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第1講熱學(xué) 1 2016 全國(guó)卷 33 物理 選修3 3 1 5分 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) 選對(duì)1個(gè)得2分 選對(duì)2個(gè)得4分 選對(duì)3個(gè)得5分 每選錯(cuò)1個(gè)扣3分 最低得分為0分 A 氣體吸熱后溫度一定升高B 對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C 理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 2 2016 全國(guó)卷 33 物理 選修3 3 1 5分 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷等溫或等壓過程ab bc cd da回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖1所示 其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O 下列判斷正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) 選對(duì)1個(gè)得2分 選對(duì)2個(gè)得4分 選對(duì)3個(gè)得5分 每選錯(cuò)1個(gè)扣3分 最低得分為0分 圖1 A 氣體在a c兩狀態(tài)的體積相等B 氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C 在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D 在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E 在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功 2 10分 一氧氣瓶的容積為0 08m3 開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓 某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0 36m3 當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí) 需重新充氣 若氧氣的溫度保持不變 求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天 方法二對(duì)氧氣瓶?jī)?nèi)的氧氣 由于溫度保持不變 由玻意耳氣體實(shí)驗(yàn)定律和總質(zhì)量不變得p1V1 np2V2 p3V1其中p1 20個(gè)大氣壓V1 0 08m3p2 1個(gè)大氣壓V2 0 36m3p3 2個(gè)大氣壓代入數(shù)值得n 4 天 答案 1 ABE 2 4天 3 2016 全國(guó)卷 33 物理 選修3 3 1 5分 關(guān)于氣體的內(nèi)能 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) 選對(duì)1個(gè)得2分 選對(duì)2個(gè)得4分 選對(duì)3個(gè)得5分 每選錯(cuò)1個(gè)扣3分 最低得分為0分 A 質(zhì)量和溫度都相同的氣體 內(nèi)能一定相同B 氣體溫度不變 整體運(yùn)動(dòng)速度越大 其內(nèi)能越大C 氣體被壓縮時(shí) 內(nèi)能可能不變D 一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E 一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中 內(nèi)能一定增加 2 10分 一U形玻璃管豎直放置 左端開口 右端封閉 左端上部有一光滑的輕活塞 初始時(shí) 管內(nèi)汞柱及空氣柱長(zhǎng)度如圖2所示 用力向下緩慢推活塞 直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止 求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離 已知玻璃管的橫截面積處處相同 在活塞向下移動(dòng)的過程中 沒有發(fā)生氣體泄漏 大氣壓強(qiáng)p0 75 0cmHg 環(huán)境溫度不變 圖2 答案 1 CDE 2 144cmHg9 42cm 備考指導(dǎo) 考情分析 備考策略 氣體實(shí)驗(yàn)規(guī)律 理想氣體 熱力學(xué)第一定律是近年來的必考點(diǎn) 相關(guān)的氣體狀態(tài)變化圖象 分子數(shù)的計(jì)算 溫度和內(nèi)能 分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律也是復(fù)習(xí)的要點(diǎn) 要重視油膜法估測(cè)分子的大小 分子力等近些年未曾涉及的內(nèi)容的復(fù)習(xí) 分子動(dòng)理論 內(nèi)能與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合 規(guī)律方法 1 1 1 對(duì)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能的理解 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 溫度高的物體內(nèi)能不一定大 但分子平均動(dòng)能一定大B 外界對(duì)物體做功 物體內(nèi)能一定增加C 溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)越顯著D 當(dāng)分子間的距離增大時(shí) 分子間作用力就一直減小E 當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí) 分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大 精典題組 2 如圖3是一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖 其中出水管很細(xì) 體積可忽略不計(jì) 出水管口與瓶膽口齊平 用手按下按壓器時(shí) 氣室上方的小孔被堵塞 使瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大 水在氣壓作用下從出水管口流出 最初瓶?jī)?nèi)水面低于水管口10cm 此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體 含氣室 的體積為2 0 102cm3 已知水的密度為1 0 103kg m3 按壓器的自重不計(jì) 大氣壓p0 1 01 105Pa g取10m s2 求 圖3 要使水從出水管口流出 瓶?jī)?nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)至少要多大 當(dāng)瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)為1 16 105Pa時(shí) 瓶?jī)?nèi)氣體體積的壓縮量是多少 忽略瓶?jī)?nèi)氣體的溫度變化 解析 1 溫度高的物體分子平均動(dòng)能一定大 但是內(nèi)能不一定大 選項(xiàng)A正確 外界對(duì)物體做功 若散熱 物體內(nèi)能不一定增加 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 選項(xiàng)C正確 當(dāng)分子間的距離增大時(shí) 分子間作用力可能先增大后減小 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí) 分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大 選項(xiàng)E正確 2 由題意知 瓶?jī)?nèi)外氣壓以及水的壓強(qiáng)存在以下關(guān)系 p內(nèi) p0 p水 p0 gh水 1 01 105Pa 1 0 103 10 0 1Pa 1 02 105Pa 當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為p 1 16 105Pa時(shí) 設(shè)瓶?jī)?nèi)氣體的體積為V 由玻意耳定律有p0V0 pV壓縮量為 V V0 V 已知瓶?jī)?nèi)原有氣體體積V0 2 0 102cm3解得 V 25 9cm3答案 1 ACE 2 1 02 105Pa 25 9cm3 2 如圖4所示 水平面上有一個(gè)兩端密封的玻璃管 管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體 管內(nèi)的氣體被可以自由移動(dòng)的活塞P分成體積相等的兩部分A B 一開始 兩部分氣體的溫度均為T0 600K 保持B部分氣體的溫度不變 將A部分氣體緩慢加熱至T 1000K 求此時(shí)A B兩部分氣體的體積之比 活塞絕熱且不計(jì)體積 圖4 答案 1 BCD 2 5 3 固體 液體與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合 規(guī)律方法 1 固體和液體 1 晶體和非晶體 2 液晶的性質(zhì)液晶是一種特殊的物質(zhì) 既可以流動(dòng) 又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點(diǎn) 在光學(xué) 電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性 3 液體的表面張力使液體表面有收縮到球形的趨勢(shì) 表面張力的方向跟液面相切 4 飽和汽壓的特點(diǎn)液體的飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度越高 飽和汽壓越大 且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān) 1 1 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān)B 落在荷葉上的水呈球狀是因?yàn)橐后w表面存在張力C 飽和蒸汽是指液體不再蒸發(fā) 蒸汽不再液化時(shí)的狀態(tài)D 布朗運(yùn)動(dòng)表明了分子越小 分子運(yùn)動(dòng)越劇烈E 物體的溫度升高 并不表示物體中所有分子的動(dòng)能都增大 精典題組 2 如圖5甲所示 豎直放置的汽缸中的活塞上放置一重物 活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng) 汽缸導(dǎo)熱性良好 其側(cè)壁有一個(gè)小孔與裝有水銀的U形玻璃管相通 汽缸內(nèi)封閉了一段高為80cm的理想氣體柱 U形管內(nèi)的氣體體積不計(jì) U形管足夠長(zhǎng)且水銀始終沒有進(jìn)入汽缸 此時(shí)缸內(nèi)氣體處于圖乙中的A狀態(tài) 溫度為27 已知大氣壓強(qiáng)p0 1 0 105Pa 75cmHg 重力加速度g取10m s2 圖5 求A狀態(tài)時(shí)U形管內(nèi)水銀面的高度差h1和活塞及重物的總質(zhì)量m 若對(duì)汽缸緩慢加熱 使缸內(nèi)氣體變成B狀態(tài) 求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度 答案 1 ABE 2 37 5cm625kg 327 2 1 下列說法中正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開 這是因?yàn)闅怏w分子之間存在斥力的緣故B 液體表面具有收縮的趨勢(shì) 這是液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏的緣故C 黃金 白銀等金屬容易加工成各種形狀 沒有固定的外形 所以金屬不是晶體D 某溫度的空氣的相對(duì)濕度是此時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓之比的百分?jǐn)?shù)E 水很難被壓縮 這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) 2 如圖6所示 水平地面上放置有一內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸 汽缸內(nèi)部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞 活塞的橫截面積S 2 5 10 3m2 到汽缸底部的距離為L(zhǎng) 0 5m 活塞上固定有一個(gè)質(zhì)量可忽略的力傳感器 該力傳感器通過一根豎直細(xì)桿固定在天花板上 汽缸內(nèi)密封有溫度t1 27 的理想氣體 此時(shí)力傳感器的讀數(shù)恰好為0 已知外界大氣壓強(qiáng)P0 1 2 105Pa保持不變 圖6 如果保持活塞不動(dòng) 當(dāng)力傳感器的讀數(shù)達(dá)到F 300N時(shí) 密封氣體的溫度升高到多少攝氏度 現(xiàn)取走豎直細(xì)桿 從初狀態(tài)開始將活塞往下壓 當(dāng)下壓的距離為x 0 2m時(shí)力傳感器的示數(shù)達(dá)到F 450N 則通過壓縮氣體可以使此密封氣體的溫度升高到多少攝氏度 解析 1 氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開 這是氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的緣故 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 液體表面具有收縮的趨勢(shì) 這是液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏的緣故 選項(xiàng)B正確 黃金 白銀等金屬一般是多晶體 容易加工成各種形狀 沒有固定的外形 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 某溫度的空氣的相對(duì)濕度是此時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓之比的百分?jǐn)?shù) 選項(xiàng)D正確 水很難被壓縮 這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) 選項(xiàng)E正確 答案 1 BDE 2 327 177 熱學(xué)基本知識(shí) 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合 規(guī)律方法 2 應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路 1 選擇對(duì)象 即某一定質(zhì)量的理想氣體 2 找出參量 氣體在始末狀態(tài)的參量p1 V1 T1及p2 V2 T2 3 認(rèn)識(shí)過程 認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提 4 列出方程 選用某一實(shí)驗(yàn)定律或氣態(tài)方程 代入具體數(shù)值求解 并討論結(jié)果的合理性 3 牢記以下幾個(gè)結(jié)論 1 熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體 2 氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的 壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和分子密集程度有關(guān) 3 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能 理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) 4 溫度變化時(shí) 意味著物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能隨之變化 并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都隨之發(fā)生同樣的變化 1 1 關(guān)于熱學(xué) 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例與溫度有關(guān)B 功可以全部轉(zhuǎn)化為熱 但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功C 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度D 一定質(zhì)量的理想氣體 在體積不變時(shí) 分子每秒與器壁的碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減小E 一定質(zhì)量的理想氣體 當(dāng)氣體溫度升高時(shí) 因做功情況不明確 其內(nèi)能不一定增大 精典題組 2 如圖7甲所示 一質(zhì)量為2m的汽缸中用質(zhì)量為m的活塞密封有一定質(zhì)量的空氣 可視為理想氣體 當(dāng)汽缸開口向上且通過懸掛活塞靜止時(shí) 密封空氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)1 現(xiàn)將汽缸緩慢旋轉(zhuǎn)180 懸掛缸底靜止 如圖乙所示 已知大氣壓強(qiáng)為p0 外界溫度不變 活塞的橫截面積為S 汽缸與活塞之間不漏氣且無摩擦 氣缸導(dǎo)熱性良好 求 圖7 圖乙中密封空氣柱的長(zhǎng)度L2 從圖甲到圖乙 密封空氣柱是吸熱還是放熱 并說明理由 解析 1 溫度越高 熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例越大 A正確 功可以全部轉(zhuǎn)化為熱 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 在外界的影響下熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功 B錯(cuò)誤 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度 C正確 一定質(zhì)量的理想氣體 在體積不變時(shí) 溫度降低 壓強(qiáng)減小 根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知分子每秒碰撞器壁的次數(shù)減小 D正確 一定質(zhì)量的理想氣體 不計(jì)分子勢(shì)能 當(dāng)氣體溫度升高時(shí) 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 故內(nèi)能一定增大 E錯(cuò)誤 2 1 在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 1g水在沸騰時(shí)吸收了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣 對(duì)外做了170J的功 已知阿伏加德羅常數(shù)NA 6 0 1023mol 1 水的摩爾質(zhì)量M 18g mol 下列說法中正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 分子間的平均距離增大B 水分子的熱運(yùn)動(dòng)變得更劇烈了C 水分子總勢(shì)能的變化量為2090JD 在整個(gè)過程中能量是不守恒的E 1g水所含的分子數(shù)為3 3 1022個(gè) 2 如圖8所示 U形管右管橫截面積為左管橫截面積的2倍 在左管內(nèi)用水銀封閉一段長(zhǎng)為26cm 溫度為280K的空氣柱 左 右兩管水銀面高度差為36cm 外界大氣壓為76cmHg 若給左管的封閉氣體加熱 使管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?0cm 則此時(shí)左管內(nèi)氣體的溫度為多少 圖8 答案 1 ACE 2 371 5K