新高考物理二轮复习过关练习第1部分 专题6 第14讲　热学 (含解析)

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命题规律 1.命题角度：(1)分子动理论、固体和液体；(2)气体实验定律和理想气体状态方程；(3)热力学定律与气体实验定律的结合.2.常用方法：分析法，图像法.3.常考题型：选择题、计算题．
考点一 分子动理论 固体和液体
1．估算问题
(1)分子总数：N＝nNA＝eq \f(m,M)NA＝eq \f(V,Vml)NA.
特别提醒：对气体而言，V0＝eq \f(V,N)不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间．
(2)两种分子模型：①球体模型：V＝eq \f(4,3)πR3＝eq \f(1,6)πd3(d为球体直径)；②立方体模型：V＝a3.
2．分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大．
3．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系(如图)
4．气体压强的微观解释
5．晶体与非晶体
6．液体
(1)表面张力：使液体表面积收缩到最小．
(2)液晶：既具有液体的流动性又具有晶体的光学各向异性．
例1 (2022·江苏扬州市期末)2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时( )
A．气泡受到浮力
B．气泡内分子热运动停止
C．气泡内气体在界面处对水产生压力
D．水在气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力
答案 C
解析 在失重状态下，气泡不会受到浮力，A错误；气泡内分子一直在做无规则的热运动，B错误；由于在失重状态下，气泡内气体在界面处存在压力差，所以对水产生压力，C正确；水在气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，D错误．
例2 (多选)(2022·江西南昌市一模)分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)，下列说法正确的是( )
A．在图中的A位置，分子势能最小
B．在图中的B位置，分子间斥力大于引力
C．两分子从无穷远处靠近的过程中分子势能先减小后增大
D．分子间距从图中的A点变化到B点的过程中，分子间的引力和斥力都在不断减小
答案 ABC
解析 由题图可知，在图中的A位置，分子势能最小，选项A正确；在题图中的B位置，r0；温度降低，内能减少，ΔU0，吸热；QV甲>V0，甲、乙气球内气体的压强分别为p甲和p乙，现把甲、乙两气球以及一个容积为VG的钢瓶用带阀门的三通细管(容积可忽略)连接，如图(b)所示．初始时，钢瓶内为真空，阀门K1和K2均为关闭状态．所有过程，气体温度始终保持不变．
(1)打开阀门K1，甲气球体积将________(选填“变大”“变小”或“不变”)；
(2)打开阀门K1和K2，把甲、乙两气球内的所有气体压入钢瓶，求压入后钢瓶内气体的压强．
答案 (1)变小 (2)eq \f(p甲V甲＋p乙V乙,VG)
解析 (1)由题意可知V乙>V甲>V0，
由题图(a)可知p甲>p乙，
所以打开K1后，甲内气体向乙中流动，V甲变小．
(2)气体做等温变化，则有pGVG＝p甲V甲＋p乙V乙，可得pG＝eq \f(p甲V甲＋p乙V乙,VG).
11．(2022·江苏南通市三模)如图所示，高为L，横截面积为S的导热汽缸内有一不规则物体，厚度不计的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞正好在汽缸的顶部．在活塞上放置质量为m的物体后，活塞缓慢下移，并静止在与缸底的间距为0.8L的高度．已知外界大气压强p0＝eq \f(3mg,S)，忽略缸内气体温度的变化，不计活塞和汽缸的摩擦，重力加速度为g.求：
(1)不规则物体的体积V；
(2)缸内气体向外界放出的热量Q.
答案 (1)0.2LS (2)0.8mgL
解析 (1)放置物体后，假设缸内气体的压强为p1，
根据受力平衡可得p1S＝p0S＋mg
解得p1＝p0＋eq \f(mg,S)＝eq \f(4,3)p0
根据玻意耳定律可得
p0(LS－V)＝p1(0.8LS－V)
解得V＝0.2LS
(2)外界对气体做功为W＝(p0S＋mg)·Δh＝(p0S＋mg)·0.2L＝0.8mgL
根据热力学第一定律可得ΔU＝W－Q
又ΔU＝0
解得气体向外界放出的热量为Q＝0.8mgL
12.(2022·山东卷·15)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉．如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换．质量为M的鱼静止在水面下H处．B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变．水的密度为ρ，重力加速度为g.大气压强为p0，求：
(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量Δm；
(2)鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1.
答案 (1)eq \f(Mma,Vρg) (2)eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)m
解析 (1)由题知开始时鱼静止在水面下H处，设此时鱼的体积为V0，有Mg ＝ ρgV0
且此时B室内气体体积为V，质量为m，则
m＝ρ气V
鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有ρg(V0＋ΔV)－Mg＝Ma
联立解得需从A室充入B室的气体质量
Δm＝ρ气ΔV＝eq \f(Mma,Vρg)
(2)开始时鱼静止在水面下H处时，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为
p1＝ρgH＋p0
鱼静止于水面下H1处时，有p2＝ρgH1＋p0
此时体积也为V；设该部分气体在压强为p1时，体积为V2，
由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有
p2V＝p1V2
解得V2＝eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)V
则此时B室内气体质量m1＝ρ气V2＝eq \f(ρgH1＋p0,ρgH＋p0)m
13．(2022·湖南衡阳市一模)某物理学习兴趣小组设计了一个测定水深的深度计，如图所示，导热性能良好的圆柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ内径分别为D和2D，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口，外界大气压强为p0，汽缸Ⅰ内通过A封有压强为p0的气体，汽缸Ⅱ内通过B封有压强为4p0的气体，两汽缸通过一细管相连，初始状态A、B均位于汽缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知p0相当于10 m高的水柱产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体，求：
(1)当B刚要向右移动时，A向右移动的距离；
(2)该深度计能测量水的最大深度hm.
答案 (1)eq \f(3,4)L (2)32.5 m
解析 (1)设Ⅰ的横截面积为S，则Ⅱ的横截面积为4S.
当B刚要向右移动时，Ⅰ中气体压强为4p0，
设A向右移动x，对Ⅰ内气体分析，
由玻意耳定律得p0SL＝4p0S(L－x)
解得x＝eq \f(3,4)L
(2)该装置放入水下后，由于水的压力A向右移动，Ⅰ内气体压强逐渐增大，当压强增大到大于4p0后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底即所测深度最大时，原Ⅰ内气体全部进入Ⅱ内，设B向右移动y距离，两部分气体压强均为p2.
对原Ⅰ内气体分析，由玻意耳定律得p0SL＝p2·4Sy
对原Ⅱ内气体分析，由玻意耳定律得4p0·4SL＝p2·4S(L－y)
此时对A分析有p2＝p0＋ρghm
联立解得hm＝32.5 m.分类
比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
物理性质
各向异性
各向同性
熔点
确定
不确定
原子排列
有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则
无规则
联系
晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化
时刻
6：00
9：00
12：00
15：00
18：00
温度
12 ℃
15 ℃
18 ℃
23 ℃
17 ℃