1、选修33热学在新课标省区的高考中，对热学部分的考查是在选做题部分出现，考查的知识点不会面面俱到，一般情况下只重点考查某几个知识点，如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理想气体状态方程、热力学第一定律等，从近三年的高考考点分析来看，高考在本章中命题形式既有选择题，也有填空、计算题，为了增加考题对知识点的覆盖面，计算题形式的命题多是一个情境下的多个设问，也有以混合题型出现的命题形式。2015高考考向前瞻预计在2015年z高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的题目出现。第1节分子动理论_内能 分子动理论记一记1物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分
2、子的直径(视为球模型)：数量级为1010 m。分子的质量：数量级为1026 kg。(2)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA6.021023 mol1。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。2分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象定义：不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。(2)布朗运动定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗
3、粒的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。(3)热运动分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运动叫做热运动。3分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化的快。(3)分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图11所示)可知：图11当rr0时，F引F斥，分子力为0；当rr0时，F引F斥，分子力表现为引力。当rr0时
4、，F引F斥，分子力表现为斥力。当分子间距离大于10r0(约为109 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。4统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。5气体压强大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞，虽然单个分子撞击器壁产生的力是短暂的、不连续的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体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。试一试1以下关于
5、分子动理论的说法中正确的是_。A物质是由大量分子组成的B2 时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动C分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大D分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小解析：选ACD物质是由大量分子组成的，A正确；分子是永不停息地做无规则运动的，B错误；在分子间距离增大时，如果先是分子力做正功，后是分子力做负功，则分子势能是先减小后增大的， C正确；分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力变化得快，D正确。 温度是分子平均动能的标志、内能记一记1温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2两种温标摄氏温标和热力学温标。关系：Tt273.15 K。3分子的动
6、能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志；(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。4分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能。(2)分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态。5物体的内能(1)等于物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，是状态量。(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。试一试21 g 100 的水和1 g 100
7、的水蒸气相比较，下列说法正确的是_。A分子的平均动能和分子的总动能都相同B分子的平均动能相同，分子的总动能不同C内能相同D1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能解析：选AD温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A正确、B错误；当100 的水变成100 的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功、分子势能增加，该过程吸收热量，所以1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能，C错误、D正确。 热力学定律与能量守恒记一记1热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式做功；热传递。(2)热力学第一定律内
8、容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。表达式：UQW。2热力学第二定律(1)热力学第二定律的两种表述克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”(2)用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”)。(3)热力学第二定律的微观意义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。3能量守恒定律(1)能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个
9、物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)能源的利用存在能量耗散和品质下降。重视利用能源时对环境的影响。要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)。试一试3关于热力学定律，下列说法正确的是_。A在一定条件下物体的温度可以降到0 KB物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C吸收了热量的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高解析：选B0 K是绝对零度，不可能达到，A项错；由热力学第一定律可知，C、D选项错；故选B。考点一微观量的估算1两种分子模型物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将
10、分子看成球形或立方体形，如图12所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d (球体模型)或d(立方体模型)。图12(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图13所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d。图132宏观量与微观量的相互关系(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。(2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm，物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度。(3)相互关系一个分子的质量：m0。一个分子的体积：V0。(注：对气体V0为分子所占空间体积)物体所含的分子数nNANA或nNANA。单位质量
11、中所含的分子数：n。例1空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水份越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V1.0103 cm3。已知水的密度1.0103 kg/m3、摩尔质量M1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1。试求：(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N；(2)一个水分子的直径d。解析(1)水的摩尔体积为Vmm3/mol1.8105 m3/mol水分子数：N31025个(2)建立水分子的球模型有 d3得水分子直径d m41010 m答案(1)31025个(2)410
12、10 m1冬天到了，很多人用热水袋取暖。现有一中号热水袋，容积为1 000 cm3，正常使用时，装水量为80%，请估算该热水袋中水分子的数目约为多少个？(计算结果保留1位有效数字，已知1 mol水的质量为18 g，水的密度取1.0103 kg/m3，阿伏加德罗常数取61023 mol1)解析：热水袋内水的物质的量为n热水袋内水分子数为NnNA代入数值得N31025个答案：31025个考点二分子力、分子势能与分子间距离的关系1分子力与分子势能名称项目分子间的相互作用力F分子势能E p与分子间距的关系图像随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引r0F引和F
13、斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r10r0 (109m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零例2(2013新课标全国卷改编)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是_。A分子力先增大，后一直减小B分子力先做负功，后做正功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，后减小解析选C两个分子相距较远时表现为引力，相互靠近时分子力先增大后减小，减小到零后分子力变为斥力，分子减速至不再靠近，因
14、此分子力经历了增大、减小再反向增大的过程，故A错误。分子不断靠近，分子力先做正功后做负功，分子动能先增大后减小，B错误，C正确。分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增大，故D错误。(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大。(2)判断分子势能的变化有两种方法看分子力的做功情况。直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。2(2013福建高考)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是_。图14解析：选B分子间引力和斥力的合力为分子力，分子力在rr0
15、时为零，当rr0时分子力表现为引力，当r0，又因U0，由UQW知，Qr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B在rr0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A正确；在rr0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B错误；在rr0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确，D错误。二、非选择题13(2014徐州检测)如图111所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程中，气体内能增加100 J，则该过程中气体_(选填“吸收”或“放出”)热量_J。图111解析：一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，体积增大，对外做功WpV1.01052.0
16、103J200 J。根据热力学第一定律，该过程中气体吸收热量300 J。答案：吸收30014(2014常州模拟)已知汞的摩尔质量M0.20 kg/mol，密度1.36104 kg/m3，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，将体积V01.0 cm3的汞变为V3.4103 cm3的汞蒸气，则1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为多少？解析：体积V01.0 cm3的汞的质量mV01.36102kg，物质的量nm/M6.8102mol,1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为NnNA/V1.21019。答案：1.21019第2节固体、液体和气体 晶体和非晶体记一记1晶体和非晶体分类比较项目晶体非晶体
17、单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物质性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则每个晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶2.晶体的微观结构(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点：现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵试一试1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是_。A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B晶体的分子(或原子、离子
18、)排列是有规则的C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析：选BC金刚石、水晶和食盐是晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体的分子排列规则，且有固定的熔点，非晶体的分子排列不规则，且没有固定的熔点，故B、C正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，故D错误。 液晶、液体记一记1液体的表面张力(1)概念液体表面各部分间互相吸引的力。(2)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。(3)方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。(4)大小液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表
19、面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。2液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。试一试2(2012江苏高考)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有_。A水黾可以停在水面上B叶面上的露珠呈球形C滴入水中的红墨水很快散开D悬浮在水中的花粉做无规则运动解析：选AB由于液体表面层分子引力，使得液体表面具有收缩的趋势，露珠表面张力使表面面积收缩到最小，水面的张力给水黾向上的
20、弹力，选项A、B正确；红墨水散开是扩散现象，选项C错误；悬浮在水中的花粉做无规则运动，是水分子对花粉颗粒碰撞不均衡造成的，选项D错误。 饱和蒸汽、湿度记一记1饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。2饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强。(2)特点：饱和汽压随温度而变。温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。3湿度(1)定义：空气的潮湿程度。(2)描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强。相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比，称为空气的相对湿度，即相对湿度(B)试一试3关于空气湿度
21、，下列说法正确的是_。A当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比解析：选BC相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，人感觉干燥，故B正确；用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，空气中的水蒸气的压强与同一温度时水的饱和蒸汽压之比叫做相对湿度，故C正确，D错误。气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体记一记1气体分子运动的特点(1)分子很小，间距很大，除碰撞外，分子间的相互作用
22、可以忽略。(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等。(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布。(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。2气体的三个状态参量(1)压强；(2)体积；(3)温度。3气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量气体分子不断碰撞器壁的结果。(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积的压力。公式：pF/S。(3)常用单位及换算关系国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa1 N/m2。常用单位：标准大气压(a
23、tm)；厘米汞柱(cmHg)。换算关系：1 atm76 cmHg1.013105 Pa1.0105 Pa。4气体实验定律(1)等温变化玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。公式：p1V1p2V2或pVC(常量)(2)等容变化查理定律内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。公式：或C(常量)推论式：pT。(3)等压变化盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比。公式：或C(常量)推论式：VT5理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。(2)一定质量的理想
24、气体状态方程：或C(常量)。试一试4(2012福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为_。A2.5 atmB2.0 atmC1.5 atm D1.0 atm解析：选A由玻意耳定律，p1(VV)p2V，解得充气后储气罐中气体压强为p22.5 atm，选项A正确。考点一气体压强的计算1系统处于平衡状态下的气体压强计算方法(1)液体封闭的气体压强的确定平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强。取等压面法：根据同种液体在同一水平
25、液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强。液体内部深度为h处的总压强pp0gh(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来求出气体压强。2加速运动系统中封闭气体压强的计算方法一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。 例1(2012海南高考)如图21所示，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m，面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距
26、离d。已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。图21解析设小车加速度大小为a，稳定时汽缸内气体的压强为p1，则活塞受到汽缸内外气体的压力分别为：F1p1S，F0p0S由牛顿第二定律得：F1F0ma小车静止时，在平衡情况下，汽缸内气体的压强应为p0。由玻意耳定律得：p1V1p0V0式中V0SL，V1S(Ld)联立以上各式得：a答案1如图22所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸
27、内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)图22解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象。相对静止时有：F(Mm)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：pSp0Sma解得：pp0。答案：p0考点二气体实验定律及状态方程的应用1气体实验定律的比较定律名称比较项目玻意耳定律(等温变化)查理定律(等容变化)盖吕萨克定律(等压变化)数学表达式p1V1p2V2或pVC(常数)或C(常数)或C(常数)同一气体的两条图线2理想气体的状态方程(1)理想气体宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无
28、其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。(2)状态方程：或C。(3)应用状态方程解题的一般步骤明确研究对象，即某一定质量的理想气体；确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；由状态方程列式求解；讨论结果的合理性。例2(2012新课标高考)如图23，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60 mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。图23(1)求玻
29、璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温。审题指导第一步：抓关键点关键点获取信息玻璃泡A、B、C均浸泡在0 水槽内气体发生等温变化U形管内左右水银柱高度差60 mm压强关系打开阀门左右水银柱高度相等压强相等U形管和细管中气体体积远小于玻璃泡容积管中气体体积忽略不计第二步：找突破口(1)要求C中气体压强由于pCpB可求解B中气体压强；(2)要求右侧水槽水温C中气体作等容变化。解析(1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0273 K。设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强
30、为pC，依题意有：p1pCp式中p60 mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB。依题意，有pBpC玻璃泡A和B中气体的体积为V2VAVB根据玻意耳定律得p1VBpBV2联立式，并代入题给数据得pCp180 mmHg(2)当右侧水槽的水温加热至T时，U形管左右水银柱高度差为p。玻璃泡C中气体的压强为pCpBp玻璃泡C中的气体体积不变，根据查理定理得联立式，并代入题给数据得T364 K答案(1)180 mmHg(2)364 K分析气体状态变化的问题要抓住三点(1)阶段性：即弄清一个物理过程分为哪几个阶段。(2)联系性：即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。(
31、3)规律性：即明确哪个阶段应遵循什么实验定律。2(2013新课标全国卷)如图24所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通。顶部的细管带有阀门K。两汽缸的容积均为V0，汽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p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，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T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：图24(1)恒温热源的温
32、度T；(2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx。解析：(1)与恒温度热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖吕萨克定律得由此得TT0(2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶，才能满足力学平衡条件。汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体最终压强为p，由玻意耳定律得pVx(pp0)(2V0Vx)p0V0联立式得6VV0VxV0其解为VxV0另一解VxV0，不合题意，舍去。答案：(1)T0(2)V0考点三气体实验定律与热力学定律的综合应用
33、例3(2013山东高考)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图25所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 atm，封闭气体的体积V03 m3。如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。图25(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)。(2)下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“
34、小于”)外界对气体所做的功。解析(1)以汽缸内封闭的气体为研究对象，初态压强p01 atm，温度T0300 K，体积V03 m2，汽缸在990 m深处时，气体压强p1 atm atm100 atm，温度T280 K，设体积变为V。由理想气体状态方程有，代入数据解得V2.8102m3。(2)封闭气体的体积减小，外界对气体做功，而气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体要放热，且传递的热量大于外界对气体所做的功。答案(1)2.8102m3(2)放热大于3(2012江苏高考)如图26所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中，气体压强p1.0105Pa，吸收的热量Q7.
35、0102J，求此过程中气体内能的增量。图26解析：，对外做的功Wp(VBVA)根据热力学第一定律UQW，解得U5.0102J。答案：5.0102 J一、选择题1(2013扬州检测)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯。石墨烯是碳的二维结构。如图27所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识，下列说法中正确的是_。图27A石墨是晶体，石墨烯是非晶体B石墨是单质，石墨烯是化合物C石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的解析：选CD
36、石墨、石墨烯与金刚石都有规则的分子排列，都是晶体。从题目给出的物理情景看，石墨烯是用物理的方法获得的，C、D项正确。2(2014哈尔滨模拟)下列说法正确的是_。A饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大B饱和蒸汽是指液体不再蒸发、蒸汽不再液化状态时的蒸汽C所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点D所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体解析：选A饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，选项A正确；饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡时的蒸汽，选项B错误；单晶体有固定形状，而多晶体没有固定形状，选项C错误；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，选项D错误。3(2014江阴
37、模拟)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图28所示，在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体_。图28A对外做正功，分子的平均动能减小B对外做正功，内能增大C对外做负功，分子的平均动能增大D对外做负功，内能减小解析：选A缸内气体与外界无热交换，说明Q0，又根据缸内气体膨胀，所以是缸内气体对外做正功，W0；根据热力学第一定律UQW可知，气体的内能的改变量U0，即内能减小，所以气体温度减小，分子平均动能减小，显然，只有选项A正确。4(2013山东高考)关于热现象的描述正确的一项是_。A根据
38、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解析：选C热机不可能将内能全部转化为机械能，其效率不可能达到100%，A错误；做功是通过能量转化的方式改变内能，而热传递是通过内能转移改变内能，B错误；单个分子的运动无规则，但大量分子的运动符合统计规律，D错误，C的说法是正确的。5(2013广东高考)图29为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 a
39、tm的空气0.1 L，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_。图29A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解析：选AC本题考查分子平均动能及气体实验定律，意在考查考生对分子平均动能的理解及对气体状态变化过程分析的能力。充气后，一定量气体的体积减小，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强增大，A项正确；由于气体分子的平均动能是由温度决定的，温度不变，气体分子的平均动能不变，B项错误；打开阀门后，气体推动液体，气体的体积增大，对外做功，C项正确；当气体的压强减小到外部与内部
40、压强差等于水柱产生的压强时，液体不再喷出，D项错误。6(2014连云港摸底)如图210所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体。起初各部分均静止不动，大气压强保持不交。对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是_。图210A若环境温度升高，则气体的压强一定增大B当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功C保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热D若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变解析：选CD若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；当活塞向下移动对，气体对
41、外界做正功，选项B错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D正确。7(2014兴化检测)如图211所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体。现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近图212中的_。图211图212解析：选A根据状态方程C(常数)得：VT，图线的斜率为。在水银柱升入细管前，封闭气体先做
42、等压变化，斜率不变，图线为直线；水银柱部分进入细管后，气体压强增大，斜率减小；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，VT图线又为直线，只是斜率比原来的小。A图正确。8(2012重庆高考)如图213所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是_。图213A温度降低，压强增大B温度升高，压强不变C温度升高，压强减小D温度不变，压强减小解析：选A对被封闭的气体研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体的状态方程C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T
43、一定降低；当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况，当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度一定降低。故只有选项A可能。9下列说法正确的是()A热量可能从低温物体传递到高温物体B对物体做功不能使物体的温度升高C空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D温度相同的氢气和氮气，氢气分子和氮气分子的平均速率不同解析：选AD在引起其他变化的情况下，热量
44、可以从低温物体传递到高温物体，A正确；对物体做功可以使物体温度升高，B错误；空调的制冷不违背热力学第二定律，C错误；温度相同的氢气和氮气，平均动能相同，但由于气体分子的质量不同，故气体分子的平均速率不同，D正确。10下列有关对气体的理解正确的是()A常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大B容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加C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D当气体分子热运动变剧烈时，气体的压强一定变大解析：选ABC根据一定质量气体压强、温度和体积的关系可知，体积一定时，气体温度升
45、高，则压强增大，A项正确；由于气体体积不变，气体分子的密度不变，气体分子的平均动能增大，故单位时间撞击容器壁的分子数增加，B选项正确；由分子速率分布可知，当温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加，C项正确；当气体分子热运动变剧烈时，气体的温度一定升高，压强不一定变大，选项D错误。二、非选择题11(2014常州模拟)一定质量的理想p与热力学温度T的关系图像如图214所示，AB、BC分别与p轴和T轴平行，气体在状态A时的压强为p0、体积为V0，在状态B时的压强为2p0，则气体在状态B时的体积为_；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为W，内能增加了U，则此过程气体_
46、(选填“吸收”或“放出”)的热量为_。图214解析：对AB过程，温度不变，由玻意耳定律可知，气体在状态B时的体积为VV0/2；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为W，内能增加了U，由热力学第一定律，此过程气体吸收的热量为UW。答案：V0/2吸收UW12(2013重庆高考)(1)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(2)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压
47、强增加了p。若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。解析：(1)本题主要考查热力学第一定律、理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的条件把握和联系实际的能力。把室内气体作为研究对象，由于缓慢加热，气体温度升高，体积缓慢膨胀，对外做功，密度减小，所以室内空气的压强始终等于室外的压强，A、C、D项错误；B项正确。(2)本题主要考查理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的应用能力。轮胎内气体发生等温变化，则p0V0(p0p)V，装载货物后体积V，又体积的变化量VVV0，解得V。答案：(1)B(2)体积改变量V13(2014聊城调研)如图
48、215所示为一简易火灾报警装置。其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27时，空气柱长度L1为20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10 cm，管内水银柱的高度h为8 cm，大气压强为75 cm水银柱高。图215(1)当温度达到多少时，报警器会报警？(2)如果要使该装置在87时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？解析：(1)根据，V1L1S，V2(L1L2)S，T1300 K，解得：T2450 K，t450273177(2)设应该再往玻璃管内注入x cm高的水
49、银柱，则V3(L1L2x)S，根据，T1300 K，T3360 K，V1L1S，p1(758) cmHg，p3(758x)cmHg，解得：x8.14 cm。(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会升高。答案：(1)177(2)8.14 cm(3)升高14(2013新课标全国卷)如图216，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l125.0 cm的空气柱，中间有一段长为l225.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l340.0 cm。已知大气压强为p075.0 cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l20.0 cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。图216解析：以cmHg为压强单位。在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p1p0l2设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1，由玻意耳定律得p1l1p1l1如图所示，如活塞下推距离为l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l3l3l1l1l设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3，则p3p1l2由玻意耳定律得p0l3p3l3由至式及题给数据解得l15.0 cm答案：15 cm
