7/7第14講熱學(xué)1.（2024·北京高考3題）一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，且氣體分子個數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能變大 B.壓強變大C.體積不變 D.從水中吸熱2.（2024·福建高考9題）17℃時輪胎胎壓為2.9個大氣壓，胎內(nèi)氣體視為理想氣體。氣體體積質(zhì)量不變，則27℃時輪胎胎壓為個大氣壓，內(nèi)能（填“大于”“等于”或“小于”）17℃時氣體內(nèi)能。3.（多選）（2024·河北高考9題）如圖，水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左右兩部分，左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，右側(cè)為真空，活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長度大于彈簧自然長度，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計。活塞初始時靜止在汽缸正中間，后因活塞密封不嚴(yán)發(fā)生緩慢移動，活塞重新靜止后（）A.彈簧恢復(fù)至自然長度B.活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C.與初始時相比，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D.與初始時相比，活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少4.（多選）（2024·新課標(biāo)卷21題）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5.（2024·江蘇高考13題）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的理想氣體，容器內(nèi)有一個面積為0.06m2的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球上，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）在月球上容器內(nèi)氣體的壓強；（2）觀測臺所受的壓力大小。考點一熱學(xué)概念的理解1.微觀量的估算（1）油膜法估測油酸分子的大?。篸＝VV為純油酸體積，S為單分子油膜面積。（2）分子總數(shù)：N＝nNA＝mMmNA＝VV注意：對氣體而言，N≠VV（3）兩種分子模型球模型：V＝43πR3（常用于估算液體、固體分子直徑）；立方體模型：V＝a3（常用于估算氣體分子間距2.反映分子運動規(guī)律的兩個實例布朗運動懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒永不停息、無規(guī)則的運動，顆粒越小、溫度越高，運動越劇烈擴散現(xiàn)象分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，擴散越快3.分子間作用力、分子勢能隨r的變化圖像4.固體和液體（1）晶體與非晶體①晶體有固定熔點，非晶體無固定熔點。②晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化。（2）液體的表面張力：表面張力具有使液體表面積收縮到最小的趨勢。（3）液晶：液晶具有液體的流動性，也具有晶體的光學(xué)各向異性。（4）溫度①宏觀表現(xiàn)：物體的冷熱程度。②微觀表現(xiàn)：分子平均動能的標(biāo)志。【例1】（2024·河北辛集一中三模）關(guān)于分子運動的規(guī)律，下列說法正確的是（）A.如果氣體溫度升高，則每個分子的運動速率都將增大B.如果某氣體分子質(zhì)量為m，平均速度為v，則分子平均動能Ek＝12mC.懸浮在水中的花粉顆粒做布朗運動，不能反映花粉顆粒內(nèi)分子熱運動的規(guī)律D.將某氣體密閉于正方體容器中，則在相同的時間內(nèi)與容器內(nèi)部各面相撞的分子數(shù)目必嚴(yán)格相等嘗試解答【例2】（2023·海南高考5題）下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是（）A.分子間距離大于r0時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時，分子勢能在減小嘗試解答【例3】（2024·四川宜賓模擬）下列四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是（）A.圖甲表明晶體熔化過程中分子平均動能變大B.圖乙水黽可以在水面自由活動，說明它所受的浮力大于重力C.圖丙是顯微鏡下三顆小炭粒的運動位置連線圖，連線表示小炭粒的運動軌跡D.圖丁中A是浸潤現(xiàn)象，B是不浸潤現(xiàn)象嘗試解答考點二氣體實驗定律與熱力學(xué)定律1.氣體實驗定律與熱力學(xué)定律綜合問題的求解思路2.關(guān)聯(lián)氣體問題解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體時，注意找兩部分氣體的壓強、體積等關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。【例4】（2024·安徽高考13題）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強相同的空氣，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小。（2）充進該輪胎的空氣體積。嘗試解答【例5】（2024·甘肅高考13題）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑，盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S，長為2l。開始時系統(tǒng)處于平衡態(tài)，A、B體積均為Sl，壓強均為p0，彈簧為原長。現(xiàn)將B中氣體抽出一半，B的體積變?yōu)樵瓉淼?4。整個過程系統(tǒng)溫度保持不變，氣體視為理想氣體。求（1）抽氣之后A、B的壓強pA、pB。（2）彈簧的勁度系數(shù)k。嘗試解答活塞封閉氣體的三種常見問題（1）氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。（2）氣體系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。（3）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?！纠?】（2024·浙江6月選考17題）如圖所示，測定一個形狀不規(guī)則小塊固體體積，將此小塊固體放入已知容積為V0的導(dǎo)熱效果良好的容器中，開口處豎直插入兩端開口的薄玻璃管，其橫截面積為S，接口用蠟密封。容器內(nèi)充入一定質(zhì)量的理想氣體，并用質(zhì)量為m的活塞封閉，活塞能無摩擦滑動，穩(wěn)定后測出氣柱長度為l1。將此容器放入熱水中，活塞緩慢豎直向上移動，再次穩(wěn)定后氣柱長度為l2、溫度為T2。已知S＝4.0×10－4m2，m＝0.1kg，l1＝0.2m，l2＝0.3m，T2＝350K，V0＝2.0×10－4m3，大氣壓強p0＝1.0×105Pa，環(huán)境溫度T1＝300K。（1）在此過程中器壁單位面積所受氣體分子的平均作用力（選填“變大”“變小”或“不變”），氣體分子的數(shù)密度（選填“變大”“變小”或“不變”）；（2）求此不規(guī)則小塊固體的體積V；（3）若此過程中氣體內(nèi)能增加10.3J，求吸收熱量Q。嘗試解答考點三氣體圖像與熱力學(xué)定律的綜合問題圖像特點等溫變化p-V圖像pV＝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(yuǎn)p-1Vp＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，等容變化p-T圖像p＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大等壓變化V-T圖像V＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大【例7】（2024·河南商丘三模）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖像如圖所示。已知氣體在狀態(tài)b的壓強為1.36×105Pa，從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b氣體吸收的熱量為4×104J，則該過程中氣體的內(nèi)能增加了（）A.2.04×104J B.1.96×104JC.1.64×104J D.1.28×104J嘗試解答【例8】（2024·山東高考6題）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→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→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功D.a→b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量嘗試解答【例9】（2024·江西高考13題）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；（2）氣體在狀態(tài)B的體積V2。嘗試解答氣體變質(zhì)量問題【典例1】如圖所示，A、B是兩個容積為V的容器，C是用活塞密封的氣筒，它的工作容積為0.5V，C與A、B通過兩只單向進氣閥a、b相連，當(dāng)氣筒抽氣時a打開、b關(guān)閉，當(dāng)氣筒打氣時b打開、a關(guān)閉。最初A、B兩容器內(nèi)氣體的壓強均為大氣壓強p0，活塞位于氣筒C的最右側(cè)。（氣筒與容器間連接處的容積不計，氣體溫度保持不變）求：（1）活塞以工作容積完成第一次抽氣后，氣筒C內(nèi)氣體的壓強p1；（2）活塞以工作容積完成抽氣、打氣各2次后，A、B容器內(nèi)的氣體壓強之比。嘗試解答【典例2】如圖所示的是某排水管道的側(cè)面剖視圖。井蓋上的瀉水孔因故堵塞，井蓋與管口間密封良好但不粘連。暴雨期間，水位迅速上漲，該井蓋可能會不斷跳躍。設(shè)井蓋質(zhì)量為m＝20.0kg，圓柱形豎直井內(nèi)水面面積為S＝0.300m2，圖示時刻水面與井蓋之間的距離為h＝2.00m，井內(nèi)密封有壓強剛好等于大氣壓強p0＝1.01×105Pa、溫度為T0＝300K的空氣（可視為理想氣體），重力加速度取g＝10m/s2。密閉空氣的溫度始終不變。（1）井蓋第一次被頂起時，井內(nèi)空氣壓強p為多大？從圖示位置起，水面上漲多少后井蓋第一次被頂起？（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（2）井蓋第一次被頂起后迅速回落再次封閉井內(nèi)空氣，此時空氣壓強重新回到p0，溫度仍為T0，求此次向外界排出的空氣相當(dāng)于壓強為p0、溫度為T1＝290K時的體積。（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）嘗試解答

第14講熱學(xué)【試做·高考真題】1.D氣泡內(nèi)氣體在恒溫水槽中緩慢上浮過程如圖所示，設(shè)氣泡上浮到某位置處距水槽水面的高度為h，則該位置處氣泡內(nèi)氣體壓強p＝p0＋ρgh，可知上浮過程中氣泡內(nèi)氣體壓強變小，又恒溫水槽溫度不變，則由玻意耳定律pV＝C可知，上浮過程中氣泡內(nèi)氣體體積變大，B、C錯誤；由于溫度是分子平均動能的標(biāo)志，則氣泡在恒溫水槽內(nèi)上浮過程中，氣泡內(nèi)氣體分子平均動能不變，又氣體分子個數(shù)不變，氣泡內(nèi)氣體為理想氣體，則上浮過程中氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，氣體體積變大，外界對氣體做負(fù)功，即W＜0，結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即上浮過程中氣泡內(nèi)氣體從水中吸熱，A錯誤，D正確。2.3大于解析：設(shè)大氣壓強為p0，初始時T1＝（17＋273）K＝290K，p1＝2.9p0，末狀態(tài)時T2＝（27＋273）K＝300K，根據(jù)查理定律p1T1＝p2T2，代入數(shù)值解得p3.ACD活塞密封不嚴(yán)，左側(cè)封閉氣體向右側(cè)真空擴散，當(dāng)活塞重新靜止時，活塞左右兩側(cè)氣體壓強相等，對活塞受力分析可知，其不受彈簧彈力，即彈簧恢復(fù)至自然長度，A正確；由于初始時活塞左側(cè)有氣體、右側(cè)真空且活塞靜止，則初始時彈簧處于壓縮狀態(tài)，又此時活塞靜止在汽缸正中間，則當(dāng)活塞重新靜止時，有V左＜V右，又活塞左右兩側(cè)氣體為同種氣體且壓強和溫度都相等，則活塞左右兩側(cè)氣體的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左側(cè)氣體的質(zhì)量小于右側(cè)氣體的質(zhì)量，B錯誤；由于系統(tǒng)絕熱，則氣體與彈簧組成的系統(tǒng)能量守恒，與初始時相比，活塞重新靜止時彈簧的彈性勢能減少，則氣體的內(nèi)能增加，C正確；結(jié)合A項分析可知，與初始時相比，氣體的體積增大，總分子數(shù)不變，所以活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少，D正確。4.AD1→2為絕熱過程，Q＝0，氣體體積減小，外界對氣體做功，W＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，氣體內(nèi)能增加，A正確；2→3為等壓膨脹過程，W＜0，由蓋-呂薩克定律可知氣體溫度升高，內(nèi)能增加，即ΔU＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，氣體從外界吸熱，B錯誤；3→4過程為絕熱過程，Q＝0，氣體體積增大，W＜0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＜0，氣體內(nèi)能減少，C錯誤；4→1過程中，氣體做等容變化，W＝0，又壓強減小，則由查理定律可知氣體溫度降低，內(nèi)能減少，即ΔU＜0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＜0，氣體對外放熱，D正確。5.（1）8×104Pa（2）4.8×103N解析：（1）根據(jù)題意，容器內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，由查理定律有p1T1＝p2T2，代入數(shù)據(jù)解得月球上容器內(nèi)氣體的壓強p2＝（2）觀測臺所受的壓力大小F＝p2S＝4.8×103N?！径聪ぁじ哳l考點】考點一【例1】C如果氣體溫度升高，則氣體分子的平均動能增大，但并非每個分子的運動速率都增大，選項A錯誤；分子的平均動能等于系統(tǒng)內(nèi)所有分子的動能之和與分子的總數(shù)之比，而不是Ek＝12mv2，選項B錯誤；懸浮在水中的花粉顆粒做布朗運動，只能反映水分子的熱運動，不能反映花粉顆粒內(nèi)分子熱運動的規(guī)律，選項C正確；將某氣體密閉于正方體容器中，在相同的時間內(nèi)與容器內(nèi)部各面相撞的分子數(shù)目不一定嚴(yán)格相等，選項【例2】C分子間距離大于r0時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中，引力做正功，分子勢能減小，則在r0處分子勢能最小，繼續(xù)減小距離，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，故選C?！纠?】D晶體熔化過程中溫度不變，分子平均動能不變，A錯誤；水黽可以在水面自由活動，是因為水的表面張力作用，B錯誤；每隔一段時間把觀察到的炭粒的位置記錄下來，然后用直線把這些位置依次連接成折線，所以布朗運動圖像反映每隔一段時間小炭粒的位置，而不是運動軌跡，C錯誤；圖丁中A是浸潤現(xiàn)象，B是不浸潤現(xiàn)象，D正確?？键c二【例4】（1）2.5×105Pa（2）6L解析：（1）由查理定律可得p1T其中p1＝2.7×105Pa，T1＝（273－3）K＝270K，T2＝（273－23）K＝250K代入數(shù)據(jù)解得，在哈爾濱時，充氣前該輪胎氣體壓強為p2＝2.5×105Pa。（2）由玻意耳定律p2V0＋p0V＝p1V0代入數(shù)據(jù)解得，充進該輪胎的空氣體積為V＝6L?！纠?】（1）45p023p0（2解析：（1）抽氣后，A的體積變?yōu)閂A＝2Sl－34Sl＝54Sl，對p0Sl＝pA·54解得pA＝45p0對B中剩余氣體，根據(jù)玻意耳定律可知，12p0Sl＝pB·3解得pB＝23p0（2）抽氣后，對隔板，根據(jù)平衡條件有pAS＝pBS＋k·14結(jié)合（1）問解得k＝8p【例6】（1）不變變?。?）4×10－5m3（3）14.4J解析：（1）溫度升高時，活塞緩慢上升，其受力不變，故封閉氣體壓強不變，由p＝FS（2）氣體發(fā)生等壓變化，有V0－得V＝4×10－5m3。（3）此過程中，外界對氣體做功W＝－p1S（l2－l1）對活塞受力分析可知，p1S＝mg＋p0S得W＝－4.1J又ΔU＝W＋Q得Q＝14.4J。考點三【例7】B設(shè)氣體溫度在300K時的壓強為p，氣體溫度從300K到400K為等容變化，則有p300K＝1.36×105Pa400K，解得p＝1.02×105Pa，由圖像可知，氣體溫度從200K到300K為等壓膨脹，氣體對外做功為W＝－p·ΔV＝－2.04×104J，氣體溫度從300K到400K氣體做功為零，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能變化為ΔU＝Q＋W＝4×104J－2.04×104J＝1.【例8】Ca→b過程是等壓變化且體積增大，則Wab＜0，由蓋—呂薩克定律可知Tb＞Ta，即ΔUab＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律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；b→c過程中氣體與外界無熱量交換，即Qbc＝0，又由氣體體積增大可知Wbc＜0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知氣體內(nèi)能減少，B錯誤；c→a過程為等溫