【物理】2019届一轮复习苏教版专题十四 热学学案（江苏专用）
专题十四 热学
【考纲解读】
分析解读
本专题为选考内容,概念、规律繁多,但要求较低,全部是Ⅰ级要求,复习时应注意以下几点:
(1)加强对基本概念和基本规律的理解和记忆。
(2)固体、液体部分内容常结合实例考查晶体和非晶体的特点及表面张力产生的原因,会用表面张力解释一些生活现象。
(3)建立宏观量与微观量的关系。分子动能与温度相对应,分子势能与体积相对应。
(4)加强贴近高考的典型题的练习,提高分析问题和解决问题的能力。
【命题探究】
核心考点
1.气体实验定律。
2.热力学第一定律ΔU=Q+W。
3.饱和汽。
审题结果
锅内水面上方为饱和汽且温度降低。
思路分析
1.理解饱和气压的决定因素。
2.p-V图像中,一个点表示气体的一个状态,一条线表示气体变化的一个过程,读懂图像,理解气体变化规律。正确应用热力学第一定律。
3.注意理想气体的内能只与温度有关。
4.根据符号法则,放热取负,吸热取正。
解答过程
(1)高压锅在密封状态下,因为冷却过程是缓慢进行的,所以水和水蒸气保持动态平衡,即水蒸气一直是饱和汽,故C对D错。饱和气压随温度的降低是减小的,故A对B错。
(2)B→C过程气体体积不变,气体的总分子数也不变,故单位体积内的分子数是不变的。
由=C可知,TA
r0阶段,若两分子间距离增大,则分子势能先减小后增加
C.在r>r0阶段,若两分子间距离增大,则分子势能增加
D.在rEB ②12 J
10.[2016江苏苏锡常镇三模,12A(3)]如图所示,内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置,内有一质量为m的瓶塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S,外界大气压强为p0、缸内气体温度为T1。现对汽缸缓慢加热,使缸内气体体积由V1增大到V2的过程中,气体吸收的热量为Q1,停止加热并保持体积V2不变,使其降温到T1,求:
①停止加热时缸内气体的温度;
②降温过程中气体放出的热量。
答案 ①T1 ②Q1-(p0+)(V2-V1)
B组 2016—2018年模拟·提升题组
一、选择题(共5分)
1.(人教选修3-3,八—1—2,变式)(多选)如图所示,两端开口的弯管,左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水银柱,中间封有一段空气,则( )
A.弯管左管内外水银面的高度差为h
B.若把弯管向上移动少许,则管内气体体积增大
C.若把弯管向下移动少许,则右管内的水银柱沿管壁上升
D.若环境温度升高,则右管内的水银柱沿管壁上升
答案 ACD
二、非选择题(每题10分,共60分)
2.(2018江苏南京高三9月调研,1)(1)下列说法正确的是 。
A.同一时刻撞击固体颗粒的液体分子数越多,该颗粒布朗运动越剧烈
B.一滴液态金属在完全失重条件下呈球状,是液体的表面张力所致
C.晶体熔化过程中要吸收热量,分子的平均动能增大
D.一定质量气体等容变化中温度升高,单位时间内分子对器壁单位面积的撞击次数增多
(2)如图所示,一定质量的理想气体,在状态A时的温度tA=27 ℃,则状态C时的温度TC= K;气体从状态A依次经过状态B、C后再回到状态A,此过程中气体将 (选填“吸收”或“放出”)热量。
(3)氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性。某轿车的灯泡的容积V=1.5 mL,充入氙气的密度ρ=5.9 kg/m3,摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算灯泡中:(结果保留一位有效数字)
①氙气分子的总个数;
②氙气分子间的平均距离。
答案 (1)BD (2)900 放出 (3)①4×1019 ②3×10-9 m
3. [2017江苏南京、盐城一模,12A(2)]如图所示,导热性能良好的汽缸开口向下,缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞在汽缸内可以自由滑动且不漏气,其下方用细绳吊着砂桶,系统处于平衡状态。现砂桶中的细砂不断流出,这一过程可视为一缓慢过程,且环境温度不变,则在此过程中汽缸内气体分子的平均速率 (选填“减小”“不变”或“增大”),单位时间单位面积缸壁上受到气体分子撞击的次数 (选填“减小”“不变”或“增加”)。
答案 不变 增加
4.(2017江苏淮阴中学月考)(1)下列说法正确的是 。
A.当分子间的距离增大时,分子间的引力变大而斥力变小
B.布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动
C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的
D.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并最终达到绝对零度
(2)如图所示,活塞将一定质量的理想气体封闭于导热汽缸中,活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。通过加热使气体温度从T1升高到T2,此过程中气体吸热12 J,气体膨胀对外做功8 J,则气体的内能增加了 J;若将活塞固定,仍使气体温度从T1升高到T2,则气体吸收的热量为 J。
答案 (1)C (2)4 4
5.(2017江苏徐州、宿迁、淮阴、连云港11月模拟)(1)下列说法正确的有 。
A.石蜡具有各向异性
B.布朗运动就是液体分子的无规则运动
C.水黾可以停在水面上说明液体存在表面张力
D.空气中水蒸气的压强与同温度时水的饱和气压的比值越大,空气的相对湿度越大
(2)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,压强保持不变,其p-V图像如图所示。此过程中气体分子热运动的平均动能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若此过程中气体吸收热量200 J,气体对外界做功150 J,则该过程中气体内能变化了 J。
(3)一定质量的理想气体在1个标准大气压下、0 ℃时的体积为6.72×10-1 m3,已知该状态下1 mol气体的体积是2.24×10-2 m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。求该气体的分子数。
答案 (1)CD (2)增大 50 (3)1.8×1025
6.[2017江苏苏州期末,12A(3)]如图所示,一定质量的气体(可视为理想气体)从状态A变化到状态B,再由状态B变化到状态C,已知状态B的温度为300 K。求:
①气体在状态C的温度;
②由状态A变化到状态B的过程中,气体内能增加了1.6×104 J,则气体在此过程中是吸热还是放热,吸收或放出的热量是多少?(已知1 atm=1.0×105 Pa)
答案 ①600 K ②吸热 6.6×104 J
7.[2017苏北四市期末,12A(3)]一定质量的理想气体由状态A→B→C变化,其有关数据如图所示。已知状态A、C的温度均为27 ℃,求:
①该气体在状态B的温度;
②上述过程气体从外界吸收的热量。
答案 ①120 K ②3×105 J
C组 2016—2018年模拟·方法题组
方法1 微观量的估算方法
1.(2017江苏扬州中学期中)已知常温下CO2气体的密度为ρ,CO2的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数为 。在3 km的深海中,CO2浓缩成近似固体的硬胶体,此时若将CO2分子看做直径为d的球,则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为 。
答案 NA
2.[2017苏北三市三模,12A(3)]成年人在正常状态下1分钟呼吸18次,每次吸入的空气约为500 mL,空气中氧气的含量约为21%,氧气的密度约为1.4 kg/m3、摩尔质量为3.2×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1。求一个成年人在一昼夜的时间内:
①吸入氧气的质量;
②吸入氧气的分子数。(上述结果均保留一位有效数字)
答案 ①4 kg ②8×1025个
方法2 利用气体实验定律和理想气体状态方程解题的步骤
3.(2017江苏四市一模)一定质量理想气体的p-V图像如图所示,其中a→b为等容过程,b→c为等压过程,c→a为等温过程,已知气体在状态a时的温度Ta=600 K,在状态b时的体积Vb=11.2 L,则:
①求气体在状态c时的体积Vc为多大。
②设气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量为Q,对外做功为W,请分析比较Q和W的大小。
答案 ①33.6 L ②见解析
方法3 气体状态变化的图像问题分析技巧
4.[2017江苏南京六校联考,12A(3)]已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1,在标准状态(压强p0=1 atm、温度t0=0 ℃)下任何气体的摩尔体积都为22.4 L,已知理想气体在状态C时的温度为27 ℃,求该气体的分子数。(计算结果取两位有效数字)
答案 2.4×1022个
5.[2017江苏三市二模,12A(2)]质量一定的理想气体完成如图所示的循环,其中A→B过程是绝热过程,B→C过程是等温过程,则A→B过程气体内能 (选填“增加”、“减小”或“不变”),从状态A经B、C再回到状态A的过程中,气体吸收的热量 放出的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
答案 减小 大于
方法4 应用热力学第一定律分析气体功能关系的方法
6.[2018江苏金太阳高三12月联考,12A(3)]空气能热水器采用“逆卡诺”原理,即使在南极也有良好表现,高效节能。如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。在完成一次循环的过程中气体对外做功10 J。若已知在A→B过程吸收热量12 J,则在C→D过程放出多少热量?
答案 2 J
7.[2016江苏南通一模,12A(3)]如图所示,一轻活塞将体积为V、温度为2T0的理想气体密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内。已知大气压强为p0,大气的温度为T0,气体内能U与温度的关系为U=aT(a为正常数)。在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中,求:
①气体内能减少量ΔU;
②气体放出的热量Q。
答案 ①aT0 ②p0V+aT0
