内容正文:
专题六 热学 近代物理初步
微专题一 热学
感悟高考真题
1.(2023·海南卷)如图为两分子靠近过程中的示意图,r0为分子间平衡距离,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,分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离在小于r0且减小时,分子势能在减小
解析 分子间距离大于r0时,分子间表现为引力,A项错误;分子从无限远靠近到距离为r0的过程,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能变小,B项错误;分子间距离从r0减小的过程,分子力表现为斥力,分子力做负功,分子势能变大,结合B项分析可知,分子势能在r0处最小,C项正确,D项错误。
答案 C
2.(2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是 ( )
A B C D
【破题点】依据p-T图线上点与原点连线的斜率表示的物理意义,判断出a、b、c三点的体积大小关系。
解析 由题图可知,pa=pb>pc,则A、D两项错误;根据pV=CT,由题图知Tb>Ta,则Vb>Va,故B项正确,C项错误。
答案 B
3.(多选)(2023·新课标卷)如图,一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上,用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长,三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后 ( )
A.h中的气体内能增加
B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等
D.f与h中的气体压强相等
【点拨】三部分气体初态相同是状态变化后三部分气体相联系的“桥梁”。
解析 当电阻丝对f中的气体缓慢加热时,f中的气体内能增大,温度升高,根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大,会缓慢推动左边活塞,可知h的体积也被压缩,压强变大,对活塞受力分析,根据平衡条件可知,弹簧弹力变大,则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用,缓慢向右推动右边活塞。活塞对h中的气体做正功,且是绝热过程,由热力学第一定律可知,h中的气体内能增加,A项正确;未加热前,三部分中气体的温度、体积、压强均相等,当系统稳定时,活塞受力平衡,可知弹簧处于压缩状态,对左边活塞分析pfS=F弹+pgS,则pf>pg,分别对f、g内的气体分析,根据理想气体状态方程有==,由题意可知,因弹簧被压缩,则Vf>Vg,联立可得Tf>Tg,B项错误;在达到稳定状态过程中h中的气体体积变小,压强变大,f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧及两活塞处于平衡状态,故稳定时f、h中的气体压强相等,根据理想气体状态方程对h气体分析可知=,联立可得Tf>Th,C项错误,D项正确。
答案 AD
4.(2022·山东卷)如图所示,内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时汽缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将汽缸缓慢转动90°过程中,缸内气体 ( )
A.内能增加,外界对气体做正功
B.内能减小,所有分子热运动速率都减小
C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
解析 初始时汽缸开口向上,由于活塞重力作用,汽缸内气体压强大于大气压强;当汽缸水平时,汽缸内、外压强相等。即汽缸缓慢转动过程中缸内气体压强减小,体积增大,缸内气体对外做功。汽缸、活塞都是绝热的,故缸内气体与外界没有发生传热,根据热力学第一定律ΔU=Q+W得气体内能减小,故缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,但并不是所有分子热运动的速率都减小,A、B两项错误;气体内能减小,缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,故速率大的分子数占总分子数的比例减小,C项正确,D项错误。
答案 C
突破核心考点
考点1 热学基础知识
【链·核心必备】
1.用好两种微观模型
(1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积V0=π=πd3,d为分子的直径。
(2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间V0=d3,d为分子间的距离。
2.掌握两个关系
(1)分子力与分子间距的关系、分子势能与分子间距的关系。
(2)分子力做功与分子势能变化的关系。
3.理解温度的微观含义
(1)温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,但并不是每个分子的动能都增大。
(2)温度升高,物体内分子动能的总和