专题十四 热学
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题变质量计算问题
专题14.6 变质量计算问题1．(10分)用传统的打气筒给自行车打气时，不好判断是否已经打足了气．某研究性学习小组的同学经过思考，解决了这一问题．他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(示意图如图甲所示)：圆柱形打气筒高H，内部横截面积为S，底部有一单向阀门K，厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入，活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B中，B的容积V B＝3HS，向B中打气前A、B中气体初始压强均为p0，该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计)，C距气筒顶部高度为h＝23H，这样就可以自动控制容器B中的最终压强．求：①假设气体温度不变，第一次将活塞从打气筒口压到C处时，容器B内的压强；②要使容器B内压强不超过5p0，h与H之比应为多大．2．(2020·陕西五校一模)如图所示是农业上常用的农药喷雾器，贮液筒与打气筒用细连接管相连，已知贮液筒容积为8 L(不计贮液筒两端连接管体积)，打气筒活塞每循环工作一次，能向贮液筒内压入1 atm 的空气200 mL，现打开喷雾头开关K，装入6 L的药液后再关闭，设周围大气压恒为1 atm，打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变。
求：(1)要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3 atm，打气筒活塞需要循环工作的次数；(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时，贮液筒向外喷出药液的体积。
【参考答案】(1)20次(2)4 L由理想气体方程得：p1V1＝p2V2解得：V＝4 L打气次数：n＝V0.2 L＝20(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内外气压相同时，p3＝1 atm由理想气体方程得：p1V1＝p3V3解得：V3＝V1＝6 L故喷出药液的体积V′＝V3－V0＝4 L3.(2020·山西省高三质检) (2)型号是LWH159－10.0－15的医用氧气瓶，容积是10 L，内装有1.80 kg 的氧气。
使用前，瓶内氧气压强为1.4×107 Pa，温度为37 ℃。
2023新教材高考物理二轮专题复习专题十四热学课件
2．必须弄清分子力和分子势能
理想气体没有分子势能 (1)分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥 力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变 化得快． (2)分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子 势能增大；当分子间距为r0(分子间的距离为r0时，分子间作用的合力 为0)时，分子势能最小．
(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； (2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入 气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内
第Ⅳ部分气体的压强．
预测3 [2022·江苏冲剌卷]如图，某材料制备系统由供气瓶、反应室、加 热器和真空泵等设备组成．供气瓶的容积为20 L，储存的气体压强为 3.0×105 Pa，反应室的容积为10 L．制备材料前，反应室处于真空状态， 关闭所有阀门．制备材料时，先打开阀门1，供气瓶向反应室缓慢供气，当 反应室气压达到1.0×102 Pa时，关闭阀门1；对反应室内气体缓慢加热，使 其从室温25 ℃升到200 ℃，进行材料合成．实验结束后，待反应室温度降 至室温，将其抽至真空状态．环境温度恒定，忽略材料
预测2 (多选)2021年8月5日，在东京奥运会跳水女子10 m台决赛中，14 岁的全红婵以总分466.2拿到金牌，并打破了世界纪录．她的五次跳水中有 三次满分，娴熟的动作和标准的姿势不禁让李小鹏感叹：我扔个硬币溅起 的水花都比她跳水的水花大．下列说法正确的是( )
A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落，这是因为制造泳 衣的材料对水不浸润
B．运动员入水过程中，在水中产生的气泡内的气体压强 大于大气压
C．运动员入水激起的水花中，很多接近球形，这是水的 表面张力的作用
高考物理-14十四、选修3-3 热学(可自主编辑word)
十四、选修3-3 热学知识点1 分力动理论内能热力学定律基础回扣1.分子动理论的三个观点(1)物质是由大量分子组成的。
①分子的大小:分子直径的数量级为10-10m。
分子直径的估测方法:油膜法。
②阿伏加德罗常数a.1 mol的任何物质中含有相同的分子数,用符号NA 表示,NA=6.02×1023mol-1。
b.NA 是联系宏观量和微观量的桥梁,NA=M molm分,NA=V molV分。
(该公式液体、固体能用,气体不能用)(2)分子永不停息地做无规则热运动①扩散现象:相互接触的不同物质互相进入对方的现象。
温度越高,扩散越快。
②布朗运动的特点:永不停息、无规则运动;颗粒越小,运动越剧烈;温度越高,运动越剧烈;运动轨迹不确定。
③布朗运动是由于固体小颗粒受到周围液体分子热运动的撞击力的不平衡而引起的,它是液体分子做无规则运动的间接反映。
课本中描绘出的图像是某固体颗粒每隔30秒的位置的连线,并不是该颗粒的运动轨迹。
(3)分子之间存在引力和斥力分子力和分子势能随分子间距离变化的规律如下:分子力F分子势能E p 变化图像随分子间距离的变化情况r<r0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引<F斥,F表现为斥力r增大,分子力做正功,分子势能减小;r减小,分子力做负功,分子势能增加r>r0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引>F斥,F表现为引力r增大,分子力做负功,分子势能增加;r减小,分子力做正功,分子势能减小r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r>10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为F=0分子势能为零在图线表示F、Ep 随r变化规律中,要注意它们的区别:r=r处,F=0,Ep最小。
在读Ep-r图像时还应注意分子势能的“+”“-”值是参与比较大小的。
2.分子动能、分子势能和物体的内能分子动能分子势能内能定义分子无规则运动的动能分子间有作用力,由分子间相对位置决定的势能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和影响因素微观分子运动的快慢分子相对位置,分子力分子动能、分子势能、分子数宏观温度体积温度、体积、物质的量改变方式升高或降低温度增大或减小体积做功和热传递(二者实质不一样)说明:(1)温度是分子平均动能的标志;(2)温度、分子动能、分子势能及内能只对大量分子才有意义;(3)任何物体都具有内能;(4)体积增大,分子势能不一定增大。
高考物理一轮复习 第十四章 热学 第1讲 分子动理论 内能
③
设空气分子间平均距离为 d，则单个空气分子平均占有的
空间为 d3，有
n·d3＝4πR2·h
④
3 由③④联立可得 d＝
Mgh p0NA.
【答案】 p0M4πgR2NA
3 Mgh p0NA
【针对训练】
1．若以 M 表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸
气的摩尔体积，ρ 表示在标准状态下水蒸气的密度，NA 表示 阿伏加德罗常数，m、V0 分别表示每个水分子的质量和体积， 下面关系错误的有( )
该部分内容只 在选考题部分 出现，考查的知 识不会面面俱 热点 到，重点考查分 预测 子动理论、阿伏 加德罗常数的 应用、气体实验 定律及热力学 第一定律等．
温度、内能 Ⅰ
固体的微观结
构、
Ⅰ 2017·全国卷Ⅰ·33(2)
晶体和非晶体
2017·全国卷Ⅱ·33(2)
液晶的微观结构 Ⅰ 2017·全国卷Ⅲ·33(2)
A．NA＝ρmV C．ρ＜NMAV0
B．ρ＝NMAV0 D．m＝NMA
解析：B ρV＝M，NA＝Mm，故 A 正确；对水蒸气，由 于分子间距的存在，NA·V0＜V，ρ＜NAM·V0，故 B 错误，C 正 确；m＝NMA，D 正确．
2．(2017·连云港模拟)科学家已创造出一种利用细菌将太 阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石 油成为可能．假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将 10－6 g 的水分解为氢气和氧气．已知水的密度 ρ＝1.0×103 kg/m3，摩尔质量 M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA ＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)
【典例 2】 (多选)关于布朗运动，下列说法中正确的是
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与气缸相关的计算问题
专题14.4 与气缸相关的计算问题1.（2020江西赣中南五校联考）如图，质量为M的导热性能极好的气缸，高为L，开口向上置于水平地面上，气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。
外界温度为t1、大气压为p0，此时气柱高度为l，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g。
(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面，则需要施加的最小力F1 多大？(2)将气缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，求在顶端处，竖直拉力F2 的大小。
(3)如果外界温度由t1 缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，则此时外界温度为多少摄氏度？【参考答案】(1) (M+m)g；(2) ( mg+p0S)×(L-l)/ L；(3)273tlL-273【命题意图】本题考查平衡条件、气体实验定律及其相关的知识点，意在考查运用相关知识解决实际问题的能力。
在起始状态对活塞由受力平衡得：p1S=mg+p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得：F2+p2S=mg+p0S 解得F2=p1S- p2S=( mg+p0S)×(L-l)/L(3)由盖-吕萨克定律得：lST='LST而：T=t+273，T’=t’+273，解得：t’=273tlL-273。
2（2020金考卷）如图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为Ｐ0，平衡的汽缸内的容积为V0，现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长，在整个上提过程中气体的温度保持不变，不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关的知识点。
【解题思路】p1=p0+ V1=V0————————————(2分)P2=p0- V2=V————————————(2分)等温变化：p1V1=P2V2————————————(3分)H==————————————(3分)3.(2020·湖南永州二模)如图所示,在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体,在汽缸底部开有一小孔,与U形水银管相连,外界大气压为p0=1.0×105 Pa,缸内气体温度t0=27 ℃,稳定后两边水银面的高度差为Δh=1.5 cm,此时活塞离容器底部的高度为l=50 cm(U形管内气体的体积忽略不计)。
高中物理专题14热学总复习课件
pA
3
②
T2=540K时，水银高度差为15.2cm
(2)从T0=300k升到T，体积为V0，压强为pA，等压过程
T=
V 0T 0 V A1
=
V0 300
2 3
V
0
=450K
③
T1=400K＜450K，pA1=pA=p0，水银柱的高度差为0
从T=450K升高到T2=540K为等容过程
p A = p A2
(2010·广东)图1422是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩 气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J， 缸内气体的() A．温度升高，内能增加600J B．温度升高，内能减少200J C．温度降低，内能增加600J D．温度降低，内能减少200J
图1422
由能量守恒，△E=Q+W=-200J+800J=600J，内能 增加600J，则温度一定升高．
分子动理论问题
(2010 湖 北 武 汉 模 拟 ) 已 知 地 球 的 半 径 为 6.4× 103km，水的摩尔质量为1.8×10-2 kg/mol，阿伏加德罗 常数为6.02×1023 mol，设想将1kg水均匀地分布在地球 表面，估算1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为 () A．7×103个 B．7×103个 C．7×1010个 D． 7× 1012个
图 14-1-1
分子间距等于r0时分子势能最小，即r1=r2.当r小于r1时 分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为 斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错BC对．在r 由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小， D错误．
气体状态与内能的变化
用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A 中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如 图1421①)．现把隔板抽去，A中的气体自
【2013真题汇编】第14专题 热学
第十四专题热学【2013海南卷】下列说法正确的是（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，为是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故【答案】ACD【解析】针浮在水面试表面张力的结果，A对，水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，B错;宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，C 对，毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，D对，薄玻璃板夹有水膜难于拉开是大气压强的缘故，E错。
（2013北京13）下列说法正确的是A.液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量，其内能一定增加D.物体对外界做功，其内能一定减少【答案】A【解析】布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故A正确B 错误；物体从外界吸收热量，有可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，物体对外做功，有可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故CD错误。
本题选A。
[2013福建卷29(1)]下列四﹣中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E P随分子间距离r 变化关系的图线是。
（填选图下方的字母）[答案]B[解析]当分子间距离r=r0时，分子之间引力和斥力大小相等，分子作用力为零；当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，作用力随r减小而增大；当r>r0时，分子间作用力表现为引力，作用力随r增大而增大，当r>10r0时，作用力又趋近于零。
高考物理一轮课件专题十四热学
XX
THANKS
感谢观看
REPORTING
实验原理
利用热胀冷缩的原理，通过测量金属线在不同温度下的长度变化，计算其膨胀系 数；利用热量传递的原理，通过测量金属线在加热过程中的温度变化和质量，计 算其比热容。
实验步骤和数据记录
实验步骤 1. 准备实验器材，包括金属线、温度计、热源、测量尺等。
2. 将金属线悬挂在支架上，一端固定在热源附近，另一端连接温度计。
符号法则
外界对物体做功，W取正值；物体对外界做功，W取负值 。物体吸热，Q取正值；物体放热，Q取负值。内能增加 ，ΔU取正值；内能减少，ΔU取负值。
热力学第二定律
克氏表述
热力学第二定律的实质
不可能使热量由低温物体传递到高温 物体，而不引起其他变化。
揭示了自然界中与热现象有关的宏观 过程都具有方向性。
XX
PART 03
理想气体状态方程与应用
REPORTING
理想气体状态方程
01
理想气体状态方程
pV = nRT，其中p为压强，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T
为热力学温度。
02
理想气体状态方程的适用条件
适用于一定质量理想气体的平衡态，即温度、压强、体积均不变的状态
。
03
理想气体状态方程的应用
实验步骤和数据记录
3. 打开热源，对金属线进行加 热，同时记录金属线的初始长度
和温度。
4. 随着温度的升高，观察金属 线的长度变化，并记录不同温度
下的长度数据。
5. 当金属线达到稳定温度后， 关闭热源，让金属线自然冷却至
室温。
实验步骤和数据记录
• 测量冷却后金属线的长度，并记录数据。
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专题十四热学
考点一分子动理论
1.(2013北京理综,13,6分)下列说法正确的是()
A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
D.物体对外界做功,其内能一定减少
答案A
2.(2013重庆理综,10(1),6分)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时,()
A.室内空气的压强比室外的小
B.室内空气分子的平均动能比室外的大
C.室内空气的密度比室外的大
D.室内空气对室外空气做了负功
答案B
3.(2013福建理综,29(1),6分)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是。
(填选图下方的字母)
答案B
4.(2013课标Ⅰ,33(1),6分)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。
在此过程中,下列说法正确的是。
(填正确答案标号。
选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小
D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和不变
答案BCE
5.(2013山东理综,36(1))下列关于热现象的描述正确的一项是()
a.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%
b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
c.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
d.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的
答案c
考点二 热力学定律和能量守恒定律
6.[2013福建理综,29(2),12分]某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p 0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p 0,体积为 的空气。
(填选项前的字母)
A.p 0p
V B.p p 0V C.(p
p 0-1)V
D.(p p 0+1)V 答案 (2)C
7.(2013广东理综,18,6分)(多选)图为某同学设计的喷水装置。
内部装有2L
水,上部密封1atm 的空气0.5L 。
保持阀门关闭,再充入1atm 的空气0.1L 。
设
在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变。
下列说法正确的有( )
A.充气后,密封气体压强增加
B.充气后,密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后,密封气体对外界做正功
D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光
答案 AC
8.(2013课标Ⅰ,33(2),9分)如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气
缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K 。
两气
缸的容积均为V 0,气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。
开始
时K 关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别
为p 0和p 0/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为
V 0/4。
现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部,且与顶部
刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。
已知外界温度为
T 0,不计活塞与气缸壁间的摩擦。
求:
(ⅰ)恒温热源的温度T;
(ⅱ)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V x 。
答案 (ⅰ)75T 0 (ⅱ)12V 0。