2019届高考物理二轮复习专题10热学学案.docx

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1、110 热学本专题全国卷的命题形式都是一大一小组成的，小题是以选择题的形式，分值为 5分(或 6分)，主要考查分子动理论、内能、热力学定律、固体、液体、气体等方面的基本知识；大题以计算题的形式，分值为 10分(或 9分)，主要考查对气体实验定律和理想气体状态方程的理解。高频考点：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小。一物质是由大量分子组成 *计算分子质量： AmollNVM计算分子的体积： AmololNMVv分子（或其所占空间）直径：球体模型 36d，立方体

2、模型 3d分子直径数量级 10-10 m。二分子永不停息地做无规则热运动 布朗运动是分子无规则热运动的反映。三分子间存在着相互作用力 分子间引力和斥力都随距离的增大而减小。四物体的内能1分子动能：温度是分子平均动能大小的标志分子势能 ：与体积有关 r=r 0时分子势能最小 分子力做正功分子势能减小。物体的内能：所有分子的动能和势能的总和。 （理想气体不计分子势能） 2改变物体的内能 做功和热传递在改变内能上是等效的，但本质有区别。 QWE1 (2018年普通高等学校招生全国统一考试)如 图 ， 一 定 量 的 理 想 气 体 ， 由 状 态 a等压 变 化 到 状 态 b， 再 从 b等 容

3、变 化 到 状 态 c。 a、 c两 状 态 温 度 相 等 。 下 列 说 法 正 确 的 是 。_。 (填 入 正 确 答 案 标 号 。 选 对 1个 得 2分 ， 选 对 2个 得 4分 ： 有 选 错 的 得 0分 )A从状态 b到状态 c的过程中气体吸热B气体在状态 a的内能等于在状态 c的内能C气体在状态 b的温度小于在状态 a的温度D从状态 a到状态 b的过程中气体对外做正功2一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室 A和 B，活寨可无摩擦地滑动。开始时用销钉固定活塞，A 中气体体积为 2.510-4m3，温度为 27，压强为 6.0104Pa；B 中气体体积为 4.010

4、-4m3，温度2为-17，压强为 2.0104Pa。现将 A中气体的温度降至-17，然后拔掉销钉，并保持 A、B 中气体温度不变，求稳定后 A和 B中气体的压强。1.（全国 II卷)如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口 a和 b，a、b 间距为 h，a 距缸底的高度为 H；活塞只能在 a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 m，面积为 S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为 T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达 b处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的

5、功。重力加速度大小为 g。1如图所示，开口向上、放在地面上的气缸内用活塞封闭一定质量的气体，活塞的质量为 m，横截面的面积为 S。一质量为 2m的物块放在缸底，用细线(不可伸长)与活塞相连接且细线刚好拉直，这时缸内气体的温度为 T0，大气压强为 P0，不计活塞与缸壁间的摩擦，现对缸内气体缓慢加热，重力加速度为 g。(i)当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体温度 T1为多大?()当缸内气体体积为原来的 1.2倍时，缸内气体温度是多少?若此时细线断了，细线断开的一瞬问，活塞的加速度多大?2如图所示，两段粗细均匀内壁光滑的玻璃管竖直放置，开口向上，下端一段粗，横截面积为S=7.5103m2，上

6、端横截面为 S=2.5103m2。粗管中静止着一段长度为 h1=5cm的水银柱，水银柱上表面到细管下端口的距离为 h2=20cm，水银柱下端封闭了一段长度为 L=30m的理想气体。此时管中气体温度为3t=27，当地大气压强 p0为 75cmHg，水银密度为 p=13.6103kg/m3，整个气缸均是绝热的。水银柱的下端粘有一薄层轻质绝热材料。在气体中有一段金属丝(图中未画出)和外界组成电路，可以通过给金属丝通电来加热气体，重力加速度 g=10m/s2(i)若给管中封闭的气体缓缓加热，气体吸收热量 Q=188J后温度为 127，求此过程中气体内能的变化?()若管中封闭的气体缓缓加热到 477稳定

7、下来，求系统静止后封闭气体的体积?3如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，气缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。初态时气体压强为一个大气压、温度为 27，活塞到汽缸底部距离为 30cm。现对缸内气体缓慢加热到427，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了 100J。已知汽缸横截面积为 50cm2，总长为 50cm，大气压强为 1.0105Pa。气缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。(1)末态时(427)缸内封闭气体的压强(2)封闭气体共吸收了多少热量。4如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的气缸，气缸内有一导热活塞，活

8、塞底4面与气缸底面平行，一定量的气体做密封在气缸内。当平台倾角为 37时，气缸内气体体积为 V，然后将平台顺时针缓慢转动直至水平，该过程中，可以认为气缸中气体温度与环境温度相同，始终为 T0，平台转至水平时，气缸内气体压强为大气压强 p0的 2倍。已知 sin37=0.6，cs37=0.8。(1)当平合处于水平位置时，求气缸内气体的体积；(2)若平台转至水平后，经过一段时间，坏境温度缓慢降至 0.9T0(大气压强 p0保持不变)，该过程中气缸内气体放出 0.38p0V的热量，求该过程中气体内能的变化量U。5如图所示，导热性能良好的气缸内封有一定质量的理想气体。气缸的内部深度 h=48cm，活塞

9、质量m=1kg，活塞面积 S=10cm2。活塞与气缸壁无摩擦、不漏气且不计活塞的厚度。室内的温度为 27，当气缸放在地面上静止时，活塞刚好位于气缸的正中间，现在把气缸放在加速上升的电梯中且 a=10m/s2。待封闭气体再次稳定后，求：(已知大气压恒为 P=1.0105Pa，重力加速度为 g=10m/s2)(1)缸内气体的压强 P1(2)缸中活塞到缸底的高度 h056如图所示，有一圆柱形绝热气缸，气缸内壁的高度是 2L，一个很薄且质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在气缸顶部，外界大气压为 Pa，温度为 现在活塞上放重物，1.0105 27.当活塞向下运动到离底部 L高处，活塞

10、静止，气体的温度 57求活塞向下运动到离底部 L高处时的气体压强； (1)若活塞横截面积 ，重力加速度 ，求活塞上所放重物的质量(2) S=0.1m2 g=10m/s26参考答案1 【解题思路】内能（internalenergy）是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和，由于理想气体的不考虑分子势能内能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程 pbVb/Tb=pcVc/Tc可知，当 Vb=Vc，pbpc 时，TbTC，故 ，Ucb0根据热力学第一定律 ，体积 V不变，故 W=0，所以 ，从状态 b到状态 c的过程中气体放Uc

11、b=W+Q Q0热，选项 A错误；同理，气体在状态 a的温度等于在状态 c的温度，故气体在状态 a的内能等于在状态 c的内能， ，选项 B正确；由理想气体状态方程 paVa/Ta=pbVb/Tb可知，当 pa=pb，VaVb 时，TaTb，选项 C错误；从状态 a到状态 b的过程中气体膨胀对外做正功，故 D正确。【答案】1BD2 【解题思路】A 气体的温度由 27降至-17，由查理定律得PATA=P，AT，A拔掉销钉后，A、B 中气体的压强相同，根据玻意耳定律，对 A气体有P，AVA=PV，A对 B气体有PBVB=PV，B由已知条件得 -4 3 -4 3V，A+V，B=2.510m +4.01

12、0m联立以上各式得 p=3.27104Pa【答案】p=3.2104Pa 1.【解析】开始时活塞位于 a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为 T1，压强为 p1，根据查理定律有p0T0=p1T1根据力的平衡条件有p1S=p0S+mg联立式可得T1=(1+mgp0S)T0此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达 b处，设此时汽缸中气体的温度为 T2；活塞位于a处和 b处时气体的体积分别为 V1和 V2。根据盖吕萨克定律有7V1T1=V2T2式中V1=SHV2=S（H+h）联立式解得T2=(1+hH)(1+mgp0S)T0从开始加热到活塞到达 b

13、处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W=(p0S+mg)h故本题答案是： W=(p0S+mg)h1 【解析】(i)缸内气体的温度为 T0时，缸内气体的压强 p=p0+mgS当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体压强 p1=p0+3mgS气体发生等容变化，则根据查理定律有pT0=p1T1解得：T1=p0S+3mgp0S+mgT0(ii)当缸内气体体积为原来的 1.2倍时，设气体的温度为 T2，从温度 T1变到温度 T2，此过程气体发生的是等压变化，根据盖吕萨克定律有VT1=1.2VT2解得:T2=1.2T0(p0S+3mg)p0S+mg此时细线断了，当细线断开的一瞬间，根据牛顿第二定律有(p

14、2p)Sma解得 a2g2 【解析】 （1）假设封闭气体做等压变化，h0=75cm=0.75m，温度 T1=(273+27)K，压强 p1=(h0+h1)cmHg；末态：体积 V2=L1S，温度 T2=(273+127)K；根据等压变化规律：V1T1=V2T2解得 L1=40cm；L1L+h2，说明水银没有到细管部分，所以气体做等压变化，外界对气体做功;W=-g (h1+h0)S1(L1-L)=-81.6J对封闭气体，绝热过程，设内能变化为U，由热力学第一定律 U=W+Q解得U=106.4J ；（2）假设水银都到细管中，则封闭气体压强 p3=(h0+3h1)cmHg；体积 V3=(L+h1+h

15、2)S1+hS2；T3=(273+477)K；根据气态方程：p1V1T1=p3V3T3解得 h=35cm，说明水银都到了细管，则 V3=510-3m33 【解析】(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积8为 S，活塞未移动时封闭气体的温度为 T1，塞愉好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为 T2，则由盖吕萨克定律可知： ，又 T1=300 K Sh1T1=Sh2T2解得：T2=500 K即 227因为 227427，所以气体接着发生等容变化，设当气体温度达到 427时，封闭气体的压强为 p，由查理定律可以得到： 代人数据整理可以得到：p=l.4l05 P

16、a。1.0105PaT2 = p(427+273)K(2)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离 ，故大气压力x =0.5m-0.3m=0.2m对封闭气体所做的功为 W=-p0sx代人数据解得：w=-100 J由热力学第一定律 U =W+Q得到： Q=U -W=200J4 【解析】 （1）设活塞质量为 m，活塞面积为 S，当平台倾角为 370时气缸内气体的压强为p1=p0+mgcos370S气体的体积 V1=V当平台水平时，气缸内气体的压强 p2=2p0=p0+mgS解得 p1=1.8p0平台从倾斜转至水平过程中，由玻意耳定律：p1V1= p2V2解得 V2=0.9V（2）降温过程，气缸内气

17、体压强不变，由盖吕萨克定律：V2T0= V30.9T0解得 V3=0.81V活塞下降过程，外界对气体做 W=p2(V2-V3)已知气缸内气体吸收的热量 Q=-0.38p0V由热力学第一定律得气缸内气体内能变化量U=W+Q解得U=-0.2p0V ，即气体的内能减小了 0.2p0V.5 【解析】 (1)根据牛顿第二定律可得： p1S-p0S-mg=ma解得： p1=ma+mg+p0SS =1.2105Pa(2)当气缸放在地面上静止时,根据平衡有： pS=p0S+mg解得： p=p0+mgS =1.1105Pa根据玻意耳定律可得： ph2S=p1h0S解得： h0=ph2p1=22cm6 【解析】： 设气缸横截面积为 S，开始时活塞处在气缸顶部，气体体积 ，压强(1) V1=2SL，温度为P1=1.0105Pa T1=300K活塞向下运动到离底部 L高处时，气体体积 ，温度为 ， ？V2=SL T2=330K P2=根据理想气体状态方程：P1V1T1=P2V2T29代入数据得： ；P2=2.2105Pa活塞上所放重物产生的压强 ，(2) P=P2-P1=1.2105Pa若活塞横截面积 ，由压强公式 可得活塞上所放重物的质量S=0.001m2 P=mgsm=psg=1.21030.00110 =12kg