17 专题五 第16课时 热学（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（广东专版）

专题五　振动和波　光学　热学　近代物理初步 第16课时　热学 1 真题呈现 2022·T15——热力学定律的考查 2023·T13——理想气体的图像分析 2024·T13——理想气体状态方程和气缸内部气体压强计算 2025·T13——气体实验定律 考情 分析 广东高考主要通过理想气体状态变化以及结合热力学定律进行命题设计，体现物理对热学模型的理解，从而对科学技术的发展产生指导、创新等作用。主要考查的知识点有：分子间作用力、理想气体状态变化的图像分析、用油膜法估测油酸分子的大小，以及热力学定律及能量守恒方程的分析等。 第16课时　热学 真题情境 　　　 　　　 2022·广东卷T15 　 2023·广东卷T13　 2024·广东卷T13　 2025·广东卷T13 第16课时　热学 突破点一　分子动理论　固体和液体 1．微观量的估算 (1)两种分子模型 ①球模型：V＝πR3(适用于估算液体、固体分子直径)。 ②立方体模型：V＝a3(适用于估算气体分子的间距)。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 4 (2)分子总数：N＝nNA＝NA＝NA＝。其中V个表示一个分子的体积。 [注意]　对气体：N≠。 (3)油膜法估算油酸分子直径：d＝。其中V为纯油酸的体积，S为单分子层油膜的面积。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 2．反映分子运动规律的两个实例 布朗 运动 研究对象：悬浮在液体或气体中的微粒 运动特点：无规则、永不停息 影响因素：微粒大小、温度 扩散 现象 产生原因：分子永不停息地做无规则运动 影响因素：温度 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 3．对晶体、非晶体特性的理解 (1)只有单晶体才具有各向异性。 (2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于增加分子势能。 (3)晶体与非晶体可以相互转化。 (4)有些晶体属于同素异形体，如金刚石和石墨。 4．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。 5．液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 [典例1]　(2025·山东潍坊二模)关于下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是(　　) 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象 B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体 C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力 D．丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大 √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 A　[甲中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确；题图乙说明固体在传导热量上具有各向同性，不一定是非晶体，故B错误；丙中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子不停地做无规则的热运动，故C错误；丁中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。故选A。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 [典例2]　(2024·广东汕头一模)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1 250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是(　　) A．这种渗透过程是自发可逆的 B．硅晶体具有光学上的各向同性 C．这种渗透过程是分子的扩散现象 D．温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加 √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 C　[掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A错误，C正确；由于硅晶体的晶格结构，硅晶体具有光学上的各向异性，故B错误；温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故D错误。故选C。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 [典例3]　(2025·山东卷)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零，则(　　) A．只有r大于r0时，Ep为正 B．只有r小于r0时，Ep为正 C．当r不等于r0时，Ep为正 D．当r不等于r0时，Ep为负 √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 C　[根据题图可知，当r＝r0时，分子间作用力为0，当r>r0时，分子间作用力表现为引力，当0<r<r0时，分子间作用力表现为斥力，所以随着分子间距离接近r0，分子间作用力做正功，则当r＝r0时，分子势能最小，又此时分子势能为0，所以当r不等于r0时，分子势能Ep为正，C正确。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 [典例4]　(多选)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴以椭球形分布在玻璃表面，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰。下列说法正确的是(　　) A．玻璃和水滴之间发生了浸润现象 B．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果 C．水滴表面分子比水滴的内部密集 D．水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大 √ √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 BD　[浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散附着在固体表面的现象，而题中的玻璃和水不浸润，故A错误；由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故B正确；水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，表面层分子间的作用力为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故C错误，D正确。故选BD。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第16课时　热学 突破点二　气体实验定律　理想气体状态方程 考向1　“活塞”封闭模型 模型解法： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 17 [典例5]　(2024·广东卷T13)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1＝300 K时，A内气体体积VA1＝4.0×102m3，B内气体压强pB1等于大气压强p0，已知活塞的横截面积S＝0.10 m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105 Pa，重力加速度大小取g＝10 m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦，差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2＝270 K时： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)求B内气体压强pB2； (2)求A内气体体积VA2； (3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)(2)假设温度降低到T2时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态pB1＝p0，T1＝300 K 末态T2＝270 K 根据＝ 代入数据可得pB2＝9×104 Pa A内气体做等压变化，压强保持不变，初态VA1＝4.0×102 m3，T1＝300 K 末态T2＝270 K 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 根据＝ 代入数据可得VA2＝3.6×102 m3 由于p0－pB2<Δp，假设成立，即pB2＝9×104 Pa。 (3)恰好稳定时，A内气体压强为p'A＝p0＋，B内气体压强p'B＝p0 此时差压阀恰好关闭，所以有p'A－p'B＝Δp 代入数据联立解得m＝1.1×102 kg。 [答案]　(1)9×104 Pa　(2)3.6×102 m3　(3)1.1×102 kg 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例6]　(2024·全国甲卷)如图，一竖直放置的气缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在气缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与气缸底部的距离＝10，活塞的面积为1.0×10-2 m2。初始时，活塞在卡销a处，气缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1.0×105 Pa和300 K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到200 N并保持不变。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)求外力增加到200 N时，卡销b对活塞支持力的大小； (2)再将气缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)活塞从位置a到b过程中，气体做等温变化，初态p1＝1.0×105 Pa、V1＝S·11 末态V2＝S·10 根据p1V1＝p2V2 解得p2＝1.1×105 Pa 此时对活塞根据平衡条件有F＋p1S＝p2S＋N 解得卡销b对活塞支持力的大小N＝100 N。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (2)将气缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态p2＝1.1×105 Pa，T2＝300 K 末态，对活塞根据平衡条件有p3S＝F＋p1S 解得p3＝1.2×105 Pa 设此时温度为T3，根据＝ 解得T3≈327 K。 [答案]　(1)100 N　(2)327 K 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 反思感悟　1．在求解气缸模型中封闭气体的压强时，活塞或气缸均可作为研究对象。一般取受力简单并且其中一个力为气体压力的物体为研究对象，根据其运动情况列出平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。 2．对于两个或多个相互关联的气缸封闭着几部分气体的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，列出相应的方程，并根据各部分气体之间压强或体积的关系来求解。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 【教师备选资源】 1．历史记载，如图(a)所示，压水井最早出现在我国宋代，其基本结构如图(b)所示。开始取水时，手柄上提，活塞下移，阀门1打开，阀门2关闭，使储水腔活塞下方的气体全部从阀门1排出；手柄下压，活塞上移，阀门1关闭，阀门2打开，活塞下方的气体压强减小，大气压将水压入水管中，重复以上动作，水便能从出水管流出。已知储水腔和水管均为圆柱形，其内径分别为R1、R2，且R1＝4R2，储水腔的最大高度h1＝50 cm，储水腔底部阀门距离水井水位线的高度h2＝4 m，大气压p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，忽略活塞厚度、活塞所受摩擦力以及水井水位变化。若活塞由储水腔底部(位置A)缓缓上移，当水管中水位由水井水位(位置B)上升到储水腔底部(位置A)时，求： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)储水腔活塞下方气体压强； (2)储水腔活塞下方气体高度(结果保留两位有效数字)。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)当水管中的水位线恰好到达储水腔底部时，气体压强p1＝p0－ρgh2 解得p1＝0.6×105 Pa。 (2)封闭气体初始体积V0＝πh2 当水管中的水位线恰好到达储水腔底部时，设储水腔活塞下方气体高度为Δx， 则气体体积V1＝πΔx 根据等温变化规律p0V0＝p1V1 解得Δx≈0.42 m。 [答案]　(1)0.6×105 Pa　(2)0.42 m 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 考向2　“液柱”封闭模型 模型解法： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 规律总结　求解气体压强问题常见的4种方法 液片法 选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧的受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等的方程，求得气体的压强 力平衡法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 等压面法 连通器内静止的同一种液体(中间不间断)在同一水平面上各处压强相等 牛顿第二 定律法 选取与气体接触的液体(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例7]　(2025·湖南卷)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱。液柱长为h，密度为ρ。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2，大气压强为p0。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长h＝0.200 0 m，细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1＝305.7 K。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度T2＝300.0 K时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ＝1.0×103 kg/m3，p0＝1.0×105 Pa。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)设液柱的横截面积为S，竖直放置时空气柱的气体压强为p1，水平放置时空气柱的气体压强为p2，则竖直放置时，对液柱由力的平衡条件有 ρShg＋p0S＝p1S 水平放置时，对液柱由力的平衡条件有 p2S＝p0S 若整个过程中温度不变，则对空气柱由玻意耳定律可得 p1SL1＝p2SL2 联立可得g＝。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (2)若调控空气柱温度，使水平放置时空气柱长度与竖直放置时相同，则空气柱的体积不变，由查理定律可得＝ 联立可得g＝＝9.5 m/s2。 [答案]　(1)　(2)9.5 m/s2 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 考向3　变质量气体模型 模型解法 求解此模型的基本思路是“化变为定”，将变质量问题转变为定质量问题。如充气或灌气是将原有的气体和充入的气体作为整体研究；抽气或漏气根据“出而不走”，将变质量气体问题转化为质量不变的气体状态变化问题。这样就可以用理想气体状态方程求解。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例8]　(2024·广东深圳二模)轮胎状况监测系统能够监测车辆在启动后的实时胎内气体压强和气体温度，保证行车安全。某驾驶员启动车辆后，通过仪表观察到胎内气体压强为2.4 atm，气体温度为27 ℃。在行驶过程中，可认为轮胎内气体体积保持不变，气体可看作理想气体。 (1)在行驶过程中，胎内气体温度缓慢升高，当达到57 ℃时，求胎内气体压强； (2)在行驶过程中，车胎扎到钉子，导致车胎缓慢漏气，当仪表显示胎内气体压强仍为2.4 atm，气体温度为87 ℃时，求漏出的气体质量占原有气体质量的比值。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)气体做等容变化，有＝，其中T1＝300 K，T2＝330 K，代入数据得p2＝2.64 atm。 (2)先不考虑轮胎的体积，当气体温度上升至87 ℃时，根据等压变化的规律有＝，其中T1＝300 K，T3＝360 K，代入数据得V3＝1.2V1 则漏出的气体质量与原有气体质量的比值满足＝ 代入数据解得＝。 [答案]　(1)2.64 atm　(2) 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例9]　(2025·广东卷T13)如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度取g＝10 m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。 (2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度为h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)金属液刚好充满铸型室时，有h1S1＝h2S2 代入数据解得h2＝0.05 m 则气室内气体的压强p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2) 代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。 (2)设注气后气室金属液面下降的高度为h4，则有 h3S1＝h4S2 解得h4＝0.01 m 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有p0S1h1＝p'S1(h1－h3) 解得注气后铸型室内气体的压强p'＝1.25×105 Pa 所以注气后气室内气体压强p2＝p'＋ρg(h3＋H＋h4) 解得p2＝1.35×105 Pa。 [答案]　(1)0.05 m　1.2×105 Pa　(2)1.35×105 Pa 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例10]　(2025·广东揭阳三模)某种喷雾器贮液筒的总容积为6 L，若装入5 L的药液后将加水口密封盖盖好，如图所示。拉压一次与贮液筒相连的活塞式打气筒，可以把0.2 L压强为1 atm的空气打进贮液筒。设打气过程气体温度不变，求： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)关闭阀门，用打气筒向贮液筒内再打气两次，当液面上方气体温度与外界温度相等时，气体压强为多大? (2)要使贮液筒中液面上方的空气压强达到4 atm，打气筒要拉压多少次?在贮气筒内气体压强达4 atm时停止打气，打开喷雾阀门使其喷雾，直至内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液? (3)为了保证打气后，即使打开喷雾阀门不再打气也能把药液喷光，那么至少要拉压多少次打气筒? 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)把打气后药液面上方的气体作为研究对象，则V1＝1.4 L，p1＝1 atm，V2＝1 L，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2 解得p2＝1.4 atm。 (2)设打了n次，则V3＝(1＋0.2n)L，p3＝1 atm，V4＝1 L，p4＝4 atm 由玻意耳定律得p3V3＝p4V4 解得n＝15次 则V3＝(1＋0.2n)L＝4 L 得筒内药液还剩V5＝6 L－4 L＝2 L。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (3)设打了k次，则V6＝(1＋0.2k)L＝6 L 解得k＝25次。 [答案]　(1)1.4 atm　(2)15　2 L　(3)25 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例11]　马德堡半球演示器的两个半球合在一起时可形成一直径d＝ 20 cm的球形空腔。现用细软管、双向阀门与容积为200 cm3、活塞横截面积为10 cm2 的注射器改装成小型的抽气机。在温度为27 ℃ 的室内，每次满量从球内缓慢抽出空气。连接处气密性很好，忽略软管的容积，抽气过程中球形空腔温度和体积均保持不变，摩擦不计。已知大气压强p0＝1×105 Pa，取π≈3，计算结果均保留两位有效数字。求： (1)对球形空腔抽气2次后，球形空腔内的气体压强p2； (2)若对球形空腔抽气2次后，将马德堡半球演示器从室内移到室外37 ℃的太阳下，经过一段时间后，半球两侧至少均用多大的拉力才能把两半球拉开。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)球形空腔的容积V＝π＝4×103 cm3 抽气机的容积V0＝200 cm3，根据玻意耳定律，第一次抽气有p0V＝p1(V＋V0) 第二次抽气有p1V＝p2(V＋V0) 解得p2＝p0≈9.1×104 Pa。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (2)马德堡半球演示器从室内移到室外，球内气体等容变化，根据查理定律得＝ 其中T2＝300 K，T3＝310 K，解得p3≈9.4×104 Pa 拉力至少为F＝(p0－p3)π 解得F＝1.8×102 N。 [答案]　(1)9.1×104 Pa　(2)1.8×102 N 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 反思感悟　气体变质量问题的处理方法 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 【教师备选资源】 1．汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1； (2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)以第1次抽气之前助力气室内的气体为研究对象，根据玻意耳定律有 p0V0＝p1(V0＋V1)， 解得第1次抽气之后助力气室内气体的压强 p1＝p0。 (2)第2次抽气前后，根据玻意耳定律有 p1V0＝p2(V0＋V1)， 解得第2次抽气之后助力气室内气体的压强 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 p2＝p0， 第3次抽气前后，根据玻意耳定律得 p2V0＝p3(V0＋V1)， 解得第3次抽气之后助力气室内气体的压强 p3＝p0， …… 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 则第n次抽气之后助力气室内气体的压强 pn＝p0， 则第n次抽气后，该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 ΔF＝p0S－pnS＝p0S。 [答案]　(1)p0　(2)p0S 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 1．热力学定律考查模型 突破点三　热力学定律与气体实验定律的综合 定律 内容 应用 热力 学第 一定 律 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。ΔU＝W＋Q 热力学第一定律就是包含热量在内的能量守恒定律，热力学第一定律也可以表述为第一类永动机是不可能制成的 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 定律 内容 应用 热力 学第 二定 律 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，但不引起其他变化是不可能的 第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 定律 内容 应用 能量 守恒 定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变 第一类永动机是不消耗任何能量而能永远对外做功的机器。第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 2．热力学第一定律与理想气体 (1)一定质量理想气体的内能仅与温度有关。 (2)热力学第一定律ΔU＝W＋Q给出了ΔU、W和Q间的定量关系，分析它们之间的关系要从它们的符号和数值综合考量。 对气体：体积增加(减少)，气体对外做正功(负功)，取W <0(W >0)；内能增加ΔU>0； 理想气体是温度的函数，温度不变内能不变，温度增加 (减少)内能增加(减少)；吸热Q>0，放热Q<0；未知并求ΔU/W/Q时，先假设为正值，求出来是正值，就是正值的意义。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 3．热力学第二定律的理解 (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。 (2)“不产生其他影响”的含义是指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。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (3)热力学第二定律的每一种表述，(实质)都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。(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。 (4)热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，但不可能不引起其他变化。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例12]　(2025·广东佛山二模)如图所示，在锅炉外壁紧贴着导热性能良好且右壁开孔与大气相通的气缸，气缸右壁内侧装有压力传感器，用于监控锅炉外壁的温度。锅炉未工作时，活塞与锅炉外壁距离为0.3 m、与传感器距离为0.2 m，活塞左侧封闭温度为300 K、压强为105Pa的空气，此时压力传感器的示数为0。已知大气压强为105 Pa，活塞横截面积为10-2m2，不计活塞与气缸壁的摩擦，锅炉工作时温度缓慢升高。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)当锅炉的温度为T1时，活塞刚好接触压力传感器，求T1； (2)锅炉外壁温度T从300 K逐渐增大，求压力传感器示数F与T的关系式； (3)活塞从气缸图示位置移动到最右侧刚接触到压力传感器的过程中，气体吸收了300 J的热量，求该过程中气体内能变化了多少? 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)当锅炉的温度升高时，气体做等圧变化，根据盖-吕萨克定律可得＝ 代入数据解得T1＝500 K。 (2)由以上分析可知，当温度小于等于500 K时，压力传感器示数F＝0 当温度大于500 K时，气体体积不变，根据查理定律可得＝ 解得p＝200T(Pa) 活塞对压力传感器的作用力为F＝pS－p0S＝(2T－1 000)N。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (3)根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q，W＝－p0Sl2 解得ΔU＝100 J 即气体内能增加了100 J。 [答案]　(1)500 K　(2)当T≤500 K时，F＝0；当T>500 K时，F＝(2T－1 000)N　(3)增加了100 J 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [典例13]　(2024·广东惠州三模)如图所示，将一容积为V0＝480 mL的空玻璃瓶从空气中开口向下缓缓压入水中。水温与室温一致，设水温均匀且恒定，玻璃瓶中的气体可视为理想气体，大气压强为p0＝1.0×105 Pa，水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度取g＝10 m/s2，玻璃瓶高度相对水深可忽略不计，当压入水中h＝2 m深处时，求： (1)瓶内空气的压强； (2)瓶内空气的体积； (3)被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体是吸热还是放热，为什么? 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)由平衡条件，瓶内空气的压强p满足p＝p0＋ρgh 解得p＝1.2×105 Pa。 (2)缓缓压入水中时，瓶内的理想气体保持温度不变，由玻意耳定律得p0V0＝pV 代入数据解得V＝400 mL。 (3)被淹没的玻璃瓶在下降过程中，由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W 因为瓶内气体体积减小，所以外界对气体做功，即W>0，而气体温度不变从而内能保持不变，即ΔU＝0，解得Q<0 故瓶内气体要放热。 [答案]　(1)1.2×105 Pa　(2)400 mL　(3)放热，见解析 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 规律总结　热力学定律与气体实验定律综合问题的处理方法 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 【教师备选资源】 1．(2023·广东卷T13)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩。气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求： 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (1)pB的表达式； (2)TC的表达式； (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少? 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 [解析]　(1)由题可知，气体从状态A到状态B发生等温变化，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB 解得pB＝p0。 (2)气体从状态A到状态C过程中，根据理想气体状态方程可知＝ 解得TC＝1.9T0。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 (3)B到C过程中，根据热力学第一定律可知 ΔU＝W＋Q 由于该过程中气体绝热收缩，则Q＝0，故气体内能增加ΔU＝W。 [答案]　(1) p0　(2)1.9T0　(3)W 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第16课时　热学 $