专题8选考部分 第1讲热学

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818传热学

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Word-可编辑2023年年硕士研究生入学考试《传热学》考试大纲第一部分考试说明1. 考试性质全国硕士研究生入学考试是为高等小学招收硕士研究生而设置的。

其中,传热学是为油气储运类考生而设置的专业课程考试科目,属招生小学自行命题的性质。

它的评价标准是高等小学本科毕业生能达到及格或及格以上水平,以保证被录取者具有基本的传热理论知识并有利于招生小学在专业上择优选拔。

2. 考试的学科范围应考范围包含热传导、对流换热、辐射换热三大部分。

3. 考试要求传热学考试的目标在于考查考生对传热学基本概念、基本理论的控制,分析工程传热问题的基本能力。

考生应具备:①确切地控制物理量的定义及它们的量纲;②准确理解基本概念和基本逻辑;③准确应用基本理论知识分析和处理实际传热问题;④控制基本计算主意,确切完成容易问题的定量计算。

4. 试卷结构①答卷方式:闭卷,笔试;②考试时光:180分钟;③题型结构(题型按如实际需要可能会作适当变化):a 简答题(56分)b 分析题(40分)c 计算题(54分)总分:150分。

第二部分考察要点1. 传热学的基本概念、导热基本定律①热能传递的三种基本方式的概念、热流量及热流密度概念及其计算公式。

②基本导热计算:假设(1)一维导热问题;(2)稳态过程;(3)导热系数为常数的情千里之行,始于足下况下计算导热量。

③ 容易模型的热辐射散热量计算。

④ 传热过程概念;传热过程中传热系数k 的推导。

2. 稳态热传导① 傅里叶导热定律内容、表达式及适用范围。

② 温度场特点及等温面、等温线、热流线等各相关名词。

③ 三维非稳态导热微分方程的普通形式及针对一系列详细情形导出的相应简化形似及适用范围。

④ 热蔓延率。

⑤ 典型一维稳态下,单层、多层平壁;单层、多层圆筒壁导热相关问题的分析及计算。

⑥ 第二、三类边界条件一维物体稳态导热问题的容易模型导热分析计算。

⑦ 一维稳态导热下肋片(矩形或环形肋片)散热、肋效率及肋面总效率的分析计算。

中考专题08热学计算(知识点复习+例题讲解+过关练习) (原卷版)

中考专题08热学计算(知识点复习+例题讲解+过关练习) (原卷版)

专题08 热学计算【考点分析】章节考点考试题型难易度内能比热容计算选择题、填空题、计算题 ★★★ 热值计算 选择题、填空题、计算题 ★★ 热效率选择题、填空题、计算题★★【知识点总结+例题讲解】一、比热容计算:1.公式:tm Q c ∆⋅=放吸/2.变形:Q 吸=cm △t【例题1】质量为2kg 的水温度升高5℃。

求:水吸收的热量Q 吸。

[c 水=4.2×103J/(kg •℃)]【变式1】完成以下计算:(1)水的比热容是4.2×103J/(kg •℃),将2kg 水从20℃加热到100℃,求水吸收的热量; (2)将2kg 汤从20℃加热到100℃,需要吸收6.4×105J 的热量,求汤的比热容。

【例题2】质量相同的A 、B 两金属块,把它们都加热到100℃,然后分别投入装有质量相同、初温都为0℃的C 、D 两杯水中,测量的结果:金属块A 使C 杯的水温升高了10℃,金属块B 使D 杯的水温升高了20℃.设两金属块比热容为c A 和c B ,则c A 与c B 的比值为( ) A .4:9 B .9:4C .19:9D .9:19【变式2】将一杯热水倒入容器内的冷水中,冷水温度升高10℃,又向容器内倒入同样一杯热水,冷水温度又升高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水,则冷水温度将再升高(不计热损失)( ) A .0℃ B .6℃C .6℃以上D .4℃二、热值计算:1.公式:mQ q 放=(或VQ q 放=一般用于气体、液体燃料)其中:m 为燃料的质量,V 为燃料的体积,q 为燃料的热值 2.公式变形:(1)qm Q =放 (已知热值及燃料质量,求燃烧放出的热) (2)qQ m 放=(已知燃烧放出的热及热值,求燃料的质量)【例题3】已知天然气的热值为4.0×107J/m 3,完全燃烧2.1m 3的天然气可以获得J 的热量,不计热量损失,这些热量可以使500kg 的水,温度升高℃。

热学专题(2024高考真题及解析)

热学专题(2024高考真题及解析)

热学专题1.[2024·安徽卷] 某人驾驶汽车,从北京到哈尔滨.在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体),于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变).已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa.哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa.求:(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体压强的大小;(2)充进该轮胎的空气体积.1.(1)2.5×105 Pa(2)6 L[解析] (1)在哈尔滨时,设充气前该轮胎内气体压强的大小为p2.由查理定律可得p1T1=p2 T2其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K解得p2=2.5×105 Pa(2)设充进该轮胎的空气体积为V.以充进的空气和该轮胎内原有的气体整体为研究对象,由玻意耳定律可得p2V0+p0V=p1V0解得V=6 L2.[2024·北京卷] 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体,且气体分子个数不变,外界大气压不变.在上浮过程中气泡内气体 ()A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热2.D[解析] 上浮过程气泡内气体的温度不变,内能不变,故A错误;气泡内气体压强p=p0+ρ水gh,故上浮过程气泡内气体的压强减小,故B错误;由玻意耳定律pV=C知,气体的体积变大,故C错误;上浮过程气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W 知,气体从水中吸热,故D正确.3.[2024·甘肃卷] 如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A 、B 两部分,隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积).容器横截面积为S 、长为2l.开始时系统处于平衡态,A 、B 体积均为Sl ,压强均为p 0,弹簧为原长.现将B 中气体抽出一半,B 的体积变为原来的34.整个过程系统温度保持不变,气体视为理想气体.求: (1)抽气之后A 、B 的压强p A 、p B . (2)弹簧的劲度系数k.3.(1)45p 0 23p 0 (2)8p 0S15l[解析] (1)抽气前两部分的体积为V =Sl ,对A 分析,抽气后V A =2V -34V =54Sl 根据玻意耳定律得p 0V =p A ·54V 解得p A =45p 0对B 分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即V B =12V ,则根据玻意耳定律得p 0·12V =p B ·34V 解得p B =23p 0(2)由题意可知,弹簧的压缩量为l4,对活塞受力分析有p A S =p B S +F 根据胡克定律得F =k l4联立得k =8p 0S15l4.[2024·广东卷] 差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统.如图所示,A、B 两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变.当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭.当环境温度T1=300 K时,A内气体体积V A1=4.0×10-2 m3;B 内气体压强p B1等于大气压强p0.已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小g取10 m/s2.A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到T2=270 K时:(1)求B内气体压强p B2;(2)求A内气体体积V A2;(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m.4.(1)9×104 Pa(2)3.6×10-2 m3(3)110 kg[解析] (1)当环境温度降低到T2=270 K时,B内气体压强降低.若此时差压阀没打开,设p B2'为差压阀未打开时B内气体的压强,B内气体体积不变,由查理定律得p0 T1=p B2' T2解得p B2'=9×104 Pa由于A、B内气体压强差p0-p B2'<Δp,故差压阀未打开,则p B2=p B2'即p B2=9×104 Pa(2)差压阀未打开时,A内气体的压强不变,由盖-吕萨克定律得V A1 T1=V A2 T2解得V A2=3.6×10-2 m3(3)倒入铁砂后,B内气体的温度和体积都不变,但压强增加,故可知A中气体通过差压阀进入B中,当B内气体压强为p0时,A内气体压强比B内气体压强高Δp,再根据A的活塞受力平衡可知(p0+Δp)S=p0S+mg解得m=110 kg5.[2024·广西卷] 如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积S =500 mm 2的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的b 处,此时封闭气体的长度l 0=200 mm .推动轻杆先使活塞从b 处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm 的a 处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b 处.设活塞从a 处向左移动的距离为x ,封闭气体对活塞的压力大小为F ,膨胀过程F -15+x曲线如图乙.大气压强p 0=1×105 Pa .(1)求活塞位于b 处时,封闭气体对活塞的压力大小; (2)推导活塞从a 处到b 处封闭气体经历了等温变化;(3)画出封闭气体等温变化的p -V 图像,并通过计算标出a 、b 处坐标值.5.(1)50 N (2)见解析 (3)如图所示[解析] (1)活塞位于b 处时,根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p 0,故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F =p 0S =1×105×500×10-6 N=50 N (2)根据题意可知F -15+x 图线为一条过原点的直线,设斜率为k ,可得F =k ·15+x 根据F =pS 可得气体压强为p =k(5+x )S故可知活塞从a 处到b 处对封闭气体由玻意耳定律得 pV =k(5+x )S·S ·(x +5)×10-3=k ·10-3故可知该过程中封闭气体的pV 值恒定不变,故可知a →b 过程封闭气体做等温变化.(3)分析可知全过程中气体做等温变化,开始在b 处时,有 p b V b =p 0Sl 0在b 处时气体体积为 V b =Sl 0=10×10-5 m 3 在a 处时气体体积为 V a =Sl a =0.25×10-5 m 3 根据玻意耳定律有 p a V a =p b V b =p 0Sl 0解得p a=40×105 Pa故封闭气体等温变化的p-V图像如图6.[2024·海南卷] 用铝制易拉罐制作温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀,吸管与罐密封性良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐体积为330 cm3,薄吸管底面积为0.5 cm2,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐口10 cm,不考虑大气压强变化,下列说法正确的是()A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏B.该装置所测温度不高于31.5 ℃C.该装置所测温度不低于23.5 ℃D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大6.B[解析] 设油柱离罐口的距离为x,由盖-吕萨克定律得V1T1=VT,其中V1=V0+Sl1=335cm3,T1=(273+27)K=300 K,V=V0+Sl=(330+0.5x)cm3,代入解得T=(3067x+1980067)K,根据T=(t+273) K可知t=(3067x+150967)℃,故若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误;当x=20 cm时,该装置所测的温度最高,代入解得t max≈31.5 ℃,故该装置所测温度不高于31.5 ℃,当x=0时,该装置所测的温度最低,代入解得t min≈22.5 ℃,故该装置所测温度不低于22.5 ℃,故B正确,C错误;其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,由盖-吕萨克定律可知,油柱离罐口距离不变,故D错误.7.(多选)[2024·海南卷] 一定质量的理想气体从状态a 开始经ab 、bc 、ca 三个过程回到原状态,已知ab 垂直于T 轴,bc 延长线过O 点,下列说法正确的是 ( )A .bc 过程外界对气体做功B .ca 过程气体压强不变C .ab 过程气体放出热量D .ca 过程气体内能减小7.AC [解析] 由理想气体状态方程pVT =C ,化简可得V =Cp ·T ,V -T 图线中,各点与原点连线的斜率的倒数表示气体的压强,则图线的斜率越大,压强越小,故p a <p b =p c ,bc 过程为等压变化,气体体积减小,外界对气体做功,故A 正确;由A 选项可知,ca 过程气体压强减小,故B 错误;ab 过程为等温变化,故气体内能不变,即ΔU =0,气体体积减小,外界对气体做功,故W >0,根据热力学第一定律ΔU =Q +W ,解得Q <0,故ab 过程气体放出热量,故C 正确;ca 过程,气体温度升高,内能增大,故D 错误.8.(多选)[2024·河北卷] 如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接.汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计.活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后 ( )A .弹簧恢复至自然长度B .活塞两侧气体质量相等C .与初始时相比,汽缸内气体的内能增加D .与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少8.ACD [解析] 初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力而处于平衡状态,弹簧处于压缩状态.因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧真空散逸,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,由于最终左、右两侧气体相通,故两侧气体压强相等,因此弹簧恢复原长,A 正确;由于活塞向左移动,最终两侧气体压强相等,左侧气体体积小于右侧气体体积,所以左侧气体质量小于右侧气体质量,B 错误;密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,与初始时相比,弹簧弹性势能减少了,所以气缸内气体的内能增加,C 正确;初始时气体都在活塞左侧,最终气体充满整个汽缸,所以初始时活塞左侧单位体积内气体分子数应该是最终的两倍,D 正确.9.[2024·湖北卷] 如图所示,在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一部分理想气体,活塞横截面积为S ,能无摩擦地滑动.初始时容器内气体的温度为T 0,气柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一定热量后,活塞缓慢上升15h 再次平衡.已知容器内气体内能变化量ΔU 与温度变化量ΔT 的关系式为ΔU =C ΔT ,C 为已知常数,大气压强恒为p 0,重力加速度大小为g ,所有温度都为热力学温度.求: (1)再次平衡时容器内气体的温度. (2)此过程中容器内气体吸收的热量.9.(1)65T 0 (2)15h (p 0S +mg )+15CT 0[解析] (1)容器内气体进行等压变化,则由盖-吕萨克定律得V 0T 0=V1T 1即ℎS T 0=(ℎ+15ℎ)S T 1解得T 1=65T 0(2)此过程中容器内气体内能增加量ΔU =C (T 1-T 0) 容器内气体压强p =p 0+mgS气体体积增大,则气体对外做功,W =-pS ·15h 根据热力学第一定律得ΔU =W +Q 联立解得Q =15h (p 0S +mg )+15CT 010.[2024·湖南卷] 一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p 、体积为V.气球内空气可视为理想气体.(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p 0,求此时气体的体积V 0(用p 0、p 和V 表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小,但身边仅有一个电子天平.将气球置于电子天平上,示数为m =8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响).小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p 和体积V 还满足:(p -p 0)(V -V B 0)=C ,其中p 0=1.0×105 Pa 为大气压强,V B 0=0.5×10-3 m 3为气球无张力时的最大容积,C =18 J 为常数.已知该气球自身质量为m 0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m 3,g 取10 m/s 2.求气球内气体体积V 的大小.10.(1)pVp0(2)5×10-3 m3[解析] (1)理想气体做等温变化,根据玻意耳定律有pV=p0V0解得V0=pVp0(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρ0V0对气球进行受力分析如图所示根据平衡条件有mg+ρ0gV=m气g+m0g结合题中p和V满足的关系(p-p0)(V-V B0)=C联立解得V=5×10-3 m311.[2024·江苏卷] 某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300 K、压强为105 Pa 的气体,容器内有一个面积为0.06 m2的观测台.现将这个容器移动到月球,容器内的温度变成240 K.整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态.求:(1)气体现在的压强;(2)观测台对气体的压力.11.(1)8×104 Pa(2)4.8×103 N[解析] (1)由题知,整个过程可认为气体的体积不变,则根据查理定律得p1T1=p2 T2解得p2=8×104 Pa(2)根据压强的定义,观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103 N12.[2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理想气体经ABCDA 完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程.已知T1=1200 K,T2=300 K,气体在状态A的压强p A=8.0×105 Pa,体积V1=1.0 m3,气体在状态C的压强p C=1.0×105 Pa.求:(1)气体在状态D的压强p D;(2)气体在状态B的体积V2.12.(1)2.0×105 Pa(2)2.0 m3[解析] (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化,根据查理定律有p DT2=p A T1解得p D=2.0×105 Pa(2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化,根据玻意耳定律有p C V2=p D V1解得V2=2.0 m3气体从状态B到状态C发生等容变化,因此气体在状态B的体积也为V2=2.0 m313.[2024·山东卷] 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程,a→b过程是等压过程,b→c过程中气体与外界无热量交换,c→a过程是等温过程.下列说法正确的是 ()A.a→b过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B.b→c过程,气体对外做功,内能增加C.a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.a→b过程,气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量13.C[解析] a→b过程是等压过程且体积增大,则W ab<0,由盖-吕萨克定律可知T b>T a,则ΔU ab>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功,另一部分用于增加内能,A错误;b→c过程中气体与外界无热量交换,即Q bc=0,由于气体体积增大,则W bc<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,ΔU bc<0,即气体内能减少,B错误;c→a过程是等温过程,即T c=T a,则ΔU ac=0,根据热力学第一定律可知a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,C正确;由A项分析可知Q ab=ΔU ab-W ab,由B项分析可知W bc=ΔU bc,由C项分析可知0=W ca+Q ca,又ΔU ab+ΔU bc=0,联立解得Q ab-(-Q ca)=(-W ab-W bc)-W ca,根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界与气体之间做的功,结合题图可知a→b→c过程气体对外界做的功大于c→a过程外界对气体做的功,即-W ab-W bc>W ca,则Q ab-(-Q ca)>0,即a→b过程气体从外界吸收的热量Q ab大于c→a过程放出的热量-Q ca,D错误.14.[2024·山东卷] 图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0 cm2,长度H=100.0 cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0 cm2、高度h=20.0 cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2,大气压p0=1.0×105 Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度.(1)求x;(2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V.14.(1)2 cm(2)8.92×10-4 m3[解析] (1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1(H-x)S1=p2HS1根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0联立解得x=2 cm(2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有S2)p0V+p2HS1=p3(HS1+ℎ2=p0又p3+ρg·ℎ2联立解得V=8.92×10-4 m315.(多选)[2024·新课标卷] 如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程.上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程.下列说法正确的是()A.1→2过程中,气体内能增加B.2→3过程中,气体向外放热C.3→4过程中,气体内能不变D.4→1过程中,气体向外放热15.AD[解析] 1→2为绝热过程,则Q=0,由于气体体积减小,则外界对气体做功,即W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,即气体内能增加,故A正确;2→3为等压过程,气体体积增大,根据盖-吕萨克定律可知,气体温度升高,则气体内能增大,即ΔU>0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即气体从外界吸热,故B错误;3→4为绝热过程,则Q=0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU<0,即气体内能减小,故C错误;4→1为等容过程,压强减小,根据查理定律可知,气体温度降低,则气体内能减小,即ΔU<0,由于体积不变,则W=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q<0,即气体向外放热,故D正确.16.[2024·浙江6月选考] 如图所示,测定一个形状不规则小块固体体积,将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中,开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管,其横截面积为S,接口用蜡密封.容器内充入一定质量的理想气体,并用质量为m的活塞封闭,活塞能无摩擦滑动,稳定后测出气柱长度为l1.将此容器放入热水中,活塞缓慢竖直向上移动,再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2.已知S=4.0×10-4 m2,m=0.1 kg,l1=0.2 m,l2=0.3 m,T2=350 K,V0=2.0×10-4 m3.大气压强p0=1.0×105 Pa,环境温度T1=300 K,g取10 m/s2.(1)在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力(选填“变大”“变小”或“不变”),气体分子的数密度(选填“变大”“变小”或“不变”);(2)求此不规则小块固体的体积V;(3)若此过程中气体内能增加10.3 J,求吸收的热量Q.16.(1)不变 变小 (2)4×10-5 m 3 (3)14.4 J[解析] (1)温度升高时,活塞缓慢上升,受力不变,故封闭气体压强不变,由p =F S 知器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变;由于气体体积变大,所以气体分子的数密度变小.(2)气体发生等压变化,有V 0-V+l 1S T 1=V 0-V+l 2S T 2 解得V =4×10-5 m 3(3)此过程中,外界对气体做功为W =-p 1S (l 2-l 1)对活塞受力分析,有p 1S =mg +p 0S由热力学第一定律得ΔU =W +Q其中ΔU =10.3 J联立解得Q =14.4 J。

高考物理选考热学多选题模拟题(一)含答案与解析.docx

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高考物理选考热学多选题模拟题(一)含答案与解析组卷老师:莫老师评卷人得分一.多选题(共40小题)1.下列说法正确的是()A.凡是不违背能量守恒定律的实验构想,都是能够实现的B.做功和热传递在改变内能的效果上是等效的,这表明要使物体的内能发生变化,既可以通过做功来实现,也可以通过热传递来实现C.保持气体的质量和体积不变,当温度升高时,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.在水池中,一个气泡从池底浮起,此过程可认为气泡的温度不变,气泡内气体为理想气体,则外界对气泡做正功,同时气泡吸热2.下列说法中正确的是()A.温度越高,分子的无规则热运动越剧烈B.物体的温度越高,所有分子的动能都一定越大C.分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小D.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高E.如果物体从外界吸收了热量,则物体的内能一定增加3.下列说法正确的是()A.第二类永动机违反了热力学第二定律,但不违反能量守恒定律B.被踩扁的乒乓球(表面没有开裂)放在热水里浸泡,恢复原状的过程中,球内气体对外做正功的同时会从外界吸收热量C.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表而具有收缩的趋势D.两个分子间分子势能减小的过程中,两分子间的相互作用力可能减小E.布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动4.下列说法正确的是()A.温度高的物体分子的平均动能一定大B.气体分子的体积大小等于气体的摩尔体积跟阿伏伽德罗常数的比值C.一定质量的o°c的冰溶解为0°C的水,分子平均动能不变,分子势能增加D.通过技术革新可以达到绝对零度以下E.一定质量的理想气体吸热热量,它的内能可不变5.下列说法正确的是()A.水是浸润液体,水银是不浸润液体B.布朗运动和扩散现象都可以在气体、液体中发牛C.只要经历足够长的时间,密封在瓶内的酒精一定会全部变成气体D.塑料丝尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形是表面张力的缘故E.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,不违背热力学第二定律6.下列说法正确的是()A.布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力B.物体的内能在宏观上只与其所处状态及温度有关C.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行D.分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离增大而减小E.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力7.下列说法不正确的是()A.当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力均减小,但斥力减小得更快,所以分子间的作用力表现为引力B.所有晶体都具有各向异性C.自由落体运动的水滴呈球形D.在完全失重的状态下,一定质量的理想气体压强为零E.摩尔质量为M ( kg/mol)>密度为p (kg/m3)的In?的铜所含原子数为止N AM (阿伏伽德罗常数为N A)&以下说法正确的是()A.饱和蒸汽在等温变化的过程中,随体积减小压强增大C.气体放岀热量,其分子的平均动能可能增大D.将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子,则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大,分子势能是先减小冉增大E.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润9.下列说法正确的是()A.花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了花粉分子在不停的做无规则运动B.外界对气体做正功,气体的内能不一定增加C.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距D.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律E.晶体熔化过程中,分子的平均动能保持不变,分子势能增大10.质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,由液态1到气态III变化过程中温度T随加热时间t变化关系如图所示,单位时间所吸收的热量可看做不变,气态III可看成理想气体。

高考物理真题(2013)专题解析--热学

高考物理真题(2013)专题解析--热学

十八热学1.(2013高考上海物理第5题)液体与固体具有的相同特点是(A)都具有确定的形状(B)体积都不易被压缩(C)物质分子的位置都确定(D)物质分子都在固定位置附近振动答案:B解析:液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩,选项B正确。

2.(2013高考上海物理第15题)已知湖水深度为20m,湖底水温为4℃,水面温度为17℃,大气压强为1.0×105Pa。

当一气泡从湖底缓慢升到水面时,其体积约为原来的(取g=10m/s2,ρ=1.0×103kg/m3)(A)12.8倍(B)8.5倍(C)3.1倍(D)2.1倍答案:C解析:湖底压强大约为3个大气压,由气体状态方程,当一气泡从湖底缓慢升到水面时,其体积约为原来的3.1倍,选项C正确。

3.(2013高考福建理综第29题)(1)下列四个图中,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解析:分子间作用力f=0时对应的分子势能E P最小,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B。

4.(2013高考福建理综第29题)(2)某自行车轮胎的容积为V.里面已有压强为p0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 .0p p VB .0p p V C.(0p p -1)V D.(0p p +1)V. 答案:C解析:设要向轮胎充入体积为V ’的空气,由玻意耳定律,p 0V+p 0V ’=pV ,解得:V ’=.(0p p -1)V ,选项C 正确。

5.(2013高考北京理综第13题)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 解析:液体中悬浮微粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,这类现象称为布朗运动,选项A 正确B 错误。

高考物理二轮总复习精品课件 第一编 核心专题突破 专题6 热学 近代物理 第一讲热学 (3)

高考物理二轮总复习精品课件 第一编 核心专题突破 专题6 热学 近代物理 第一讲热学 (3)
T= T0=2.5T0。
2
3
汽缸内气体体积变为2V0,由理想气体
规律总结
多个系统相互联系的恒定质量气体问题,往往以压强建立起系统间的关系,
各系统独立进行状态分析。要确定每个研究对象的变化性质,分别应用相
应的实验定律,并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有
效关联。若活塞可自由移动,一般要根据活塞的平衡状态确定两部分气体
螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚
集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管
边缘部位。气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,
从A端流出,边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(
)
A.A端为冷端,B端为热端
B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
量的氮气(视为理想气体),在不同温度下分子速率分布如图所示,纵坐标表
示各速率区间的氮气分子数所占总分子数的百分比,横坐标表示分子的速
率,图线甲为实线、图线乙为虚线。下列说法正确的是( ABD )
A.图线甲对应的氮气压强较大
B.图线甲对应的氮气分子的平均动能较大
C.由图像能直接求出任意速率区间内氮气
分子数目
分子热运动的平均速率减小,而不是所有分子热运动速率都减小,速率大的
分子数占总分子数比例减少。选项A、B、D错误,C正确。
分层演练——拿高分
练真题·明考向
1.(命题角度2、3)(多选)(2022湖南卷改编)利用“涡流效应”可实现冷热气
体的分离。如图所示,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分
离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以
的压强关系。

专题七 第1讲 分子动理论、气体及热力学定律

专题七  第1讲 分子动理论、气体及热力学定律
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真题再做
解析:(1)过程①中,气体由a到b,体积V
不变、T升高,则压强增大,A错; 过程②中,气体由b到c,体积V变大,对外 界做功,B对; 过程④中,气体由d到e,温度T降低,内能ΔU减小,体积V不变,
气体不做功,根据热力学第一定律 ΔU=Q+W得Q<0,即气体
温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚
好到达b处.求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体 对外所做的功.重力加速度大小为g.
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真题再做
解析:(1)气体的内能不考虑气体自身重力的影响,故气体的 内能不包括气体分子的重力势能,A错;实际气体的内能包 括气体的分子动能和分子势能两部分,B、E对;气体整体源自B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量 D.状态c、d的内能相等 E.状态d的压强比状态b的压强小
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(2)如图, 容积为 V 的汽缸由导热材料制成, 面积为 S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸 上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上 有一阀门 K.开始时, K 关闭, 汽缸内上下两部分气 体的压强均为 p0.现将 K 打开,容器内的液体缓慢 V 地流入汽缸,当流入的液体体积为 时,将 K 关闭,活塞平衡时 8 V 其下方气体的体积减小了 .不计活塞的质量和体积,外界温度保 6 持不变,重力加速度大小为 g.求流入汽缸内液体的质量.

中考热点透视(解析):热学实验专题一:探究物质的比热容、热值考题荟萃

中考热点透视(解析):热学实验专题一:探究物质的比热容、热值考题荟萃

探究物质的比热容、燃料的热值实验一.实验探究题(共37 小题)1.(2018•威海)在探究热现象的实验中,小明将质量相等的冰和石蜡分别装在两个相同的试管中,并放在一个装有水的大烧杯中进行加热,如图甲所示,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象,如图乙所示,请回答下列问题:(1)将两试管放在同一个装有水的大烧杯中进行加热,目的是。

(2)由图乙可知,(选填“A”或“B”)是冰,该物质在第4 分钟时的状态为,冰在熔化过程中增大(选填“分子动能”成“分子势能”,当冰全部熔化后,继续加热使烧杯中的水沸腾并持续一段时间,发现试管中的水始终不会沸腾,其原因可能是。

(3)加热1 分钟,冰、石蜡均为固态,由图乙可知,此时(选填“冰”或“石蜡”)的比热容较大。

2.(2018•重庆)小华同学在做“观察水的沸腾”实验中:①小华加热水的过程中,观察到温度计示数如图(甲)所示,则此时水的温度为℃。

②小华把水温加热到90℃开始计时,每过1min 观察并记录一次水温,观察到水沸腾后继续加热一段时间。

他画出的温度﹣时间图象如图(乙)所示。

由此可得出,水在沸过程中要继续吸热,但温度(选填”升高””降低“或”不变”)。

3.(2018•德州)在探究“水沸腾时温度变化的特点”实验中:(1)安装好实验器材后,为缩短实验时间,小强在烧杯中倒入热水,热水中温度计的示数如图甲所示,此时温度计的示数为(2)当水温接近90℃时,每隔1min 记录一次温度,并绘制了图乙所示水温随时间变化的图象,由图象可知:水沸腾时的特点是(3)小强观察到:沸腾时水中气泡的情形为图丙中图。

(选填“A“或“B“)(4)小强同学想提高水的沸点,换用了火力更大的酒精灯加热,这种做法(选填“可行”或“不可行”)。

4.(2017•莱芜)小华同学用温度计测出一部分冰的温度如图甲所示,然后利用图乙所示装置对100g 冰加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。

图丙是他根据记录的数据绘制的温度﹣﹣时间图象,根据图甲和图丙图象可知:(1)图甲中温度计的示数为℃;(2)在BC 阶段中C 点处物质的内能 B 点处物质的内能(选填“大于”、“小于”或“等于”),理由是;(3)设相同时间内物质吸收的热量相同,则BC 阶段物质共吸收了J 的热=2.1×103J/(kg•℃),c 水=4.2×103J/(kg•℃)〕;量〔c冰(4)由丙图可以看出AB、CD 段升高的温度相同,但CD 段加热的时间长,其原因是。

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专题定位本专题用三讲时分别解决选修3-3、3-4、3-5中高频考查问题,高考对本部分内容考查的重点和热点有:选修3-3:①分子大小的估算;②对分子动理论内容的理解;③物态变化中的能量问题;④气体实验定律的理解和简单计算;⑤固、液、气三态的微观解释和理解;⑥热力学定律的理解和简单计算;⑦用油膜法估测分子大小等内容.选修3-4:①波的图象;②波长、波速和频率及其相互关系;③光的折射及全反射;④光的干涉、衍射及双缝干涉实验;⑤简谐运动的规律及振动图象;⑥电磁波的有关性质.选修3-5:①动量守恒定律及其应用;②原子的能级跃迁;③原子核的衰变规律;④核反应方程的书写;⑤质量亏损和核能的计算;⑥原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等.应考策略选修3-3内容琐碎、考查点多,复习中应以四块知识(分子动理论、从微观角度分析固体、液体、气体的性质、气体实验定律、热力学定律)为主干,梳理出知识点,进行理解性记忆.选修3-4内容复习时,应加强对基本概念和规律的理解,抓住波的传播和图象、光的折射定律这两条主线,强化训练、提高对典型问题的分析能力.选修3-5涉及的知识点多,而且多是科技前沿的知识,题目新颖,但难度不大,因此应加强对基本概念和规律的理解,抓住动量守恒定律和核反应两条主线,强化典型题目的训练,提高分析综合题目的能力.第1讲 热 学高考题型1 热学基本知识1.分子动理论(1)分子大小①阿伏加德罗常数:N A =6.02×1023mol -1.②分子体积:V 0=V mol N A(占有空间的体积). ③分子质量:m 0=M mol N A. ④油膜法估测分子的直径:d =V S . (2)分子热运动的实验基础:扩散现象和布朗运动.①扩散现象特点:温度越高,扩散越快.②布朗运动特点:液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动,颗粒越小、温度越高,运动越剧烈.(3)分子间的相互作用力和分子势能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r 0(分子间的距离为r 0时,分子间作用的合力为0)时,分子势能最小.2.固体和液体(1)晶体和非晶体的分子结构不同,表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化.(2)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性.(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切. 例1 关于热学基本知识的易错点辨析(正确的打“√”号,错误的打“×”号)(1)布朗运动是液体分子的无规则运动( )(2)布朗运动并不是液体分子的运动,但它说明分子永不停息地做无规则运动( )(3)液体温度越高,布朗运动会越激烈( )(4)布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的不规则性()(5)悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显()(6)悬浮在液体中的微粒越小,受到液体分子的撞击就越容易平衡()(7)布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的()(8)在较暗的房间里,看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动()(9)布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动()(10)显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性()(11)悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒,气温越高,运动越剧烈()(12)扩散运动就是布朗运动()(13)扩散现象与布朗运动都与温度有关()(14)扩散现象不仅能发生在气体和液体中,固体中也可以()(15)“酒香不怕巷子深”与分子热运动有关()(16)水不容易被压缩说明分子间存在分子力()(17)用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,说明此时分子间只存在引力而不存在斥力()(18)分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小()(19)将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子,则这两个分子间的分子力先增大后减小最后再增大()(20)当分子间距离增大时,分子间的引力减少,斥力增大()(21)若两分子间距离减小,分子间斥力增大,引力减小,合力为斥力()(22)当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小()(23)分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距增加时,分子间的引力增大,斥力减小()(24)分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小()(25)分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,先减小后增大()(26)分子间距离增大时,分子间的引力、斥力都减小()(27)随着分子间距离增大,分子间作用力减小,分子势能也减小()(28)分子间的距离为r0时,分子间作用力的合力为零,分子势能最小()(29)同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现()(30)大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体()(31)单晶体的某些物理性质具有各向异性,而多晶体和非晶体是各向同性的()(32)单晶体和多晶体都有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点()(33)晶体在各个方向上的导热性能相同,体现为各向同性()(34)单晶体的物理性质具有各向异性()(35)太空中水滴成球形,是液体表面张力作用的结果()(36)漂浮在热菜汤表面上的油滴,从上面的观察是圆形的,是油滴液体呈各向同性的缘故()(37)液体与大气相接触,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引()(38)由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间只有引力,没有斥力,所以液体表面具有收缩的趋势()(39)液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部()(40)液体表面的分子距离大于分子间的平衡距离,使得液面有表面张力()(41)叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用()(42)肥皂水的水面能托住小的硬币主要与液体的表面张力有关()(43)雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力()(44)液晶具有液体的流动性,同时具有晶体的各向异性特征()(45)液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点()(46)当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大()(47)空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,水蒸发越快()(48)只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数()(49)用阿伏加德罗常数和某种气体的密度,就可以求出该种气体的分子质量()(50)已知某气体的摩尔体积V,再知道阿伏加德罗常数N A,就可以求出一个气体分子的体积()(51)只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积()(52)用阿伏加德罗常数和某种气体的密度,就一定可以求出该种气体的分子质量()(53)达到热平衡的两个物体具有相同的热量()(54)物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大()(55)温度升高时物体内的每个分子的运动速率一定增大()(56)物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能()(57)物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和()(58)温度升高,物体内每个分子的动能一定增大()(59)相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大()(60)气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力()(61)单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大()(62)气体的压强是由于大量分子频繁撞击器壁产生的()(63)若气体的温度不变,压强增大,说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多()(64)一定质量的理想气体压强不变时,气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少()(65)从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关()(66)气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关()(67)单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强一定减小()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)√(9)×(10)√(11)√(12)×(13)√(14)√(15)√(16)√(17)×(18)×(19)√(20)×(21)×(22)×(23)×(24)×(25)×(26)√(27)×(28)√(29)√(30)×(31)√(32)√(33)×(34)√(35)√(36)×(37)√(38)×(39)×(40)√(41)√(42)√(43)√(44)√(45)√(46)×(47)×(48)√(49)×(50)×(51)×(52)×(53)×(54)√(55)×(56)×(57)√(58)×(59)√(60)√(61)×(62)√(63)√(64)√(65)×(66)√(67)×预测1(2015·新课标全国卷Ⅰ·33)下列说法正确的是________.A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变答案BCD解析晶体有固定的熔点,并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍旧是晶体,选项A错误;固体分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上光学性质不同,表现为晶体具有各向异性,选项B正确;同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体,如金刚石和石墨,选项C正确;晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,选项D正确;熔化过程中,晶体要吸热,温度不变,但是内能增大,选项E错误.预测2下列说法正确的是________.A.布朗运动反映了液体分子在永不停息的做无规则热运动B.气体分子的平均动能增大,压强也一定增大C.不同温度下,水的饱和汽压都是相同的D.完全失重状态下悬浮的水滴呈球状是液体表面张力作用的结果E.分子动理论认为,单个分子的运动是无规则的,但是大量分子的运动仍然有一定规律答案ADE解析布朗运动是花粉的无规则运动,间接反映了液体分子在永不停息的做无规则热运动,故A正确;气体分子的平均动能增大,温度升高,但是若体积增大,则单位时间内打在器壁上的分子数会减少,故气体压强不一定增大,故B错误;水的饱和气压随温度升高而增大,故C错误;完全失重状态下悬浮的水滴呈球状是液体表面张力作用的结果,故D正确;分子动理论认为,单个分子的运动是无规则的,但是大量分子的运动仍然有一定规律,基本呈现的是速度大小中间多两头少的规律,故E正确.高考题型2热力学定律的理解1.物体内能变化的判定:温度变化引起分子平均动能的变化;体积变化,分子间的分子力做功,引起分子势能的变化.2.热力学第一定律(1)公式:ΔU=W+Q;(2)符号规定:外界对系统做功,W>0;系统对外界做功,W<0.系统从外界吸收热量,Q>0;系统向外界放出热量,Q<0.系统内能增加,ΔU>0;系统内能减少,ΔU<0.3.热力学第二定律的表述:①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述).②不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述).③第二类永动机是不可能制成的.例2关于热力学定律的理解,下列说法是否正确(正确的打“√”号,错误的打“×”号)(1)外界对系统做功,其内能一定增加()(2)系统从外界吸收热量,其内能一定增加()(3)一定质量的理想气体发生绝热膨胀时,其内能不变()(4)一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能增大()(5)在轮胎爆裂这一短暂过程中,气体膨胀,温度下降()(6)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程外界对其做功,瓶内空气内能增加()(7)热量能够自发地从高温物体传导到低温物体,但不能自发地从低温物体传导到高温物体()(8)利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能是可能的()(9)自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,是不可逆的()(10)功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程()(11)空调既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性()(12)不断改进工艺,热机的效率可能达到100%()(13)热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体,是因为违背了热力学第一定律()(14)“第一类永动机”不可能制成,是因为它违反了能量守恒定律()(15)“第二类永动机”不可能制成是因为它违反了能量守恒定律()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×(7)√(8)√(9)√(10)×(11)×(12)×(13)×(14)√(15)×预测3下列说法中正确的是________.A.随着科学技术的发展,制冷机的制冷温度可以降到-280℃B.随着科学技术的发展,热量可以从低温物体传到高温物体C.随着科学技术的发展,热机的效率可以达到100%D.无论科技怎样发展,第二类永动机都不可能实现E.无论科技怎样发展,都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的答案BDE解析热力学温度与分子的平均动能成正比,分子热运动的平均动能不可能为零,制冷机的制冷温度不可以降到-273℃以下,故A错误;随着科学技术的发展,热量可以从低温物体传到高温物体,故B正确;根据热力学第二定律,热机的效率不可以达到100%,故C错误;不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,即第二类永动机都不可能实现,故D正确;做功和热传递都可以改变物体的内能,无论科技怎样发展,都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的,故E正确.预测4 一定质量的理想气体从状态a 开始,经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态,其V -T 图象如图1所示,P a 、P b 、P c 分别表示状态a 、b 、c 的压强,下列判断正确的是________.图1A .过程ab 中气体一定吸热B .P c =P b >P aC .过程bc 中分子势能不断增大D .过程bc 中每一个分子的速率都减小E .过程ca 中气体吸收的热量等于对外做的功答案 ABE解析 由a 到b ,气体做等容变化,根据ΔU =Q +W ,温度升高、内能增大,故气体一定吸热,故A 正确;从b 到c 做的是等压变化,故P c =P b ,a 到b 为等容变化,温度升高,压强变大,P b >P a ,故B 正确;气体没有分子势能,故C 错误;b 到c ,温度降低,分子平均动能降低,平均速率减小,但不是每一个分子的速率都减小,故D 错误;c 到a ,气体等温变化,根据ΔU =Q +W ,气体吸收的热量等于对外做的功,故E 正确,故选A 、B 、E.高考题型3 气体实验定律的应用1.气体实验定律(1)等温变化:pV =C 或p 1V 1=p 2V 2;(2)等容变化:p T =C 或p 1T 1=p 2T 2; (3)等压变化:V T =C 或V 1T 1=V 2T 2; (4)理想气体状态方程:pV T =C 或p 1V 1T 1=p 2V 2T 2. 2.应用气体实验定律的三个重点环节:(1)正确选择研究对象:对于变质量问题要保证研究质量不变的部分;对于多部分气体问题,要各部分独立研究,各部分之间一般通过压强找联系.(2)列出各状态的参量:气体在初、末状态,往往会有两个(或三个)参量发生变化,把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律.(3)认清变化过程:准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律.例3 (2015·新课标全国Ⅰ·33)如图2,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m 1=2.50kg ,横截面积为S 1=80.0cm 2;小活塞的质量为m 2=1.50kg ,横截面积为S 2=40.0cm 2;两活塞用刚性轻杆连接,间距为l =40.0cm ;汽缸外大气的压强为p =1.00×105Pa ,温度为T =303K .初始时大活塞与大圆筒底部相距l 2,两活塞间封闭气体的温度为T 1=495K .现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g 取10m/s 2.求:图2(ⅰ)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽缸内封闭气体的温度;(ⅱ)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强.解析 (ⅰ)大小活塞在缓慢下移过程中,受力情况不变,汽缸内气体压强不变,由盖—吕萨克定律得V 1T 1=V 2T 2初状态V 1=l 2(S 1+S 2),T 1=495K 末状态V 2=lS 2代入可得T 2=23T 1=330K (ⅱ)对大、小活塞受力分析则有m 1g +m 2g +pS 1+p 1S 2=p 1S 1+pS 2可得p 1=1.1×105Pa缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡过程中,气体体积不变,由查理定律得p 1T 2=p 2T 3T 3=T =303K解得p 2=1.01×105Pa答案 (ⅰ)330K (ⅱ)1.01×105Pa预测5 如图3所示,一汽缸质量为M =60kg(汽缸的厚度忽略不计且透热性良好),开口向上放在水平面上,汽缸中有横截面积为S =100cm 2的光滑活塞,活塞质量m =10kg.汽缸内封闭了一定质量的理想气体,此时气柱长度为L 1=0.4m .已知大气压为p 0=1×105Pa.现用力缓慢向上拉动活塞,若使汽缸能离开地面,气柱的长度至少是多少?(取重力加速度g =10m/s 2)图3答案 1.1m解析 初状态p 1=p 0+mg S=1.1×105Pa ,V 1=0.4S 汽缸脱离地面有F =mg +Mg =700Np 2=p 0+mg S -F S=0.4×105Pa ,V 2=L 2S 由玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2解得L 2=1.1m即气柱的长度至少是1.1m.预测6 如图4,上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体,横截面积分别为S 1=1cm 2、S 2=2cm 2,细管内水银长度为h 1=4cm ,封闭气体长度为L =6cm.大气压强为p 0=76cmHg ,气体初始温度为T 1=288K ,上管足够长.图4(1)缓慢升高气体温度,求水银刚好全部进入粗管内时的温度T 2;(2)气体温度保持T 2不变,为使封闭气体长度变为8cm ,需向开口端注入的水银柱的体积为多少?答案 (1)468K (2)37cm 3解析 (1)初状态:p 1=p 0+p h 1,V 1=LS 1末状态:p 2=p 0+p h 2,V 2=(L +h 1)S 1又有:S 1h 1=S 2h 2根据p 1V 1T 1=p 2V 2T 2由以上各式并代入数据解得:T 2=468K.(2)气体等温变化有:p 2V 2=p 3V 3解得p 3=97.5cmHg ,设此时水银柱的液面高度差为h 3,有:h 3=97.5cm -76cm =21.5cm注入的水银柱体积V 注=(21.5-2)×2cm 3+2×1cm 3-4×1cm 3=37cm 3.高考题型4 热学中的综合问题例4 (2015·新课标全国Ⅱ·33(2))如图5,一粗细均匀的U 形管竖直放置,A 侧上端封闭,B 侧上端与大气相通,下端开口处开关K 关闭;A 侧空气柱的长度为l =10.0cm ,B 侧水银面比A 侧的高h =3.0cm.现将开关K 打开,从U 形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h 1=10.0cm 时将开关K 关闭.已知大气压强p 0=75.0cmHg.图5(ⅰ)求放出部分水银后A 侧空气柱的长度;(ⅱ)此后再向B 侧注入水银,使A 、B 两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.解析 (ⅰ)以cmHg 为压强单位.设A 侧空气柱长度l =10.0cm 时的压强为p ;当两侧水银面的高度差为h 1=10.0cm 时,空气柱的长度为l 1,压强为p 1.由玻意耳定律得pl =p 1l 1①由力学平衡条件得p =p 0+h ②打开开关K 放出水银的过程中,B 侧水银面处的压强始终为p 0,而A 侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B 、A 两侧水银面的高度差也随之减小,直至B 侧水银面低于A 侧水银面h 1为止.由力学平衡条件有p 1=p 0-h 1③联立①②③式,并代入题给数据得l 1=12.0cm ④(ⅱ)当A 、B 两侧的水银面达到同一高度时,设A 侧空气柱的长度为l 2,压强为p 2. 由玻意耳定律得pl =p 2l 2⑤由力学平衡条件有p 2=p 0⑥联立②⑤⑥式,并代入题给数据得l 2=10.4cm ⑦设注入的水银在管内的长度Δh ,依题意得Δh =2(l 1-l 2)+h 1⑧联立④⑦⑧式,并代入题给数据得Δh =13.2cm答案 (ⅰ)12.0cm (ⅱ)13.2cm预测7 1mol 理想气体的压强p 与体积V 的关系如图6所示.气体在状态A 时的压强为p 0,体积为V 0,热力学温度为T 0,在状态B 时的压强为2p 0,体积为2V 0,AB 为直线段.已知该气体内能与温度成正比U =C V T (C V 为比例系数).求:图6(1)气体在B 状态时的热力学温度;(2)气体从状态A 变化到状态B 的过程中吸收的热量.答案 (1)4T 0 (2)3C V T 0+3p 0V 02解析 (1)根据理想气体状态方程p 0V 0T 0=2p 0×2V 0T B, 解得T B =4T 0.(2)根据热力学第一定律,ΔU =W +Q ,根据图象可知W =-(p 0+2p 0)(2V 0-V 0)2, ΔU =C V (4T 0-T 0)解得:Q =3C V T 0+3p 0V 02. 预测8 在某高速公路发生一起车祸,车祸系轮胎爆胎所致.已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5atm,温度为27℃,爆胎时胎内气体的温度为87℃,轮胎中的空气可看做理想气体.(1)求爆胎时轮胎内气体的压强;(2)从微观上解释爆胎前胎内气体压强变化的原因;(3)爆胎后气体迅速外泄,来不及与外界发生热交换,判断此过程胎内原有气体内能如何变化?简要说明理由.答案(1)3atm(2)(3)见解析解析(1)初状态:p1=2.5atm,T1=(27+273) K=300K末状态:T2=(87+273) K=360K爆胎之前气体状态变化为等容变化,由气体实验定律得,p1T1=p2T2,解得p2=3atm.(2)气体体积不变,分子密集程度不变,温度升高时,分子平均动能增大,单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多,分子的平均撞击力增大,所以气体压强增大.(3)气体迅速膨胀对外做功,但短时间内与外界几乎不发生热量传递,由热力学第一定律ΔU =W+Q得,ΔU<0,气体的内能减少.专题强化练1.下列说法正确的是________.A.根据分子动理论可知,当分子力表现为引力时,分子力随分子间距离的增大可能先增大后减小B.液体表面张力产生的原因是:液体表面层分子较密集,分子间引力大于斥力C.根据热力学定律可知,热机的效率不可能达到100%D.对于一定量的气体,当其温度降低时速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加E.热量是热传递过程中,内能大的物体向内能小的物体转移内能多少的量度答案ACD解析当分子力表现为引力时,分子力随分子间距离的增大有可能会先增大后减小,A项正确;液体表面张力产生的原因是:液体表面层分子较稀疏,分子间引力大于斥力,选项B 错误;热机将从高温热源吸收热量的一部分转化为机械能,热机的效率不可能达到100%,C正确;对于一定量的气体,当其温度降低时速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加,分子的平均速率减小,选项D正确;热量是热传递过程中,温度高的物体向温度低的物体转移内能多少的量度,E项错误.2.对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是________.A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加C.温度越高,布朗运动越显著D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大答案ACE解析温度高的物体,分子平均动能一定大,但其内能不一定大,因为物体的内能除了和温度有关,还和物体的体积和摩尔数有关,选项A正确;外界对物体做功的同时,物体可能放热,如果放出的热量较大,物体内能就会减少,选B错误;温度越高,固体颗粒的尺寸越小,布朗运动越显著,选项C正确;当分子间的距离从r0逐渐增大到无穷大时,分子间作用力先增大后减小,所以选项D错误;当分子间作用力表现为斥力时,如果分子间距离逐渐减小,分子力做负功,分子势能增大,选项E正确.3.下列判断正确的是________.A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著B.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大C.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律D.一定质量的理想气体,当它的压强和体积都增大时,其内能一定增加E.因为液体表面层分子分布比内部稀疏,因此液体表面有收缩趋势答案BDE解析液体中悬浮的微粒越小,布朗运动越显著,A错误;当分子力表现为引力时,增大分子间距要克服分子引力做功,分子势能增大,B正确;第二类永动机不可能制成,因为它违反热力学第二定律,C错误;一定质量理想气体的内能仅与温度有关,当它的压强和体积都增大时,气体温度升高,气体内能一定增大,D正确;因为液体表面层分子分布比内部稀疏,因此液体表面在分子引力作用下有收缩趋势,E正确.4.下列叙述中,正确的是________.A.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加。

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