高中物理高考 专题（10）热学（原卷版）

专题（10）热学（原卷版）

【专题考向】从近几年高考题来看，对于热学内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项，并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题；第(2)问计算题始终围绕气体性质进行命题，且为液体封闭或活塞封闭的两类模型的交替命题。预计明年的命题仍将是坚持以上考查方式的特点和规律，在创设新情景和题给信息方面可能有突破。

【知识、方法梳理】

1. 对热力学定律的理解

(1)改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的。

(2)热力学第一定律ΔU＝Q＋W中W和Q的符号可以这样确定：只要此项改变对内能增加有正贡献的即为正。

(3)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但不引起其他变化是不可能的。

2. 压强的计算

(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。

(2)被液柱封闭的气体的压强，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa。

3. 合理选取气体变化所遵循的规律列方程

(1)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解。

(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解。

【热点训练】

1、下列关于热学中的相关说法正确的是(　　)

A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性

B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能增加

C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，故气体的压强一定增大

D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可以使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝

E．某种液体的饱和汽压不一定比未饱和汽压大

2、如图所示，左右两个粗细均匀、内部光滑的汽缸，其下部由体积可以忽略的细管相连，左汽缸顶部封闭，右汽缸与大气连通，左右两汽缸高度均为H、横截面积之比为S1∶S2＝1∶2，两汽缸除左汽缸顶部导热外其余部分均绝热。两汽缸中各有一个厚度不计的绝热轻质活塞封闭两种理想气体A和B，当大气压为p0、外界和气体温度均为27 ℃时处于平衡状态，此时左、右侧活塞均位于汽缸正中间。

(1)若外界温度不变，大气压为0.9p0时，求左侧活塞距汽缸顶部的距离；

(2)若外界温度不变，大气压仍为p0，利用电热丝加热气体B，使右侧活塞上升，求此时气体B的温度。

3、(多选)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

4、(多选)根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是(　　)

A．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行

B．知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数，就可求出其分子体积

C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

D．热量可以从低温物体传到高温物体

E．液体很难被压缩的原因是：当液体分子间的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力减小，所以分子力表现为斥力

5、(1)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)。下列说法正确的是________。

A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线

B．当r＝r0时，分子势能为零

C．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大

D．分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快

E．在r<r0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小

(2)横截面积处处相同的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口．初始时，右端管内用h1＝4 cm的水银柱封闭一段长为L1＝9 cm的空气柱A，左端管内用水银封闭有长为L2＝14 cm的空气柱B，这段水银柱左右两液面高度差为h2＝8 cm，如图甲所示。已知大气压强p0＝76.0 cmHg，环境温度不变。

①求初始时空气柱B的压强(以cmHg为单位)；

②若将玻璃管缓慢旋转180°，使U形管竖直倒置(水银未混合未溢出)，如图乙所示。当管中水银静止时，求左右两水银柱液面高度差h3。

6、(1)下列说法正确的是________。

A．温度相同的物体，内能不一定相等

B．布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动

C．所有晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点

D．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力

E．若不考虑分子势能，则质量、温度都相同的氢气和氧气内能相等

(2)如图为水下打捞的原理简图，将待打捞重物用绳子系挂在一开口向下的圆柱形浮筒上，再向浮筒内充入一定量的气体。已知重物的质量为m0，体积为V0。开始时，浮筒内液面到水面的距离为h1，浮筒内气体体积为V1，在钢索拉力作用下，浮筒缓慢上升。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，当地重力加速度为g。不计浮筒质量、筒壁厚度及水温的变化，浮筒内气体可视为质量一定的理想气体。

①在浮筒内液面与水面相平前，打捞中钢索的拉力会逐渐减小甚至为零，请对此进行解释；

②当浮筒内液面到水面的距离减小为h2时，拉力恰好为零，求h2以及此时筒内气体的体积V2。

7、(1)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后由状态C变化到状态A.气体完成这个循环，内能的变化ΔU＝________，对外做功W＝________，气体从外界吸收的热量Q＝________。(用图中已知量表示)

(2)有一只一端开口的L形玻璃管，其竖直管的横截面积是水平管横截面积的2倍，水平管长为90 cm，竖直管长为8 cm，在水平管内有一段长为10 cm的水银封闭着一段长为80 cm的空气柱如图所示。已知空气柱的温度为27 ℃，大气压强为75 cmHg，管长远大于管的直径。

①现对气体缓慢加热，当温度上升到多少时，水平管中恰好无水银柱；

②保持①中的温度不变，将玻璃管以水平管为轴缓慢旋转180°，使其开口向下，求稳定后封闭部分气体压强。

8、(1)根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是______。

A．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行

B．知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数，就可求出其分子体积

C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

D．热量可以从低温物体传到高温物体

E．液体很难被压缩的原因是：当液体分子间的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力减小，所以分子力表现为斥力

(2)如图所示，一水平放置的固定汽缸，由横截面积不同的两个足够长的圆筒连接而成，活塞A、B可以在圆筒内无摩擦地左右滑动，它们的横截面积分别为SA＝30 cm2、SB＝15 cm2，A、B之间用一根长为L＝3 m的细杆连接。A、B之间封闭着一定质量的理想气体，活塞A的左方和活塞B的右方都是空气，大气压强始终保持不变，为p0＝1.0×105 Pa。活塞B的中心连一根不可伸长的细线，细线的另一端固定在墙上，当汽缸内气体温度为T1＝540 K时，活塞B与两圆筒连接处相距l＝1 m，此时细线中的张力为F＝30 N。

①求此时汽缸内被封闭气体的压强；

②若缓慢改变汽缸内被封闭气体的温度，则温度为多少时活塞A恰好移动到两圆筒连接处？