【金版新学案】(新课标)2016届高三物理二轮复习-第1部分-专题7-选修部分-第1讲(选修3-3)

专题七选修部分第1讲(选修3－3)热学核心考点聚焦热点考向例析(1)下列说法中正确的是________．A．分子间的距离增大时，分子势能一定增大B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．物体吸热时，它的内能可能不增加E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热考向一热学基本概念和规律与气体实验定律的组合型(2)如图，在圆柱形气缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在气缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0＝75cmHg，室温t0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh＝1.5cm，此时活塞离容器底部的高度为L＝50cm.已知柱形容器横截面积S＝0.01m2，75cmHg＝1.0×105Pa.①求活塞的质量．②使容器内温度降至－63℃，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L′.解析：(1)分子间的距离有一个特殊值r0，此时分子间引力与斥力平衡，分子势能最小．当分子间的距离小于r0时，分子势能随距离的增大而减小，当分子间的距离大于r0时，分子势能随距离的增大而增大，选项A错误．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化．在有外力做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体，选项C错误．(2)①根据U形管两侧水银面的高度差为Δh＝1.5cm，可知A中气体压强pA1＝p0＋pΔh＝75cmHg＋1.5cmHg＝76.5cmHg而pA1＝p0＋p塞所以活塞产生的压强p塞＝1.5cmHg＝1.5×175×105Pa＝0.02×105Pa由p塞＝mg/S，解得m＝2kg.②由于活塞光滑，所以气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变仍为Δh＝1.5cm初状态：温度T1＝300K，体积V1＝50S；末状态：温度T2＝210K，体积V2＝L′S由盖·吕萨克定律，V1T1＝V2T2解得活塞离容器底部的高度L′＝35cm.答案：(1)BDE(2)①2kg②35cm分析有关气体实验定律和理想气体状态方程问题的物理过程一般要抓住三个要点：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；③规律性，即明确各阶段遵循的实验定律．[题组训练]1．(1)在一个标准大气压下，1g水在沸腾时吸收了2260J的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170J的功．已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，水的摩尔质量M＝18g/mol.下列说法中正确的是()A．分子间的平均距离增大B．水分子的热运动变得更剧烈了C．水分子总势能的变化量为2090JD．在整个过程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子数为3.3×1022个(2)如图所示，粗细均匀、上端封闭的三通细玻璃管中用水银与活塞封闭了两段温度相同、长度分别为lA＝25cm和lB＝30cm的理想气体A、B，竖直管中两段水银柱长均为h＝15cm，水平管中水银柱足够长，右端和大气相通，大气压强p0＝75cmHg.现缓慢抽动玻璃管下端的活塞，使A、B两部分气体体积相同，求活塞下移的距离．解析：(1)液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A正确；温度是分子热运动剧烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的剧烈程度是相同的，选项B错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可得水的内能的变化量为ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的内能增大2090J，则水分子的总势能增大了2090J，选项C正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D错误；1g水所含的分子数为n＝mMNA＝118×6.0×1023＝3.3×1022(个)，选项E正确．(2)当B部分气体的体积达到lA＝25cm时，设下端水银柱长度变为L，对B部分气体初状态：p1＝p0＋h，V1＝lBS；末状态：p2＝p0＋L，V2＝lAS由玻意耳定律得：(p0＋h)lBS＝(p0＋L)lAS代入数据解得：L＝33cm.则活塞下移的距离为x＝(lA＋L)－(lB＋h)代入数据解得：x＝13cm.答案：(1)ACE(2)13cm2．(1)下列说法正确的是________．A．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B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．一定温度下，饱和汽的压强是一定的D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律E．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性(2)如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦，两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍．设环境温度始终保持不变，求此时气缸A中气体的体积VA和温度T0.解析：(2)设初状态压强为p0，膨胀后A，B压强相等pB＝1.2p0B中气体始末状态温度相等，由玻意耳定律得p0V0＝1.2p0VBVB＝V01.2VA＝76V0对A部分气体，由理想气体状态方程得p0V0T0＝1.2p0VATA所以TA＝1.4T0答案：(1)BCE(2)76V01.4T03．(1)下列说法中正确的是________．A．甲图中，两个分子从很远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变小后变大B．乙图中，在测量分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径C．丙图中，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．丁图中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做功E．戊图中，电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递(2)气缸高为h＝1m(气缸厚度可忽略不计)，固定在水平面上，气缸中有质量m＝6kg、横截面积为S＝10cm2的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，已知大气压强为p0＝1×105Pa，当温度为t＝27℃时，气柱长为L0＝0.4m．现用竖直向上的拉力F缓慢拉动活塞，求：①若拉动活塞过程中温度保持为27℃，活塞到达缸口时拉力F的大小；②若活塞到达缸口时拉力大小为80N，此时缸内气体的温度．解析：(2)①初态静止时，对活塞受力分析可得：p1＝mgS＋p0＝1.6×105Pa活塞刚到缸口时，L2＝1m，由理想气体方程可得：p1SL0＝p2SL2得p2＝0.64×105Pa对活塞受力分析，由平衡条件可得：F＝mg＋(p0－p2)S＝96N②温度升高活塞刚到缸口时，L3＝1m对活塞受力分析，由平衡条件可得：p3＝p0＋mgS－FS＝0.8×105Pa由理想气体方程可得：p3L3ST3＝p1L0ST1T3＝p3L3T1p1L0＝0.8×105×1×3001.6×105×0.4K＝375K答案：(1)BCE(2)①96N②375K(1)给体积相同的两个容器A、B分别装满温度为60℃的热水和6℃的冷水．下列说法中正确的是________．A．由于温度是分子平均动能的标志，所以容器A中水分子的平均动能比容器B中水分子的平均动能大B．由于温度越高，布朗运动越剧烈，所以容器A中水分子的布朗运动比容器B中水分子的布朗运动更剧烈C．若把A、B两个容器靠在一起，则A、B两容器内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递考向二热学基本概念与热力学第一定律的组合型D．由于A、B两容器内水的体积相等，所以A、B两容器中水分子间的平均距离相等E．已知水的相对分子质量是18，若容器B中水的质量为3kg，水的密度为1.0×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，则容器B中水分子个数约为1.0×1026(2)如图所示，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p＝1.0×105Pa，吸收的热量Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量．[教你审题]第(2)小题的审题过程如下第一步：读题、读图提取信息①“从状态A经等压过程到状态B”压强不变②TA＝300K，VA＝6×10－3mTB＝400K第二步：审设问理思路已知状态A的三个参量由盖—吕萨克定律,状态B的体积W＝pΔV,外界对气体做的功――→ΔU＝W＋Q得气体内能的增量．解析：(1)布朗运动不是水分子的运动，而是水中小颗粒的无规则运动，所以选项B错误．由于A、B两容器中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A、B两容器中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，选项D错误．根据题意，水的摩尔质量为18g/mol，容器B中水的物质的量为n＝300018mol＝5003mol，所以容器B中水分子个数约为N＝nNA＝1.0×1026，选项E正确．(2)理想气体经历等压变化，由盖—吕萨克定律得VATA＝VBTB解得：VB＝8.0×10－3m3外界对气体做的功W＝p(VA－VB)＝1.0×105×(6.0×10－3－8.0×10－3)J＝－2×102J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q解得ΔU＝5.0×102J答案：(1)ACE(2)5.0×102J这类综合问题对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式：(1)定性判断，利用题中的条件和符号法则对W、Q、ΔU中的其中两个量做出准确的符号判断，然后利用ΔU＝W＋Q对第三个量做出判断．(2)定量计算，一般计算等压变化过程做的功，即W＝p·ΔV，然后结合其他条件，利用ΔU＝W＋Q进行相关计算．注意符号正负的规定．若研究对象为气体，对气体做功的正负由气体体积的变化决定．气体体积增大，气体对外界做功，W＜0；气体的体积减小，外界对气体做功，W＞0.若气体吸热，Q＞0；若气体对外放热，Q＜0.[题组训练]1．(1)下列关于热现象的说法正确的是________．A．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，系统的内能保持不变B．对某物体做功，可能会使该物体的内能增加C．气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积D．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同E．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功(2)如图所示，水平放置一个长方体气缸，总体积为V，用无摩擦活塞(活塞绝热、体积不计)将内部封闭的理想气体分为完全相同的A、B两部分．初始时两部分气体压强均为p，温度均为T.若使A气体的温度升高ΔT，B气体的温度保持不变，求：①A气体的体积变为多少？②B气体在该过程中是放热还是吸热．解析：(2)①设末状态两部分气体压强均为p末，选择A气体为研究对象，升高温度后体积变为VApV2T＝p末VAT＋ΔT对B部分气体，升高温度后体积为VB，由玻意耳定律pV2＝p末VB又VA＋VB＝V可得VA＝T＋ΔTV2T＋ΔT②B部分气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对B部分气体做正功，根据热力学第一定律，B部分气体对外放热．答案：(1)BCD(2)①T＋ΔTV2T＋ΔT2．(1)下列关于气体和液体的说法中，正确的是________．A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化C．一定质量的气体在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．某些昆虫可以站在水面上是由于液体有表面张力E．温度高的物体的分子平均动能一定比温度低的物体的分子平均动能大(2)如图所示，一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C，此过程中气体吸收的热量Q＝7.0×102J．已知在状态A时气体温度为TA＝300K，求：①在状态B、C时气体的温度．②此过程中气体内能的增量．解析：(1)布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒受到液体分子或气体分子撞击，因受到的撞击力不均匀而造成的，显然撒在一锅水中的胡椒粉在加热时翻滚不是布朗运动，A错误；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，B正确；气体对容器壁的压强是由于大量气体分子做无规则热运动时频繁地碰撞容器壁产生的，而与容器系统的运动状态无关，C错误；某些昆