期末复习冲刺09 热学 （基本概念+分类题型）-2023-2024学年高二物理下期期末复习冲刺专题训练（人教版2019）

第一章　分子动理论　内能 一、分子动理论的基本内容 1．物体是由大量分子组成的 （1）分子很小：直径数量级为 m。质量数量级为 kg。 （2）分子数目特别大：阿伏加德罗常数NA＝ mol－1。 2．分子热运动 （1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越，扩散越快。 （2）布朗运动：①永不停息、 运动； ②颗粒越 ，运动越明显；③温度越 ，运动越剧烈； ④运动轨迹无法确定，只能记录每隔一段时间微粒的位置，用连线研究布朗运动。 （3）热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟 有关，通常称作热运动。 3．分子间的相互作用力 （1）分子间同时存在相互作用的 和 。实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。 （2）引力和斥力都随分子间距离的减小而 ；随分子间距离的增大而 ；斥力比引力变化快。 （3）F­r图像（r0的数量级为10－10 m）。 二、温度和物体的内能 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的 。 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。关系：T＝ K。 3．分子的动能和平均动能 （1）分子动能是分子热运动所具有的动能。 （2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值， 是分子热运动的平均动能的标志。 （3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。 4．分子的势能 （1）由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子势能。 （2）分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于 和状态。 5．物体的内能 （1）等于物体中所有分子的热运动 与 的总和，是状态量。 （2）对于给定的物体，其内能大小由物体的 温度 和 决定。 （3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 关。 [拓展理解] 宏观量与微观量的相互关系 1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 2．宏观量：物体体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M、摩尔体积Vmol、物质的量n等。 3．相互关系 （1）一个分子的质量：m0＝＝。 （2）一个分子的体积：V0＝＝（估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积）。 （3）物体所含的分子数：N＝n·NA＝·NA＝·NA。 4．分子的两种模型 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型． （1） 固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝（球体模型）或d＝（立方体模型）． （2）气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝. 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象 布朗运动 热运动 主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生 是分子的运动，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、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 分子力及分子势能图像 分子力F 分子势能Ep 图像 分子间距 r<r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 r>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 分析物体内能要注意的问题： （1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。 （2）决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量（分子数）以及物质状态。 （3）通过做功或热传递可以改变物体的内能。 （4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。 （5）理想气体不考虑分子势能，其内能只与温度（平均动能）有关。 第二章　固体、液体和气体 一、固体和液体 1．固体 （1）固体分为 和 两类。石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 （2） 具有规则的几何形状， 和 没有规则的几何形状； 有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。 （3）有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为 。非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做 。 2．液体 液体表面的分子之间的作用力表现为 力，它的作用是能使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。 3．液晶 （1）具有液体的 性。（2）具有晶体的光学各向异性。 （3）从某个方向看其分子排列较整齐，从另一方向看，分子的排列是 的。 二、气体 1．气体压强 （1）产生的原因 由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 （2）决定因素 ①宏观上：决定于气体的 和 。 ②微观上：决定于分子的 和分子的密集程度（单位体积分子数）。 2．理想气体 （1）宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从 定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。 （2）微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，理想气体无分子势 能。 3．气体实验定律 （1）玻意耳定律（等温变化）：p1V1＝p2V2或pV＝C（常数）． （2）查理定律（等容变化）：＝或＝C（常数）． （3）盖—吕萨克定律（等压变化）：＝或＝C（常数）． 4．理想气体的状态方程：＝ 或 ＝C。 5． 气体分子运动的统计规律 （1）分子沿各个方向运动的机会相等 （2）分子速率按一定的规律分布：“中间多，两边少” 气体分子速率分布曲线 [拓展理解] 1．区别晶体和非晶体看有无固定熔点，而区分单晶体和多晶体看是否能表现出各向异性。 2．表面张力使液体的表面趋于最小，体积相同的情况下，球形的表面积最小。 3．气体的压强可通过分析与气体接触的液柱或活塞的受力，利用平衡条件或牛顿第二定律列式求解。 4．理想气体是理想化的物理模型，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。 晶体和非晶体 （1）凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。 （2）凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。 （3）单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。 （4）晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。 各向异性的微观解释：不同方向物质微粒的数目不同（如右图） 液体表面张力 形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力 表面特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜 表面张力的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 表面张力的效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 典型现象 球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润 一定质量的气体不同图像的比较 等温变化 等温变化 等容变化 等压变化 p ­V图像 p ­图像 p ­T图像 V ­T图像 pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 理想气体实验定律的微观解释 （1）等温变化：一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变，在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大． （2）等容变化：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大． （3）等压变化：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变． 气体状态变化图像的分析方法 （1）明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。 （2）明确图像斜率的物理意义：在V­T图像（p­T图像）中，比较两个状态的压强（或体积）大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大。 （3）明确图像面积的物理意义：在p ­V图像中，p ­V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。 第三章 热力学基础 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式：（1） ；（2） 。 2．热力学第一定律 （1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的和。 （2）表达式：ΔU＝ 。 3．ΔU＝W＋Q中正、负号法则 物理量 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体 热量 内能 － 物体对外界做功 物体 热量 内能 二、热力学第二定律及微观意义 1．热力学第二定律的两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能 从低温物体传到高温物体。 （2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生 。或表述为“ 机是不可能制成的。” 2．用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 3．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的 性增大的方向进行。 4．两类永动机 （1）第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。 违背 定律，因此不可能实现。 （2）第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。 不违背能量守恒定律，但违背 定律，不可能实现。 [拓展理解] 1．对热力学第一定律的理解 （1）做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 （2）外界对系统做功是其他形式能量与内能的转化。 （3）热传递是外界与系统之间内能的转移。 2．热力学第一定律的三种特殊情况 （1）若过程是绝热的，则 Q ＝0， W ＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 （2）若过程中不做功，则 W ＝0， Q ＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 （3）若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 3．对热力学第二定律关键词的理解 在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。 （1）“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 （2）“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 同步练习 一、单选题 1．液体的表面张力在生产生活中有利有弊。市面上的清洁剂如洗衣粉、肥皂等都含有一定量的表面活性剂，加入水中会减小水的表面张力。液体的表面张力还与温度有关，在其他条件不变的情况下，通过升高温度可以降低液体的表面张力，下列说法不正确的是（　　） A．将两端开口的细洁净玻璃管插入肥皂水中，毛细现象比插入清水中更加明显 B．孩童用肥皂水能吹出大气泡而清水不能，是因为清水的表而张力更大，不容易被空气撑开成气泡 C．用热水清洗碗具可以有更好的去污效果，是因为热水表面张力小，更容易浸润碗具 D．清水洒在有孔隙的布雨伞上却不会渗水，是因为液体表面张力的效果 2．“自热米饭”加热时既不用火也不插电，利用加热层中的发热包遇水反应释放热量为米饭加热，其结构如图所示。加热过程中（　　）    A．食材层内气体分子的速率均增大 B．食材层内气体分子热运动的平均动能保持不变 C．若不慎堵住透气孔，则食材层内气体压强增大 D．能闻到米饭的香味是因为气体分子的布朗运动 3．1927年，威尔逊因发明云室获诺贝尔物理学奖，如图所示，云室里封闭一定质量的气体。现迅速向下拉动活塞，则云室中的气体（　　） A．温度升高 B．压强减小 C．向外放出热量 D．分子的数密度增大 4．中国宇航员杨利伟在乘坐“神舟五号”绕地球运行时听到“咚、咚、咚”的声音，有点像敲门声，这种声音时有时无，有时会戛然而止，有时会持续一段时间，十多年后谜底才揭开，所谓太空中的“敲门声”，其实是舱体的材料在太空的巨大压力下产生了微小变形，从而发出了这样有规律的声音，舱体一种材料的微观结构如图所示．下列说法正确的是（    ） A．若宇航员乘坐的舱体，其内部的理想气体做等容变化，当温度升高时，分子的密集度减小 B．若宇航员乘坐的舱体，其内部的理想气体做等容变化，当压强降低时，分子的平均动能可能不变 C．若宇航员乘坐的舱体，其内的理想气体做等容变化，当温度升高时，气体的分子总动能一定增大 D．图示材料可能是非晶体 5．如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象管中水会沿管上升一段高度。如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是（　　） A．B．C． D． 6．如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，活塞静止，此时气球外部气体甲的压强小于气球内部气体乙的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体甲的压强仍小于气体乙的压强。已知汽缸内和气球内的气体均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦，气球导热良好。则此过程中（    ） A．气体甲内能增加量大于气体乙内能增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能增加量 D．活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和 7．如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 8．泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7cm。已知大气压强为76cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为（　　）   A．500℃ B．400℃ C．300℃ D．200℃ 二、多选题 9．某实验小组进行布朗运动实验：使用聚苯乙烯颗粒与纯净水制成悬浊液，通过显微镜、计算机、投影仪、投影幕布观察聚苯乙烯颗粒在水中的运动。利用控制变量思想，进行了两次实验，得到两张记录聚苯乙烯颗粒运动位置连线的图片，记录聚苯乙烯颗粒位置的时间间隔相同，幕布上的方格背景纹理相同。下列说法正确的是（　　） A．聚苯乙烯颗粒运动位置连线图描述了聚苯乙烯颗粒实际运动轨迹 B．若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，则图甲中悬浊液温度高于图乙中悬浊液温度 C．若两次实验中悬浊液的温度相同，则图甲中的聚苯乙烯颗粒直径大于图乙中的聚苯乙烯颗粒直径 D．宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子的运动无规则性 E．悬浊液的温度相同情况下，聚苯乙烯颗粒直径越小，同一时刻受到的水分子撞击个数就更少，聚苯乙烯颗粒受到的碰撞作用力合力越不均衡 10．下列有关热学问题说法正确的是（　　） A．图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能 B．图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在时分子力表现为引力 C．图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少 D．图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知 11．如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（　　） A．在状态A时，缸内封闭气体的压强为 、B．在状态C时， C．整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q D．直线BC一定不过坐标原点 12．内径均匀且大小可忽略的“T”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为27℃，大气压强p0=76cmHg。下列说法正确的是（　　） A．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体Ⅰ长度为18cm B．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体温度为500K C．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为11.2cm D．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为12cm 三、实验题 13．某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与热力学温度的关系，选用了如图（a）所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变。 （1）将下列实验步骤补充完整； ①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记下冰水混合物的热力学温度T、气柱的体积V和压强； ②改变烧杯内的水温，使水浸没气柱，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数 ，记下气柱体积和水的热力学温度； ③多次改变水温，重复步骤②； （2）下表为某次实验记录的数据： 1 2 3 4 5 6 7 273 283 300 313 325 333 347 10.0 10.4 11.0 11.4 12.0 12.2 12.7 （3）根据表格中的数据在图（b）给出的坐标系中补齐数据点，并作出图线； （4）根据作出的图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成 关系。 14．某同学通过图A所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 （1）图A中的A是 传感器； （2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 。 （3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 （选填“V、”或“p、”） （4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图B所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 。 四、解答题 15．如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，在导热良好的气缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设活塞和重物的总质量为，活塞的横截面积为，气缸内空气柱的高度为，外界温度保持不变，大气压强恒为，重力加速度，求： （1）初始状态时，气缸内部气体的压强； （2）若将活塞和重物的总质量增加，则此状态下稳定后气缸中空气柱的高度及此时空气弹簧的等效劲度系数k分别为多少？ 16．玉龙雪山位于云南省丽江市，是我国最南的雪山，也备受旅行爱好者的关注，由于玉龙雪山的海拔比较高，旅行者登山时，往往会带上几个氧气袋。已知某储存有氧气的容器容积为，开始时封闭的氧气压强为，用该容器向容积为的真空氧气瓶充入氧气，假设氧气可视为理想气体，充气过程中氧气不泄漏，假设氧气瓶的容积和环境的温度恒定。求： （1）若每个氧气瓶充满气体后压强均为，则可以分装多少个氧气瓶？ （2）若每次给氧气瓶充满气体后两容器内封闭气体的压强相同，则充满10个氧气瓶后容器内剩余的气体的压强与开始时气体的压强之比为多少？ 17．如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 18．山地车的气压避震装置主要由活塞、气缸组成。某研究小组将其气缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为k=300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为M=0.4kg，活塞的质量为m=0.2kg，气缸容积的横截面积为S=1cm2，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下气缸内气体压强； （2）对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，求该过程中气体吸收的热量Q； （3）若在第（2）题的基础上继续对气缸进行加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，求。      份有限公司 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 份有限公司 ( 9 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章　分子动理论　内能 一、分子动理论的基本内容 1．物体是由大量分子组成的 （1）分子很小：直径数量级为 m。质量数量级为 kg。 （2）分子数目特别大：阿伏加德罗常数NA＝ mol－1。 2．分子热运动 （1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越，扩散越快。 （2）布朗运动：①永不停息、 运动； ②颗粒越 ，运动越明显；③温度越 ，运动越剧烈； ④运动轨迹无法确定，只能记录每隔一段时间微粒的位置，用连线研究布朗运动。 （3）热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟 有关，通常称作热运动。 3．分子间的相互作用力 （1）分子间同时存在相互作用的 和 。实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。 （2）引力和斥力都随分子间距离的减小而 ；随分子间距离的增大而 ；斥力比引力变化快。 （3）F­r图像（r0的数量级为10－10 m）。 二、温度和物体的内能 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的 。 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。关系：T＝ K。 3．分子的动能和平均动能 （1）分子动能是分子热运动所具有的动能。 （2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值， 是分子热运动的平均动能的标志。 （3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。 4．分子的势能 （1）由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子势能。 （2）分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于 和状态。 5．物体的内能 （1）等于物体中所有分子的热运动 与 的总和，是状态量。 （2）对于给定的物体，其内能大小由物体的 温度 和 决定。 （3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 关。 [拓展理解] 宏观量与微观量的相互关系 1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 2．宏观量：物体体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M、摩尔体积Vmol、物质的量n等。 3．相互关系 （1）一个分子的质量：m0＝＝。 （2）一个分子的体积：V0＝＝（估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积）。 （3）物体所含的分子数：N＝n·NA＝·NA＝·NA。 4．分子的两种模型 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型． （1） 固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝（球体模型）或d＝（立方体模型）． （2）气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝. 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象 布朗运动 热运动 主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生 是分子的运动，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、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 分子力及分子势能图像 分子力F 分子势能Ep 图像 分子间距 r<r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 r>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 分析物体内能要注意的问题： （1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。 （2）决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量（分子数）以及物质状态。 （3）通过做功或热传递可以改变物体的内能。 （4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。 （5）理想气体不考虑分子势能，其内能只与温度（平均动能）有关。 第二章　固体、液体和气体 一、固体和液体 1．固体 （1）固体分为 和 两类。石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 （2） 具有规则的几何形状， 和 没有规则的几何形状； 有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。 （3）有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为 。非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做 。 2．液体 液体表面的分子之间的作用力表现为 力，它的作用是能使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。 3．液晶 （1）具有液体的 性。（2）具有晶体的光学各向异性。 （3）从某个方向看其分子排列较整齐，从另一方向看，分子的排列是 的。 二、气体 1．气体压强 （1）产生的原因 由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 （2）决定因素 ①宏观上：决定于气体的 和 。 ②微观上：决定于分子的 和分子的密集程度（单位体积分子数）。 2．理想气体 （1）宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从 定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。 （2）微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，理想气体无分子势 能。 3．气体实验定律 （1）玻意耳定律（等温变化）：p1V1＝p2V2或pV＝C（常数）． （2）查理定律（等容变化）：＝或＝C（常数）． （3）盖—吕萨克定律（等压变化）：＝或＝C（常数）． 4．理想气体的状态方程：＝ 或 ＝C。 5． 气体分子运动的统计规律 （1）分子沿各个方向运动的机会相等 （2）分子速率按一定的规律分布：“中间多，两边少” 气体分子速率分布曲线 [拓展理解] 1．区别晶体和非晶体看有无固定熔点，而区分单晶体和多晶体看是否能表现出各向异性。 2．表面张力使液体的表面趋于最小，体积相同的情况下，球形的表面积最小。 3．气体的压强可通过分析与气体接触的液柱或活塞的受力，利用平衡条件或牛顿第二定律列式求解。 4．理想气体是理想化的物理模型，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。 晶体和非晶体 （1）凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。 （2）凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。 （3）单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。 （4）晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。 各向异性的微观解释：不同方向物质微粒的数目不同（如右图） 液体表面张力 形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力 表面特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜 表面张力的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 表面张力的效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 典型现象 球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润 一定质量的气体不同图像的比较 等温变化 等温变化 等容变化 等压变化 p ­V图像 p ­图像 p ­T图像 V ­T图像 pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 理想气体实验定律的微观解释 （1）等温变化：一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变，在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大． （2）等容变化：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大． （3）等压变化：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变． 气体状态变化图像的分析方法 （1）明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。 （2）明确图像斜率的物理意义：在V­T图像（p­T图像）中，比较两个状态的压强（或体积）大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大。 （3）明确图像面积的物理意义：在p ­V图像中，p ­V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。 第三章 热力学基础 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式：（1） ；（2） 。 2．热力学第一定律 （1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的和。 （2）表达式：ΔU＝ 。 3．ΔU＝W＋Q中正、负号法则 物理量 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体 热量 内能 － 物体对外界做功 物体 热量 内能 二、热力学第二定律及微观意义 1．热力学第二定律的两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能 从低温物体传到高温物体。 （2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生 。或表述为“ 机是不可能制成的。” 2．用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 3．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的 性增大的方向进行。 4．两类永动机 （1）第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。 违背 定律，因此不可能实现。 （2）第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。 不违背能量守恒定律，但违背 定律，不可能实现。 [拓展理解] 1．对热力学第一定律的理解 （1）做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 （2）外界对系统做功是其他形式能量与内能的转化。 （3）热传递是外界与系统之间内能的转移。 2．热力学第一定律的三种特殊情况 （1）若过程是绝热的，则 Q ＝0， W ＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 （2）若过程中不做功，则 W ＝0， Q ＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 （3）若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 3．对热力学第二定律关键词的理解 在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。 （1）“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 （2）“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 同步练习 一、单选题 1．液体的表面张力在生产生活中有利有弊。市面上的清洁剂如洗衣粉、肥皂等都含有一定量的表面活性剂，加入水中会减小水的表面张力。液体的表面张力还与温度有关，在其他条件不变的情况下，通过升高温度可以降低液体的表面张力，下列说法不正确的是（　　） A．将两端开口的细洁净玻璃管插入肥皂水中，毛细现象比插入清水中更加明显 B．孩童用肥皂水能吹出大气泡而清水不能，是因为清水的表而张力更大，不容易被空气撑开成气泡 C．用热水清洗碗具可以有更好的去污效果，是因为热水表面张力小，更容易浸润碗具 D．清水洒在有孔隙的布雨伞上却不会渗水，是因为液体表面张力的效果 2．“自热米饭”加热时既不用火也不插电，利用加热层中的发热包遇水反应释放热量为米饭加热，其结构如图所示。加热过程中（　　）    A．食材层内气体分子的速率均增大 B．食材层内气体分子热运动的平均动能保持不变 C．若不慎堵住透气孔，则食材层内气体压强增大 D．能闻到米饭的香味是因为气体分子的布朗运动 3．1927年，威尔逊因发明云室获诺贝尔物理学奖，如图所示，云室里封闭一定质量的气体。现迅速向下拉动活塞，则云室中的气体（　　） A．温度升高 B．压强减小 C．向外放出热量 D．分子的数密度增大 4．中国宇航员杨利伟在乘坐“神舟五号”绕地球运行时听到“咚、咚、咚”的声音，有点像敲门声，这种声音时有时无，有时会戛然而止，有时会持续一段时间，十多年后谜底才揭开，所谓太空中的“敲门声”，其实是舱体的材料在太空的巨大压力下产生了微小变形，从而发出了这样有规律的声音，舱体一种材料的微观结构如图所示．下列说法正确的是（    ） A．若宇航员乘坐的舱体，其内部的理想气体做等容变化，当温度升高时，分子的密集度减小 B．若宇航员乘坐的舱体，其内部的理想气体做等容变化，当压强降低时，分子的平均动能可能不变 C．若宇航员乘坐的舱体，其内的理想气体做等容变化，当温度升高时，气体的分子总动能一定增大 D．图示材料可能是非晶体 5．如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象管中水会沿管上升一段高度。如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是（　　） A．B．C． D． 6．如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，活塞静止，此时气球外部气体甲的压强小于气球内部气体乙的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体甲的压强仍小于气体乙的压强。已知汽缸内和气球内的气体均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦，气球导热良好。则此过程中（    ） A．气体甲内能增加量大于气体乙内能增加量 B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能增加量 D．活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和 7．如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 8．泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7cm。已知大气压强为76cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为（　　）   A．500℃ B．400℃ C．300℃ D．200℃ 二、多选题 9．某实验小组进行布朗运动实验：使用聚苯乙烯颗粒与纯净水制成悬浊液，通过显微镜、计算机、投影仪、投影幕布观察聚苯乙烯颗粒在水中的运动。利用控制变量思想，进行了两次实验，得到两张记录聚苯乙烯颗粒运动位置连线的图片，记录聚苯乙烯颗粒位置的时间间隔相同，幕布上的方格背景纹理相同。下列说法正确的是（　　） A．聚苯乙烯颗粒运动位置连线图描述了聚苯乙烯颗粒实际运动轨迹 B．若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，则图甲中悬浊液温度高于图乙中悬浊液温度 C．若两次实验中悬浊液的温度相同，则图甲中的聚苯乙烯颗粒直径大于图乙中的聚苯乙烯颗粒直径 D．宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子的运动无规则性 E．悬浊液的温度相同情况下，聚苯乙烯颗粒直径越小，同一时刻受到的水分子撞击个数就更少，聚苯乙烯颗粒受到的碰撞作用力合力越不均衡 10．下列有关热学问题说法正确的是（　　） A．图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能 B．图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在时分子力表现为引力 C．图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少 D．图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知 11．如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（　　） A．在状态A时，缸内封闭气体的压强为 、B．在状态C时， C．整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q D．直线BC一定不过坐标原点 12．内径均匀且大小可忽略的“T”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为27℃，大气压强p0=76cmHg。下列说法正确的是（　　） A．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体Ⅰ长度为18cm B．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体温度为500K C．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为11.2cm D．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为12cm 三、实验题 13．某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与热力学温度的关系，选用了如图（a）所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变。 （1）将下列实验步骤补充完整； ①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记下冰水混合物的热力学温度T、气柱的体积V和压强； ②改变烧杯内的水温，使水浸没气柱，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数 ，记下气柱体积和水的热力学温度； ③多次改变水温，重复步骤②； （2）下表为某次实验记录的数据： 1 2 3 4 5 6 7 273 283 300 313 325 333 347 10.0 10.4 11.0 11.4 12.0 12.2 12.7 （3）根据表格中的数据在图（b）给出的坐标系中补齐数据点，并作出图线； （4）根据作出的图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成 关系。 14．某同学通过图A所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 （1）图A中的A是 传感器； （2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 。 （3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 （选填“V、”或“p、”） （4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图B所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 。 四、解答题 15．如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，在导热良好的气缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设活塞和重物的总质量为，活塞的横截面积为，气缸内空气柱的高度为，外界温度保持不变，大气压强恒为，重力加速度，求： （1）初始状态时，气缸内部气体的压强； （2）若将活塞和重物的总质量增加，则此状态下稳定后气缸中空气柱的高度及此时空气弹簧的等效劲度系数k分别为多少？ 16．玉龙雪山位于云南省丽江市，是我国最南的雪山，也备受旅行爱好者的关注，由于玉龙雪山的海拔比较高，旅行者登山时，往往会带上几个氧气袋。已知某储存有氧气的容器容积为，开始时封闭的氧气压强为，用该容器向容积为的真空氧气瓶充入氧气，假设氧气可视为理想气体，充气过程中氧气不泄漏，假设氧气瓶的容积和环境的温度恒定。求： （1）若每个氧气瓶充满气体后压强均为，则可以分装多少个氧气瓶？ （2）若每次给氧气瓶充满气体后两容器内封闭气体的压强相同，则充满10个氧气瓶后容器内剩余的气体的压强与开始时气体的压强之比为多少？ 17．如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 18．山地车的气压避震装置主要由活塞、气缸组成。某研究小组将其气缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为k=300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为M=0.4kg，活塞的质量为m=0.2kg，气缸容积的横截面积为S=1cm2，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下气缸内气体压强； （2）对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，求该过程中气体吸收的热量Q； （3）若在第（2）题的基础上继续对气缸进行加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，求。      参考答案： 1．A 【详解】A．毛细现象的本质是液体的表面张力对管中液体向上的拉力，肥皂水的表面张力更小，对管内液体向上的拉升效果更小，故毛细现象更不明显，故A错误； B．液体表面张力越大，越有形成细小液珠的趋势，即表面张力越大，越不容易变成扩张的气泡，故B正确； C．温度越高，水的表面张力越小，水与固体表面的作用效果越明显，更容易浸润固体，故C正确； D．因为表面张力的作用，雨水会在布伞上形成液珠，液珠的尺寸大于布伞的孔隙大小，因此不会渗水，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 2．C 【详解】AB．加热过程，温度升高，食材层内气体分子的平均速率增大，平均动能也增大。但不是所有分子速率均增大，故AB错误； C．若不慎堵住透气孔，体积不变，根据查理定律 可知温度升高，气体压强增大，故C正确； D．能闻到米饭的香味是因为气体分子的扩散运动，故D错误。 故选C。 3．B 【详解】AC．云室内封闭一定质量的气体，迅速向下拉动活塞，时间短，故看作绝热过程，Q=0，气体体积增大，对外做功，W为负值，根据热力学第一定律公式ΔU=W+Q，内能减小，故温度降低，AC错误； B．被封气体体积增大，温度降低，由理想气体状态变化方程可知压降减小，B正确； D．气体体积增大，总分子数不变，则数密度减小，D错误。 故本题选B。 4．C 【详解】A．宇航员乘坐的舱体，内部的理想气体做等容变化，当温度升高时，因为理想气体的体积不变，分子的密集度不变，A错误； B．当压强降低时，温度降低，分子的平均动能一定减小，B错误； C．当温度升高时，平均动能增大，分子个数不变，气体分子总动能一定增大，C正确； D．由图可知该材料分子规则排列，一定是晶体，D错误。 故选C。 5．D 【详解】因开始时液柱在管中上升一定高度且液面呈现凹状，可知液体关于玻璃管是浸润的；如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后液面仍呈现凹状，且液体不可能向外喷出。 故选D。 6．D 【详解】A．气球导热良好，则气球内外气体温度总相等，一定质量的理想气体内能只与温度有关，故气体甲内能增加量等于气体乙内能增加量，A错误； B．活塞对气体甲做正功，气体甲内能增大，温度升高，气体分子平均速率增大，不是每个气体分子做无规则热运动的速率均加快，B错误； C．活塞与汽缸均绝热，气体与外界无热量交换。活塞对气体甲做功的同时，橡皮膜收缩，气体甲也对气体乙做功，故活塞对气体甲做的功大于气体甲内能增加量，C错误； D．活塞对气体甲做功的同时，橡皮膜收缩，由能量守恒活塞对气体甲做的功与橡皮膜释放的弹性势能之和等于甲、乙两部分气体内能增加量之和，故活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和，D正确。 故选D。 7．C 【详解】设活塞的横截面积为S，当装置静止时，有 当加速上升时，设其气体压强为p，有 由于气体的温度不发生变化，所以对于气体有 解得 故选C。 8．D 【详解】设U行管截面积为S，初状态时封闭气体的状态参量为 设加热过程中溢出的水银柱长度为h，末状态时封闭气体的状态参量为 由理想气体状态方程，可知 解得 设纸张燃烧过程中的最高温度为，此时封闭气体的状态参量为 由理想气体状态方程，可知 解得 可知纸张燃烧过程中的最高温度为 故选D。 9．BDE 【详解】 A．连线图描述的是某时刻出现的位置，在两个时刻之间的时间内的运动情形不能描述，因此不是轨迹，A错误； B．若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，温度越高，分子热运动越剧烈，布朗运动越明显，两位置连线间距越大，则图甲中悬浊液温度高于图乙中悬浊液温度，B正确； CE．若两次实验中悬浊液的温度相同，图甲中布朗运动更明显，是由于聚苯乙烯颗粒直径较小，同一时刻受到的水分子撞击个数就更少，聚苯乙烯颗粒受到的碰撞作用力合力越不均衡，C错误，E正确； D．布朗运动是由于分子热运动引起的，则宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子的运动无规则性，D正确。 故选BDE。 10．CD 【详解】A．图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下分子速率占总分子数的百分比的极大值的速率较大，则气体在①状态下分子平均动能大于②状态下的分子平均动能，选项A错误； B．图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在r=r2时分子力表现为零，可知在时分子力表现为斥力，选项B错误； C．图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体体积变大，对外界做功，因来不及与外界进行热交换，则气体的内能减少，选项C正确； D．图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知距离原点越远的曲线上pV乘积越大，可知温度越高，即，故选项D正确。 故选CD。 11．AB 【详解】A．由L一T图像可知，从状态A到状态B，缸内封闭气体发生等容变化，活塞位于卡点处，从状态B到状态C，缸内封闭气体发生等压变化，缸内封闭气体的压强恒为，从状态A到状态B，由 解得 故A正确； B．从状态B到状态C，由 联立解得 故B正确； C．从状态B到状态C，缸内封闭气体对外做功 由热力学第一定律，有 故C错误； D．从状态B到状态C，由 (C为常量) 知 直线BC一定过坐标原点，故D错误。 故选AB。 12．ABD 【详解】AB．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，对气体Ⅰ，有 其中 ，，，，，， 对气体Ⅱ，有 其中，有 ，，，，，， 且气体的体积满足 联立解得 ， 故AB正确； CD．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，对气体Ⅰ，有 其中 ， 对气体Ⅱ，有 其中 ， 可得 ， 则加入水银长度为 故C错误，D正确； 故选ABD。 13． 线性 【详解】（1）②[1] 本实验是探究在压强不变的情况下气体的体积和热力学温度的关系，故需要控制压强保持不变，使压强计示数为； （3）[2]根据表格的数据，补齐数据点并描点连线，作出如下图线： （4）[3]根据作出的V-T图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成一次线性关系。 14． 压强 保持封闭气体的温度不变 保持封闭气体的质量不变 V、 b+V0 【详解】(1)[1]实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以由注射器上的刻度直接读出，因此传感器A是压强传感器。 (2)[2][3]实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持气体温度不变；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气体质量不变。 (3)[4]由玻意耳定律 pV=C 可知 所以V正比于，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为V和； (4)[5]以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积 V气=V+V0-V冰糖 由玻意耳定律得 pV气=C 则 则有 可得 当 时 V=-V0+V冰糖=b 则冰糖的体积 V冰糖=b+V0 15．（1）；（2）， 【详解】（1）对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知 解得 （2）总质量增大后，对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知 解得 根据玻意耳定律可得 解得 空气弹簧的等效劲度系数为 16．（1）；（2） 【详解】（1）设能分装n个氧气瓶，则以容器内开始的气体为研究对象，由玻意耳定律得 代入数据解得 （2）第1个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律 得 同理，第2个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律 得 同理，第3个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律 得 由此可推出第10个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律 得 则 代人数据解得 17．（1）7:10；（2）1800cm3 【详解】（1）设开始时气室内气体体积为V1，从气阀中充入的压强为p0的气体体积为V0，当气室充气至压强为p1=0.17MPa，则由玻意耳定律 解得 V0=0.7V1 从气阀充入的气体和原有气体质量之比为0.7:1=7:10； （2）当气室压强为p2=0.34MPa时，根据玻意耳定律 解得 气室压强下降到p3=0.25MPa时，根据玻意耳定律 解得 排出水的体积 18．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）对气缸和活塞整体分析有 对活塞受力分析有 代入数据解得 （2）气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中封闭气体的压强不变，则有 该过程中内能增大 气体对外做功 根据热力学第一定律有 解得 （3）当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有 该由理想气态方程得有 代入数据解得 份有限公司 ( 20 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 份有限公司 ( 21 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$