（通用版）高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計時第1天 熱學(xué)部分（選修3-3）用書-人教版高三選修3-3物理試題

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1、倒計時第1天　選修3－3　熱學(xué)部分 A．主干回顧 B．精要檢索 1．分子動理論與統(tǒng)計觀點 (1)分子動理論的基本觀點、實驗依據(jù)和阿伏加德羅常數(shù) ①物體是由大量分子組成的 a．分子模型：球體，直徑d＝； 立方體，邊長d＝. 式中V0為分子體積，只適用于求固體或液體分子的直徑；一般分子直徑大小的數(shù)量級為10－10 m．油膜法測分子直徑：d＝，V是純油滴體積，S是單分子油膜的面積． b．一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為10－26 kg,1 mol任何物質(zhì)含有的分子數(shù)為6.02×1023個． ②分子永不停息地做無規(guī)則熱運動 擴散現(xiàn)象和布朗運動是分子無規(guī)則運動的證明．溫度越高，擴散越快

2、；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈． ③分子間存在著相互作用力 a．分子間同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力． b．引力和斥力都隨著距離的增大而減小，但斥力比引力變化得快． c．分子間的作用力與距離的關(guān)系如圖1所示，圖中斥力用正值表示，引力用負值表示，F(xiàn)為斥力和引力的合力，即分子力． 圖1 (2)氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布 在一定狀態(tài)下，氣體大多數(shù)分子的速率在某個值附近，速率離這個值越遠，具有這種速率的分子就越少，即氣體分子速率總體上呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布特征． (3)溫度　內(nèi)能 ①分子動能：分子由于熱運動而具有的能叫分子動能． 分子平均動能：所

3、有分子動能的平均值叫分子平均動能． 溫度是所有分子平均動能的標(biāo)志． ②分子勢能：由于分子間的相對位置決定的能量． 分子勢能的大小與分子間距離有關(guān)，其關(guān)系曲線如圖2所示． 圖2 ③物體的內(nèi)能：物體所有分子動能和分子勢能的總和．物體的內(nèi)能與溫度、體積及物質(zhì)的量有關(guān)． 2．固體、液體與氣體 (1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體、非晶體和液晶的微觀結(jié)構(gòu) ①晶體分為單晶體和多晶體．晶體有確定的熔點．晶體內(nèi)原子排列是有規(guī)則的．單晶體物理性質(zhì)各向異性，多晶體的物理性質(zhì)各向同性． ②非晶體無確定的熔點，外形不規(guī)則，原子排列不規(guī)則． ③液晶：具有液體的流動性，具有單晶體的各向異性．光學(xué)性質(zhì)隨所加電

4、壓的改變而改變． (2)液體的表面張力現(xiàn)象 ①表面張力的作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢． ②表面張力的方向：表面張力的方向跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直． ③表面張力的大小：液體的溫度越高，表面張力越小；液體中溶有雜質(zhì)時，表面張力變?。灰后w的密度越大，表面張力越大． (3)氣體實驗定律 ①氣體實驗定律 玻意耳定律(等溫變化)：pV＝C或p1V1＝p2V2. 查理定律(等容變化)：＝C或＝. 蓋—呂薩克定律(等壓變化)：＝C或＝. ②一定質(zhì)量氣體的不同圖象的比較 特點 舉例 p-V pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原

5、點越遠 p- p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 p-T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小 V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強越小 (4)理想氣體狀態(tài)方程：一定質(zhì)量的理想氣體，壓強跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值不變． 公式：＝C或＝. (5)飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓 ①飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽． ②未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽． ③飽和汽壓：飽和汽所具有的壓強． 特點：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)． (6)相對濕度 濕度是指空氣的干濕程度． 描述濕度的物理量：

6、①絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強． ②相對濕度：空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓的百分比． 3．熱力學(xué)定律與能量守恒 (1)熱力學(xué)第一定律 如果系統(tǒng)和外界同時發(fā)生做功和熱傳遞，那么外界對系統(tǒng)所做的功(W)加上外界傳遞給系統(tǒng)的熱量(Q)等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量(ΔU)． 表達式：ΔU＝W＋Q 式中，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU>0；系統(tǒng)內(nèi)能減小，ΔU<0；外界向系統(tǒng)傳熱，Q>0，系統(tǒng)向外界傳熱，Q<0；外界對系統(tǒng)做功，W>0，系統(tǒng)對外界做功，W<0. (2)能量守恒定律 ①能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體

7、，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變. ②能量守恒定律說明自然界中的能量是守恒的，一切違背能量守恒定律的設(shè)想都是不可能實現(xiàn)的，第一類永動機不可能制成. (3)熱力學(xué)第二定律 ①熱力學(xué)第二定律的兩種表述 a．表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳導(dǎo)的方向性表述)． b．表述二：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響(按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述). ②熱力學(xué)過程方向性實例 a．高溫物體低溫物體； b．功熱； c．氣體體積V1氣體體積V2(V1

8、列說法中正確的是(　　) A．熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體 B．當(dāng)分子間的距離變小時，分子間的作用力可能減小，也可能增大 C．單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大 D．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 E．在絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大 (2)如圖3所示，一質(zhì)量M＝5 kg、橫截面積S＝10 cm2且導(dǎo)熱性能極好的薄壁汽缸，開口向上放在水平地面上，汽缸內(nèi)用質(zhì)量m＝1 kg的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，此時汽缸內(nèi)的理想氣體的高度為l＝20 cm.已知大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，

9、重力加速度取g＝10 m/s2. 圖3 (ⅰ)若用力緩慢向上拉動活塞，使氣缸能離開地面，則氣缸的高度至少是多少？ (ⅱ)若氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為27 ℃，氣缸的高度為h＝0.5 m，現(xiàn)使氣體緩慢升溫，使活塞剛好移動到氣缸頂端，則氣體的溫度需要升高到多少攝氏度？ 【解析】　(1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，所以選項A錯誤；由分子力F隨分子間距離r的變化關(guān)系可知，當(dāng)r減小時，分子力F有可能減小，也有可能增大，選項B正確；由壓強的微觀解釋可知，氣體的壓強由單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)和氣體分子的平均動能共同決定，當(dāng)單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)增加時，有可能氣體分子

10、的平均動能減小得更多，結(jié)果仍會造成氣體壓強的減小，故選項C錯誤； 熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不引起其他變化，故第二類永動機違背了熱力學(xué)第二定律而不可制成，選項D正確；由熱力學(xué)第一定律可知：ΔU＝W＋Q，當(dāng)系統(tǒng)處于絕熱過程中時，則有ΔU＝W，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大，選項E正確． (2)(ⅰ)若氣缸剛要離開地面時，活塞恰好到達氣缸頂端，設(shè)此時氣缸的高度為H，氣缸內(nèi)氣體的壓強為p 對氣缸受力分析有p0S＝pS＋Mg，解得p＝5×104 Pa對理想氣體由玻意耳定律可得lS＝pHS 解得H＝0.44 m. (ⅱ)氣體緩慢升溫使活塞移動過

11、程中，氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律可得＝ 式中T0＝300 K，T＝273 K＋t 解得t＝477 ℃. 【答案】　(1)BDE　(2)(ⅰ)0.44 m　(ⅱ)477 ℃ 2．(1)下列說法正確的是________． A．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化 B．溫度升高，說明物體中所有分子的動能都增大 C．氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 D．分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小 E．在一個絕熱容器內(nèi)，不停地攪拌液體，可使液體的溫度升高 (2)如圖4所示，豎直圓筒是固定不動的，粗筒橫截面積是細筒的3倍，細筒足夠長．粗筒中A、B兩

12、輕質(zhì)活塞間封有一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，氣柱長L＝20 cm.活塞A上方的水銀深H＝15 cm，兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計，用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài)，水銀面與粗筒上端相平．現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直至水銀的1/3被推入細筒中，求活塞B上移的距離．(設(shè)在整個過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強p0相當(dāng)于75 cm的水銀柱產(chǎn)生的壓強) 圖4 【解析】　(1)不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，故A項錯誤．溫度升高，物體的平均分子動能增大，但不是所有的分子動能都增大，故B項錯誤．氣體壓強是由于氣體分子不斷對容器的器壁碰撞而產(chǎn)生的，故C項正確．分子間距離增大，分

13、子間的引力和斥力都減小，故D項正確．絕熱容器內(nèi)沒有熱量散失，攪拌液體，外界對液體做功，機械能轉(zhuǎn)化為液體的動能和內(nèi)能，液體內(nèi)能增加，所以溫度升高，故E項正確． (2)初態(tài)封閉氣體壓強為p1＝ρgH＋p0 末態(tài)有水銀上升到細筒中，設(shè)粗筒橫截面積為S，則HS＝h1，HS＝h2S 此時封閉氣體壓強為p2＝ρgh1＋ρgh2＋p0 又V1＝LS，V2＝L′S 由題意氣體溫度不變可得p1V1＝p2V2解得L′＝18 cm 可知活塞B上升的距離d＝H＋L－L′－H＝7 cm. 【答案】　(1)CDE　(2)7 cm 3．(1)下列說法中正確的是________． A．布朗運動是液體分子的運

14、動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 B．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C．液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點 D．當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大 E．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 (2)某同學(xué)研究一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化，得出如圖5的p-t圖象．已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB＝3 L，求： 圖5 ①氣體在狀態(tài)A的壓強； ②氣體在狀態(tài)C的體積． 【解析】　(1)布朗運動是通過微粒運動反映液體分子的運動，選項A錯誤；葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用，選項B正確；液晶顯

15、示器利用了液晶對光具有各向異性的特點，選項C正確；當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大，選項D正確；熱量在一定條件下能從低溫物體傳到高溫物體，選項E錯誤． (2)①從圖中可知，pB＝1.0 atm， TB＝(273＋91)K＝364 K TA＝273 K 根據(jù)查理定律有＝ 代入數(shù)據(jù)解得pA＝0.75 atm. ②pB＝1.0 atm，VB＝3 L，pC＝1.5 atm 根據(jù)玻意耳定律有 pBVB＝pCVC 代入數(shù)據(jù)解得VC＝2 L. 【答案】　(1)BCD　(2)①0.75 atm　②2 L 4．(1)下列說法中正確的是(　　) A．分

16、子間的距離增大時，分子勢能一定增大 B．晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點 C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．物體吸熱時，它的內(nèi)能可能不增加 E．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱 (2)如圖6甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S＝1×10－3m2.活塞的質(zhì)量為m＝2 kg，厚度不計．在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B下方汽缸的容積為1.0×10－3m3，A、B之間的容積為2.0×10－4m3，外界大氣壓強p0＝1.0×105 Pa.開始時活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0，溫度為2

17、7 ℃.現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327 ℃.求： ①活塞剛離開B處時氣體的溫度t2； ②缸內(nèi)氣體最后的壓強； ③在圖乙中畫出整個過程中的p-V圖線． 甲　　　　　　　　　　乙 圖6 【解析】　(1)分子間的距離有一個特殊值r0，此位置分子間引力與斥力平衡，分子勢能最小．當(dāng)分子間的距離小于r0時，分子勢能隨距離的增大而減小，當(dāng)分子間的距離大于r0時，分子勢能隨距離的增大而增大，選項A錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化．在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項C錯誤． (2)①活塞剛離開B處時，設(shè)氣體的壓強為p2，由二力

18、平衡可得p2＝p0＋， 解得p2＝1.2×105Pa. 由查理定律得＝， 解得t2＝127 ℃. ②設(shè)活塞最終移動到A處，缸內(nèi)氣體最后的壓強為p3，由理想氣體狀態(tài)方程得＝， 解得p3＝1.5×105 Pa. 因為p3＞p2，故活塞最終移動到A處的假設(shè)成立． ③如圖所示． 【答案】　(1)BDE　(2)①127 ℃?、?.5×105Pa　③見解析圖 5．(1)如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)．該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________． 圖7

19、 A．A→B過程中，氣體的內(nèi)能不變 B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大 C．C→D過程中，氣體分子數(shù)密度增大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D．D→A過程中，外界對氣體做的功小于氣體內(nèi)能的增加量 E．若氣體在A→B過程中吸收63 kJ的熱量，在C→D過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為25 kJ (2)如圖8所示為一氣體溫度計的結(jié)構(gòu)示意圖．儲有一定質(zhì)量理想氣體的測溫泡P通過細管與水銀壓強計左管A相連，壓強計右管B和C與大氣相通．當(dāng)測溫泡P浸在冰水混合物中，上下移動右管B調(diào)節(jié)水銀面的高度，使壓強計左右兩管的水銀面恰好都位于刻度尺的零刻度處．后將P

20、放入待測恒溫槽中，上下移動右管B，使A中水銀面仍在刻度尺的零刻度處，此時，C中水銀面在刻度尺的15.2 cm刻度處．(已知外界大氣壓強為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強) 圖8 (ⅰ)求恒溫槽的溫度； (ⅱ)若將刻度尺上的刻度改為對應(yīng)的溫度值，則溫度的刻度是否均勻. 【導(dǎo)學(xué)號：37162103】 【解析】　(1)根據(jù)A→B過程為等溫過程知，氣體的內(nèi)能不變，A項正確；B→C為絕熱過程，沒有與外界熱交換，體積增大，氣體對外界做功，內(nèi)能減小，所以B→C過程中，氣體分子的平均動能減小，B項錯誤；C→D為等溫過程，C→D過程中，體積減小，單位時間內(nèi)碰撞單位

21、面積器壁的分子數(shù)增多，C項正確；D→A過程中，氣體與外界無熱量交換，體積減小，外界對氣體做功，外界對氣體做的功等于氣體內(nèi)能的增加量，D項錯誤；氣體完成一次循環(huán)，氣體的內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體對外做的功為63 kJ－38 kJ＝25 kJ，E項正確． (2)(ⅰ)測溫泡內(nèi)氣體體積不變，根據(jù)氣體定律得，＝，將p0＝76 cmHg，T0＝273 K，p1＝(76＋15.2)cmHg，T1＝(273＋t)K代入解得，t＝54.6 ℃. (ⅱ)測溫泡內(nèi)氣體體積不變，壓強與熱力學(xué)溫度成正比即＝＝k(常量) 而Δp＝Δh，Δh是C管中水銀高度的變化，又Δt＝ΔT 因此Δt＝，說明溫度隨水銀高度均勻變化，因而溫度刻度是均勻的． 【答案】　(1)ACE　(2)(ⅰ)54.6 ℃　(ⅱ)均勻