第一部分专题七第17讲 热学—2021届高考物理二轮专题复习课件（选择性考试）89张ppt.ppt

1、专题七专题七 选考模块选考模块 第17讲 热学 1对分子动理论内容的理解对分子动理论内容的理解 2固、液、气三态的性质及其微观解释固、液、气三态的性质及其微观解释 3气体实验定律、气态方程的理解和应用气体实验定律、气态方程的理解和应用 4热力学定律的理解和简单计算热力学定律的理解和简单计算 5机械振动和机械波的综合问题机械振动和机械波的综合问题 6光的折射和全反射题型基本上都是拼盘式光的折射和全反射题型基本上都是拼盘式选择选择 题和计算题的组合题和计算题的组合 第17讲 热学 由于本讲内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注由于本讲内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注 意抓好六大块知识：一是分子动

2、理论；二是从微观角度意抓好六大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度 分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律；分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律； 四是热力学定律；五是机械振动和机械波；六是光的折四是热力学定律；五是机械振动和机械波；六是光的折 射和全反射以六块知识为主干，梳理出知识点，进行射和全反射以六块知识为主干，梳理出知识点，进行 理解性记忆理解性记忆 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 1分子动理论分子动理论 (1)分子大小分子大小 阿伏加德罗常阿伏加德罗常数数 NA6.021023 mol 1. 分子体积：分子体积：V0Vmol

3、 NA (占有空间的体积占有空间的体积) 分子质量：分子质量：m0Mmol NA . 油膜法估测分子的直径：油膜法估测分子的直径：dV S. 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 (2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动 扩散现象特点：温度越高，扩散越快扩散现象特点：温度越高，扩散越快 布朗运动特点： 液体内固体小颗粒永不停息、 无规布朗运动特点： 液体内固体小颗粒永不停息、 无规 则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈(反映了反映了 液体分子的无规则运动，但并非液体分子的无规则运动液体分子的无规则运动，但并

4、非液体分子的无规则运动) (3)分子间的相互作用力和分子势能分子间的相互作用力和分子势能 分子力： 分子间引力与斥力的合力 分子间距离增分子力： 分子间引力与斥力的合力 分子间距离增 大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均 增大，但斥力总比引力变化得快增大，但斥力总比引力变化得快 分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力 做负功，分子势能增大；当分子间距为做负功，分子势能增大；当分子间距为 r0时，分子势能时，分子势能 最小最小 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 2固体和液体固体和液

5、体 (1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性 质不同晶体具有确定的熔点单晶体表现出各向异性，质不同晶体具有确定的熔点单晶体表现出各向异性， 多晶体和非晶体表现出各向同性 晶体和非晶体在适当的多晶体和非晶体表现出各向同性 晶体和非晶体在适当的 条件下可以相互转化条件下可以相互转化 (2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固 态和液态之间液晶具有流动性，在光学、电学物理性质态和液态之间液晶具有流动性，在光学、电学物理性质 上表现出各向异性上表现出各向异性 (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的

6、趋液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋 势，表面张力的方向跟液面相切势，表面张力的方向跟液面相切 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 3气体实验定律气体实验定律 (1)等温变化：等温变化：pVC 或或 p1V1p2V2. (2)等容变化：等容变化： p T C 或或 p1 T1 p2 T2. (3)等压变化：等压变化：V T C 或或V1 T1 V2 T2. (4)理想气体状态方程：理想气体状态方程：pV T C 或或p1V1 T1 p2V2 T2 . 第17讲 热学 知识归纳 感悟真题 4热力学定律热力学定律 (1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动物体内能变化的判定：温度变化

7、引起分子平均动 能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势 能的变化能的变化 (2)热力学第一定律热力学第一定律 公式：公式：UWQ； 符号规定：外界对系统做功，符号规定：外界对系统做功，W0，系统对外界做，系统对外界做 功，功，W0，系统向外界放出，系统向外界放出 热量，热量，Q0，系统内能减少，系统内能减少，UB1，可知第二天中午人感觉较潮湿，可知第二天中午人感觉较潮湿 答案：答案：见解析见解析 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考点三考点三 气体实验定律和理想气体状态方程的应用气体实验定律和理想气体状态方程的应用 1必须理清的知

8、识联系必须理清的知识联系 第17讲 热学 细研考点 提升素养 2对三个气体实验定律要有充分的理解对三个气体实验定律要有充分的理解 (1)定律在温度不太低、压强不太大的情况下适用；定律在温度不太低、压强不太大的情况下适用； (2)一定质量的理想气体做等容变化时，气体的压强一定质量的理想气体做等容变化时，气体的压强 跟摄氏温度不成正比；跟摄氏温度不成正比； (3)气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的 变化量成正比，即变化量成正比，即 p1 T1 p2 T2 p T C. 以上以上(2)和和(3)对等压变化同样适用对等压变化同样适用 第17讲 热学 细

9、研考点 提升素养 3封闭气体压强的计算方法封闭气体压强的计算方法 (1)“活塞模型活塞模型” ” 求活塞封闭的气体压强时，一般以活塞为研究对象求活塞封闭的气体压强时，一般以活塞为研究对象 (有时取汽缸为研究对象有时取汽缸为研究对象)，分析它受到的气体压力及其他，分析它受到的气体压力及其他 各力，列出受力的平衡方程，求解压强各力，列出受力的平衡方程，求解压强 如图所示，活塞静止于光滑的汽缸如图所示，活塞静止于光滑的汽缸 中，活塞质量为中，活塞质量为 m，面积为，面积为 S，被封闭气，被封闭气 体的压强为体的压强为 p，大气压强为，大气压强为 p0，活塞受力，活塞受力 如图所示， 由平衡条件得如图

10、所示， 由平衡条件得 pSp0Smg， 解得， 解得 pp0mg S . 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (2)“液柱模型液柱模型” ” 求液柱封闭的气体压强时， 一般以液柱为研究对象分求液柱封闭的气体压强时， 一般以液柱为研究对象分 析受力、列平衡方程，要注意：析受力、列平衡方程，要注意： 液体因重力产生的压强大小为液体因重力产生的压强大小为 pgh(其中其中h为至为至 液面的竖直高度液面的竖直高度)； 不要漏掉大气压强， 同时又要尽可能平衡掉某些大不要漏掉大气压强， 同时又要尽可能平衡掉某些大 气的压力；气的压力； 有时直接应用连通器原理有时直接应用连通器原理连通器内静止的液连通器内静

11、止的液 体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； 当液体为水银时，可灵活应用压强单位“当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg” 等，使计算过程简洁等，使计算过程简洁 第17讲 热学 细研考点 提升素养 4应用气体实验定律的解题思路应用气体实验定律的解题思路 (1)选择对象选择对象某一定质量的理想气体某一定质量的理想气体 (2)找出参量找出参量气体在始末状态的参量气体在始末状态的参量 p1、V1、T1 及及 p2、V2、T2. (3)认识过程认识过程认清变化过程是正确选用物理规律认清变化过程是正确选用物理规律 的前提的前提 (4)列出方程列出方程选用

12、某一实验定律或状态方程，代选用某一实验定律或状态方程，代 入具体数值求解，并讨论结果的合理性入具体数值求解，并讨论结果的合理性 若为两部分气体， 除对每部分气体作上述分析外， 还若为两部分气体， 除对每部分气体作上述分析外， 还 要找出它们始末状态参量之间的关系，列式联立求解要找出它们始末状态参量之间的关系，列式联立求解 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (2020 全国卷全国卷)潜水钟是一种水下救生设潜水钟是一种水下救生设 备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相 似 潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气， 以满足似 潜水钟在水下时

13、其内部上方空间里存有空气， 以满足 潜水员水下避险的需要 为计算方便， 将潜水钟简化为截潜水员水下避险的需要 为计算方便， 将潜水钟简化为截 面积为面积为 S、高度为、高度为 h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水、开口向下的圆筒；工作母船将潜水 钟由水面上方开口向下吊放至深度为钟由水面上方开口向下吊放至深度为 H 的水下，如图所的水下，如图所 示已知水的密度为示已知水的密度为 ，重力加速度大小为，重力加速度大小为 g，大气压强，大气压强 为为 p0，Hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化，忽略温度的变化和水密度随深度的变化 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (1)求进入圆筒内水的高度求进入圆

14、筒内水的高度 l； (2)保持保持 H 不变，压入空气使筒内水全部排出，求压不变，压入空气使筒内水全部排出，求压 入的空气在其压强为入的空气在其压强为 p0时的体积时的体积 解析：解析：(1)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内 气体的体积分别为气体的体积分别为 V0和和 V1，放入水下后筒内气体的压强，放入水下后筒内气体的压强 为为 p1，由玻意耳定律和题给条件有，由玻意耳定律和题给条件有 第17讲 热学 细研考点 提升素养 p1V1 p0V0， V0hS， V1(hl)S， p1 p0g(Hl)， 联立以上各式并考虑到联立以上各式并考虑到 Hh，h l，

15、 解得解得 l gHh p0gH. (2)设水全部排出后筒内气体的压强为设水全部排出后筒内气体的压强为 p2；此时筒内；此时筒内 气体的体积为气体的体积为V0， 这些气体在其压强为， 这些气体在其压强为 p0时的体积为时的体积为V3， 由玻意耳定律有由玻意耳定律有 p2V0p0V3， 第17讲 热学 细研考点 提升素养 其中其中 p2p0gH， 设需压入筒内的气体体积为设需压入筒内的气体体积为 V，依题意，依题意 V V3V0， 联立联立式得式得 VgSHh p0 . 答案：答案：(1)l gHh p0gH (2)V gSHh p0 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 汽缸类问题汽缸

16、类问题 题型一题型一 封闭气体的多过程问题封闭气体的多过程问题 1.(2018 全国卷全国卷)如图，一竖直放置的如图，一竖直放置的 汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口 a 和和 b，a、 b 间距为间距为 h，a 距缸底的高度为距缸底的高度为 H；活塞只能；活塞只能 在在 a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体已间移动，其下方密封有一定质量的理想气体已 知活塞质量为知活塞质量为 m，面积为，面积为 S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁，厚度可忽略；活塞和汽缸壁 均绝热， 不计它们之间的摩擦 开始时活塞处于静止状态，均绝热， 不计它们之间的摩擦 开始时活塞处于静止状态， 第

17、17讲 热学 细研考点 提升素养 上、下方气体压强均为上、下方气体压强均为 p0，温度均为，温度均为 T0.现用电热丝缓慢现用电热丝缓慢 加热汽缸中的气体， 直至活塞刚好到达加热汽缸中的气体， 直至活塞刚好到达 b 处 求此时汽缸处 求此时汽缸 内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功 重力加内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功 重力加 速度大小为速度大小为 g. 解析：解析：开始时活塞位于开始时活塞位于 a 处，加热后，汽缸中的气处，加热后，汽缸中的气 体先经历等容过程，直至活塞开始运动设此时汽缸中体先经历等容过程，直至活塞开始运动设此时汽缸中 气体的温度为气体的温度为 T1，压强为

18、，压强为 p1，根据查理定律有，根据查理定律有 p0 T0 p1 T1， ， 根据力的平衡条件有根据力的平衡条件有 第17讲 热学 细研考点 提升素养 p1Sp0Smg， 联立联立式可得式可得 T1 1mg p0S T0， 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到 达达 b 处，设此时汽缸中气体的温度为处，设此时汽缸中气体的温度为 T2；活塞位于；活塞位于 a 处和处和 b 处时气体的体积分别为处时气体的体积分别为 V1和和 V2.根据盖根据盖- 吕萨克定律有吕萨克定律有 V1 T1 V2 T2， ， 式中式中 第17讲 热学 细研考点 提升

19、素养 V1SH， V2S(Hh)， 联立联立式解得式解得 T2 1 h H 1mg p0S T0， 从开始加热到活塞到达从开始加热到活塞到达 b 处的过程中， 汽缸中的气体处的过程中， 汽缸中的气体 对外做的功为对外做的功为 W(p0Smg)h. 答案：答案： 1 h H 1mg p0S T0 (p0Smg)h 第17讲 热学 细研考点 提升素养 题型二题型二 关联气体的状态变化问题关联气体的状态变化问题 2(2019 全国卷全国卷)如图，一容器由横截面积分别为如图，一容器由横截面积分别为 2S 和和 S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上， 汽

20、缸内壁光滑 整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔汽缸内壁光滑 整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔 成三部分，分别充有氢气、空气和氮气平衡时，氮气的成三部分，分别充有氢气、空气和氮气平衡时，氮气的 压强和体积分别为压强和体积分别为 p0和和 V0，氢气的体积为，氢气的体积为 2V0，空气的，空气的 压强为压强为 p.现缓慢地将中部的空气全部抽出， 抽气过程中氢现缓慢地将中部的空气全部抽出， 抽气过程中氢 气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接 处求：处求： 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (1)抽气前氢气的压强；抽气前氢气的压强；

21、(2)抽气后氢气的压强和体积抽气后氢气的压强和体积 解析：解析：(1)设抽气前氢气的压强为设抽气前氢气的压强为 p10，根据力的平衡，根据力的平衡 条件得条件得(p10p) 2S(p0p) S， 得得 p101 2(p0 p) (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1和和 V1，氮气，氮气 的压强和体积分别为的压强和体积分别为 p2和和 V2.根据力的平衡条件有根据力的平衡条件有 第17讲 热学 细研考点 提升素养 p2 Sp1 2S， 由玻意耳定律得由玻意耳定律得 p1V1p10 2V0， p2V2p0V0， 由于两活塞用刚性杆连接，故由于两活塞用刚性杆连接，

22、故 V12V02(V0V2)， 联立联立式解得式解得 p11 2p0 1 4p， ， V14（ （p0p）V0 2p0p . 答案：答案：(1)1 2(p0 p) (2)1 2p0 1 4p 4（p0p）V0 2p0p 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 液柱类问题液柱类问题 3.(2019 全国卷全国卷)如图， 一粗细均匀的细管如图， 一粗细均匀的细管 开口向上竖直放置，管内有一段高度为开口向上竖直放置，管内有一段高度为 2.0 cm 的水银柱， 水银柱下密封了一定量的理想气体，的水银柱， 水银柱下密封了一定量的理想气体， 水银柱上表面到管口的距离为水银柱上表面到管口的距离为 2.

23、0 cm .若将细管倒置，水若将细管倒置，水 银柱下表面恰好位于管口处， 且无水银滴落， 管内气体温银柱下表面恰好位于管口处， 且无水银滴落， 管内气体温 度与环境温度相同已知大气压强为度与环境温度相同已知大气压强为 76 cmHg，环境温，环境温 度为度为 296 K. 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (1)求细管的长度；求细管的长度； (2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到 水银柱的上表面恰好与管口平齐为止， 求此时密封气体的水银柱的上表面恰好与管口平齐为止， 求此时密封气体的 温度温度 解析：解析：(1)设细管的长度为设细管的长度为

24、 L，横截面的面积为，横截面的面积为 S，水，水 银柱高度为银柱高度为 h.初始时，设水银柱上表面到管口的距离为初始时，设水银柱上表面到管口的距离为 h1，被密封气体的体积为，被密封气体的体积为 V，压强为，压强为 p.细管倒置时，气体细管倒置时，气体 体积为体积为 V1，压强为，压强为 p1.由玻意耳定律有由玻意耳定律有 pVp1V1， 由力的平衡条件有由力的平衡条件有 pp0gh， 第17讲 热学 细研考点 提升素养 p1p0gh， 式中，式中，、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，分别为水银的密度和重力加速度的大小， p0为大气压强为大气压强 由题意有由题意有 VS(Lh1h)， V

25、1S(Lh)， 由由式和题给条件得式和题给条件得 L41 cm. (2)设气体被加热前后的温度分别为设气体被加热前后的温度分别为 T0和和 T，由盖，由盖- 吕吕 萨克定律有萨克定律有 V T0 V1 T ， 由由式和题给数据得式和题给数据得 T312 K 答案：答案：(1)41 cm (2)312 K 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 理想气体的三类理想气体的三类“变质量变质量”问题问题 气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是 一定质量理想气体， 但在实际问题中， 常遇到气体的变质一定质量理想气体， 但在实际问题中， 常遇到气体的

26、变质 量问题 气体的变质量问题， 可以通过巧妙地选择合适的量问题 气体的变质量问题， 可以通过巧妙地选择合适的 研究对象，把研究对象，把“变质量变质量”问题转化为问题转化为“定质量定质量”的问题，的问题， 从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解， 常从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解， 常 见以下三种类型：见以下三种类型： 题型一题型一 充气充气(打气打气)问题问题 在充气在充气(打气打气)时，将充进容器内的气体和容器内的原时，将充进容器内的气体和容器内的原 有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的这样，有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的这样， 可将可将“变质量变

27、质量”的问题转化成的问题转化成“定质量定质量”问题问题 第17讲 热学 细研考点 提升素养 4.如图所示为喷洒农药用的某种喷雾如图所示为喷洒农药用的某种喷雾 器 其药液桶的总容积为器 其药液桶的总容积为 15 L， 装入药液后， 装入药液后， 封闭在药液上方的空气体积为封闭在药液上方的空气体积为 2 L，打气筒活塞每次可以，打气筒活塞每次可以 打进打进 1 atm、150 cm3的空气，忽略打气和喷药过程气体的空气，忽略打气和喷药过程气体 温度的变化温度的变化 (1)若要使气体压强增大到若要使气体压强增大到 2.5 atm，应打气多少次？，应打气多少次？ (2)如果压强达到如果压强达到 2.5

28、 atm 时停止打气， 并开始向外喷时停止打气， 并开始向外喷 药， 那么当喷雾器不能再向外喷药时， 桶内剩下的药液还药， 那么当喷雾器不能再向外喷药时， 桶内剩下的药液还 有多少升？有多少升？ 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：(1)设应打气设应打气 n 次，初态为：次，初态为： p11 atm，V1150 cm3 n2 L0.15n L2 L， 末态为：末态为：p22.5 atm，V22 L， 根据玻意耳定律得：根据玻意耳定律得：p1V1p2V2， 解得：解得：n20. (2)由题意可知：由题意可知：p21 atm， 根据玻意耳定律得：根据玻意耳定律得：p2V2p2V2， 代

29、入数据解得：代入数据解得：V25 L， 剩下的药液为：剩下的药液为：V15 L5 L10 L. 答案：答案：(1)20 (2)10 L 第17讲 热学 细研考点 提升素养 题型二题型二 抽气问题抽气问题 在对容器抽气的过程中， 对每一次抽气而言， 气体质在对容器抽气的过程中， 对每一次抽气而言， 气体质 量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气(打气打气)问问 题类似： 假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状题类似： 假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状 态中，即用等效法把态中，即用等效法把“变质量变质量”问题转化为问题转化为“定质量定质量

30、”的的 问题问题 5在全国千万在全国千万“云监工云监工”的注视下，的注视下，2 月月 2 日，武日，武 汉火神山医院交付使用，建设工期仅为十天十夜在汉火神山医院交付使用，建设工期仅为十天十夜在“云云 监工监工” 视线之外， 先进的设计理念和科技元素充当着幕后视线之外， 先进的设计理念和科技元素充当着幕后 第17讲 热学 细研考点 提升素养 英雄， 火神川医院病房全部为负压病房， 所谓负压病房是英雄， 火神川医院病房全部为负压病房， 所谓负压病房是 通过特殊的通风抽气设备， 使病房内的气压低于病房外的通过特殊的通风抽气设备， 使病房内的气压低于病房外的 气压， 保证污染空气不向外扩散 若已知某间

31、负压隔离病气压， 保证污染空气不向外扩散 若已知某间负压隔离病 房的空间体积房的空间体积 V60 m3，启用前环境温度，启用前环境温度 t13 ， 外界大气压强为外界大气压强为 p01.01105 Pa，启用后，某时刻监测，启用后，某时刻监测 到负压病房的温度到负压病房的温度 t227 、 负压为、 负压为15 Pa(指与外界大指与外界大 气压气压 p0的差值的差值) (1)试估算启用后负压隔离病房内减少的气体质量与试估算启用后负压隔离病房内减少的气体质量与 启用前房间内气体总质量的比值；启用前房间内气体总质量的比值； (2)判断在负压隔离病房启用过程中剩余气体是吸热判断在负压隔离病房启用过程

32、中剩余气体是吸热 还是放热，并简述原因还是放热，并简述原因 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：(1)根据题意有根据题意有 T1270 K， T2300 K， p21.01105 Pa15 Pa. 设减少的气体体积为设减少的气体体积为 V，以启用后负压病房内剩余，以启用后负压病房内剩余 的气体为研究对象，由理想气体状态方程得的气体为研究对象，由理想气体状态方程得 p0（VV） T1 p2V T2 ， 解得解得 V6 m3， 则则m m V 60 1 10. 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (2)因为抽气过程中剩余的气体温度升高，故内能增因为抽气过程中剩余的气体温度升高，故内能增

33、 加加 U0， 而剩余气体的体积膨胀，对外做功而剩余气体的体积膨胀，对外做功 W0，气体从外界吸收热量，气体从外界吸收热量 答案：答案：(1) 1 10 (2)吸热 吸热 第17讲 热学 细研考点 提升素养 题型三题型三 气体混合问题气体混合问题 6(2020 全国卷全国卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体甲、乙两个储气罐储存有同种气体 (可视为理想气体可视为理想气体)甲罐容积为甲罐容积为 V，罐中气体的压强为，罐中气体的压强为 p； 乙罐的容积为乙罐的容积为 2V， 罐中气体的压强为， 罐中气体的压强为1 2p.现通过连接两罐的 现通过连接两罐的 细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气

34、体温细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温 度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压 强相等求调配后：强相等求调配后： (1)两罐中气体压强；两罐中气体压强； (2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：(1)气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认 为甲中原气体由体积为甲中原气体由体积 V 变成变成 3V，乙中原气体体积由，乙中原气体体积由 2V 变变 成成 3V， 则根据玻意尔定律分别有，

35、 则根据玻意尔定律分别有 pVp1 3V， 1 2p 2V p2 3V， 则则 pV1 2p 2V (p1p2)3V， 则甲乙中气体最终压强则甲乙中气体最终压强 pp1p22 3p. (2)若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来压强为若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来压强为p， 则则 pVpV 第17讲 热学 细研考点 提升素养 计算可得计算可得 V2 3V 由密度定律可得，质量之比等于由密度定律可得，质量之比等于m 现现 m原 原 V V 2 3. 答案：答案：(1)2 3p (2) 2 3 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考点四考点四 气体状态变化的图象分析方法气体状态变化的图象分析方

36、法 一定质量的气体不同图象的比较一定质量的气体不同图象的比较 项目项目 等温变化等温变化 等容变化等容变化 等压变化等压变化 图象图象 p-V 图象图象 p- 1 V图象 图象 p-T 图象图象 V-T 图象图象 特点特点 pVCT(其中其中 C 为恒量为恒量)， 即， 即 pV 之积越大之积越大 的等温线温的等温线温 度越高，线离度越高，线离 原点越远原点越远 pCT 1 V， 斜率 ， 斜率 kCT，即斜，即斜 率越大，温度率越大，温度 越高越高 pC VT，斜率 ，斜率 kC V，即斜 ，即斜 率越大， 体积率越大， 体积 越小越小 VC p T，斜率，斜率 k C p，即斜率越大， ，

37、即斜率越大， 压强越小压强越小 第17讲 热学 细研考点 提升素养 注意：注意： 上表中各个常量上表中各个常量“C”意义有所不同意义有所不同 (可以根据可以根据 克拉伯龙方程克拉伯龙方程 pVnRT 确定各个常量确定各个常量“C”意义意义) 第17讲 热学 细研考点 提升素养 (2020 北京卷北京卷)如图所示， 一定量的理想气体如图所示， 一定量的理想气体 从状态从状态 A 开始，经历两个过程，先后到达状态开始，经历两个过程，先后到达状态 B 和和 C.有有 关关 A、B 和和 C 三个状态温度三个状态温度 TA、TB和和 TC的关系，正确的的关系，正确的 是是( ) ATATB，TBTC

38、BTATB，TBTC DTATC，TBVA，故，故 TBTA；而状态；而状态 B 到状态到状态 C 是一个是一个 等容过程，有等容过程，有 pB TB pC TC， ， 因为因为 pBpC，故，故 TBTC；对状态；对状态 A 和和 C 有有 2p03 5V0 TA 3 5p0 2V0 TC ，可得，可得 TATC. 综上分析可知综上分析可知 C 正确，正确，A、B、D 错误错误 答案：答案：C 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 p-V 图象的理解图象的理解 1.(2019 全国卷全国卷)如如 p-V 图所示，图所示，1、2、 3三个点代表某容器中一定量理想气体的三三个点代表某容器

39、中一定量理想气体的三 个不同状态，对应的温度分别是个不同状态，对应的温度分别是 T1、T2、 T3，用，用 N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单分别表示这三个状态下气体分子在单 位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则 N1_N2，T1_T3，N2_N3(均选均选 填填“大于大于” “” “小于小于”或或“等于等于”) 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：根据理想气体状态方程根据理想气体状态方程p1V1 T1 p2V2 T2 p3V3 T3 ， 可知可知 T1T2，T2T2，状态，状态 1 时气时气 体分子热运动的平均动能大，

40、 热运动的平均速率大， 分子体分子热运动的平均动能大， 热运动的平均速率大， 分子 密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即 N1N2；对；对 于状态于状态 2、3，由于，由于 V3V2，故分子密度，故分子密度 n3T2， 故状态故状态 3 分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率 大，而且大，而且 p2p3，因此状态，因此状态 2 单位面积的平均碰撞次数单位面积的平均碰撞次数 多，即多，即 N2N3. 答案：答案：大于大于 等于等于 大于大于 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 p- 1 V图象 图象

41、2(2020 江苏卷江苏卷)一定质量的理想气体从状态一定质量的理想气体从状态 A 经状经状 态态 B 变化到状态变化到状态 C，其，其 p- 1 V图象如图所示，求该过程中气 图象如图所示，求该过程中气 体吸收的热量体吸收的热量 Q. 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：AB 过程，外界对气体做的功过程，外界对气体做的功 W1p(VAVB)， BC 过程过程 W20，根据热力学第一定律得，根据热力学第一定律得 U(W1W2) Q，A 和和 C 的温度相等的温度相等 U0，代入数据解得，代入数据解得 Q2105 J 答案：答案：2105 J 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考

42、向 p-T 图象的理解图象的理解 3.如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用 重力不计的活塞封闭着一定质量的气体已知重力不计的活塞封闭着一定质量的气体已知 汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩 擦初始时，外界大气压强为擦初始时，外界大气压强为 p0，活塞紧压小挡板现，活塞紧压小挡板现 缓慢升高汽缸内气体的温度， 则下列图中能反映汽缸内气缓慢升高汽缸内气体的温度， 则下列图中能反映汽缸内气 体的压强体的压强 p 随热力学温度随热力学温度 T 变化的图象是变化的图象是( ) 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析

43、：当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时 间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的 压强压强 p 与汽缸内气体的热力学温度与汽缸内气体的热力学温度 T 成正比，在成正比，在 p-T 图图 象中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡象中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡 板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等 压膨胀，在压膨胀，在 p-T 图象中，图线是平行于图象中，图线是平行于 T 轴的直线，轴的直线，B 正确正确 答案：答案：

44、B 第17讲 热学 细研考点 提升素养 考向考向 V-T图象的理解图象的理解 4.一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态a经状经状 态态b、c到状态到状态d，其体积，其体积V与热力学温度与热力学温度T 的关系如图所示，的关系如图所示，O、a、d三点在同一直三点在同一直 线上，线上，ab和和cd平行于横轴，平行于横轴，bc平行于纵轴，由状态平行于纵轴，由状态a变到变到 状态状态b的过程中，气体的过程中，气体_(选填选填“吸收吸收”或或“放放 出出”)热量，从状态热量，从状态b到状态到状态c，气体对外界做，气体对外界做_ (选填选填“正功正功”或或“负功负功”)，从状态，从状态a到状态到状态d，气体内，气体内 能能_(选填选填“增加增加”“”“不变不变”或或“减少减少”) 第17讲 热学 细研考点 提升素养 解析：解析：由状态由状态a变到状态变到状态b的过程中，气体体积不的过程中，气体体积不 变，则变，则W0，温度升高，则，温度升高，则U0，根据，根据UWQ可可 知气体吸收热量；从状态知气体吸收热量；从状态b到状态到状态c，气体体积变大，则，气体体积变大，则 气体对外界做正功；从状态气体对外界做正功；从状态a到状态到状态d，气体温度升高，气体温度升高， 则内能增加则内能增加 答案：答案：吸收吸收 正功正功 增加增加 谢谢观赏谢谢观赏 专专 题题 强强 化化 练练