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1、第二部分： 热 学 （注：气体性质部分2003年高考不要求计算） 一、知识结构 (一)透彻理解分子运动理论的三要素。 (二)掌握阿伏加德罗常数NA=6.021023mo1-1的含义，并能应用NA将物质的宏观量和微观量联系起来。 (三)熟练掌握热力学第一定律E=Q+W及其应用。这要求深刻理解分子动能、分子势能、物体内能等基本概念及影响它们的因素。 (四)理想气体的状态方程和克拉珀龙方程是解答气体问题的核心，必须加以熟练掌握并能灵活运用。 (五)理解理想气体三种状态图象的物理意义，并能进行三种状态图象间的等效变换。 二、例题解析 例1 质量一定的物体，在温度不变条件下体积膨胀时，物体内能的变化是
2、( ) A.分子的平均势能增大，物体的内能必增大 B.分子的平均势能减小，物体的内能必减小 C.分子的平均势能不变，物体的内能不变 D.以上说法均不正确 【解析】错选A：总以为物体体积膨胀，分子间距离增大，分子引力作负功，分子势能增大，所以物体内能增大。 基于分子力随分子距离的可变特性，在物体体积膨胀时，在分子间的距离由rr0增大到rr0的过程中，分子间的势能先减小，后增大。题设物体体积膨胀时，却隐蔽了初始状态，究竟体积膨胀时分子距离r在什么范围内变化没有交代，故无法判断分子势能的变化，也无法确定物体内能的物化。 综上分析，选项D正确。 例2 如右图所示，有一圆筒形气缸静置在地上，气缸圆筒的质
3、量为M，活塞及手柄的质量为m，活塞截面积为S。现用手握住活塞手柄缓慢地竖直向上提，求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强。(当时的大气压强为P0，当地的重力加速度为g，活塞缸壁的摩擦不计，活塞未脱离气缸)。 【解析】此题是一道力热综合问题，对气体是等温变化过程，对活塞、气缸是力学平衡问题，并且气缸在提离地面时，地面对其支持力为零。 欲求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强P封气，把气缸隔离出来研究最方便。 气缸受竖直向下的重力G缸(大小等于Mg)，封闭气体竖直向下的压力F封气(大小等于P封气S)，大气竖直向上的压力F大气(大小等于P0S)。由平衡条件，有 F大气-G缸-F封气=0 即P0S-Mg-P封气S
4、=0 P封气=P0- 例3 一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=100cm，用一段长h=25cm的水银柱将一部分空气封在管内，将其开口朝上竖直放置，被封住的气柱长l0=62.5cm。这时外部的大气压p0=75cmHg,环境温度t0=-23，见右图，现在使气柱温度缓慢地逐渐升高，外界大气压保持不变，试分析为保持管内被封气体具有稳定的气柱长，温度能升高的最大值，并求出这个温度下气柱的长。 【解析】这是一个关于气体在状态变化过程中，状态参量存在极值的问题，首先，对过程进行分析，当管内气体温度逐渐升高时，管内气体体积要逐渐增大，气体压强不变，pV值在增大。当上水银面升到管口时，水银开始
5、从管内排出，因为 =C，当管内水银开始排出后，空气柱体积增大，而压强减小，若pV值增大，则温度T继续升高，当pV值最大时温度最高。如果温度再升高不再满足 =C，管内气体将不能保持稳定长度。 选取封闭气体为研究对象，在温度升高过程中，可分成两个过程研究。 第一过程：从气体开始升温到水银升到管口，此时气体温度为T，管的横截面积为S，此过程为等压过程，根据盖吕萨定律有： = 所以T= T0 其中：T0=t0+273=250K l=75cm l0=62.5cm。 代入数据解得T=300(K) 第二过程，温度达到300K时，若继续升温，水银开始溢出，设当温度升高到T时，因水银溢出使水银减短了x，此过程气
6、体的三个状态参量p、V、T均发生了变化。p1=p0+h=75+25=100(cmHg) V1=ls=7.5S T1=300K p2=(p0+h-x)=(100-x)cmHg V2=(75+x)S T2=? 根据状态方程 = 则有 = 所以T2= (100-x)(75+x)=- x2+x+300 根据数学知识得 当x=12.5m时 T2取得最大值，且最大值T2max=306.25K即当管内气体温度升高到T2max=33.25时，管内气柱长为87.5cm。 例4 容积V=40L的钢瓶充满氧气后，压强为p=30atm，打开钢瓶阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去。若小瓶已抽成真空，分装到
7、小瓶子中的气体压强均为p0=2atm，在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那幺最多可能装的瓶数是多少? 【解析】本题考查玻马定律的应用和分解解决实际问题的能力。并且培养了考生全面的考虑问题的能力。 设最多可装的瓶子数为n，由波马定律有 pV=p0V+np0V0 n=(pV-p0V)/(p0V0) =(3020-220)/(25)=56(瓶) 在本题中应注意，当钢瓶中气体的压强值降至2个大气压时，已无法使小瓶中的气体压强达到2个大气压，即充装最后一瓶时，钢瓶中所剩气体压强为2个大气压。 三、能力训练 (一)选择题 1.把一只质量为M的玻璃杯开口向下，当杯子一半竖直插入水中时，杯子刚好平衡，此
8、时若使杯子再下降一小段距离，则杯子将 ( ) A.加速上浮，最后仍在原平衡位置 B.加速下沉，直至水底部 C.仍保持平衡 D.加速下沉到某个位置又平衡 2.一定质量的理想气体其状态变化过程的p与V的关系如图所示，该过程p-T图应是 ( ) 3.如右图所示，已知大气压强为p0=750mmHg,粗细均匀玻璃管中有A、B两段气体，被4cm长水银柱隔开，下面水银柱高为66cm,A、B两段空气柱长度各为4cm和8cm，现欲使A段气柱长度增加1cm并保持稳定，应将管慢慢竖直提高 ( ) A.9cm B.3cm C.2cm D.1cm 4.如图所示，一个粗细均匀的圆筒，B端用塞子塞紧，需要12N的压力才能被
9、顶出，A处有一小孔，距B端30cm，圆筒截面积S=0.8cm2,外界大气压p0=105Pa.当推压活塞距B端多远时塞子将被推出，设温度保持不变 ( ) A.距B端12cm B.距B端18cm C.距B端20cm D.距B端10cm 5.分子间的势能与体积的关系，正确的是 ( ) A.物体的体积增大，分子间的势能增加 B.气体分子的距离增大，分子间的势能减小 C.物体的体积增大，分子间的势能有可能增加 D.物体的体积减小，分子间的势能增加 6.如右图所示的图中，表示查理定律内容的是 ( ) A.只有(2) B.只有(2)、(3) C.都是 D.只有(1)、(2)、(4) 7.如图所示是一定质量的
10、理想气体的两条等容线a和b，如果气体由状态A等压变化到状态B，则在此变化过程中是 ( ) A.气体不对外做功，外界也不对气体做功，吸热，内能增加 B.外界对气体做功，放热，内能增加 C.外界对气体做功，吸热，内能增加 D.气体对外做功，吸热，内能增加 8.关于内能和温度的下列说法中正确的是 ( ) A.物体的速度加大时，内能增加 B.物体的动能减少时，温度可能增加 C.分子的动能和分子的势能的总和叫分子的内能 D.物体内部分子的势能由物体的温度和体积决定 9.如图所示，用光滑的木塞把容器分隔成二部分A和B，当温度为0时，体积VAVB=12，当外界气温升到273时，活塞 ( ) A.不动 B.向
11、右移动 C.向左移动 D.不能判定 10.下列数据组中，可算出阿伏加德罗常数的是 ( ) A.水分子的体积和水分子的质量 B.水分子的质量和水的摩尔质量 C.水的摩尔质量和水的密度 D.水的摩尔质量和水分子体积 11.如图所示，甲、乙两玻管两端封闭，竖直放置，室温时空气柱长度l甲上=2l甲下， 1乙上= l乙下，现将两玻管全都浸没在0的冰水中，则甲、乙两管中水银柱移动方向是 ( ) A.甲向上，乙向下 B.甲向下，乙向上 C.甲、乙均向上 D.甲、乙均向下 12.如右图所示，一个开口向上的绝热容器中，有一个活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量以及活塞和容器壁之间的摩擦忽略不计，活塞原来静止
12、在A处，质量为m的小球从活塞上方h处自由下落，随同活塞一起下降到最低位置B处，接着又从B处往上反弹，则下列说法中正确的 ( ) A.活塞从A到B的过程中，速度先增大后减小 B.活塞在B处所受合力为零 C.活塞在B处，气体压强最大，温度最高 D.活塞最终将静止在B处 13.一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，当气体温度从100升高到200时，则 ( ) A.其体积增大到原来的2倍 B.体积的增量V是原体积的 C.体积的增量V是原体积的 14题图 D.体积的增量V是0时体积的 14.如图所示，一只贮有空气的密闭烧瓶，用玻璃管与水银气压计连接，气压计两管内的水银面在同一水平面上。现降低烧瓶内空气
13、的温度，同时移动气压计右管，使水银气压计左管的水银面保持在原来的水平面上，则表示气压计两管内水银面高度差h与烧瓶内所降低的温度t之间的关系图线是图中的 ( ) A.a图 B.b图 C.c图 D.d图 15.一定质量的理想气体沿p-V坐6标图中曲线所示的方向发生变化，其中曲线DBA是 以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则 ( ) A.气体由A变到B，一定是吸热的 B.气体由B变为A，一定是吸热的 C.气体由A变到B再变到A，吸热多于放热 D.气体由A变到B再变到A，放热多于吸热 16.一定质量的理想气体，经历如图所示的abcd的状态变化过程，有可能向外放热的过程是 ( ) A.ab的过程 B.bc的过程
