专题33 热学的基本概念与原理-2024届高考物理一轮复习热点题型归类训练

专题33 热学的基本概念与原理 目录 题型一 关于分子动理论及内能的考查 1 类型1　微观量估算的两种“模型” 1 类型2　布朗运动与分子热运动 5 类型3　分子力和内能 10 题型二 固体、液体和气体 14 类型1 固体和液体性质的理解 14 类型2　气体压强的计算及微观解释 20 题型三 关于热力学定律与能量守恒定律的理解 25 类型1　热力学第一定律的理解 25 类型2　热力学第二定律的理解 30 类型3　热力学第一定律与图像的综合应用 33 题型一 关于分子动理论及内能的考查 类型1　微观量估算的两种“模型” 1．微观量与宏观量 (1)微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等． (2)宏观量：物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等． 2．分子的两种模型 (1)球模型：V0＝πd3，得直径d＝(常用于固体和液体)． (2)立方体模型：V0＝d3，得边长d＝(常用于气体)． 3．几个重要关系 (1)一个分子的质量：m0＝. (2)一个分子的体积：V0＝(注意：对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)． (3)1 mol物体的体积：Vmol＝. 模型1　微观量估算的球体模型 【例1】(多选)钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知1克拉＝0.2 g，则下列选项正确的是(　　) A．a克拉钻石物质的量为 B．a克拉钻石所含有的分子数为 C．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m) D．a克拉钻石的体积为 【例2】(2022·山东省摸底)在标准状况下，体积为V的水蒸气可视为理想气体，已知水蒸气的密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，水分子的直径为d。 (1)计算体积为V的水蒸气含有的分子数； (2)估算体积为V的水蒸气完全变成液态水时，液态水的体积(将液态水分子看成球形，忽略液态水分子间的间隙)。 【例3】(2022·江苏扬州市扬州中学月考)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是(　　) A. B. C. D. 模型2　微观量估算的立方体模型 【例4】(2022·河北衡水市月考)轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊．若充入氮气后安全气囊的容积V＝56 L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25 kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，请估算：(结果保留一位有效数字) (1)一个氮气分子的质量m； (2)气囊中氮气分子的总个数N； (3)气囊中氮气分子间的平均距离r. 【例5】某一体积为V的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏加德罗常数为NA。则该容器中气体分子的总个数N＝__________。现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，此时分子中心间的平均距离d＝______________(将液体分子视为立方体模型)。 【例6】空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管) 液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积为V，水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则液化水中分子的总数N和水分子的直径d分别为(　　) A．N＝ ，d＝ B．N＝，d＝ C．N＝，d＝ D．N＝ ，d＝ 类型2　布朗运动与分子热运动 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 区别 分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 比分子大得多的微粒的运动 分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 ①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 【例1】（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测）关于下列五幅图像说法正确的是（    ） A．对甲图，加热一锅水时发现水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈 B．对乙图，半杯水与半杯酒精混合之后的总体积要小于整个杯子的容积，说明液体分子之间有间隙 C．对丙图，自由膨胀和扩散现象都具有双向可逆性 D．对丁图、扩散现象不能在固体之间发生 【例2】．（2023·