专题04 分子动理论 固体液体气体和热力学定律（期末复习课件）高二物理下学期人教版

这是一份高二物理下学期期末复习课件，聚焦分子动理论、固体液体气体和热力学定律专题，包含考点解读与目标引领、知识梳理与技巧点拨、真题引领与举一反三、实战演练与重难突破四大模块，为学生提供系统复习支架。 资料以核心素养为导向，知识梳理构建物质、能量等物理观念，真题通过分子大小估算、气缸类问题培养模型建构与科学推理能力，实战演练结合压缩空气储能等生活情景提升探究与责任意识，能帮助学生巩固知识，也为教师提供高效复习资源。高二学生需整合热学知识，通过本资料巩固物理观念，提升综合解题能力，为高考复习奠定基础。

专题04 分子动理论 固体液体气体和热力学定律 高二物理下学期期末复习 考点大串讲 人教版·新教材 知识梳理 真题引领 重难突破 考点解读 考点透视 考点解读·目标引领 第一部分 考点透视 考点解读 考查题型 内容要点 命题趋势 分子动理论 考查分子动理论的分子大小、布朗运动、分子力和分子势能、内能。 以生活情境为载体，注重对基本概念（分子模型、内能变化）和规律（气体实验定律、热力学定律）的理解，强调科学推理与图像分析能力，体现物理学科的实际应用与素养导向。 固体和液体 考查晶体和非晶体，表面张力、浸润和不浸润、毛细现象。 气体实验定律 考查理想气体的实验定律和理想气体方程。 热力学定律 考查热力学第一定律和第二定律 考点透视 目标引领 掌握不同的分子模型、理解布朗运动特点、分子力和分子势能、分子平均动能和内能的概念。 分子动理论 01 掌握晶体和非晶体的不同。理解表面张力、浸润和不浸润、毛细现象的特点和规律，并能解释与之有关的实际现象。 固体和液体 02 能够利用气体实验定律和热力学定律处理有关的管类、气缸类、变质量类等问题。 气体实验定律和热力学定律 03 复习目标 考点透视 第二部分 知识梳理·技巧点拨 考点透视 分子动理论 知识梳理 考点透视 固体液体气体 知识梳理 考点透视 热力学定律 知识梳理 考点透视 一、分子动理论 技巧点拨 知识点一：两种分子模型分子大小 考点透视 一、分子动理论 技巧点拨 知识点一：两种分子模型分子大小 考点透视 一、分子动理论 技巧点拨 知识点二：扩散现象与布朗运动 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动,发生在任何两种物质之间 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 考点透视 一、分子动理论 技巧点拨 知识点三：分子力和分子势能 分子力变化 分子势能变化 ①分子斥力、引力同时存在； ②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力；③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力； ④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。 ①当r=r0时，分子势能最小； ②当r>r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小； ③当r<r0当，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。 考点透视 一、分子动理论 技巧点拨 知识点四：内能 (1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。 (2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积以及物质状态。 (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。 考点透视 二、固体和液体 技巧点拨 知识点一：晶体与非晶体的对比 分类比较　　 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 原子排列 规则 多晶体的每个晶体间排列不规则 不规则 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 考点透视 二、固体和液体 技巧点拨 知识点二：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 考点透视 三、气体实验定律 技巧点拨 知识点一：气体实验定律 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系 考点透视 三、气体实验定律 技巧点拨 知识点二：解题的基本思路 考点透视 三、气体实验定律 技巧点拨 知识点三：理想气体的常见图像 类别 特点(其中C为常量) 举例 p­V 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 p­T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V­T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 1．一定质量的气体不同图像的比较 [注意]　上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。 考点透视 三、气体实验定律 技巧点拨 知识点三：理想气体的常见图像 2．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)明确图像面积物理意义：在p­V图像中，p­V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。 考点透视 四、热力学定律 技巧点拨 知识点一：热力学第一定律 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)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 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。 考点透视 四、热力学定律 技巧点拨 知识点一：热力学第一定律 物理量 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 3．公式ΔU＝W＋Q中符号法则的理解 考点透视 四、热力学定律 技巧点拨 知识点二：热力学第二定律 1.热力学第二定律的含义 (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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。 2．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 考点透视 四、热力学定律 技巧点拨 知识点二：热力学第二定律 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 考点透视 第三部分 真题引领·举一反三 考点透视 一、估算分子大小 真题引领 D 【例1】（23-24高二下·山东聊城·期末）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细、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，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，铁质晶须内的铁原子可看作紧密排列的小球，则下列说法中正确的是（  ） A．铁质晶须单位体积内铁原子的个数为 B．铁原子的直径为 C．断面内铁原子的个数为 D．相邻铁原子之间的相互作用力为 考点透视 一、估算分子大小 真题引领 A 【变式1】（24-25高二下·江苏苏州·期末）已知二氧化碳摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的（　　） A． B． C． D． 考点透视 二、扩散现象和布朗运动 真题引领 C 【例2】（24-25高二下·福建泉州·期末）把墨汁用水稀释后取出一滴，放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．在光学显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭微粒 B．布朗运动就是炭微粒分子的无规则运动 C．乙图中记录的不是两个炭微粒的实际运动轨迹 D．若水温相同，则乙图中炭微粒b较小 考点透视 二、扩散现象和布朗运动 真题引领 A 【变式2】（24-25高二下·河南南阳·期末）1827年，英国植物学家布朗用显微镜观察了悬浮在水中的花粉的运动。他起初认为，微粒的运动不是外界因素引起的，而是其自发的运动。是不是因为植物有生命才产生了这样的运动？布朗用当时保存了上百年的植物标本，取其微粒进行实验，他还用了一些没有生命的无机粉末进行实验。结果是，不管哪一种微粒，只要足够小，就会发生这种运动；微粒越小，运动就越明显。这说明（　　） A．微粒的运动不是生命现象 B．微粒越小，水分子运动越剧烈 C．微粒越小，微粒内分子运动越剧烈 D．温度越高，水分子运动越剧烈 考点透视 三、分子力与内能 真题引领 B 【例3】（24-25高二下·山西·期末）如图所示，若一分子a固定于坐标原点O，另一分子b从x轴上P点沿x轴向O点运动，当b运动到Q点时，两分子间的分子力为零，规定两分子相距无穷远时它们的分子势能为零。下列说法正确的是（　　） A．b运动到Q点时，分子势能大于零 B．b从P点运动到Q点的过程中，a、b间引力一直增大 C．b从P点运动到Q点的过程中，两分子之间只存在引力作用 D．b从P点运动到Q点的过程中，分子力先减小后增大再减小 考点透视 【变式3】（24-25高二下·甘肃天水·期末）两分子间的分子力、分子势能与分子间距离的关系如图甲、乙所示（取无穷远处的分子势能，两图像纵坐标对应的物理量需要判断），下列说法正确的是（　　） A．乙图表示分子力与分子间距离的关系 B．当时，分子力为零，分子势能也为零 C．随着分子间距离的增大，两分子间的引力先增大后减小 D．在两分子相互靠近的过程中，两分子间的斥力增大 三、分子力与内能 真题引领 D 考点透视 【例4】（24-25高二下·广东东莞·期末）中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（　　） A．各向同性 B．有固定的熔点 C．没有规则的外形 D．是非晶体 四、晶体与非晶体 真题引领 B 考点透视 四、晶体与非晶体 真题引领 B 【变式4】（24-25高二下·贵州黔西南·期末）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体在物理性质上一定是各向异性 B．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体 C．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块，没有确定的几何形状，所以粘在一起的蔗糖块不是晶体 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 考点透视 五、表面张力 真题引领 B 【例5】（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图甲所示，叶面上的露珠呈椭球形；如图乙所示，水滴附着在玻璃上。关于这两种现象，下列说法正确的是（　　） A．露珠呈球形是由于水对叶面浸润 B．露珠呈球形是由于水的表面张力作用 C．水滴附着在玻璃上是由于水对玻璃不浸润 D．水滴附着在玻璃上是由于水的表面张力作用 考点透视 五、表面张力 真题引领 B 【变式5】（24-25高二下·江西景德镇·期末）如图所示，将两根材质不同、粗细也不同的细管插入水中。一根细管中水面明显高于水槽水面，形成凹液面；另一根细管中水面略低于水槽水面，形成凸液面。则（　　） A．两根细管中的液面不同是因为粗细差异导致的 B．细管越细毛细现象越明显 C．水浸润粗管 D．出现凹液面是因为水的表面张力，与毛细现象和浸润、不浸润无关 考点透视 六、气缸类问题 真题引领 【例6】（24-25高二下·辽宁·期末）如图所示，一个竖立着的劲度系数为k的轻质弹簧，支撑着倒立汽缸的活塞使汽缸悬空静止，活塞与汽缸之间封闭有理想气体，气体高度为h。不计活塞的质量和汽缸壁的厚度，汽缸的质量为m，活塞和汽缸壁导热性能良好。重力加速度为g，环境温度为，大气压强为，活塞面积为S，活塞与汽缸间的摩擦不计。现在汽缸顶部缓慢加细沙，汽缸顶部细沙的质量为m时，求：（整个过程活塞未脱离汽缸、汽缸也未触地，弹簧始终未超过弹性限度） (1)汽缸内气体的高度； (2)为使汽缸恢复到原来的位置，应使周围环境的温度变为多少？ 考点透视 六、气缸类问题 真题引领 【详解】（1）初始时，根据平衡条件，对汽缸有 当细沙质量为时有 根据玻意耳定律可知解得 （2）初始时有当细沙质量为m时有 为使汽缸恢复到原来位置，汽缸内气体的高度为 根据盖—吕萨克定律可知解得 考点透视 【变式6】（24-25高二下·黑龙江·期末）如图是一同学设计的车间温度监控器，平台上表面有一个压力传感器（大小可忽略），开口向上、导热良好的气缸通过活塞密封了一定质量的理想气体，活塞固定在竖直轻杆上，轻杆上端固定在水平面上。当温度为时，活塞下表面距气缸底部上表面的距离为，平台上表面到气缸下表面的距离为，随着温度升高，气缸下移，气缸接触平台时，活塞未脱离气缸。已知气缸的质量为，活塞的横截面积为，大气压强，重力加速度为，求：   (1)当温度为时，封闭气体的压强； (2)当压力传感器的示数大于时，传感器就会报警，求传感器报警的最低环境温度。 六、气缸类问题 真题引领 考点透视 六、气缸类问题 真题引领 【详解】（1）温度为时，对气缸受力分析，根据平衡条件可得解得封闭气体的压强为 （2）设活塞刚好报警时，末状态封闭气体的压强为，此时封闭气体的体积为；对气缸受力分析，可得解得 由理想气体状态方程可得解得 考点透视 七、管类问题 真题引领 【例7】（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图，一端封闭的粗细均匀的玻璃管长，管内有一段长的水银柱，当玻璃管开口向上竖直放置时，管内水银柱封闭气柱的长度。已知大气压强，管内、外气体的温度不变。现将玻璃管缓慢倒置使开口竖直向下，求稳定后的气柱长度。 考点透视 七、管类问题 真题引领 【详解】倒置前，对液柱 解得 倒置后，对液柱 解得 根据气体发生等温变化可得 解得 考点透视 【变式7】（24-25高二下·广东云浮·期末）如图所示，粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长L=45cm的理想气体，当温度为27℃时，两管水银面的高度差Δh=10cm，外界大气压为75cmHg。 (1)若对封闭气体缓慢加热，使左、右两管中的水银面相平，求封闭气体的摄氏温度t；（结果保留整数） (2)若封闭气体的温度不变，从右管的开口端缓慢注入水银，使左、右两管中的水银面相平，求注入水银柱的长度l。 七、管类问题 真题引领 考点透视 七、管类问题 真题引领 【详解】（1）左、右两管中的水银面相平时，理想气体的长度 以封闭气体为研究对象，根据理想气体状态方程有 解得即 （2）根据玻意耳定律有解得 根据几何关系，有解得 考点透视 【例8】（24-25高二下·贵州贵阳·期末）如图所示，一支下端封闭上端开口的粗细均匀玻璃管竖直放置，管内用长度分别为h1=2cm和h2=6cm的两段水银柱封闭两部分理想气体。当温度为17℃时，管内气柱的长度分别为L1=14.5cm和L2=29cm，大气压强p0=76cmHg。 (1)当温度升高到27℃时，玻璃管足够长，求稳定后上段气柱的长度； (2)若温度保持17℃不变，将玻璃管在竖直平面内缓慢旋转60°，要使上段水银柱不溢出，求稳定后玻璃管至少需要多长？（结果保留两位小数） 八、关联气体问题 真题引领 考点透视 八、关联气体问题 真题引领 【详解】（1）设玻璃管内截面积为S，以上段封闭气体为研究对象，初态时气柱长L1，温度T1=（17+273）K=290K设末态时气柱长为L3，温度T2=（27+273）K=300K 气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有解得L3=15cm （2）以上段封闭气体为研究对象，初态时气柱长为L1，压强p1=p0+ph1=（76+2）cmHg=78cmHg体积V1=L1S末态时封闭气体的压强p2=（76+2cos60°）cmHg=77cmHg 体积V2=L4S根据玻意耳定律有p1V1=p2V2解得L4=14.69cm对于下段封闭气体，初态时气柱长L2，压强p3=（76+8）cmHg=84cmHg体积V3=L2S 末态时，设气柱长为L5，压强p4=（76+8cos60°）cmHg=80cmHg体积V4=L5S 根据玻意耳定律有p3V3=p4V4解得L5=30.45cm 则稳定后玻璃管至少需要L=L4+L5+h1+h2=14.69cm+30.45cm+2cm+6cm=53.14cm 考点透视 八、关联气体问题 真题引领 (1)再向B充入气体之前B中气体的压强pB0 (2)再向B充入气体之后A、B中气体的压强pA、pB (3)弹簧的劲度系数k。 【变式8】 考点透视 八、关联气体问题 真题引领 【详解】（1）对活塞进行受力分析得所以 （2）对缸内气体由波意尔定律得得 得 （3）由力的平衡得得 考点透视 【例9】（24-25高二下·吉林长春·期末）如图所示，竖直放置的卡腰式圆柱形汽缸由、两部分组成，两部分高度均为，汽缸的横截面积，汽缸的横截面积是的2倍，汽缸的下端装有抽气筒。汽缸中有光滑活塞（厚度不计），活塞质量为，活塞与汽缸间封闭性良好．初始状态活塞恰好在汽缸的上端，现对汽缸进行缓慢抽气，共抽气12次，每次抽出气体的体积均为。温度保持不变，大气压强为，重力加速度。求： (1)第1次抽气过程中汽缸中的活塞对气体做的功； (2)整个抽气过程结束后，汽缸内气体的压强；（结果保留三位有效数字） (3)整个抽气过程结束后，抽出气体的质量占抽气前气体质量的百分比。（结果保留三位有效数字） 九、变质量类问题 真题引领 考点透视 九、变质量类问题 真题引领 【详解】（1）由题意可知汽缸b的横截面积为汽缸b的容积为汽缸内气体的压强为第1次抽气过程中抽出气体的体积为小于汽缸b的容积，活塞还没有达到卡腰处，故第1次抽气过程为等压变化。第1次抽气过程中汽缸b中的活塞对气体做功 （2）由题意得，a汽缸的容积抽气10次后活塞恰达到卡腰处，汽缸内压强为第11次抽气过程，根据玻意尔定律，有解得 同理，第12次抽气过程，根据玻意耳定律，有 解得 （3）由理想气体密度方程得整个抽气过程结束后剩余气体的质量与抽气体前气体的质量比故整个抽气过程结束后，抽出气体的质量占抽气前气体质量的百分比为 考点透视 九、变质量类问题 真题引领 【变式9】（24-25高二下·吉林长春·期末）在夏季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示右前轮的胎压为；到了冬季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示右前轮的胎压变为。在夏季到冬季的这段时间，该轮胎一直没有充过气。已知轮胎内气体体积，轮胎内气体可视为理想气体且体积不变，大气压强为。 (1)通过计算判断这段时间内该轮胎是否漏气？若漏气，计算出漏出的气体占轮胎内原有气体质量的比值。 (2)为了安全，在的环境下需充气使该轮胎的静态胎压达到。假设充气过程中轮胎内气体的温度与环境相同且不变，求充入气体在大气压强下的体积。 考点透视 九、变质量类问题 真题引领 【详解】（1）若轮胎没有漏气，设轮胎内气体在冬季的压强为，由查理定律可得 其中联立解得因为 所以有漏气，假设轮胎内气体在温度为，压强为状态下，漏出气体的体积为，由理想气体状态方程可得漏出气体的质量与轮胎内原有气体质量的比值解得 （2）设充进轮胎的空气的体积为，由玻意耳定律其中 解得 考点透视 十、热力学第一定律的应用 真题引领 【例10】（24-25高二下·江苏南京·期末）如图所示的图像记录了一定质量的理想气体经历的缓慢变化过程，其中段是等容过程，段是绝热过程。已知该理想气体内能与温度的关系为，其中，A状态的热力学温度为。求： (1)B和C状态对应的热力学温度； (2) B至C过程中外界对气体所做的功。 考点透视 十、热力学第一定律的应用 真题引领 【详解】（1）过程为等容变化，由气体实验定律 得 对A、C两状态由理想气体状态方程解得 （2）过程中无热传递，此过程放热 由热力学第一定律可得过程外界对气体做功 考点透视 十、热力学第一定律的应用 真题引领 【变式10】（24-25高二下·贵州六盘水·期末）一定质量的理想气体，由状态经状态再到状态的过程中，图像如图所示，已知气体在状态时的压强，相关数据已标在图上，气体由状态变为状态的过程中，放出的热量。求： (1)气体在状态时的压强； (2)气体由状态变到状态的过程中内能的变化量。 考点透视 十、热力学第一定律的应用 真题引领 【详解】（1）对A、C状态，由理想气体状态方程有其中代入题中数据解得 （2）根据整理得可知AB线为等压线，且A状态到B状态气体体积减小，则题意知放出热量，根据热力学第一定律可知内能的变化量。 考点透视 【例11】（24-25高二下·山东潍坊·期末）一密闭房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间。下列说法正确的是（　　） A．该操作会使房间内温度升高 B．该操作会使房间内温度降低 C．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律 D．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律 十一、热力学第二定律的应用 真题引领 A 考点透视 十一、热力学第二定律的应用 真题引领 D 【变式11】（24-25高二下·江苏连云港·期末）下列哪种现象违背热力学第二定律（　　） A．一杯热茶自然放置，慢慢变凉 B．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥、水自动分离 C．一滴红色颜料滴进一杯清水中，整杯水将均匀地变红 D．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能，效率达100% 考点透视 第四部分 实战演练·重难突破 考点透视 实战演练 A 1．（24-25高二下·吉林·期末）神舟十二号航天员刘伯明曾在太空中用毛笔写下“理想”二字。在太空舱内使用的毛笔、墨汁和纸张都是特制的，毛笔笔尖内部存在毛细管能够吸墨，笔尖与纸张接触时，墨汁就从笔尖转移到纸上。在太空舱内（　　） A．墨汁浸润纸张 B．墨汁不浸润毛笔笔尖 C．墨汁分子间作用力消失 D．墨汁从笔尖转移到纸上是因为墨汁的重力作用 考点透视 实战演练 A 2．（24-25高二下·山东德州·期末）2024年4月，世界上规模最大、效率最高的压缩空气储能站在山东并网发电。如图为压缩空气储能装置示意图，电力系统负荷低谷时，关闭储气室的出气阀门，利用多余电能驱动压缩机，将大气压入储气室。已知储气室的容积为V，初态内部气体压强为，充气结束时储气室压强达到。已知外部大气压强恒为，充气过程中，储气室内、外温度相等且不变，则此过程中被压缩进入储气室的外部气体体积为（　　） A． B． C． D． 考点透视 3．（24-25高二下·河南许昌·期末）一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图像如图所示，该气体变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　） A．过程，温度不变，气体吸热 B．过程，气体对外做功，内能减小 C．过程，温度降低，气体可能吸收热量 D．过程，气体放出的热量小于内能的减少量 实战演练 A 考点透视 实战演练 4．（24-25高二下·山东济宁·期末）如图所示，为某汽车的一个空气悬挂系统的示意图，导热良好的气缸用面积为S的活塞封闭一定质量的空气，气缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭。汽车空载时，该悬架所承受的车身（包括缸体等）质量为M，封闭气柱的长度为h；汽车装载货物后，封闭气柱的长度变为。已知大气压强为，重力加速度为g，活塞与气缸间无摩擦，连接管的体积不计，空气视为理想气体。 (1)求该悬架所承受的货物的质量m； (2)为了抬高车身，使气柱恢复至原来的长度，求需用气泵给气缸充入压强为p0的空气体积V。 考点透视 实战演练 【详解】（1）气柱长度为时，压强为，由平衡条件可得气柱长度为时，压强为，则对封闭气柱， 由玻意耳定律得，联立解得 （2）充入气体前后，由玻意耳定律解得 考点透视 实战演练 5．（24-25高二下·山东济南·期末）如图所示，竖直放置在水平地面上的封闭容器由横截面积分别为S和2S的两个同轴圆筒形气缸连通而成，每个圆筒形气缸的高度均为2l，O点为中间连接处，容器的下底面B导热，侧面和上底面A及活塞均绝热。整个容器被通过长为2l的刚性轻质细杆连接的小活塞C和大活塞D分隔成三部分，上部分通过阀门K2抽成真空，中间部分打开阀门K1，保持与外界大气连通，下部分封闭压强为2p0的空气，使大活塞D与下底面B之间的距离为l，两活塞的厚度不计，两活塞与气缸内壁间的摩擦忽略不计。现对下部分空气缓慢加热，使大活塞D上升到两气缸的连接处O点，大活塞D与连接处O、小活塞C与上底面A恰好均无接触。已知大气压强为p0，外界温度为T0，重力加速度大小为g，所封闭空气可视为理想气体求， (1)两活塞的总质量； (2)大活塞D上升到连接处O点时，下部分空气的温度； (3)已知在大活塞D的初始位置上升到连接处O点的过程中，下部分空气吸收的热量为Q，求该过程中下部分空气增加的内能； (4)保持下部分空气加热后的温度不变，将阀门K1和K2用细管（未画出）连接，经过一段时间重新达到平衡，忽略细管内气体的体积，求此时大活塞D与气缸下底面B的距离。 考点透视 实战演练 【详解】（1）对两活塞整体受力分析可得解得 （2）大活塞D上升到连接处O点的过程中下部气体的压强不变，对下部气体，由盖吕萨克定律可得解得 （3）下部分气体对外所做的功由热力学第一定律可得 解得 （4）K1和K2连接平衡后，考虑细管导热，上部分和中部分气体温度保持不变，对这两部分气体，由玻意耳定律可得 对下部分气体，由玻意耳定律可得 对两活塞整体受力分析可得解得 考点透视 实战演练 6．（24-25高二下·广东广州·期末）某种型号的氮气弹簧如图甲所示，将氮气弹簧竖直放置在水平面上，活塞连着活塞杆可以在汽缸内上下移动，活塞杆与汽缸交接处不漏气，汽缸的高度为L，缸内部充满氮气（可视为理想气体），活塞与活塞杆的总质量为m，活塞杆的直径为汽缸内直径一半。如图乙，氮气弹簧活塞紧贴着汽缸最顶端，此时活塞和汽缸顶端间没有气体，汽缸内气体压强为，为大气压强。现对活塞杆施加一个竖直向下的压缩力（含活塞杆上表面大气压力），使活塞缓慢移动压缩氮气，活塞下方气体通过小孔连通到活塞上方，最终活塞到达汽缸正中间（图丁）。汽缸底部有个泄压阀，阀门打开可泄气。活塞上小孔的体积、活塞厚度，活塞与汽缸间摩擦均不计，系统导热良好，重力加速度为g。求： (1)若堵住小孔，活塞压到图丁状态时，固定活塞杆保持不动，打开泄压阀，压强降为3p0时关闭阀门。求此时缸内剩余气体质量与原有质量的比值； (2)若小孔连通，已知初始位置的压缩力时活塞恰好能离开汽缸顶部。求活塞压到图丁状态时，内部气体压强p2和此时的压缩力大小； (3)在（2）的情况下，活塞压到图丁的过程中，压缩力做功。则此过程气体是放热还是吸热？并求出放出或吸收的热量Q。 考点透视 实战演练 【详解】（1）打开泄压阀泄气，当汽缸压强降为时关闭，设泄出去的体积为，则有，其中解得故剩余气体质量与原有质量的比值为 （2）设活塞杆横截面积为S，则活塞横截面积为4S。压缩过程中，活塞刚好离开汽缸顶部时，有可得活塞达到图丁状态时，设此时气压为，有 初始体积为 图丁时体积根据玻意耳定律，得 解得联立可解得 （3）因气体被压缩，外界对气体做功，又温度不变，即根据热力学第一定律可知气体放热。对活塞，由动能定理得代入数据得 气体对活塞做负功，活塞对气体做正功。故放出的热量为 考点透视 Thank you 感谢聆听 每天解决一个小问题，每周攻克 一个薄弱点，量变终会引发质变。 教师寄语 考点透视 $