期末专题复习：热学 专项训练-2024-2025学年高二物理下学期人教版（2019）

期末复习——热学篇（学生版） 核心考点 考点一：分子动理论 项目 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微粒 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剧烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子的热运动 考点二：分子力和分子势能 分子间的作用力F 分子势能Ep 图像 随分子间距离的变化情况 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 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 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＞10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 考点三：理想气体方程 1、理想气体试验规律 — 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 内 容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表 达 式 p1V1＝p2V2 ＝或＝ ＝或＝ — 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 图 像 2、 四种图像的比较 分析技巧：利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。 类别 特点(其中C为常量) 举例 p -V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p - p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p -T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 考点四：热力学定律 1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU＝Q＋W。 (3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则 物理量 意义 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 （4）求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路 2、热力学第二定律 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地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，而不产生其他影响。 2．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无序性增大的方向进行。 3．两类永动机的比较 分类 第一类永动机 第二类永动机 设计初衷 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律 实战演练 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．悬浮在液体中的固体微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，布朗运动越明显 B．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为，则该气体分子的体积为 C．两个分子的间距从很远处逐渐减小到很难再靠近的过程，分子间的作用力先减小⁻后增大，分子势能先增大后减小 D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，并且所有分子的速率都增大 2．关于下列实验或现象的说法，正确的是（　　） A．图甲说明薄板一定是非晶体 B．图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且T1＞T2 C．图丙的实验情景可以说明气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关 D．图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡 3．分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．r1处分子间表现为引力 B．r2处分子间表现为斥力 C．时，r越小分子势能越大 D．分子间距离足够大时分子势能最小 4．下列说法正确的是（    ） A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D．气体膨胀对外做功且温度不变，分子的平均动能可能不变 5．关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D．布朗运动是液体分子的无规则运动 6．重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)(　　) A．压强增大,内能减小 B．吸收热量,内能增大 C．压强减小,分子平均动能增大 D．对外做功,分子平均动能减小 7．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱。保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（　　） A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm 8．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热 9．下列说法正确的是（　　） A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的 B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性 C．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律 10．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图象如图所示。下列说法正确的有（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强增大 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 11．一定质量的理想气体从状态a开始，经历abcda过程回到原状态，其图像如图所示，其中ab、cd与T轴平行，bd的延长线过原点O。下列判断正确的是（　　） A．在a、c两状态，气体的体积相等 B．在b、d两状态，气体的体积相等 C．由c状态到d状态，气体内能增大 D．由d状态到a状态，气体对外做功 二、多选题 12．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态变到状态，其体积与热力学温度关系如图所示，、、三点在同一直线上。则下列说法正确的是（　　） A．由状态变到状态过程中，气体放出热量 B．由状态变到状态过程中，气体从外界吸收热量，内能增加 C．状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态少 D．状态与状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等 13．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图所示．下列说法正确的有（    ） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强不变 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 14．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 三、实验题 15．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液化为1:1000，1mL该溶液能滴50滴，一滴溶液在水面上形成的单分子油膜的面积为250cm2。 （1）一滴溶液中所含的纯油酸体积为 m3； （2）可测得油酸分子直径为 m。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 期末复习——热学篇（教师版） 核心考点 考点一：分子动理论 项目 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微粒 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剧烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子的热运动 考点二：分子力和分子势能 分子间的作用力F 分子势能Ep 图像 随分子间距离的变化情况 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 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 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＞10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 考点三：理想气体方程 1、理想气体试验规律 — 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 内 容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表 达 式 p1V1＝p2V2 ＝或＝ ＝或＝ — 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 图 像 2、 四种图像的比较 分析技巧：利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。 类别 特点(其中C为常量) 举例 p -V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p - p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p -T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 考点四：热力学定律 1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU＝Q＋W。 (3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则 物理量 意义 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 （4）求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路 2、热力学第二定律 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地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，而不产生其他影响。 2．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无序性增大的方向进行。 3．两类永动机的比较 分类 第一类永动机 第二类永动机 设计初衷 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律 实战演练 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．悬浮在液体中的固体微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，布朗运动越明显 B．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为，则该气体分子的体积为 C．两个分子的间距从很远处逐渐减小到很难再靠近的过程，分子间的作用力先减小⁻后增大，分子势能先增大后减小 D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，并且所有分子的速率都增大 【答案】A 【知识点】两分子间分子势能和动能随间距变化的变化 【详解】A．悬浮在液体中的固体微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，各个方向的撞击越不平衡，布朗运动越明显，故A正确； B．由于气体分子间空隙很大，求不出分子的体积，故B错误； C．两个分子间的距离由很远逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间的作用力先增大后减小，然后再增大。分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，故C错误； D．温度升高，分子的平均动能一定增大，但是并非所有分子的速率都增大，个别分子的速率可能减小，故D错误。 故选A。 2．关于下列实验或现象的说法，正确的是（　　） A．图甲说明薄板一定是非晶体 B．图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且T1＞T2 C．图丙的实验情景可以说明气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关 D．图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡 【答案】C 【知识点】气体温度的微观意义、气体分子速率分布图像、气体压强的微观意义、晶体和非晶体、液体的表面张力 【详解】A．图甲是薄板上的蜂蜡熔化成圆形，说明薄板是晶体也可能是非晶体，A错误； B．图乙说明气体分子速率分布随温度变化而不同，温度下分子速率高的分子数占总分子数之比比温度小，则，B错误； C．图丙是大量颗粒物体以一定速度撞击称盘，对称盘产生了一个持续的、均匀的压力，这个压力大小与撞击称盘时的颗粒速度、撞击称盘的颗粒数量有关，可以说明气体压强的大小即与分子的动能有关，也与分子的密集程度有关， C正确；     D．图丁是水黾停留在水面上，说明液体存在表面张力，D错误。     故选C。 3．分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．r1处分子间表现为引力 B．r2处分子间表现为斥力 C．时，r越小分子势能越大 D．分子间距离足够大时分子势能最小 【答案】C 【知识点】分子间的引力、斥力合力与距离的关系图像、分子势能随间距的变化E-r图 【详解】ABD．分子势能为标量，在r=r2时，分子势能最小，则r2为平衡位置，分子力为零，由图可知r1处分子间表现为斥力。故ABD错误； C．由图可知时，r越小分子势能越大。故C正确。 故选C。 4．下列说法正确的是（    ） A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D．气体膨胀对外做功且温度不变，分子的平均动能可能不变 【答案】A 【知识点】分子动能、理解内能的概念、气体压强的微观意义 【详解】A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，温度越高，分子的平均动能越大，故A正确； B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和，故B错误； C．气体压强不仅与气体分子的平均动能有关，还与气体分子的密集程度有关，故C错误； D．气体膨胀对外做功且温度不变，分子的平均动能一定不变，故D错误。 故选A。 5．关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D．布朗运动是液体分子的无规则运动 【答案】C 【知识点】布朗运动的定义、现象和解释、分子动能、热力学第零定律：热平衡定律、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A．两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，选项A错误； B．气体温度上升时，分子的平均动能变大，但不是每个分子的热运动都变得更剧烈，选项B错误； C．气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则其内能可能不变，选项C正确； D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的具体表现，选项D错误。 故选C。 6．重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)(　　) A．压强增大,内能减小 B．吸收热量,内能增大 C．压强减小,分子平均动能增大 D．对外做功,分子平均动能减小 【答案】B 【知识点】应用查理定律解决实际问题、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：（1）温度升高：气体的平均动能增加；（2）单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多，可知压强增大．由于温度升高，所以分子平均动能增大，物体的内能变大；体积不变，对内外都不做功，内能增大，所以只有吸收热量，故ACD错误，B正确． 7．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱。保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（　　） A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm 【答案】C 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题 【详解】初状态气体压强为 末状态气体压强为 由玻意耳定律得 解得 故ABD错误，C正确。 故选C。 8．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热 【答案】C 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A．喷水过程中，气体体积增大，根据等温变化 罐内气体压强减小，故A错误； B．温度不变，内能不变，故B错误； C．气体体积增大，气体对外做功，故C正确； D．根据热力学第一定律 内能不变，气体对外做功，则气体吸收热量，故D错误。 故选C。 9．下列说法正确的是（　　） A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的 B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性 C．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律 【答案】B 【知识点】能量守恒定律的内容、热力学第二定律两种表述、第二类永动机违背了热力学第二定律、能源与环境 【详解】A．能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故A错误； B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确； C．一对滑动摩擦力做功，两物体之间存在相对运动时，系统机械能转化为内能，如果没有相对运动，即一对静摩擦力做功，系统没有机械能转化为内能，故C错误； D．第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故D错误； 故选B。 10．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图象如图所示。下列说法正确的有（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强增大 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 【答案】B 【知识点】气体等压变化的图象、计算系统内能改变、吸放热及做功 【详解】A．A→B的过程中，温度不变，体积减小，可知外界对气体做功，故A错误； B．A→B的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律△U=W+Q知，W为正，则Q为负，即气体放出热量，故B正确； C．因为V-T图线中，BC段的图线是过原点的倾斜直线，则程B→C的过程中，压强不变，故C错误； D．A到B的过程中，温度不变，内能不变，B到C的过程中，温度降低，内能减小，则A→B→C的过程中，气体内能减小，故D错误。 故选B。 11．一定质量的理想气体从状态a开始，经历abcda过程回到原状态，其图像如图所示，其中ab、cd与T轴平行，bd的延长线过原点O。下列判断正确的是（　　） A．在a、c两状态，气体的体积相等 B．在b、d两状态，气体的体积相等 C．由c状态到d状态，气体内能增大 D．由d状态到a状态，气体对外做功 【答案】B 【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】AB．根据理想气体状态方程 可得 可知图线上点与原点连线斜率等于，由于a点与原点连线斜率大于c点与原点连线斜率，则a状态气体的体积小于c状态气体的体积；由于b点与原点连线斜率等于d点与原点连线斜率，则在b、d两状态，气体的体积相等，故A错误，B正确； C．由c状态到d状态，气体温度降低，气体内能减小，故C错误； D．由d状态到a状态，图线上点与原点连线斜率增大，则气体体积减小，外界对气体做功，故D错误。 故选B。 二、多选题 12．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态变到状态，其体积与热力学温度关系如图所示，、、三点在同一直线上。则下列说法正确的是（　　） A．由状态变到状态过程中，气体放出热量 B．由状态变到状态过程中，气体从外界吸收热量，内能增加 C．状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态少 D．状态与状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等 【答案】CD 【知识点】气体压强的微观意义、理想气体的状态方程及各物理量的含义、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A．气体从状态A到状态B体积不变，发生的是等容变化，气体不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知气体吸收热量，故A错误； B．气体由状态B变到状态C的过程中，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故B错误； C．A点和D点在过原点的连线上，说明气体由A到D压强不变，体积增大，分子的密集程度减小，状态D温度高，分子的平均动能大，状态A和状态D压强相等，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故C正确； D．根据动量定理知 压强 所以 因为状态D和状态A压强相等，所以相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等，故D正确； 故选CD。 13．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图所示．下列说法正确的有（    ） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强不变 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 【答案】BC 【知识点】气体等压变化的图象、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A B．由图知A→B的过程中，温度不变，则内能不变，而体积减小，所以外界对气体做功，为保持内能不变， 根据热力学定律知，在A→B的过程中，气体放出热量，故A错误；B正确； C．B→C的过程为等压变化，气体压强不变，故C正确； D．A→B→C的过程中，温度降低，气体内能减小，故D错误． 故选BC． 【点睛】两个过程：A到B等温变化，B到C等压变化． 14．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 【答案】BD 【知识点】判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况、热力学第二定律两种表述 【详解】A．根据热力学第一定律可知气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，选项A错误； B．吸放热和对气体做功都可以改变其内能，选项B正确； C．理想气体等压膨胀，对外做功，根据理想气体状态方程可知温度升高，内能增加，气体一定吸热，选项C错误； D．根据热力学第二定律可知热量不可能自发地由低温物体传到高温物体，选项D正确。 故选BD。 三、实验题 15．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液化为1:1000，1mL该溶液能滴50滴，一滴溶液在水面上形成的单分子油膜的面积为250cm2。 （1）一滴溶液中所含的纯油酸体积为 m3； （2）可测得油酸分子直径为 m。 【答案】 2×10﹣11 8×10﹣10 【知识点】油膜法测分子直径的原理和实验方法、油膜法测分子直径的实验步骤和数据处理 【详解】（1）[1]根据题目条件可得，一滴溶液中所含有的纯油酸的体积为 （2）[2]根据公式 可得 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$