第15講熱學(xué)高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025課程標(biāo)準(zhǔn)考點(diǎn)考情梳理浙江真題問(wèn)題情境氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律2023.1,T17溫度報(bào)警裝置2023.6,T14熱學(xué)知識(shí)2023.6,T17理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題2024.1,T17理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題2024.6,T17熱力學(xué)定律在系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體和液體統(tǒng)攬主干知識(shí)1.分子間的作用力

分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖所示。(1)當(dāng)r<r0時(shí),分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力。(2)當(dāng)r=r0時(shí),分子間的作用力F為0,這個(gè)位置稱為平衡位置。(3)當(dāng)r>r0時(shí),分子間的作用力F表現(xiàn)為引力。2.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

3.晶體與非晶體

分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性熔點(diǎn)確定確定不確定原子排列有規(guī)則無(wú)規(guī)則無(wú)規(guī)則聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化4.液體(1)表面張力:使液體表面積收縮到最小。(2)液晶:既具有液體的流動(dòng)性,又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列的性質(zhì)。角度衍生練下列四幅圖對(duì)應(yīng)的說(shuō)法正確的是(

)A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的運(yùn)動(dòng),它說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為r0時(shí),分子間作用力的合力為零,分子勢(shì)能為零C.食鹽晶體的物理性質(zhì)沿各個(gè)方向是不同的,即各向異性D.小草上的露珠呈球形是露珠浸潤(rùn)的結(jié)果C【解析】

布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮小顆粒的運(yùn)動(dòng),它從側(cè)面說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為r0時(shí),分子間相互作用力的合力為零,分子勢(shì)能最小,若取無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零,則此處的分子勢(shì)能為負(fù)值,故B錯(cuò)誤;食鹽是單晶體,具有規(guī)則的幾何形狀,物理性質(zhì)沿各個(gè)方向是不同的,即各向異性,故C正確;小草上的露珠呈球形是露珠表面張力作用的結(jié)果,故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律熱力學(xué)定律統(tǒng)攬主干知識(shí)1.壓強(qiáng)的計(jì)算(1)被活塞或汽缸封閉的氣體,通常分析活塞或汽缸的受力,應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解,壓強(qiáng)單位為Pa。(2)水銀柱密封的氣體,應(yīng)用p=p0+ph或p=p0-ph計(jì)算壓強(qiáng),其中ph是水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),ph=ρ水銀gh。2.合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量一定,p、V、T中有一個(gè)量不發(fā)生變化,則選用對(duì)應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解。(2)若氣體質(zhì)量一定,p、V、T均發(fā)生變化,則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解。3.理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內(nèi)能變化量ΔU①由氣體溫度變化分析:溫度升高,內(nèi)能增加,ΔU>0;溫度降低,內(nèi)能減少,ΔU<0。②由公式ΔU=W+Q分析內(nèi)能變化。(2)做功情況W由體積變化分析氣體做功情況:體積膨脹,氣體對(duì)外界做功,W<0;體積被壓縮,外界對(duì)氣體做功,W>0。(3)氣體吸、放熱Q一般由公式Q=ΔU-W分析氣體的吸、放熱情況:Q>0,吸熱;Q<0,放熱。4.解決熱學(xué)中的圖像問(wèn)題的基本思路(1)識(shí)別圖像的類型。(2)把握各物理量間的關(guān)系。研學(xué)選考命題1.(多選)(2023浙江6月選考)下列說(shuō)法正確的是(

)A.熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.液體的表面張力方向總是跟液面相切C.在不同的慣性參考系中,物理規(guī)律的形式是不同的D.當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí),觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)的頻率BD【解析】

根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A錯(cuò)誤;液體的表面張力總是沿液體表面,且與液面相切,故B正確;由狹義相對(duì)論可知,在不同的慣性參考系中,物理規(guī)律的形式是相同的,故C錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí),觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)的頻率,故D正確。2.(2023浙江1月選考)某探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警裝置,其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體,活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)。開始時(shí)氣體處于溫度TA=300K、活塞與容器底的距離h0=30cm的狀態(tài)A。環(huán)境溫度升高時(shí)容器內(nèi)氣體被加熱,活塞緩慢上升d=3cm恰好到達(dá)容器內(nèi)的卡口處,此時(shí)氣體達(dá)到狀態(tài)B。活塞保持不動(dòng),氣體被繼續(xù)加熱至溫度TC=363K的狀態(tài)C時(shí)觸動(dòng)報(bào)警器。從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中氣體內(nèi)能增加了ΔU=158J。取大氣壓p0=0.99×105Pa,重力加速度g取10m/s2,求氣體:(1)在狀態(tài)B的溫度;(2)在狀態(tài)C的壓強(qiáng);(3)由狀態(tài)A到狀態(tài)C過(guò)程中從外界吸收的熱量Q?！敬鸢浮?/p>

(1)330K

(2)1.1×105Pa

(3)188J【解析】

(1)根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中,氣體的壓強(qiáng)不變,則有解得

(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中,活塞緩慢上升,則pBS=p0S+mg解得pB=1×105

Pa根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中,氣體的體積不變,則有(3)根據(jù)題意可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中氣體對(duì)外做功為W=pBSd=30

J由熱力學(xué)第一定律有ΔU=-W+Q解得Q=ΔU+W=188

J。3.(2024浙江6月選考)如圖所示,測(cè)定一個(gè)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(wú)摩擦滑動(dòng),穩(wěn)定后測(cè)出氣柱長(zhǎng)度為l1,將此容器放入熱水中,活塞緩慢豎直向上移動(dòng),再次穩(wěn)定后氣柱長(zhǎng)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(qiáng)p0=1.0×105Pa,環(huán)境溫度T1=300K,重力加速度g取10m/s2。(1)在此過(guò)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(guò)程中氣體內(nèi)能增加10.3J,求吸收的熱量Q?！敬鸢浮?/p>

(1)不變

變小

(2)4×10-5m3

(3)14.4J【解析】

(1)溫度升高后,活塞緩慢上升,受力不變,故封閉氣體的壓強(qiáng)不變,根據(jù)

可知器壁單位面積所受氣體分子的平均作用力不變;由于體積變大,故氣體分子的數(shù)密度變小。(2)氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋-呂薩克定律有解得V=4×10-5

m3。(3)整個(gè)過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W=-p1S(l2-l1)對(duì)活塞受力分析有p1S=mg+p0S解得W=-4.1

J根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W其中ΔU=10.3

J解得Q=14.4

J故氣體吸收的熱量為14.4

J。角度衍生練1.關(guān)于下列四幅圖中物理現(xiàn)象的描述正確的是(

)A.圖甲為“飲水小鴨”玩具,小鴨雖能不斷飲水,但不違背能量守恒定律B.圖乙為空氣壓縮引火儀,硝化棉被點(diǎn)燃,是因?yàn)榛钊c容器壁摩擦產(chǎn)生了熱量C.圖丙為紅墨水在清水中的擴(kuò)散現(xiàn)象,擴(kuò)散的快慢與溫度無(wú)關(guān)D.圖丁為一臺(tái)冰箱,給冰箱供電后,熱量自發(fā)地從冰箱內(nèi)部傳到了外部A【解析】

“飲水小鴨”“喝”完一口水后直立起來(lái),直立一會(huì)兒,又會(huì)慢慢俯下身去再“喝”一口,如此循環(huán)往復(fù),

“飲水小鴨”頭部飲水后不斷蒸發(fā),吸收周圍空氣的熱量,才能持續(xù)工作下去,不違背能量守恒定律,故A正確;迅速下壓活塞,活塞壓縮空氣做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使硝化棉被點(diǎn)燃,故B錯(cuò)誤;分子的熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān),溫度越高分子運(yùn)動(dòng)得越劇烈,則擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān),故C錯(cuò)誤;冰箱內(nèi)低溫食品的熱量不可能自發(fā)地傳到冰箱外高溫空氣中,內(nèi)部溫度降低是壓縮機(jī)工作的原因,同時(shí)消耗了電能,故D錯(cuò)誤。2.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A開始,經(jīng)過(guò)狀態(tài)B后,最終變?yōu)闋顟B(tài)C,其V-T圖像如圖所示。已知狀態(tài)A處的壓強(qiáng)p=1.0×105Pa,關(guān)于氣體的以上變化過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖中TA為200KB.由A→B的過(guò)程中,氣體向外界放熱C.氣體在經(jīng)歷A→B→C的過(guò)程中,對(duì)外做功2.0×105JD.由圖中坐標(biāo)可以求出狀態(tài)C處的壓強(qiáng)為1.5×105PaA【解析】

從A到B為等壓過(guò)程,有

,代入數(shù)據(jù)可得TA=200

K,A正確;由A→B的過(guò)程中,氣體體積增大,對(duì)外做功,溫度升高,內(nèi)能增加,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,該過(guò)程氣體吸收熱量,B錯(cuò)誤;由A→B的過(guò)程中,氣體對(duì)外做功W=p·ΔV=1.0×105×(0.6-0.4)

J=2×104

J,從B→C的過(guò)程中,氣體發(fā)生等容變化,沒有對(duì)外做功,因此氣體在經(jīng)歷A→B→C的過(guò)程中,對(duì)外做功2.0×104

J,C錯(cuò)誤;從B→C的過(guò)程中,氣體發(fā)生等容變化,有

,而pB=p=1.0×105

Pa,可得pC=1.3×105

Pa,D錯(cuò)誤。3.如圖所示,兩根粗細(xì)相同、兩端開口的直玻璃管A和B豎直插入同一水銀槽中,各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量同溫度的空氣,空氣柱長(zhǎng)度H1>H2,水銀柱長(zhǎng)度h1>h2,今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓強(qiáng)保持不變),則兩管中氣柱上方水銀柱的移動(dòng)情況是(

)A.A管中水銀柱向上移動(dòng),B管中水銀柱向下移動(dòng)B.A管中水銀柱向下移動(dòng),B管中水銀柱向上移動(dòng)C.均向下移動(dòng),A管中水銀柱移動(dòng)較多D.均向上移動(dòng),A管中水銀柱移動(dòng)較多C【解析】

管內(nèi)封閉氣柱的壓強(qiáng)恒等于外界大氣壓強(qiáng)與水銀柱因自身重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和,因外界大氣壓強(qiáng)不變,則管內(nèi)氣體做等壓變化,并由此推知,封