)能減小。經(jīng)過一個(gè)循環(huán),U=0,所以對(duì)外做功W=(63-38) kJ=25 kJ。 (3)等溫過程pAVA=pBVB,單位體積內(nèi)的分子數(shù)n= 解得n= (為物質(zhì)的量) 代入數(shù)據(jù)得n=41025 m-3,考查點(diǎn) 本題考查溫度、內(nèi)能、理想氣體、分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律、熱力學(xué)第一 定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律和阿伏加德羅常數(shù)等知識(shí)。屬于中等難度題。,錯(cuò)解分析 第(3)問得分率不高,主要問題是: “記不住”,將pAVA=pBVB錯(cuò)寫成 = 。 “算不對(duì)”,計(jì)算時(shí)粗心大意或數(shù)值計(jì)算能力差導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。 “看不到”,對(duì)有效數(shù)字位數(shù)的要求視而不見,導(dǎo)致答案不合要求。 “想不到”,本題要求計(jì)算氣體在B狀態(tài)時(shí)單位體積內(nèi)的分子數(shù),但部分考生不知道這一問 題的求解方法。有部分考生求出氣體在B狀態(tài)的體積VB后,再用n= NA或n= NA來計(jì)算,脫 離了試題的情景。 “不規(guī)范”,有的考生解題過程用連等式表達(dá),造成混亂而出錯(cuò)。 “單位亂”,有的考生最終答案沒有單位或者單位不對(duì)。 平時(shí)學(xué)習(xí)過程中一定要養(yǎng)成細(xì)心、規(guī)范的好習(xí)慣。,13.2012江蘇單科,12A(3)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B。此過 程中,氣體壓強(qiáng)p=1.0105 Pa,吸收的熱量Q=7.0102 J,求此過程中氣體內(nèi)能的增量。,答案 5.0102 J,解析 等壓變化 = 。對(duì)外做的功W=p(VB-VA),根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q-W,解得U=5.0 102 J。,B組 統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組 考點(diǎn)一 分子動(dòng)理論 內(nèi)能,1.(2019北京理綜,15,6分)下列說法正確的是 ( ) A.溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能的總和 C.氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān) D.氣體膨脹對(duì)外做功且溫度降低,分子的平均動(dòng)能可能不變,答案 A 本題為熱學(xué)中的基本概念的辨析問題,主要考查考生對(duì)物理觀念的理解能力,體現(xiàn) 了能量觀念、模型建構(gòu)等核心素養(yǎng)。 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,故A項(xiàng)正確;內(nèi)能是所有分子的分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和,B錯(cuò) 誤;氣體壓強(qiáng)與氣體分子的平均動(dòng)能和分子密集程度有關(guān),故C錯(cuò)誤;氣體溫度降低,則氣體分子 的平均動(dòng)能減小,故D錯(cuò)誤。,試題評(píng)析 物理觀念是物理學(xué)科重要的核心素養(yǎng)之一,體現(xiàn)著人們對(duì)客觀事實(shí)的基本認(rèn)識(shí)。 這些認(rèn)識(shí)往往以基本的物理概念呈現(xiàn),是否牢固掌握這些概念,體現(xiàn)著對(duì)物理認(rèn)識(shí)水平的高低, 所以用辨析題目考查這些概念是高考中的常見形式。,2.(2018北京理綜,14,6分)關(guān)于分子動(dòng)理論,下列說法正確的是 ( ) A.氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無關(guān) B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.分子間同時(shí)存在著引力和斥力 D.分子間的引力總是隨分子間距增大而增大,答案 C 本題考查分子動(dòng)理論。溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,氣體擴(kuò)散越快,A錯(cuò);布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng),不是液體分子的運(yùn)動(dòng),B錯(cuò);分子間同時(shí)存在著引力和斥力,且隨著分子間距的增大,引力和斥力均減小,故C對(duì)、D錯(cuò)。,易錯(cuò)點(diǎn)撥 分子力與分子間距離的關(guān)系 分子間同時(shí)存在引力與斥力,兩力的大小均與分子間距有關(guān),分子力是指這兩個(gè)力的合力,下圖 為斥力f斥、引力f引及分子力f分隨分子間距離r的變化關(guān)系圖線。,3.2018課標(biāo),33(1),5分(多選)對(duì)于實(shí)際的氣體,下列說法正確的是 ( ) A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能 B.氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能 C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 D.氣體的體積變化時(shí),其內(nèi)能可能不變 E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,答案 BDE 本題考查氣體的內(nèi)能。氣體的內(nèi)能是指所有氣體分子的動(dòng)能和分子間的勢(shì)能 之和,故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤。,知識(shí)歸納 氣體的內(nèi)能 對(duì)于質(zhì)量一定的氣體,所有分子的勢(shì)能和動(dòng)能之和等于氣體的內(nèi)能。對(duì)于理想氣體,分子的勢(shì) 能可忽略不計(jì)。,4.2017課標(biāo),33(1),5分(多選)氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分 子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是 ( ),A.圖中兩條曲線下面積相等,B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形 C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形 D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目 E.與0 時(shí)相比,100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分 比較大,答案 ABC 本題考查氣體分子速率及分布率。 每條曲線下面積的意義是各種速率的分子總和占總分子數(shù)的百分比,故面積為1,A正確、D錯(cuò) 誤。氣體溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子平均動(dòng)能越大,大速率的分子所占的百分比越 大,故虛線對(duì)應(yīng)的溫度較低,B、C皆正確。由圖中0400 m/s區(qū)間圖線下的面積可知0 時(shí)出 現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大,E錯(cuò)誤。,5.2015課標(biāo),33(1),5分(多選)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象,下列說法正確的是 ( ) A.溫度越高,擴(kuò)散進(jìn)行得越快 B.擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng) C.擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 D.擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生 E.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的,答案 ACD 擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映,C正確,E錯(cuò)誤;溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越激 烈,擴(kuò)散越快,A正確;氣體、液體、固體的分子都在不停地進(jìn)行著熱運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液 體和固體中都能發(fā)生,D正確;在擴(kuò)散現(xiàn)象中,分子本身結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化,不屬于化學(xué)變化,B錯(cuò) 誤。,6.2019課標(biāo),33(2),10分熱等靜壓設(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,利用高溫高氣壓環(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3.210-2 m3,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5107 Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0106 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1 227 ,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。,考點(diǎn)二 固體、液體與氣體 熱力學(xué)第一定律,答案 ()3.2107 Pa ()1.6108 Pa,解析 ()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 p0V0=p1V1 被壓入到爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為 V1=V1-V0 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 p2V2=10p1V1 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得 p2=3.2107 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 p3=1.6108 Pa,審題指導(dǎo) 理想氣體意味著質(zhì)量一定時(shí),其內(nèi)能只與溫度有關(guān)。,7.2019課標(biāo),33,15分(1)如p-V圖所示,1、2、3三個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè) 不同狀態(tài),對(duì)應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單 位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù),則N1 N2,T1 T3,N2 N3。 (填“大于”“小于”或“等于”) (2)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 氣。平衡時(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,抽氣過程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?活塞沒有到達(dá)兩汽缸的連接處, 求,()抽氣前氫氣的壓強(qiáng); ()抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。,答案 (1)大于 等于 大于 (2) (2)() (p0+p) () p0+ p,解析 本題考查氣體的狀態(tài)參量及理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容,考查學(xué)生對(duì)三個(gè)氣體狀態(tài)參量 及氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解能力,培養(yǎng)學(xué)生物理觀念素養(yǎng)的形成,提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。 由理想氣體狀態(tài)方程可得 = = ,可知T1=T3T2。由狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體壓強(qiáng)減小, 氣體體積相同,溫度降低,則氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)減少,N 1N2。對(duì)狀態(tài)2和狀態(tài)3,壓強(qiáng)相同,溫度大的次數(shù)少,則N3N2。,解題關(guān)鍵 準(zhǔn)確理解“壓強(qiáng)、溫度、體積”三個(gè)氣體狀態(tài)參量,能對(duì)氣體壓強(qiáng)進(jìn)行微觀解 釋。 (2)本題考查氣體的性質(zhì),是對(duì)學(xué)生綜合分析能力要求較高的題目,也是對(duì)學(xué)生科學(xué)推理素養(yǎng)的 考查。 ()設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10,根據(jù)力的平衡條件得 (p10-p)2S=(p0-p)S 得p10= (p0+p) ()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p2S=p12S 由玻意耳定律得 p1V1=p102V0 p2V2=p0V0 由于兩活塞用剛性桿連接,故 V1-2V0=2(V0-V2) ,聯(lián)立式解得 p1= p0+ p V1= ,解題關(guān)鍵 準(zhǔn)確寫出活塞的平衡方程。準(zhǔn)確寫出兩部分氣體的體積變化關(guān)系。,8.2019課標(biāo),33(2),10分如圖,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的水根柱,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。,答案 ()41 cm ()312 K,解析 本題考查了氣體實(shí)驗(yàn)定律內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問 題的能力,體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中的科學(xué)推理要素。 ()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 pV=p1V1 由力的平衡條件有 p=p0+gh p1=p0-gh 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 V=S(L-h1-h) V1=S(L-h) 由式和題給條件得 L=41 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 T=312 K,易錯(cuò)警示 (1)研究對(duì)象是封閉部分的氣體,計(jì)算氣體壓強(qiáng)時(shí)應(yīng)注意氣體壓強(qiáng)、外部大氣壓強(qiáng) 還有液柱壓強(qiáng)之間的關(guān)系。(2)計(jì)算氣體體積時(shí),2 cm是細(xì)管中氣體長(zhǎng)度的變化量,同時(shí)計(jì)算細(xì) 管中氣體長(zhǎng)度時(shí)不能遺漏液柱長(zhǎng)度2 cm。(3)緩慢加熱時(shí)液柱緩慢移動(dòng),可以認(rèn)為液柱處于平 衡狀態(tài)。,9.(2018課標(biāo),33,15分)(1)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷過程、 到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體,下列說法正確的是 (選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5 分;每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)。 A.過程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小 B.過程中氣體對(duì)外界做正功 C.過程中氣體從外界吸收了熱量 D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小 (2)如圖,容積為V的氣缸由導(dǎo)熱材料制成,面積為S的活塞將氣缸分成容積相等的上下兩部分,氣缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連,細(xì)管上有一閥門K。開始時(shí),K關(guān)閉,氣缸內(nèi)上 下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0。現(xiàn)將K打開,容器內(nèi)的液體緩慢地流入氣缸,當(dāng)流入的液體體積 為 時(shí),將K關(guān)閉,活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了 。不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積,外界溫度 保持不變,重力加速度大小為g。求流入氣缸內(nèi)液體的質(zhì)量。,答案 (1)BDE (2),解析 (1)本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程。 過程是等容升溫過程,由 = ,可知壓強(qiáng)逐漸增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤。過程中氣體膨脹,故氣體 對(duì)外界做正功,B項(xiàng)正確。過程為等容降溫過程,氣體向外放出熱量,C項(xiàng)錯(cuò)誤。一定質(zhì)量的 理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),而Tc=Td,所以狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等,D項(xiàng)正確。由理想氣體狀態(tài) 方程 =C得p=C ,由題圖可知 ,則pbpd,E項(xiàng)正確。 (2)本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律、氣體壓強(qiáng)計(jì)算等知識(shí)。 設(shè)活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強(qiáng)為p1;下方氣體的體積為V2,壓強(qiáng)為p2。在活 塞下移的過程中,活塞上、下方氣體的溫度均保持不變,由玻意耳定律得 p0 =p1V1 p0 =p2V2 由已知條件得 V1= + - = V ,V2= - = 設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m,由力的平衡條件得 p2S=p1S+mg 聯(lián)立以上各式得 m= ,10.2018課標(biāo),33(2),10分如圖,一豎直放置的氣缸上端開口,氣缸壁內(nèi)有卡口a和b,a、b間距 為h,a距缸底的高度為H;活塞只能在a、b間移動(dòng),其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活 塞質(zhì)量為m,面積為S,厚度可忽略;活塞和氣缸壁均絕熱,不計(jì)它們之間的摩擦。開始時(shí)活塞處 于靜止?fàn)顟B(tài),上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0,溫度均為T0。現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體,直至 活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對(duì)外所做的功。重力加速 度大小為g。,答案 T0 (p0S+mg)h,解析 本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律等知識(shí)。 開始時(shí)活塞位于a處,加熱后,氣缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程,直至活塞開始運(yùn)動(dòng),設(shè)此時(shí)氣缸中 氣體的溫度為T1,壓強(qiáng)為p1,根據(jù)查理定律有 = 根據(jù)力的平衡條件有 p1S=p0S+mg 聯(lián)立式可得 T1= T0 此后,氣缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程,直至活塞剛好到達(dá)b處,設(shè)此時(shí)氣缸中氣體的溫度為T2;活塞 位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2。根據(jù)蓋呂薩克定律有 = 式中 V1=SH ,V2=S(H+h) 聯(lián)立式解得 T2= T0 從開始加熱到活塞到達(dá)b處的過程中,氣缸中的氣體對(duì)外做的功為 W=(p0S+mg)h ,審題指導(dǎo) 抓住關(guān)鍵詞,挖掘隱含條件。 “緩慢加熱”表示活塞始終處于平衡狀態(tài),因此才有p1S=p0S+mg。“活塞剛好到達(dá)b處”,表示 氣體的末狀態(tài)壓強(qiáng)為p1,活塞與b卡口處無彈力作用。“絕熱”時(shí)氣體溫度才能逐漸升高,若 “導(dǎo)熱良好”,“緩慢加熱”時(shí)氣缸內(nèi)、外的氣體就始終處于熱平衡狀態(tài)。,11.(2018課標(biāo),33,15分)(1)如圖,一定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 。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分, 選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) 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 (2)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱,水銀柱的兩端 各封閉有一段空氣。當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí),左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分 別為l1=18.0 cm和l2=12.0 cm,左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg。現(xiàn)將U形管緩慢 平放在水平桌面上,沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊。求U形管平 放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度。在整個(gè)過程中,氣體溫度不變。,答案 (1)BCD (2)見解析,解析 (1)本題考查熱力學(xué)第一定律、理想氣體狀態(tài)方程。對(duì)于一定量的理想氣體有 =恒 量。從a到b,p逐漸增大,V逐漸增大,所以p與V的乘積pV增大,可知T增大,則氣體的內(nèi)能一直增 加,故A錯(cuò)誤、B正確。由于V逐漸增大,可知?dú)怏w一直對(duì)外做功,故C正確。由熱力學(xué)第一定律 U=Q+W,因U0,W0,即氣體一直從外界吸熱,且吸收的熱量大于對(duì)外做的功,故D 正確、E錯(cuò)誤。 (2)本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律。 設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí),左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2。U形管水平放置時(shí),兩邊氣體 壓強(qiáng)相等,設(shè)為p,此時(shí)原左、右兩邊氣柱長(zhǎng)度分別變?yōu)閘1和l2。 由力的平衡條件有,p1=p2+g(l1-l2) 式中為水銀密度,g為重力加速度大小。 由玻意耳定律有 p1l1=pl1 p2l2=pl2 兩邊氣柱長(zhǎng)度的變化量大小相等 l1-l1=l2-l2 由式和題給條件得 l1=22.5 cm l2=7.5 cm,知識(shí)歸納 熱力學(xué)常見用語(yǔ)的含義 理想氣體溫度升高:內(nèi)能增大。 氣體體積增大:氣體對(duì)外做功。氣體體積減小:外界對(duì)氣體做功。 絕熱:沒有熱交換。,導(dǎo)熱性能良好:表示與外界溫度相同。 審題指導(dǎo) 液柱移動(dòng)問題的分析方法,12.2017課標(biāo),33(2),10分如圖,容積均為V的氣缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通,閥門K2 位于細(xì)管的中部,A、B的頂部各有一閥門K1、K3,B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可 忽略)。初始時(shí),三個(gè)閥門均打開,活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3,通過K1給氣缸充氣,使A中氣體的 壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ,氣缸導(dǎo)熱。 ()打開K2,求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng); ()接著打開K3,求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置; ()再緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ,求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)。,答案 () 2p0 ()B的頂部 ()1.6p0,解析 本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律。 ()設(shè)打開K2后,穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1,體積為V1。依題意,被活塞分開的兩部分氣 體都經(jīng)歷等溫過程。由玻意耳定律得 p0V=p1V1 (3p0)V=p1(2V-V1) 聯(lián)立式得 V1= p1=2p0 ()打開K3后,由式知,活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V22 V)時(shí),活塞下氣體壓強(qiáng)為p2。由玻意耳定律得 (3p0)V=p2V2 由式得 p2= p0 ,由式知,打開K3后活塞上升直到B的頂部為止;此時(shí)p2為p2= p0。 ()設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3,氣體溫度從T1=300 K升高到T2=320 K的等容過程中,由 查理定律得 = 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式得 p3=1.6p0 ,思路點(diǎn)撥 活塞封閉的氣體 通過分析活塞的受力,利用平衡條件可獲得活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)之間的關(guān)系。注意輕質(zhì)物體在 任意狀態(tài)下所受合外力均為0。,13.(2016課標(biāo),33,15分)(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、 cd、da回到原狀態(tài),其p-T圖像如圖所示,其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O。下列判斷正確的是 。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最 低得分為0分) A.氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等 B.氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能 C.在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功 D.在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功 E.在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功 (2)一氧氣瓶的容積為0.08 m3,開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓。某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè) 大氣壓的氧氣0.36 m3。當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí),需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變,求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天。,答案 (1)ABE (2)4天,解析 (1)由理想氣體狀態(tài)方程 =C知,p= T,因此氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等,故A項(xiàng)正 確;對(duì)理想氣體而言,內(nèi)能由溫度決定,因TaTc,故氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi) 能,選項(xiàng)B正確;過程cd為等溫變化,內(nèi)能不變(U=0),壓強(qiáng)變大,體積減小,外界對(duì)氣體做功(W 0),由熱力學(xué)第一定律U=W+Q,知Q0,對(duì)外做功,W|W |,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;bc和da過程中溫度改變量相同,故體積變化量與壓強(qiáng)的乘積相同,由W=Fl=pSl=p V知,選項(xiàng)E正確。 (2)設(shè)氧氣開始時(shí)的壓強(qiáng)為p1,體積為V1,壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí),體積為V2。根據(jù)玻意耳定律得 p1V1=p2V2 重新充氣前,用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為 V3=V2-V1 設(shè)用去的氧氣在p0(1個(gè)大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0,則有 p2V3=p0V0 ,設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0下的體積為V,則氧氣可用的天數(shù)為N=V0/V 聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)得 N=4(天) ,C組 教師專用題組 考點(diǎn)一 分子動(dòng)理論、內(nèi)能,1.(2016北京理綜,20,6分)霧霾天氣是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,是特定氣 候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。霧霾中,各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則,但可視為密度相 同、直徑不同的球體,并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 m、2.5 m的顆粒 物(PM是顆粒物的英文縮寫)。 某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)果表明,在靜穩(wěn)的霧霾天氣中,近地面高度百米的范圍內(nèi),PM1 0的濃度隨高度的增加略有減小,大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小,且 兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化。 據(jù)此材料,以下敘述正確的是 ( ) A.PM10表示直徑小于或等于1.010-6 m的懸浮顆粒物 B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其所受到的重力 C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng) D.PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大,答案 C PM10的直徑小于或等于1010-6 m=1.010-5 m,A錯(cuò)誤;處于靜穩(wěn)態(tài)的顆粒受力平衡, B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒物的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),C正確;根據(jù)題意不能判斷PM2.5的濃度隨高度 的增加而增大,D錯(cuò)誤。,失分警示 本題易錯(cuò)選D而失分,題目中明確提出“近地面高度百米的范圍內(nèi),PM10的濃度隨 高度的增加略有減小,大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小”,并沒有明 確PM2.5的濃度隨高度的變化情況。,2.2015福建理綜,29(1),6分下列有關(guān)分子動(dòng)理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),其中正確的是 ( ) A.分子間距離減小時(shí)分子勢(shì)能一定減小 B.溫度越高,物體中分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈 C.物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度無關(guān) D.非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性,答案 B 在分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),隨著分子間距離的減小分子勢(shì)能增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤; 溫度越高,物體中分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,選項(xiàng)B正確;物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子 數(shù)比例隨溫度升高而增多,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;單晶體的物理性質(zhì)是各向異性,而多晶體則是各向同性 的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,3.(2014北京理綜,13,6分)下列說法中正確的是 ( ) A.物體溫度降低,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 B.物體溫度升高,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 C.物體溫度降低,其內(nèi)能一定增大 D.物體溫度不變,其內(nèi)能一定不變,答案 B 溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高則其分子平均動(dòng)能增大,反之,則其分子 平均動(dòng)能減小,故A錯(cuò)誤,B正確。物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,宏觀 上取決于物體的溫度、體積和質(zhì)量,故C、D錯(cuò)誤。,4.(2015廣東理綜,17,6分)(多選)圖為某實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)示意圖,金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了 一定體積的空氣,內(nèi)筒中有水,在水加熱升溫的過程中,被封閉的空氣 ( ),A.內(nèi)能增大 B.壓強(qiáng)增大 C.分子間引力和斥力都減小,D.所有分子運(yùn)動(dòng)速率都增大,答案 AB 由于金屬內(nèi)筒導(dǎo)熱而隔熱外筒絕熱,故水升溫過程中封閉空氣不停地從內(nèi)筒吸收 熱量而不向外放熱,且封閉空氣的體積不能改變即不做功,故由熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能一 定增大,A正確;由 =C知溫度升高時(shí)封閉空氣的壓強(qiáng)一定增大,B正確;氣體分子間作用力微 弱,即使考慮分子間作用力,也因氣體體積不變,分子間平均距離不變,某兩分子間距離變化情 況不能確定,而不能判定分子間作用力變化情況,C錯(cuò)誤;溫度升高時(shí),分子平均動(dòng)能增大,但這 并不意味著每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大,D錯(cuò)誤。,5.(2017上海單科,12,4分)如圖,豎直放置的U形管內(nèi)裝有水銀,左端開口,右端封閉一定量的氣 體,底部有一閥門。開始時(shí)閥門關(guān)閉,左管的水銀面較高。現(xiàn)打開閥門,流出一些水銀后關(guān)閉閥 門。當(dāng)重新平衡時(shí) ( ) A.左管的水銀面與右管等高 B.左管的水銀面比右管的高 C.左管的水銀面比右管的低 D.水銀面高度關(guān)系無法判斷,考點(diǎn)二 固體、液體與氣體、熱力學(xué)第一定律,答案 D 本題考查氣體狀態(tài)參量、氣體實(shí)驗(yàn)定律。初態(tài)時(shí)右側(cè)封閉氣體的壓強(qiáng)pp0,打開閥 門,流出一些水銀后關(guān)閉閥門,當(dāng)重新平衡時(shí),因封閉氣體的體積變大,由pV=C知壓強(qiáng)p減小,因 氣體末態(tài)壓強(qiáng)p有可能大于p0、等于p0或小于p0,故左右兩管水銀面的高度關(guān)系無法判斷,選項(xiàng) D正確。,易錯(cuò)點(diǎn)撥 pV=C的應(yīng)用 本題易錯(cuò)點(diǎn)是誤認(rèn)為右側(cè)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變或始終大于p0。因右側(cè)管內(nèi)氣體封閉,由pV= C可知,當(dāng)V增大時(shí)p減小。,6.2015重慶理綜,10(1),6分某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的,且車胎體積增 大。若這段