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1 / 7 第14 讲 热学 1.（2024·北京高考3 题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数 不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（ ） A.内能变大 B.压强变大 C.体积不变 D.从水中吸热 2.（2024·福建高考9 题）17 ℃时轮胎胎压为2.9 个大气压，胎内气体视为理想气体。气体体积质量不变，则27 ℃时轮胎胎压为 个大气压，内能 （填“大于”“等于”或“小于”）17 ℃时气体内能。 3.（多选）（2024·河北高考9 题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质 量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧 自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发 生缓慢移动，活塞重新静止后（ ） A.弹簧恢复至自然长度 B.活塞两侧气体质量相等 C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 4.（多选）（2024·新课标卷21 题）如图，一定量理想气体的循环由下面4 个过程组成：1→2 为绝热过程（过程中 气体不与外界交换热量），2→3 为等压过程，3→4 为绝热过程，4→1 为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机 工作循环的主要过程。下列说法正确的是（ ） 2 / 7 A.1→2 过程中，气体内能增加 B.2→3 过程中，气体向外放热 C.3→4 过程中，气体内能不变 D.4→1 过程中，气体向外放热 5.（2024·江苏高考13 题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300 K、压强为105 Pa 的理想气体，容 器内有一个面积为0.06 m2的观测台，现将这个容器移动到月球上，容器内的温度变成240 K，整个过程可认为气 体的体积不变，月球表面为真空状态。求： （1）在月球上容器内气体的压强； （2）观测台所受的压力大小。 考点一 热学概念的理解 1.微观量的估算 （1）油膜法估测油酸分子的大小：d＝V S V 为纯油酸体积，S 为单分子油膜面积。 （2）分子总数：N＝nNA＝m M m NA＝V V m NA。 注意：对气体而言，N≠V V 个 。 （3）两种分子模型 球模型：V＝4 3 πR3（常用于估算液体、固体分子直径）；立方体模型：V＝a3（常用于估算气体分子间距）。 2.反映分子运动规律的两个实例 布朗 运动 悬浮在液体或气体中的固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运 动越剧烈 扩散 现象 分子永不停息地做无规则运动，温度越高，扩散越快 3.分子间作用力、分子势能随r 的变化图像 4.固体和液体 （1）晶体与非晶体 ①晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点。 ②晶体和非晶体可以相互转化。 3 / 7 （2）液体的表面张力：表面张力具有使液体表面积收缩到最小的趋势。 （3）液晶：液晶具有液体的流动性，也具有晶体的光学各向异性。 （4）温度 ①宏观表现：物体的冷热程度。 ②微观表现：分子平均动能的标志。 【例1】 （2024·河北辛集一中三模）关于分子运动的规律，下列说法正确的是（ ） A.如果气体温度升高，则每个分子的运动速率都将增大 B.如果某气体分子质量为m，平均速度为v，则分子平均动能Ek＝1 2mv 2 C.悬浮在水中的花粉颗粒做布朗运动，不能反映花粉颗粒内分子热运动的规律 D.将某气体密闭于正方体容器中，则在相同的时间内与容器内部各面相撞的分子数目必严格相等 尝试解答 【例2】 （2023·海南高考5 题）下列关于分子力和分子势能 的说法正确的是（ ） A.分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 尝试解答 【例3】 （2024·四川宜宾模拟）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（ ） A.图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大 B.图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力 C.图丙是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 D.图丁中A 是浸润现象，B 是不浸润现象 尝试解答 考点二 气体实验定律与热力学定律 1.气体实验定律与热力学定律综合问题的求解思路 4 / 7 2.关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的压强、体积等关系，列出关联关系式，再结合气 体实验定律或理想气体状态方程求解。 【例4】 （2024·安徽高考13 题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强 有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大 气压强相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同， 且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积V0＝30 L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3 ℃，压强p1＝ 2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23 ℃，大气压强p0取1.0×105 Pa。求： （1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 （2）充进该轮胎的空气体积。 尝试解答 【例5】 （2024·甘肃高考13 题）如图，刚性容器内壁光滑，盛有一定量的气体，被隔板分成A、B 两部分，隔 板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S，长为2l。开始时系统处于平 衡态，A、B 体积均为Sl，压强均为p0，弹簧为原长。现将B 中气体抽出一半，B 的体积变为原来的3 4 。整个过程 系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： （1）抽气之后A、B 的压强pA、pB。 （2）弹簧的劲度系数k。 尝试解答 活塞封闭气体的三种常见问题 （1）气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。 （2）气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 （3）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它 们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。 【例6】 （2024·浙江6 月选考17 题）如图所示，测定一个形状不规则小块固体体积，将此小块固体放入已知容 积为V0的导热效果良好的容器中，开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管，其横截面积为S，接口用蜡密封。容器 内充入一定质量的理想气体，并用质量为m 的活塞封闭，活塞能无摩擦滑动，稳定后测出气柱长度为l1。将此容 5 / 7 器放入热水中，活塞缓慢竖直向上移动，再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2。已知S＝4.0×10－4 m2，m＝0.1 kg，l1＝0.2 m，l2＝0.3 m，T2＝350 K，V0＝2.0×10－4 m3，大气压强p0＝1.0×105 Pa，环境温度T1＝300 K。 （1）在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“变大”“变小”或“不变”），气体 分子的数密度 （选填“变大”“变小”或“不变”）； （2）求此不规则小块固体的体积V； （3）若此过程中气体内能增加10.3 J，求吸收热量Q。 尝试解答 考点三 气体图像与热力学定律的综合问题 图像 特点 等温 变化 p-V 图像 pV＝CT（其中C 为恒量），即pV 之积越大的等温线，温度越高，线 离原点越远 p- 1 V 图像 p＝CT 1 V ，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 等容 变化 p-T 图像 p＝C V T，斜率k＝C V ，即斜率越大，体积越小 等压 变化 V-T 图像 V＝C p T，斜率k＝C p ，即斜率越大，压强越小 【例7】 （2024·河南商丘三模）一定质量的理想气体由状态a 变化到状态b 的过程中，体积V 随热力学温度T 变 化的图像如图所示。已知气体在状态b 的压强为1.36×105 Pa，从状态a 变化到状态b 气体吸收的热量为4×104 J，则该过程中气体的内能增加了（ ） 6 / 7 A.2.04×104 J B.1.96×104 J C.1.64×104 J D.1.28×104 J 尝试解答 【例8】 （2024·山东高考6 题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b 过程是等压过程，b→c 过程 中气体与外界无热量交换，c→a 过程是等温过程。下列说法正确的是（ ） A.a→b 过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B.b→c 过程，气体对外做功，内能增加 C.a→b→c 过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D.a→b 过程，气体从外界吸收的热量等于c→a 过程放出的热量 尝试解答 【例9】 （2024·江西高考13 题）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA 完成循 环过程，AB 和CD 均为等温过程，BC 和DA 均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A 的压强 pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C 的压强pC＝1.0×105 Pa。求： （1）气体在状态D 的压强pD； （2）气体在状态B 的体积V2。 尝试解答 气体变质量问题 7 / 7 【典例1】 如图所示，A、B 是两个容积为V 的容器，C 是用活塞密封的气筒，它的工作容积为0.5V，C 与A、B 通过两只单向进气阀a、b 相连，当气筒抽气时a 打开、b 关闭，当气筒打气时b 打开、a 关闭。最初A、B 两容器 内气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C 的最右侧。（气筒与容器间连接处的容积不计，气体温度保持不 变）求： （1）活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C 内气体的压强p1； （2）活塞以工作容积完成抽气、打气各2 次后，A、B 容器内的气体压强之比。 尝试解答 【典例2】 如图所示的是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。 暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m＝20.0 kg，圆柱形竖直井内水面面积为S＝ 0.300 m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝2.00 m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01×105 Pa、 温度为T0＝300 K 的空气（可视为理想气体），重力加速度取g＝10 m/s2。密闭空气的温度始终不变。 （1）井盖第一次被顶起时，井内空气压强p 为多大？从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？（计算 结果均保留3 位有效数字） （2）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p0，温度仍为T0，求此次向外界排 出的空气相当于压强为p0、温度为T1＝290 K 时的体积。（计算结果保留3 位有效数字） 尝试解答 提示：完成课后作业 第一部分 专题六 第14 讲
