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1、专题十五 热学,高考物理 (课标专用),1.2015课标,33(1),5分,0.307(多选)下列说法正确的是 ( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,答案 BCD 晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体具有各向异性,B正 确;同种元素由于空间的排
2、列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了分子或原 子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发 生改变,内能也会改变,E错误。,解题关键 熟练掌握晶体和非晶体的特点。晶体特点:单晶体有整齐规则的几何外形;晶体 有确定的熔点,在熔化过程中,温度始终不变;单晶体具有各向异性。,解题指导 由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,例如石 墨和金刚石。在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,如天然水晶是晶体,而熔化以后再 凝固的水晶就是非晶体。晶体熔化过程吸收热量,内能增加,温度不变。,2.2015课标,33(1),5
3、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,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,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错 误。,解题关键 扩散现象表明一切物质分子都在不停地做无规则运动。,3.2
4、014课标,33(1),6分,0.303(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca 回到原状态,其p-T图像如图所示。下列判断正确的是 ( ) A.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,答案 ADE 对封闭气体,由题图可知ab过程,气体体积V不变,没有做功,而温度T升高,则为吸 热过程,A项正确。bc过程为等温变化,压强减小,体积增大,对外做功,则为吸热过程,B项错。c a过
5、程为等压变化,温度T降低,内能减少,体积V减小,外界对气体做功,依据W+Q=U,外界对气 体所做的功小于气体所放的热,C项错。温度是分子平均动能的标志,Tapc,显然E项正确。,解题指导 由图像判断气体的状态变化过程,然后应用热力学第一定律解答。,总结归纳 一定质量的某种理想气体的分子势能为0,内能决定于温度。,4.2014课标,33(1),5分,0.396(多选)下列说法正确的是 ( ) A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低
6、的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结 果,答案 BCE 水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项错。正是表面张力使 空中雨滴呈球形,则B项正确。液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性质,C 项正确。高原地区大气压较低,对应的水的沸点较低,D项错误。因为纱布中的水蒸发吸热,则同 样环境下湿泡温度计显示的温度较低,E项正确。,易错点拨 布朗运动不是花粉分子的运动,是花粉小颗粒受到液体分子无规则运动撞击造成 的。,解题关键 液体表面有张力;液晶的光学性质具有各向异性;气压越低,水的沸点越低;蒸发是汽 化现象,要吸热。
7、,5.(2014大纲全国,16,6分)(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是 ( ) A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈 B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈 C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小 D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小,答案 BD 对一定量的稀薄气体,压强变大,温度不一定升高,因此分子热运动不一定变得剧烈, A项错误;在保持压强不变时,如果气体体积变大则温度升高,分子热运动变得剧烈,选项B正确; 在压强变大或变小时气体的体积可能变大,也可能变小或不变,因此选项C错D对。,解题指导 分子热运动变剧烈说明气体温度升高,分子间平均距离变小说明气体体积变小,结
8、合 =C分析温度升高或体积变小时气体压强的变化。,6.2013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
9、。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。,解题关键 分子间同时存在引力和斥力,引力和斥力随分子间距离的增大而减小,且斥力比引力 变化得要快些,分子力做的功等于分子势能的减少量。,7.2013课标,33(1),5分,0.33(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是 ( ) A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和 B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低 C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 D.气体从外界吸收热量,其
10、内能一定增加 E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高,答案 ABE 气体分子间有间隙,因此气体体积指的是气体分子所能到达的空间的体积,选项A 正确;温度是分子平均动能大小的标志,反映分子热运动的剧烈程度,因此只要减弱气体分子热 运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,选项B正确;气体的压强是气体分子无规则运动时由与 器壁表面碰撞时的作用力引起的,与超重、失重无关,选项C错误;改变气体内能有两个途径,即 做功和热传递,因此气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,选项D错误;由盖吕萨克定律知 气体在等压膨胀时, = ,温度一定升高,选项E正确。,解题关键 做功和热传递都可以改变内能,所以气体从外界吸收热
11、量,其内能不一定增加。在完 全失重的情况下,气体分子的无规则运动不停止。温度是分子平均动能的标志。,易错点拨 气体对容器壁的压强的产生原因是气体分子对容器壁的碰撞,与分子重力无关。,(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;
12、 ()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高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)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)()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,被活塞分开的两部分气 体都经历等温过程
13、。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,利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间
14、的关系。注意轻质物体在任 意状态下所受合外力均为0。,9.(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,气球外冷空气的温度为Tb。已知
15、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,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。
16、 (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=f-G-m0g 联立式得m=V0T0( - )-m0 ,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。,10.(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
