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(通用版)高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計時第1天 熱學(xué)部分(選修3-3)用書-人教版高三選修3-3物理試題

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1、倒計時第1天 選修3-3 熱學(xué)部分 A.主干回顧 B.精要檢索 1.分子動理論與統(tǒng)計觀點 (1)分子動理論的基本觀點、實驗依據(jù)和阿伏加德羅常數(shù) ①物體是由大量分子組成的 a.分子模型:球體,直徑d=; 立方體,邊長d=. 式中V0為分子體積,只適用于求固體或液體分子的直徑;一般分子直徑大小的數(shù)量級為10-10 m.油膜法測分子直徑:d=,V是純油滴體積,S是單分子油膜的面積. b.一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為10-26 kg,1 mol任何物質(zhì)含有的分子數(shù)為6.02×1023個. ②分子永不停息地做無規(guī)則熱運動 擴散現(xiàn)象和布朗運動是分子無規(guī)則運動的證明.溫度越高,擴散越快

2、;顆粒越小,溫度越高,布朗運動越劇烈. ③分子間存在著相互作用力 a.分子間同時存在引力和斥力,實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力. b.引力和斥力都隨著距離的增大而減小,但斥力比引力變化得快. c.分子間的作用力與距離的關(guān)系如圖1所示,圖中斥力用正值表示,引力用負值表示,F(xiàn)為斥力和引力的合力,即分子力. 圖1 (2)氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布 在一定狀態(tài)下,氣體大多數(shù)分子的速率在某個值附近,速率離這個值越遠,具有這種速率的分子就越少,即氣體分子速率總體上呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布特征. (3)溫度 內(nèi)能 ①分子動能:分子由于熱運動而具有的能叫分子動能. 分子平均動能:所

3、有分子動能的平均值叫分子平均動能. 溫度是所有分子平均動能的標志. ②分子勢能:由于分子間的相對位置決定的能量. 分子勢能的大小與分子間距離有關(guān),其關(guān)系曲線如圖2所示. 圖2 ③物體的內(nèi)能:物體所有分子動能和分子勢能的總和.物體的內(nèi)能與溫度、體積及物質(zhì)的量有關(guān). 2.固體、液體與氣體 (1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體、非晶體和液晶的微觀結(jié)構(gòu) ①晶體分為單晶體和多晶體.晶體有確定的熔點.晶體內(nèi)原子排列是有規(guī)則的.單晶體物理性質(zhì)各向異性,多晶體的物理性質(zhì)各向同性. ②非晶體無確定的熔點,外形不規(guī)則,原子排列不規(guī)則. ③液晶:具有液體的流動性,具有單晶體的各向異性.光學(xué)性質(zhì)隨所加電

4、壓的改變而改變. (2)液體的表面張力現(xiàn)象 ①表面張力的作用:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢. ②表面張力的方向:表面張力的方向跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直. ③表面張力的大?。阂后w的溫度越高,表面張力越?。灰后w中溶有雜質(zhì)時,表面張力變??;液體的密度越大,表面張力越大. (3)氣體實驗定律 ①氣體實驗定律 玻意耳定律(等溫變化):pV=C或p1V1=p2V2. 查理定律(等容變化):=C或=. 蓋—呂薩克定律(等壓變化):=C或=. ②一定質(zhì)量氣體的不同圖象的比較 特點 舉例 p-V pV=CT(其中C為恒量),即pV之積越大的等溫線溫度越高,線離原

5、點越遠 p- p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,溫度越高 p-T p=T,斜率k=,即斜率越大,體積越小 V-T V=T,斜率k=,即斜率越大,壓強越小 (4)理想氣體狀態(tài)方程:一定質(zhì)量的理想氣體,壓強跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值不變. 公式:=C或=. (5)飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓 ①飽和汽:與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽. ②未飽和汽:沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽. ③飽和汽壓:飽和汽所具有的壓強. 特點: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). (6)相對濕度 濕度是指空氣的干濕程度. 描述濕度的物理量:

6、①絕對濕度:空氣中所含水蒸氣的壓強. ②相對濕度:空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓的百分比. 3.熱力學(xué)定律與能量守恒 (1)熱力學(xué)第一定律 如果系統(tǒng)和外界同時發(fā)生做功和熱傳遞,那么外界對系統(tǒng)所做的功(W)加上外界傳遞給系統(tǒng)的熱量(Q)等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量(ΔU). 表達式:ΔU=W+Q 式中,系統(tǒng)內(nèi)能增加,ΔU>0;系統(tǒng)內(nèi)能減小,ΔU<0;外界向系統(tǒng)傳熱,Q>0,系統(tǒng)向外界傳熱,Q<0;外界對系統(tǒng)做功,W>0,系統(tǒng)對外界做功,W<0. (2)能量守恒定律 ①能量守恒定律:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體

7、,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變. ②能量守恒定律說明自然界中的能量是守恒的,一切違背能量守恒定律的設(shè)想都是不可能實現(xiàn)的,第一類永動機不可能制成. (3)熱力學(xué)第二定律 ①熱力學(xué)第二定律的兩種表述 a.表述一:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳導(dǎo)的方向性表述). b.表述二:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響(按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述). ②熱力學(xué)過程方向性實例 a.高溫物體低溫物體; b.功熱; c.氣體體積V1氣體體積V2(V1

8、列說法中正確的是(  ) A.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體 B.當分子間的距離變小時,分子間的作用力可能減小,也可能增大 C.單位體積內(nèi)分子數(shù)增加,氣體的壓強一定增大 D.第二類永動機不可能制成,說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 E.在絕熱過程中,外界對物體做功,物體的內(nèi)能一定增大 (2)如圖3所示,一質(zhì)量M=5 kg、橫截面積S=10 cm2且導(dǎo)熱性能極好的薄壁汽缸,開口向上放在水平地面上,汽缸內(nèi)用質(zhì)量m=1 kg的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,此時汽缸內(nèi)的理想氣體的高度為l=20 cm.已知大氣壓強p0=1.0×105 Pa,

9、重力加速度取g=10 m/s2. 圖3 (ⅰ)若用力緩慢向上拉動活塞,使氣缸能離開地面,則氣缸的高度至少是多少? (ⅱ)若氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為27 ℃,氣缸的高度為h=0.5 m,現(xiàn)使氣體緩慢升溫,使活塞剛好移動到氣缸頂端,則氣體的溫度需要升高到多少攝氏度? 【解析】 (1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體,所以選項A錯誤;由分子力F隨分子間距離r的變化關(guān)系可知,當r減小時,分子力F有可能減小,也有可能增大,選項B正確;由壓強的微觀解釋可知,氣體的壓強由單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)和氣體分子的平均動能共同決定,當單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)增加時,有可能氣體分子

10、的平均動能減小得更多,結(jié)果仍會造成氣體壓強的減小,故選項C錯誤; 熱力學(xué)第二定律的開爾文表述:不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全變成功,而不引起其他變化,故第二類永動機違背了熱力學(xué)第二定律而不可制成,選項D正確;由熱力學(xué)第一定律可知:ΔU=W+Q,當系統(tǒng)處于絕熱過程中時,則有ΔU=W,外界對物體做功,物體的內(nèi)能一定增大,選項E正確. (2)(ⅰ)若氣缸剛要離開地面時,活塞恰好到達氣缸頂端,設(shè)此時氣缸的高度為H,氣缸內(nèi)氣體的壓強為p 對氣缸受力分析有p0S=pS+Mg,解得p=5×104 Pa對理想氣體由玻意耳定律可得lS=pHS 解得H=0.44 m. (ⅱ)氣體緩慢升溫使活塞移動過

11、程中,氣體做等壓變化,由蓋-呂薩克定律可得= 式中T0=300 K,T=273 K+t 解得t=477 ℃. 【答案】 (1)BDE (2)(ⅰ)0.44 m (ⅱ)477 ℃ 2.(1)下列說法正確的是________. A.熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他變化 B.溫度升高,說明物體中所有分子的動能都增大 C.氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 D.分子間的距離增大時,分子間的引力和斥力都減小 E.在一個絕熱容器內(nèi),不停地攪拌液體,可使液體的溫度升高 (2)如圖4所示,豎直圓筒是固定不動的,粗筒橫截面積是細筒的3倍,細筒足夠長.粗筒中A、B兩

12、輕質(zhì)活塞間封有一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體),氣柱長L=20 cm.活塞A上方的水銀深H=15 cm,兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計,用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài),水銀面與粗筒上端相平.現(xiàn)使活塞B緩慢上移,直至水銀的1/3被推入細筒中,求活塞B上移的距離.(設(shè)在整個過程中氣柱的溫度不變,大氣壓強p0相當于75 cm的水銀柱產(chǎn)生的壓強) 圖4 【解析】 (1)不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響,故A項錯誤.溫度升高,物體的平均分子動能增大,但不是所有的分子動能都增大,故B項錯誤.氣體壓強是由于氣體分子不斷對容器的器壁碰撞而產(chǎn)生的,故C項正確.分子間距離增大,分

13、子間的引力和斥力都減小,故D項正確.絕熱容器內(nèi)沒有熱量散失,攪拌液體,外界對液體做功,機械能轉(zhuǎn)化為液體的動能和內(nèi)能,液體內(nèi)能增加,所以溫度升高,故E項正確. (2)初態(tài)封閉氣體壓強為p1=ρgH+p0 末態(tài)有水銀上升到細筒中,設(shè)粗筒橫截面積為S,則HS=h1,HS=h2S 此時封閉氣體壓強為p2=ρgh1+ρgh2+p0 又V1=LS,V2=L′S 由題意氣體溫度不變可得p1V1=p2V2解得L′=18 cm 可知活塞B上升的距離d=H+L-L′-H=7 cm. 【答案】 (1)CDE (2)7 cm 3.(1)下列說法中正確的是________. A.布朗運動是液體分子的運

14、動,它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 B.葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C.液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點 D.當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時,分子間的距離越大,分子勢能越大 E.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體,但不能從低溫物體傳到高溫物體 (2)某同學(xué)研究一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化,得出如圖5的p-t圖象.已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB=3 L,求: 圖5 ①氣體在狀態(tài)A的壓強; ②氣體在狀態(tài)C的體積. 【解析】 (1)布朗運動是通過微粒運動反映液體分子的運動,選項A錯誤;葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用,選項B正確;液晶顯

15、示器利用了液晶對光具有各向異性的特點,選項C正確;當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時,分子間的距離越大,分子勢能越大,選項D正確;熱量在一定條件下能從低溫物體傳到高溫物體,選項E錯誤. (2)①從圖中可知,pB=1.0 atm, TB=(273+91)K=364 K TA=273 K 根據(jù)查理定律有= 代入數(shù)據(jù)解得pA=0.75 atm. ②pB=1.0 atm,VB=3 L,pC=1.5 atm 根據(jù)玻意耳定律有 pBVB=pCVC 代入數(shù)據(jù)解得VC=2 L. 【答案】 (1)BCD (2)①0.75 atm?、? L 4.(1)下列說法中正確的是(  ) A.分

16、子間的距離增大時,分子勢能一定增大 B.晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點 C.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D.物體吸熱時,它的內(nèi)能可能不增加 E.一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱 (2)如圖6甲所示,豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑,橫截面積為S=1×10-3m2.活塞的質(zhì)量為m=2 kg,厚度不計.在A、B兩處設(shè)有限制裝置,使活塞只能在A、B之間運動,B下方汽缸的容積為1.0×10-3m3,A、B之間的容積為2.0×10-4m3,外界大氣壓強p0=1.0×105 Pa.開始時活塞停在B處,缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0,溫度為2

17、7 ℃.現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體,直至327 ℃.求: ①活塞剛離開B處時氣體的溫度t2; ②缸內(nèi)氣體最后的壓強; ③在圖乙中畫出整個過程中的p-V圖線. 甲          乙 圖6 【解析】 (1)分子間的距離有一個特殊值r0,此位置分子間引力與斥力平衡,分子勢能最?。敺肿娱g的距離小于r0時,分子勢能隨距離的增大而減小,當分子間的距離大于r0時,分子勢能隨距離的增大而增大,選項A錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化.在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,選項C錯誤. (2)①活塞剛離開B處時,設(shè)氣體的壓強為p2,由二力

18、平衡可得p2=p0+, 解得p2=1.2×105Pa. 由查理定律得=, 解得t2=127 ℃. ②設(shè)活塞最終移動到A處,缸內(nèi)氣體最后的壓強為p3,由理想氣體狀態(tài)方程得=, 解得p3=1.5×105 Pa. 因為p3>p2,故活塞最終移動到A處的假設(shè)成立. ③如圖所示. 【答案】 (1)BDE (2)①127 ℃?、?.5×105Pa?、垡娊馕鰣D 5.(1)如圖7所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中,A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換).該循環(huán)過程中,下列說法正確的是________. 圖7

19、 A.A→B過程中,氣體的內(nèi)能不變 B.B→C過程中,氣體分子的平均動能增大 C.C→D過程中,氣體分子數(shù)密度增大,單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D.D→A過程中,外界對氣體做的功小于氣體內(nèi)能的增加量 E.若氣體在A→B過程中吸收63 kJ的熱量,在C→D過程中放出38 kJ的熱量,則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為25 kJ (2)如圖8所示為一氣體溫度計的結(jié)構(gòu)示意圖.儲有一定質(zhì)量理想氣體的測溫泡P通過細管與水銀壓強計左管A相連,壓強計右管B和C與大氣相通.當測溫泡P浸在冰水混合物中,上下移動右管B調(diào)節(jié)水銀面的高度,使壓強計左右兩管的水銀面恰好都位于刻度尺的零刻度處.后將P

20、放入待測恒溫槽中,上下移動右管B,使A中水銀面仍在刻度尺的零刻度處,此時,C中水銀面在刻度尺的15.2 cm刻度處.(已知外界大氣壓強為1個標準大氣壓,1標準大氣壓相當于76 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強) 圖8 (ⅰ)求恒溫槽的溫度; (ⅱ)若將刻度尺上的刻度改為對應(yīng)的溫度值,則溫度的刻度是否均勻. 【導(dǎo)學(xué)號:37162103】 【解析】 (1)根據(jù)A→B過程為等溫過程知,氣體的內(nèi)能不變,A項正確;B→C為絕熱過程,沒有與外界熱交換,體積增大,氣體對外界做功,內(nèi)能減小,所以B→C過程中,氣體分子的平均動能減小,B項錯誤;C→D為等溫過程,C→D過程中,體積減小,單位時間內(nèi)碰撞單位

21、面積器壁的分子數(shù)增多,C項正確;D→A過程中,氣體與外界無熱量交換,體積減小,外界對氣體做功,外界對氣體做的功等于氣體內(nèi)能的增加量,D項錯誤;氣體完成一次循環(huán),氣體的內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體對外做的功為63 kJ-38 kJ=25 kJ,E項正確. (2)(ⅰ)測溫泡內(nèi)氣體體積不變,根據(jù)氣體定律得,=,將p0=76 cmHg,T0=273 K,p1=(76+15.2)cmHg,T1=(273+t)K代入解得,t=54.6 ℃. (ⅱ)測溫泡內(nèi)氣體體積不變,壓強與熱力學(xué)溫度成正比即==k(常量) 而Δp=Δh,Δh是C管中水銀高度的變化,又Δt=ΔT 因此Δt=,說明溫度隨水銀高度均勻變化,因而溫度刻度是均勻的. 【答案】 (1)ACE (2)(ⅰ)54.6 ℃ (ⅱ)均勻

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