2023版高考物理步步高大二輪復(fù)習(xí)講義第一篇專題六第14講　熱學(xué)【解析版】-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

命題規(guī)律 1.命題角度：(1)分子動(dòng)理論、固體和液體；(2)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程；(3)熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合.2.常用方法：分析法，圖像法.3.?？碱}型：選擇題、計(jì)算題．
考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體和液體
1．估算問(wèn)題
(1)分子總數(shù)：N＝nNA＝eq \f(m,M)NA＝eq \f(V,Vml)NA.
特別提醒：對(duì)氣體而言，V0＝eq \f(V,N)不等于一個(gè)氣體分子的體積，而是表示一個(gè)氣體分子占據(jù)的空間．
(2)兩種分子模型：①球體模型：V＝eq \f(4,3)πR3＝eq \f(1,6)πd3(d為球體直徑)；②立方體模型：V＝a3.
2．分子熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平均速率越大，但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大．
3．分子間作用力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系(如圖)
4．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋
5．晶體與非晶體
6．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)性又具有晶體的光學(xué)各向異性．
例1 (2022·江蘇揚(yáng)州市期末)2021年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)氣泡，如圖所示，氣泡靜止在水中，此時(shí)( )
A．氣泡受到浮力
B．氣泡內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)停止
C．氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力
D．水在氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力
答案 C
解析在失重狀態(tài)下，氣泡不會(huì)受到浮力，A錯(cuò)誤；氣泡內(nèi)分子一直在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；由于在失重狀態(tài)下，氣泡內(nèi)氣體在界面處存在壓力差，所以對(duì)水產(chǎn)生壓力，C正確；水在氣泡界面處，水分子較為稀疏，水分子間作用力表現(xiàn)為引力，D錯(cuò)誤．
例2 (多選)(2022·江西南昌市一模)分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep＝0)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．在圖中的A位置，分子勢(shì)能最小
B．在圖中的B位置，分子間斥力大于引力
C．兩分子從無(wú)窮遠(yuǎn)處靠近的過(guò)程中分子勢(shì)能先減小后增大
D．分子間距從圖中的A點(diǎn)變化到B點(diǎn)的過(guò)程中，分子間的引力和斥力都在不斷減小
答案 ABC
解析由題圖可知，在圖中的A位置，分子勢(shì)能最小，選項(xiàng)A正確；在題圖中的B位置，r0；溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU0，吸熱；QV甲>V0，甲、乙氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)分別為p甲和p乙，現(xiàn)把甲、乙兩氣球以及一個(gè)容積為VG的鋼瓶用帶閥門的三通細(xì)管(容積可忽略)連接，如圖(b)所示．初始時(shí)，鋼瓶?jī)?nèi)為真空，閥門K1和K2均為關(guān)閉狀態(tài)．所有過(guò)程，氣體溫度始終保持不變．
(1)打開閥門K1，甲氣球體積將________(選填“變大”“變小”或“不變”)；
(2)打開閥門K1和K2，把甲、乙兩氣球內(nèi)的所有氣體壓入鋼瓶，求壓入后鋼瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)．
答案 (1)變小 (2)eq \f(p甲V甲＋p乙V乙,VG)
解析 (1)由題意可知V乙>V甲>V0，
由題圖(a)可知p甲>p乙，
所以打開K1后，甲內(nèi)氣體向乙中流動(dòng)，V甲變?。?br>(2)氣體做等溫變化，則有pGVG＝p甲V甲＋p乙V乙，可得pG＝eq \f(p甲V甲＋p乙V乙,VG).
11．(2022·江蘇南通市三模)如圖所示，高為L(zhǎng)，橫截面積為S的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)有一不規(guī)則物體，厚度不計(jì)的輕質(zhì)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞正好在汽缸的頂部．在活塞上放置質(zhì)量為m的物體后，活塞緩慢下移，并靜止在與缸底的間距為0.8L的高度．已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝eq \f(3mg,S)，忽略缸內(nèi)氣體溫度的變化，不計(jì)活塞和汽缸的摩擦，重力加速度為g.求：
(1)不規(guī)則物體的體積V；
(2)缸內(nèi)氣體向外界放出的熱量Q.
答案 (1)0.2LS (2)0.8mgL
解析 (1)放置物體后，假設(shè)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，
根據(jù)受力平衡可得p1S＝p0S＋mg
解得p1＝p0＋eq \f(mg,S)＝eq \f(4,3)p0
根據(jù)玻意耳定律可得
p0(LS－V)＝p1(0.8LS－V)
解得V＝0.2LS
(2)外界對(duì)氣體做功為W＝(p0S＋mg)·Δh＝(p0S＋mg)·0.2L＝0.8mgL
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W－Q
又ΔU＝0
解得氣體向外界放出的熱量為Q＝0.8mgL
12.(2022·山東卷·15)某些魚類通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)魚鰾的體積實(shí)現(xiàn)浮沉．如圖所示，魚鰾結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為通過(guò)閥門相連的A、B兩個(gè)密閉氣室，A室壁厚、可認(rèn)為體積恒定，B室壁簿，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過(guò)閥門進(jìn)行交換．質(zhì)量為M的魚靜止在水面下H處．B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m；設(shè)B室內(nèi)氣體壓強(qiáng)與魚體外壓強(qiáng)相等、魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等，魚的質(zhì)量不變，魚鰾內(nèi)氣體溫度不變．水的密度為ρ，重力加速度為g.大氣壓強(qiáng)為p0，求：
(1)魚通過(guò)增加B室體積獲得大小為a的加速度，需從A室充入B室的氣體質(zhì)量Δm；
(2)魚靜止于水面下H1處時(shí)，B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1.
答案 (1)eq \f(Mma,Vρg) (2)eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)m
解析 (1)由題知開始時(shí)魚靜止在水面下H處，設(shè)此時(shí)魚的體積為V0，有Mg ＝ ρgV0
且此時(shí)B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，則
m＝ρ氣V
魚通過(guò)增加B室體積獲得大小為a的加速度，則有ρg(V0＋ΔV)－Mg＝Ma
聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質(zhì)量
Δm＝ρ氣ΔV＝eq \f(Mma,Vρg)
(2)開始時(shí)魚靜止在水面下H處時(shí)，B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，且此時(shí)B室內(nèi)的壓強(qiáng)為
p1＝ρgH＋p0
魚靜止于水面下H1處時(shí)，有p2＝ρgH1＋p0
此時(shí)體積也為V；設(shè)該部分氣體在壓強(qiáng)為p1時(shí)，體積為V2，
由于魚鰾內(nèi)氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有
p2V＝p1V2
解得V2＝eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)V
則此時(shí)B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1＝ρ氣V2＝eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)m
13．(2022·湖南衡陽(yáng)市一模)某物理學(xué)習(xí)興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定水深的深度計(jì)，如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的圓柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ內(nèi)徑分別為D和2D，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B，活塞密封性良好且可無(wú)摩擦地左右滑動(dòng)，汽缸Ⅰ左端開口，外界大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸Ⅰ內(nèi)通過(guò)A封有壓強(qiáng)為p0的氣體，汽缸Ⅱ內(nèi)通過(guò)B封有壓強(qiáng)為4p0的氣體，兩汽缸通過(guò)一細(xì)管相連，初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端，該裝置放入水下后，通過(guò)A向右移動(dòng)的距離可測(cè)定水的深度，已知p0相當(dāng)于10 m高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，不計(jì)水溫隨深度的變化，被封閉氣體視為理想氣體，求：
(1)當(dāng)B剛要向右移動(dòng)時(shí)，A向右移動(dòng)的距離；
(2)該深度計(jì)能測(cè)量水的最大深度hm.
答案 (1)eq \f(3,4)L (2)32.5 m
解析 (1)設(shè)Ⅰ的橫截面積為S，則Ⅱ的橫截面積為4S.
當(dāng)B剛要向右移動(dòng)時(shí)，Ⅰ中氣體壓強(qiáng)為4p0，
設(shè)A向右移動(dòng)x，對(duì)Ⅰ內(nèi)氣體分析，
由玻意耳定律得p0SL＝4p0S(L－x)
解得x＝eq \f(3,4)L
(2)該裝置放入水下后，由于水的壓力A向右移動(dòng)，Ⅰ內(nèi)氣體壓強(qiáng)逐漸增大，當(dāng)壓強(qiáng)增大到大于4p0后B開始向右移動(dòng)，當(dāng)A恰好移動(dòng)到缸底即所測(cè)深度最大時(shí)，原Ⅰ內(nèi)氣體全部進(jìn)入Ⅱ內(nèi)，設(shè)B向右移動(dòng)y距離，兩部分氣體壓強(qiáng)均為p2.
對(duì)原Ⅰ內(nèi)氣體分析，由玻意耳定律得p0SL＝p2·4Sy
對(duì)原Ⅱ內(nèi)氣體分析，由玻意耳定律得4p0·4SL＝p2·4S(L－y)
此時(shí)對(duì)A分析有p2＝p0＋ρghm
聯(lián)立解得hm＝32.5 m.分類
比較
晶體
非晶體
單晶體
多晶體
外形
規(guī)則
不規(guī)則
物理性質(zhì)
各向異性
各向同性
熔點(diǎn)
確定
不確定
原子排列
有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列無(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
時(shí)刻
6：00
9：00
12：00
15：00
18：00
溫度
12 ℃
15 ℃
18 ℃
23 ℃
17 ℃

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