（江苏专用）2020届高考物理一轮复习 专题十四 热学课件

专题十四热学高考物理(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组考点一分子动理论内能五年高考1.[2019江苏单科,13A(1)](多选)在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体 ()A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等C.分子的平均动能保持不变D.分子的密集程度保持不变答案CD本题考查了分子动理论与学生对分子动理论基本内容的理解能力,体现了运动与相互作用观念的素养要素。由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,选项A错误;在无外界影响下,静置的理想气体温度不变,因此分子的平均动能不变,但每个分子的速度大小无法确定,选项B错误,C正确;因静置足够长时间,分子无规则运动在各个位置的概率相等,故分子的密集程度保持不变,选项D正确。易错警示温度不变则分子平均动能不变,分子平均速率保持不变,但每个分子的运动情况无法确定。2.[2015江苏单科,12A(2)]在装有食品的包装袋中充入氮气,可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性,在包装袋中充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试。测试时,对包装袋缓慢地施加压力。将袋内的氮气视为理想气体,则加压测试过程中,包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力(选填“增大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能(选填“增大”、“减小”或“不变”)。答案增大不变解析对包装袋缓慢施加压力,袋内气体的温度不变,压强增大。所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子的撞击力增大。理想气体的内能由气体分子的动能决定,而温度是分子平均动能的标志,所以,温度不变,气体内能不变。考查点本题考查考生对气体压强的微观解释、内能与温度关系的理解与应用。属于中等难度题。审题技巧问题题干中的“缓慢”施压,意味着热传递充分。一定质量“理想气体”的内能完全决定于温度。3.[2012江苏单科,12A(1)(2)](1)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(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大。从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的增大了。该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如题图所示,则T1(选填“大于”或“小于”)T2。答案(1)AB(2)平均动能小于解析(1)水黾停在水面上是由于水的表面张力而受到的支持力与其重力相平衡,A正确。露珠呈球形的原因是水的表面张力使水在同样体积的情况下呈现表面积最小的形状——球形,故B正确。滴入水中的红墨水很快散开的原因是分子的热运动,属于扩散现象,C错误。悬浮在水中的花粉所做的无规则运动是布朗运动,形成原因也是分子的热运动,D错误。(2)温度是分子平均动能大小的标志,温度升高时分子平均动能增大,大速率的分子占总分子数的比例增大,故T1小于T2。4.[2017江苏单科,12A(2)(3)](2)甲图和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同,(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)答案(2)甲乙(3)见解析解析(2)本题考查布朗运动。相同温度的条件下,炭粒较大的其布朗运动的激烈程度较弱,炭粒在30s始、末时刻所在位置连线的距离就较短,故甲图中炭粒的颗粒较大;炭粒大小相同时,温度越高,分子的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈。(3)摩尔体积V= πr3NA[或V=(2r)3NA]由密度ρ= ,解得ρ= (或ρ= )代入数据得ρ=1×103kg/m3(或ρ=5×102kg/m3,5×102~1×103kg/m3都算对)43MV3A34MrN3A8MrN友情提醒物体的体积与分子体积的关系对于固体和液体,可以忽略分子间的空隙,其体积=单个分子的体积×分子的个数。对于气体,上述结论不成立,因为气体分子的间隙较大,不能忽略。5.[2017江苏单科,12A(1)](多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示。下列说法正确的有 () A.A→B的过程中,气体对外界做功B.A→B的过程中,气体放出热量C.B→C的过程中,气体压强不变D.A→B→C的过程中,气体内能增加考点二固体、液体与气体热力学第一定律答案BC本题考查气体实验定律、V-T图像的理解与应用、热力学第一定律。A→B的过程中,气体体积减小,外界压缩气体做功,故A项错误;温度不变,则气体的内能不变,由热力学第一定律可知,气体应该放出热量,故B项正确。由V-T图像可知,B→C的过程中,气体压强不变,即C项正确。A→B→C的过程中,温度先不变后降低,故气体的内能先不变后减少,故D项错误。知识链接决定内能的因素物体的内能取决于分子个数、分子动能、分子势能三个因素。对于一定质量的理想气体,分子个数一定,分子势能忽略不计,故其内能只取决于温度。6.[2019江苏单科,13A(2)(3)](2)由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中,水分子之间的相互作用总体上表现为(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图甲所示,能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图甲中(选填“A”“B”或“C”)的位置。图甲图乙(3)如图乙所示,一定质量理想气体经历A→B的等压过程,B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换),其中B→C过程中内能减少900J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。答案(1)引力C(2)1500J解析(1)本题考查了液体的表面张力,体现了运动和相互作用观念的素养要素。液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,则液体表面层分子间作用力表现为分子间引力。当分子间引力和斥力相等时分子势能最小,而此时分子力表现为引力,分子间距离应大于最小分子势能对应的距离,故应是图像中C位置。(2)本题考查了热力学第一定律的应用与学生的综合分析能力和理解能力,体现了科学探究中的问题和证据的素养要素。A→B过程,W1=-p(VB-VA);B→C过程,根据热力学第一定律,W2=ΔU;则气体对外界做的总功W=-(W1+W2),代入数据得W=1500J。易错警示对分子势能随分子间距离变化的图像与分子间作用力随分子间距离变化的关系认识不清楚而出现错误。审题指导①等压做功,W1=p·ΔV。②绝热过程中Q=0,故W2=ΔU。7.[2011江苏单科,12A(2)]如图所示,内壁光滑的气缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内,外界大气压强为p0。现对气缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2。则在此过程中,气体分子平均动能(选填“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化了。答案增大Q-p0(V2-V1)解析气体等压膨胀,由 =C可知T增大,所以气体分子平均动能增大。由热力学第一定律可得:ΔU=Q-p0(V2-V1)。VT8.(2018江苏单科,12A,12分)(1)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则。 A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大(2)一定量的氧气贮存在密封容器中,在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见表。则T1(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T1,则在泄漏后的容器中,速率处于400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。 各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%温度T1温度T2100以下0.71.4100~2005.48.1200~30011.917.0300~40017.421.4400~50018.620.4500~60016.715.1600~70012.99.2700~8007.94.5800~9004.62.0900以上3.90.91(s)m速率区间(3)如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105Pa,经历A→B→C→A的过程,整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。 答案(1)A(2)大于等于(3)138.6J解析(1)本题考查空气中水的饱和汽压和相对湿度。温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发加快,说明空气中水蒸气的实际压强减小,选项B错误;饱和汽压与温度有关,空气温度不变,空气中的水的饱和汽压不变,选项C、D均错误;由空气的相对湿度= ,可知相对湿度减小,选项A正确。(2)本题考查不同温度下分子速率分布规律。由分子速率分布情况与温度的关系知,当温度升高时,速率大的分子比例较大,由表知T1时大速率分子占的百分比较大,故T1大于T2。当温度为T1时从表中查得速率在400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比应等于18.6%。(3)本题考查V-T图像和热力学第一定律。整个过程中,外界对气体做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)由热力学第一定律ΔU=Q+W得WAB=-(Q+WCA)代入数据得WAB=-138.6J,即气体对外界做的功为138.6J。水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压关联知识气体状态变化图像与热力学定律综合气体状态变化图像问题的分析技巧、理想气体内能改变的决定因素、等压变化过程气体做功W=pΔV及热力学第一定律的综合应用。9.(2016江苏单科,12A,12分)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为。A.压强变小B.压强不变C.一直是饱和汽D.变为未饱和汽(2)如图1所示,在斯特林循环的p-V图像中,一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成。B→C的过程中,单位体积中的气体分子数目(选填“增大”、“减小”或“不变”)。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图2所示,则状态A对应的是(选填“①”或“②”)。图1图2(3)如图1所示,在A→B和D→A的过程中,气体放出的热量分别为4J和20J。在B→C和C→D的过程中,气体吸收的热量分别为20J和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功。答案(1)AC(2)不变①(3)8J解析(1)高压锅在密封状态下,因为冷却过程是缓慢进行的,所以水和水蒸气保持动态平衡,即水蒸气一直是饱和汽,故C对D错。饱和汽压随温度的降低是减小的,故A对B错。规律总结对于密封的液体及其上方空间的饱和蒸汽,若过程变化迅速,液体和蒸汽的动态平衡被破坏,当最终稳定时,蒸汽总要达到饱和状态。若过程变化缓慢,液体和蒸汽保持动态平衡,蒸汽总处于饱和状态。评析本题考查对饱和汽形成过程的理解和饱和汽压与温度的关系,这是2016年《考试说明》中新增加的考点。本题考查内容简单,属于容易题。(2)B→C过程气体体积不变,气体的总分子数也不变,故单位体积内的分子数是不变的。由 =C可知,TATD,温度越高,分子的平均速率越大,故状态A对应的是①。(3)对全过程应用热力学第一定律:-24J+32J+W=0,则W=-8J,故一次循环中气体对外界做功8J。pVT考查点本题考查水蒸气的饱和汽压、理想气体状态方程的应用、分子热运动速率的统计分布规律、热力学第一定律等考点,对考生识图、用图的能力有一定要求,属于中等难度题。10.[2015江苏单科,12A(1)(3)](1)对下列几种固体物