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1、专题十五 热学,高考物理 (新课标专用),A组 统一命题课标卷题组 1.2015课标,33(1),5分,0.425(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是 。 A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的,五年高考,答案 ACD 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激 烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液 体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没
2、有发生变化,不属于化学变化,B错误。,解题关键 扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。扩散现象是由物质分子的无规则运 动产生的。固体、液体和气体中都能发生扩散现象。扩散现象的快慢与温度有关。,2.2013课标,33(1),6分,0.257(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动, 直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是 ( ) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变,答案 BCE 分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F为引力。 综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到
3、最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错 误。分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正 确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小 时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。,规律总结 如图所示,3.(2017课标,33,15分)(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数 的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 。,A.图中两条曲线下面积相等,B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100
4、时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比 较大 (2)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的 顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均 打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关 闭K1。已知室温为27 ,汽缸导热。 ()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; ()接着打开K3,求稳定时活塞的位置; ()再缓慢加热汽缸内气
5、体使其温度升高20 ,求此时活塞下方气体的压强。,答案 (1)ABC (2)() 2p0 ()B的顶部 ()1.6p0,解析 (1)本题考查气体分子速率及分布率。 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为1,A正确、D错 误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子所占的百分比越 大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面积可知0 时出现 在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。 (2)本题考查气体实验定律。 ()设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活
6、塞分开的两部分气体 都经历等温过程。由玻意耳定律得 p0V=p1V1 (3p0)V=p1(2V-V1) 联立式得 V1= p1=2p0 ()打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V),时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得 (3p0)V=p2V2 由式得 p2= p0 由式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2= p0。 ()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由 查理定律得 = 将有关数据代入式得 p3=1.6p0 ,思路点拨 活塞封闭的气体 通过分析活塞的受力,利用平
7、衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系。注意轻质物体在任 意状态下所受合外力均为0。,4.(2017课标,33,15分)(1)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板 右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后, 缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是 。 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变,(2)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气
8、,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大 气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。 ()求该热气球所受浮力的大小; ()求该热气球内空气所受的重力; ()设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。,答案 (1)ABD (2)()Vg0 ()Vg0 ()V0T0( - )-m0,解析 (1)气体自发扩散时不对外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故 气体内能不变,选项A正确,C错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故 U0,气体内能增大,故理想气体的温度升高,则分子平均动能增
9、大,选项B、D正确,选项E错误。,知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外界 对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。,(2)()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为 0= 在温度为T时的体积为VT,密度为 (T)= 由盖吕萨克定律得 = 联立式得 (T)=0 气球所受到的浮力为 f=(Tb)gV ,联立式得 f=Vg0 ()气球内热空气所受的重力为 G=(Ta)Vg 联立式得G=Vg0 ()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得 mg=
10、f-G-m0g 联立式得m=V0T0( - )-m0 ,5.(2017课标,33,15分)(1)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b, 再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 。,A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程ca中气体从外界吸收热量,(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连
11、 通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1 中水银面比顶端低h,如图(b)所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不 变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为,重力加速度大小为g。求: ()待测气体的压强; ()该仪器能够测量的最大压强。,答案 (1)ABD (2)() (),解析 (1)本题考查气体实验定律、热力学定律。由p-V图可知,在过程ab中体积不变,气体不对 外做功,W=0,压强增大,温度升高,气体内能增加,选项A正确,C错误;过程bc为等温变化过程,理想 气体内能不变,而体积增大,气体对
12、外做功,W0,气体从外界 吸收热量,选项D正确;过程ca为等压变化过程,体积减小,外界对气体做功,W0,由盖吕萨克定 律知气体温度降低,内能减小,由U=W+Q知Q0,气体放出热量,选项B正确,E错误。,审题指导 p-V图象问题的审题思路 看轴确定图象为p-V图象,(2)()水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为V,压 强等于待测气体的压强p。提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中水银面比顶端低h;设此 时封闭气体的压强为p1,体积为V1,则 V=V0+ d2l V1= d2h 由力学平衡条件得,p1=p+gh 整个过程为等温过程,由玻意耳定律得 pV
13、=p1V1 联立式得 p= ()由题意知 hl 联立式有 p 该仪器能够测量的最大压强为 pmax= ,6.(2016课标,33,15分)(1)关于热力学定律,下列说法正确的是 。 A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达 到热平衡 (2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差p与气泡半径r之间的关系 为p= ,其中=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大
14、气压 强p0=1.0105 Pa,水的密度=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。 ()求在水下10 m处气泡内外的压强差; ()忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的 近似值。,答案 (1)BDE (2)()28 Pa ()1.3,解析 (1)若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做功是改变物体内能的 途径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做功,由理想气体状态方程 =C知,气体温 度升高,内能增加,故一定吸热,选项C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分 别与状态确定的第三个系统达到热平
15、衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两个 系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。,易错点拨 (1)吸放热与温度的升降没有直接因果关系;(2)内能改变的两个途径为热传递和做 功;(3)分析等压膨胀过程的吸放热时要分析其内能的变化;(4)弄清热平衡的含义。,(2)()当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为p1,则 p1= 代入题给数据得 p1=28 Pa ()设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡内 空气的压强为p2,内外压强差为p2,其体积为V2,半径为r2。 气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2 由力学平衡条件有 p1=p0+gh+p1 p2=p0+p2 气泡体积V1和V2分别为,V1= V2= 联立式得 = 由式知,pip0,i=1,2,故可略去式中的pi项。代入题给数据得 = 1.3 ,易错点拨 此题给出水下气泡内外的压强差的关系式,对确定封闭气体压强带来一定困难,既要 准确表达,又要学会合理近似。,7.(2016课标,33,15分)(1)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、 da回到原状态,其p-T图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是 。 A.气体在a、c两状态的体积相等
