【百日冲刺】2020年高考物理备考专题15固体液体气体与能量守恒含解析
2020年高考物理专题复习：能量守恒定律的应用技巧
2020年高考物理专题复习：能量守恒定律的应用技巧考点精讲1. 对能量守恒定律的理解（1）转化：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
（2）转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量相等。
2. 运用能量守恒定律解题的基本流程典例精讲例题1 如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4m。
当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3m。
挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数μ。
（2）弹簧的最大弹性势能E pm。
【考点】能量守恒定律的应用【思路分析】（1）物体从开始位置A 点运动到最后D 点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝21mv 20＋mgl AD sin37° ① 物体克服摩擦力产生的热量为Q ＝F f x ① 其中x 为物体运动的路程，即x ＝5.4m ① F f ＝μmg cos37°① 由能量守恒定律可得ΔE ＝Q①由①②③④⑤式解得μ≈0.52。
（2）由A 到C 的过程中，动能减少ΔE k ＝21mv 20 ① 重力势能减少ΔE p ′＝mgl AC sin37° ① 摩擦生热Q ′＝F f l AC ＝μmg cos37°l AC①由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 ΔE pm ＝ΔE k ＋ΔE p ′－Q ′①联立⑥⑦⑧⑨解得ΔE pm ≈24.46J 。
【答案】（1）0.52 （2）24.46J【规律总结】应用能量守恒定律解题的基本思路1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能（包括重力势能、弹性势能、电势能）、内能等）在变化。
【百日冲刺】2020年高考物理备考专题15固体液体气体与能量守恒含解析
专题15 固体、液体、气体与能量守恒第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分精选试题1．如图所示，向一个空的铝饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。
已知铝罐的容积是360cm3,吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10cm。
如果需要下列计算，可取相应的近似值：360⨯298÷362≈296.4 364⨯298÷362≈299.6（1）吸管上标刻度值时，刻度是否均匀？说明理由； (系数可用分数表示)（2）计算这个气温计的测量范围(结果保留一位小数，用摄氏温度表示。
）【答案】（1）体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上的标的刻度是均匀的。
（2）23.4~26.6℃【解析】【详解】（1）根据盖-吕萨克定律，VV=V则有：V=V1V1=360+10×0.2273+25=362298VV3/V…①所以△V=V△V=362298V…②即体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的（2）因为△V=362298V，所以有：△V=298362△V=298362×0.2×（20−10）V=1.6V这个气温计可以测量的温度为：t=（25±1.6）℃，即这个气温计测量的范围是296.4K～299.6K，即23.4℃～26.6℃2．利用如图所示的实验装置来测定容器内液体的温度，容器右侧部分水银压强计的左管中有一段长度为h=10cm的水银柱，水银柱下密封一段长为l=4 cm的空气柱B。
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析1.一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列判断中正确的是A．A →B温度升高，体积减小 B．B →C体积不变，压强增大C．C →D分子平均动能减小 D．D状态比A状态分子密度小【答案】D【解析】由和题目中的图可知：A →B压强不变，温度升高，体积增大，A错；B →C体积不变，温度减少，压强减少，B错；C →D温度不变，分子平均动能不变，C错；D状态比A 状态体积大，分子密度小，D对，所以本题选择D。
【考点】理想气体2.一质点竖直向上运动，运动过程中质点的机械能与高度的关系的图象如图所示，其中0～h1过程的图线为水平线，h1～h2过程的图线为倾斜直线．根据该图象，下列判断正确的是A．质点在0～h1过程中除重力外不受其他力的作用B．质点在0～h1过程中动能始终不变C．质点在h1～h2过程中合外力与速度的方向一定相反D．质点在h1～h2过程不可能做匀速直线运动【答案】CD【解析】质点在0～h1过程中，械能E随上升高度h不变，也就是机械能守恒，物体可能不受外力，也可能受外力，但外力做功为零，A错误；质点在0～h1过程中机械能不变，重力势能增加，所以动能减小， B错误；质点在h1～h2过程中械能E随上升高度h均匀减小，所以物体动能减小，即物体做减速运动，所以合外力与速度的方向一定相反， CD正确。
【考点】本题考查了能量守恒定律。
3.下列说法不正确的是（）A．物体吸收热量，其温度一定升高B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映C．物体从单一热源吸收的热量不可能全部用于做功D．对一定质量的气体，如果其压强不变而体积增大，那么它的温度一定会升高【答案】ABC【解析】A、物体吸收热量，如果对外做功，物体内能可能不变，温度就不变；错误应选B、布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的规则运动；错误应选C、物体从单一热源吸收的热量全部用于做功是可能的，但会引起其它变化；错误应选D、根据理想气体状态方程可知，对一定质量的气体，如果其压强不变而体积增大，那么它的温度一定会升高；正确不选故选ABC【考点】热力学定律、理想气体状态方程点评：牢记热力学第一、第二定律的各种表述，深刻理解它们的含义。
2020年高考物理真题考点逐个击破-专题7.2 固体、液体和气体
2020年高考物理真题考点逐个击破-专题7.2 固体、液体和气体【专题诠释】一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1．晶体与非晶体2.晶体的微观结构晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列．3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性．(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体．(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的．二、液体的表面张力1．作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势．2．方向：表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直．3．大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大．三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度1．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．2．饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强．(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．3．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比．即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压.四、气体分子运动速率的统计分布1．气体分子运动的特点和气体压强2．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力．(2)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积．②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度．五、气体实验定律理想气体1．气体实验定律2.理想气体状态方程(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体．在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体．理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定．(2)理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2(质量一定的理想气体)．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅱ卷】如p-V 图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对 应的温度分别是T 1、T 2、T 3。
2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第十五章热学第2讲固体、液体和气体
第2讲固体、液体和气体整合教材·夯实必备知识一、固体和液体(选三第二章第4、5节)1.固体(1)固体可以分为晶体和非晶体两类。
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)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶体有确定的熔点,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,这类现象称为各向异性。
非晶体和多晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫作各向同性。
2.液体与液晶(1)液体的表面张力概念液体表面各部分间相互吸引的力成因表面层中分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势方向表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直(2)浸润和不浸润①附着层内的液体分子比液体内部的分子密集,附着层内分子的间距小于平衡距离,分子间表现为斥力,宏观上看表现为浸润。
②附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏,附着层内分子的间距大于平衡距离,分子间表现为引力,宏观上看表现为不浸润。
(3)毛细现象毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,毛细管越细,毛细现象越明显。
(4)液晶①液晶分子既保持排列有序而显示晶体的各向异性,又可以自由移动位置,保持了液体的流动性。
②液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
二、气体(选三第二章第2、3节) 1.气体实验定律 项目玻意耳定律 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,体积与热力学温度成正比表达 式p 1V 1=p 2V 2p 1T 1=p 2T 2V 1T 1=V 2T 2图像2.理想气体状态方程(1)理想气体:把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。
高考物理二轮复习 固体、液体和气体专题训练(含解析) 新人教版
高考物理二轮复习固体、液体和气体专题训练（含解析）新人教版1．下列说法正确的是( )A．露珠呈球形是由于表面张力所致B．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力C．在一定温度下当气体容纳某种液体分子的个数达到极值时，这种气体就成为饱和汽，此时液体就不再蒸发D．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由分子斥力造成的2．下列说法中正确的是( )A．随着温度升高，气体分子的平均速率将增大B．多晶体在物理性质上也有各向异性C．一定量的气体，在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势3．题图1为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。
若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )图1A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小4．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( )A．具有各向同性的物体一定没有明显的熔点B．晶体熔化时，温度不变，则内能也不变C．通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同，所以这些金属都是非晶体D．晶体和非晶体在适当条件下可相互转化解析：多晶体显示各向同性，但具有确定的熔点，A错；晶体熔化时，其温度虽然不变，但其体积和内部结构可能发生变化，则内能就可能发生变化，故B错；金属材料虽然显示各向同性，并不意味着一定是非晶体，可能是多晶体，故C错；D对．答案：D4．分子动能随分子速率的增大而增大，早在1859年麦克斯韦就从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．下列描述分子动能与温度关系正确的是( )A．气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大B．气体温度升高，其内部少数分子的动能可能减少C．不同气体相同温度下，分子的平均动能相同，平均速率也相同D．当气体温度一定时，其内部绝大多数分子动能相近，动能很小或很大的很少解析：气体内部绝大多数分子的动能随温度的升高而增大，但少数分子动能不是，选项A 错误，B正确；温度相同，分子平均动能相同，但不同气体分子质量不一定相同，故平均速率不一定相同，选项C错误；温度一定时，分子的速率分布遵循统计规律，选项D正确．答案：BD5.对于一定量的理想气体，下列说法正确的是________。
2020年高考物理备考优生：专题11固体、液体、气体与能量守恒：含解析
优生-百日闯关第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分精选试题1、【广东省广州市执信中学2016届高三上学期期中考试理综试题】子弹射入静止于光滑水平地面上的木块，则A．做功使木块的内能增大B．热传递使木块的动能增大C．子弹损失的能量等于木块增加的内能D．子弹损失的能量等于木块增加的动能【答案】A2、【2016•贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟】（6分）下列说法正确的是（）（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性的特点制成的D．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，也能自发地从低温物体传到高温物体E．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合热力学第二定律的宏观过程都能自然发生【答案】AC E【解析】在绕地球飞行的宇宙飞船中，在失重的条件下，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故A 正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离越大，分子引力做正功，分子势能减小，当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子力表现为引力，分子间的距离越大，分子引力做负功，分子势能增加，故B错误；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，显示出不同的颜色，故C正确；热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是不可逆的，故D错误；自然界发生的一切过程能量都守恒，符合热力学第二定律的宏观过程都能自然发生，选项E正确。
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳高中物理能量守恒定律公式知识点归纳在日复一日的学习中，大家都背过不少知识点，肯定对知识点非常熟悉吧！知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
还在为没有系统的知识点而发愁吗？下面是店铺精心整理的高中物理能量守恒定律公式知识点归纳，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳11.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米2.油膜法测分子直径d=V/s {V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m)2｝3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。
4.分子间的引力和斥力(1)r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈05.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q:物体吸收的热量(J)，ΔU:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝6.热力学第二定律克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性)；开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度(热力学零度)｝注:(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈；(2)温度是分子平均动能的标志；(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快；(4)分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小；(5)气体膨胀,外界对气体做负功W<0 u="">0；吸收热量，Q>0(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零；(7)r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离；(8)其它相关内容：能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。
高考物理-固体、液体、气体与能量守恒-专题练习有答案
高考物理专题练习固体、液体、气体与能量守恒．液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器，由于机身薄，省电，辐射低等优点深受用户的青睐，下列．如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m动能一定最大D ．气体温度每升高1K 所吸收的热量与气体经历的过程有关E ．大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体15．【湖南省长沙市长郡中学高三入学考试理科综合物理试题】下列对理想气体的理解正确的是__________。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每错选1个扣3分，最低得分为0分）A ．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B ．只要气体压强不是很大就可视为理想气体C ．密闭容器内的理想气体随着温度的升高，其压强增大，内能增大D ．一定质量的理想气体对外界做功时，它的内能有可能增大E ．理想气体的压强是由气体分子间斥力产生的16．【江西省赣中南五校高三上学期开学摸底考试理科综合物理试题】（5分）一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其-p T 图像如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O 。
下列判断正确的是__________。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）A ．气体在a 、c 两状态的体积相等B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功 17．【2017·开封市高三第一次模拟】如图所示，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积2S 100cm =活塞与水平平台上的物块A 用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B ，A 、B 的质量均为m 62.5kg =，物块与平台间的动摩擦因数μ0.8=。
2020年高考物理备考：专题11固体、液体、气体与能量守恒：含解析
第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等； （1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用． （2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分知识背一背（1）晶体与非晶体（2）液体的性质 ①液体的表面张力：(a)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．(b)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．②液晶的物理性质:(a)具有液体的流动性;(b)具有晶体的光学各向异性．(c)从某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．(3)饱和汽 湿度 ①饱和汽与未饱和汽 ②饱和汽压③湿度:绝对湿度；相对湿度 （4）气体实验定律（5一定质量的理想气体状态方程：222111T V P T V P =；气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． （6）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热量与外界对它所做的功的和． ②表达式：ΔU ＝Q ＋W . （7）能量守恒定律①内容：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，能量的总量不变，这就是能量守恒定律．②任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的． （8）热力学第二定律 ①两种表述(a)第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述)．(b)第二种表述：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(开尔文表述)．②第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机．这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．第三部分技能+方法一、气体的压强①求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解．②当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解．③对于平衡状态下的水银柱，选取任意一个液片，其两侧面的压强应相等．二、应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤①选对象——根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。
专题11 固体、液体、气体与能量守恒-2016年高考物理备考优生百日闯关系列(原卷版)
第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分精选试题1、【广东省广州市执信中学2016届高三上学期期中考试理综试题】子弹射入静止于光滑水平地面上的木块，则A．做功使木块的内能增大B．热传递使木块的动能增大C．子弹损失的能量等于木块增加的内能D．子弹损失的能量等于木块增加的动能2、【2016•贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟】（6分）下列说法正确的是（）（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性的特点制成的D．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，也能自发地从低温物体传到高温物体E．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合热力学第二定律的宏观过程都能自然发生3、【北京四中2014-2015学年度第二学期高二年级期末测验物理学科物理试卷】下列说法正确的是( ) A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变4、【北京市清华大学附属中学2015届高三4月综合能力测试（四）】对于一个热力学系统，下列说法中正确的是A．如果外界对它传递热量则系统内能一定增加B．如果外界对它做功则系统内能一定增加C．如果系统的温度不变则内能一定不变D．系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和∆=+5、（多选）【广西桂林市第十八中学2016届高三上学期第三次月考理综试题】一定量的理U W Q想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图像如图所示，下列判断正确的是______。
2020年高考物理专题13+++固体、液体、气体与能量守恒—高考物理备考百日闯关系列
2020年高考物理专题15 固体、液体、气体与能量守恒第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分精选试题一、选择题1．下列说法中正确的是（）A. 知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离B. 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则气体对外界做功，气体分子的平均动能减小．C. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映D. 没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能E. 一定量100C︒的水变成100C︒的水蒸气，其分子之间的势能增加【答案】ABE【解析】知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离，选项AW<，Q=0，根据正确；一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则气体对外界做功0∆=+可知气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B正确．布朗运动是悬浮在E W Q液体中固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，选项C错误；根据热力学第二定律可知，即使是没有摩擦的理想热机也不可以把吸收的能量全部转化为机械能，选项D错误；一定量100C︒的水变成100C︒的水蒸气，要吸收热量，二分子动能不变，故其分子之间的势能增加，选项E正确；故选ABE. 【结束】2．下列说法中正确的是（）A. 悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动越剧烈B. 液体与大气相接触时，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C. 空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D. 有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体E. 随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小【答案】BDE【解析】微粒越大，其受到分子撞击的不平衡性越小，运动越不明显，故A错误；液体表面表现为张力，是由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离引起的，即分子间表现为引力，故B正确；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示的，故C错误；、晶体和非晶体区别在于内部分子排列，有些通过外界干预可以相互转化，如把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故D正确；随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，当分子力表现为引力时，分子势能增大，故E正确．【结束】3．下列说法正确的是（）A. 扩散运动就是布朗运动B. 当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的作用力随分子间距离的减小而增大C. 物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大D. 热力学第二定律表明，自然界中一切宏观过程都具有方向性，在任何情况下都是不可逆的E. 气体自发的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行【答案】BCE【解析】布朗运动的现象是悬浮微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，扩散是指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象，A错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，B正确；温度是分子平均动能大小的标志，物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大，C正确；在外界做功的情况下，热量可以从低温物体传向高温物体，D错误；由热力学第二定律可知，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确．【结束】4．下列有关热现象的说法正确的是（）A. 分子力随分子间距离减小而增大B. 气体吸收热量，其分子的平均动能可能减小C. 布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动D. 缓慢压缩一定量理想气体，若此过程气体温度不变，则外界对气体做正功但气体内能不变E. 气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多【答案】BDE【解析】分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大，选项A 错误； 根据热力学第一定律 可知，气体吸收热量，但是气体的温度可能减小，其分子的平均动能可能减小，选项B 正确； 布朗运动虽不是分子运动，但它证明了液体的分子在做无规则运动，选项C 错误； 缓慢压缩一定量理想气体，若此过程气体温度不变，则气体体积减小，外界对气体做正功；由于气体温度不变，故气体内能不变，选项D 正确； 气体体积不变时，温度越高，气体分子热运动的平均速率变大，则单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，选项E 正确；故选BDE.【结束】5．如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长20l cm =（可视为理想气体），两管中水银面等高。
百强校高考物理艺体生基础提分15：固体、液体、气体与能量守恒
百强校高考物理艺体生基础提分15：固体、液体、气体与能量守恒学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．下列说法正确的是（______）A．热量不可能从低温物体传到高温物体B．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数C．在使两个分子间的距离由很远(r>l0-9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D．一定量的某种理想气体被压缩时，内能可能不变E. 液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性2．2．热学现象在生活中无处不在，下列与此有关的分析正确的是（______）A．固体很难被压缩是因为分子之间有斥力B．物体吸收热量，其内能一定增加C．温度高的物体，其内能一定大D．气体在对外做功的过程中，其内能可能增加E. 中午闻到食堂炒菜的香味是因为分子的运动二、解答题3．如图所示，有一光滑的导热性能良好的活塞C将容器分成A、B两室，A室体积为V0，B室体积是A室的两倍，A、B两室分别有一定质量的理想气体。
A室上连有一U 形管（U形管内气体的体积忽略不计），当两边水银柱高度为19 cm时，两室气体的温度均为T1=300 K。
若气体的温度缓慢变化，当U形管两边水银柱等高时，（外界大气压等于76 cm汞柱）求：（i）此时气体的温度为多少？（ii）在这个过程中B气体的内能如何变化？从外界吸热还是放热？4．如图，气缸由两个截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，A、B的质量分别,,横截面积分别为,，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧与大气相通，大气。
(1)气缸水平放置达到如图甲所示的平衡状态，求气体的压强。
(2)已知此时气体的体积。
现保持温度不变，将气缸竖直放置，达到平衡后如图2所示。
与图甲相比，活塞在气缸内移动的距离L为多少？（取重力加速度）5．如图1所示，导热性能良好的气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积50 cm2，厚度l cm，气缸全长25 cm，气缸质量20 kg，大气压强为1×105Pa，当温度为17℃时，活塞封闭的气柱长10 cm。
2020年高考物理专题精准突破 热力学定律与能量守恒定律(解析版)
2020年高考物理专题精准突破专题热力学定律与能量守恒定律【专题诠释】一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式：(1)做功；(2)热传递．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热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)正、负号法则：物理量W QΔU 意义符号＋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二、能量守恒定律1．内容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．2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．三、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．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”．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减小．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无序性增大的方向进行．4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅰ卷】某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。
初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。
现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。
此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
【答案】低于 大于【解析】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故0Q ∆=，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即0W <，根据热力学第一定律可知：0U Q W ∆=∆+<，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度。
2020届高考物理热点题型归纳 热力学定律与能量守恒定律、气体实验定律的综合应用(解析版)
热力学定律与能量守恒定律、气体实验定律的综合应用【专题导航】目录热点题型一热力学第一定律与能量守恒定律 (1)热点题型二热力学第二定律的理解 (4)热点题型三封闭气体多过程的问题 (6)汽缸封闭气体问题 (6)活塞封闭气体问题 (7)热点四关联气体的状态变化问题 (9)活塞封闭气体的问题 (10)水银柱封闭气体的问题 (10)热点题型五变质量问题 (11)充气问题 (11)抽气问题 (12)灌气问题 (12)漏气问题 (13)热点题型六热力学第一定律与图象的综合应用 (14)热点题型七热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 (15)【题型演练】 (17)【题型归纳】热点题型一热力学第一定律与能量守恒定律1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律是标量式，应用时功、内能、热量的单位应统一为国际单位焦耳．2．三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量；(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量；(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．3.改变内能的两种方式的比较4.温度、内能、热量、功的比较【例1】如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是()A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变【答案】ABD【解析】气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为汽缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因汽缸绝热，则气体内能增大，选项B、D 正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，选项E错误．【变式1】．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E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡【答案】BDE.【解析】根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，选项A 错误；对气体做功可以改变其内能，选项B正确；理想气体等压膨胀过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，故气体一定吸热，选项C错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项D正确；根据热平衡定律，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，选项E正确．【变式2】关于内能的概念，下列说法中正确的是()A．若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有的内能不相等B．一定质量0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大C．物体吸收热量后，内能一定增加D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能E．做功和热传递是不等价的【答案】ABD【解析】具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气，分子平均动能相等，氢气分子数较多，内能较大，所以具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有的内能不相等，选项A正确；一定质量0 ℃水和0 ℃冰的温度相同，分子平均动能相同，由于0 ℃的冰需要吸收热量才能融化为0 ℃的水，温度不变，分子平均动能不变，根据能量守恒定律，一定质量0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大，选项B正确；根据热力学第一定律，物体吸收热量后，若对外做功，则内能不一定增加，选项C错误；一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，由于体积增大，对外做功，根据热力学第一定律，吸收的热量等于对外做功和增加的内能之和，所以吸收的热量大于增加的内能，选项D正确；在改变内能时，做功和热传递是等价的，选项E错误．热点题型二热力学第二定律的理解1．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”的涵义．(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”的涵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．2．热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．如(1)高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体．(2)功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热．(3)气体体积V 1能自发地膨胀到不能自发地收缩到气体体积V2(较大)．(4)不同气体A和B能自发地混合成不能自发地分离成混合气体AB.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要求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源吸收热量，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【例2】下列关于热现象的描述不正确的是()A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的E．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律【答案】BDE【解析】.根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A正确；做功是通过能量转化改变系统的内能，热传递是通过能量的转移改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误；由热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时，消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，选项E错误．【变式1】关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【答案】ACE【解析】内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A对；对某物体做功，若物体向外放热，则物体的内能不一定增加，B错；在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，C对；在引起其他变化的情况下，可以将热量从低温物体传向高温物体，D错；涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E对．【变式2】.下列说法正确的是()A．压缩气体总能使气体的温度升高B．能量耗散过程中能量是守恒的C．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律D．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第一定律E．能量耗散过程从能量转化的角度反映了自然界中的宏观过程具有方向性【答案】BCE【解析】内能的变化取决于做功和热传递两个方面，压缩气体并不一定能使气体温度升高，选项A错误；由能量守恒定律可知，选项B正确；第一类永动机是指不消耗能量却可以不断向外做功的机器，违背了能量守恒定律，选项C正确；第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，选项D错误；由热力学第二定律可知，选项E正确．热点题型三封闭气体多过程的问题多过程问题的处理技巧研究对象(一定质量的气体)发生了多种不同性质的变化，表现出“多过程”现象．对于“多过程”现象，则要确定每个有效的“子过程”及其性质，选用合适的实验定律，并充分应用各“子过程”间的有效关联．解答时，特别注意变化过程可能的“临界点”，找出临界点对应的状态参量，在“临界点”的前、后可以形成不同的“子过程”．汽缸封闭气体问题【例3】(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a 距缸底的高度为H；活塞只能在a、b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m，面积为S，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，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b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．重力加速度大小为g.【答案】(1＋hH)(1＋mgp0S)T0(p0S＋mg)h【解析】开始时活塞位于a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．设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有p0 T0＝p1 T1①根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg②联立①②式可得T1＝(1＋mgp0S)T0③此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有 V 1T 1＝V 2T 2④ 式中V 1＝SH ⑤ V 2＝S (H ＋h )⑥ 联立③④⑤⑥式解得 T 2＝(1＋h H )(1＋mgp 0S)T 0⑦从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W ＝(p 0S ＋mg )h ⑧【变式】.(2019·河南南阳一中模拟)如图所示，两个壁厚可忽略的导热良好的圆柱形金属筒A 和B 套在一起， 底部到顶部的高度为20 cm ，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气．将A 系于天花板上，用手托住B ，使 它们内部密封的气体强与外界大气压相同，均为1.1×105 Pa ，然后缓慢松手，让B 下沉，当B 下沉了2 cm 时，停止下沉并处于静止状态．求：(1)此时金属筒内气体的压强；(2)若当时的温度为24 ℃，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为几摄氏度？ 【答案】(1)1.0×105 Pa (2)－3 ℃【解析】(1)设金属筒横截面积为S cm 2，p 1＝1.1×105 Pa ，V 1＝20S cm 3，V 2＝22S cm 3 根据玻意耳定律，p 1V 1＝ p 2V 2，p 2＝p 1V 1V 2＝1.1×105×20S22SPa ＝1.0×105 Pa(2)V 2＝22S cm 3，T 2＝297 K ，V 3＝20S cm 3，根据盖—吕萨克定律得到，V 2T 2＝V 3T 3，T 3＝V 3T 2V 2 ＝20S ×29722S K ＝270K ，t ＝(270－273)℃＝－3 ℃. 活塞封闭气体问题【例4】如图所示为一竖直放置的导热性能良好的玻璃管，玻璃管下端封闭，上端开口．现在管口下方某位 置放一密封性良好质量和厚度均可忽略不计的薄板，封闭一定质量的理想气体，此时封闭气体的温度为T 0，封闭气柱长度为l 0＝10 cm.现在薄板上放置3个质量为m 的物体，系统平衡时，封闭气柱的长度变为l 1＝5 cm ， 现使封闭气体的温度缓慢升高60 ℃，系统再次平衡时封闭气柱的长度为l 2＝6 cm ；然后取走2个质量为m 的物体，再次使封闭气体的温度缓慢升高40 ℃，系统第三次平衡时，封闭气柱的长度为l 3.(已知上述过程 中薄板没有离开玻璃管)求：(1)开始时封闭气体的温度t 应为多少？(2)系统第三次平衡时，封闭气柱的长度l 3为多少？ 【答案】 (1)27 ℃ (2)10 cm【解析】 (1)气体初始状态：体积为V 0＝l 0S ，压强为p 0，温度为T 0 将质量为3m 的物体放在薄板上，则体积V 1＝l 1S ，温度T 1＝T 0 压强为：p 1＝p 0＋3mg S气体经等温变化，得：p 0V 0＝p 1V 1 则p 1＝2p 0由以上各式解得p 0＝3mgS当气体温度升高60 ℃时，温度为：T 2＝T 0＋60 K ，体积为：V 2＝l 2S 由于该过程为等压变化，则：V 1T 1＝V 2T 2代入数据解得：T 0＝300 K 则t ＝(300－273) ℃＝27 ℃(2)取走质量为2m 的物体，继续加热使气体的温度再升高40 ℃后，最终气柱的高度为l 3，体积V 3＝l 3S ，压强p 3＝p 0＋mg S ＝43p 0，温度T 3＝400 K则由理想气体状态方程有p 0V 0T 0＝p 3V 3T 3代入数据解得：l 3＝10 cm.【变式】(2019·宁夏五中联考)一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用 不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞的面积为1.5×10－3 m 2，如图所示，开始时气体的体积为 3.0×10－3 m 3，现缓慢地在活塞上倒上一定质量的细沙，最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的三分之 一．设大气压强为1.0×105 Pa.重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)最后汽缸内气体的压强为多少？(2)最终倒在活塞上细沙的总质量为多少千克？ 【答案】(1)3.0×105 Pa (2)30 kg【解析】(1)汽缸内气体的温度保持不变，根据玻意耳定律可知p 1V 1＝p 2V 2 代入数据解得p 2＝p 1V 1V 2＝3.0×105 Pa ；(2)活塞受力分析如图所示根据力的平衡条件：p 2S ＝p 0S ＋mg ，代入数据解得：m ＝p 2－p 0Sg＝30 kg. 热点四 关联气体的状态变化问题 多系统问题的处理技巧多个系统相互联系的一定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联．若活塞可自由移动，一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系．活塞封闭气体的问题【例5】(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等 的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸 内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．【答案】15p 0S26g【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得 p 0V2＝p 1V 1① p 0V2＝p 2V 2② 由已知条件得 V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ③V 2＝V 2－V 6＝V 3④设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得 p 2S ＝p 1S ＋mg ⑤联立以上各式得m ＝15p 0S26g ⑥水银柱封闭气体的问题【例6】(2018·高考全国卷Ⅱ )在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封 闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm ，左 边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．【答案】22.5 cm7.5 cm【解析】设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p.此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm⑤l2′＝7.5 cm⑥热点题型五变质量问题分析气体变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使变质量问题转化为气体质量一定的问题，然后利用理想气体状态方程求解．充气问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来，那么，当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时，这些气体的状态不管怎样变化，其质量总是不变的，这样我们就将变质量的问题转化成质量一定的问题了．【例7】一个篮球的容积是2.5 L ，用打气筒给篮球打气时，每次把105 Pa 的空气打进去125 cm 3. 如果在打气前篮球内的空气压强也是105 Pa ，那么打30次以后篮球内的空气压强是多少？(设打气过程中气体温度不变)【答案】 2.5×105 Pa【解析】 设V 2为篮球的容积，V 1为30次所充空气的体积及篮球的容积之和，则V 1＝V 2＋n ΔV ＝2.5 L ＋30×0.125 L ＝6.25 L由于整个过程中空气质量不变，温度不变，可用玻意耳定律求解，即有p 1V 1＝p 2V 2解得p 2＝p 1V 1V 2＝105×6.252.5Pa ＝2.5×105 Pa. 抽气问题在用抽气筒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态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题．【例8】用容积为ΔV 的活塞式抽气机对容积为V 0的容器中的气体抽气，如图所示．设容器中原来的气体压强为p 0，抽气过程中气体温度不变．求抽气机的活塞抽气n 次后，容器中剩余气体的压强p n 为多少？【答案】 (V 0V 0＋ΔV )n p 0【解析】 当活塞下压时，阀门a 关闭，b 打开，抽气机汽缸中ΔV 体积的气体排出，容器中气体压强降为p 1.活塞第二次上提(即抽第二次气)，容器中气体压强降为p 2，根据玻意耳定律，对于第一次抽气，有p 0V 0＝p 1(V 0＋ΔV )，解得p 1＝V 0V 0＋ΔV p 0，对于第二次抽气，有p 1V 0＝p 2(V 0＋ΔV )，解得p 2＝(V 0V 0＋ΔV )2p 0，以此类推，第n 次抽气后容器中气体压强降为p n ＝(V 0V 0＋ΔV )n p 0. 灌气问题 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一种典型的变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将变质量问题转化为质量一定的问题．【例9】某容积为20 L的氧气瓶装有30 atm的氧气，现把氧气分装到容积为5 L的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm，问能分装多少瓶？(设分装过程中无漏气，且温度不变)【答案】25【解析】设最多能分装n个小钢瓶，并选取氧气瓶中的氧气和n个小钢瓶中的氧气整体为研究对象．因为分装过程中温度不变，故遵循玻意耳定律．分装前整体的状态：p1＝30 atm，V1＝20 L；p2＝1 atm，V2＝5n L.分装后整体的状态：p1′＝5 atm，V1＝20 L；p2′＝5 atm，V2＝5n L根据玻意耳定律，有p1V1＋p2V2＝p1′V1＋p2′V2代入数据解得n＝25(瓶)．漏气问题容器漏气过程中容器内的气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能直接用理想气体状态方程求解．如果选容器内原有气体为研究对象，便可使问题变成质量一定的气体状态变化问题，这时可用理想气体状态方程求解.【例10】某个容器的容积是10 L，所装气体的压强是2.0×106 Pa.如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？(设大气压是1.0×105 Pa)【答案】5%【解析】以原来气体为研究对象，设原来的气体体积为V1，膨胀后气体的体积为V2.如图所示．初状态：p1＝2.0×106 Pa，V1＝10 L末状态：p2＝1.0×105 Pa，V2＝？由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2，解得V 2＝p 1V 1p 2＝200 L V 1V 2＝10200×100%＝5%，即容器里剩下的气体是原来的5%. 热点题型六 热力学第一定律与图象的综合应用判断理想气体内能变化的两种方法(1)一定质量的理想气体，内能的变化完全由温度变化决定，温度升高，内能增大．(2)若吸、放热和做功情况已知，可由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 来确定．【例11】(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，一定质量的理想气体从状态a 开始，经历过程①、②、③、④到达状态e .对此气体，下列说法正确的是 ( )A ．过程①中气体的压强逐渐减小B ．过程②中气体对外界做正功C ．过程④中气体从外界吸收了热量D ．状态c 、d 的内能相等E ．状态d 的压强比状态b 的压强小【答案】 BDE【解析】 过程①为等容变化，根据查理定律有p a T a ＝p b T b，因为温度逐渐增加，则气体的压强逐渐增加，故选项A 错误；过程②气体体积增加，则气体对外界做正功，故选项B 正确；过程④中为体积不变，则气体对外界不做功，外界对气体也不做功，即W ＝0，理想气体的温度降低，则内能减少，即ΔU <0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知Q <0，则气体向外界放出了热量，故选项C 错误；状态c 、d 的温度相等，则分子平均动能相等，理想气体没有分子势能，则内能相等，故选项D 正确；连接Ob 、Od ，根据pV T ＝C 得T V＝p C，Ob 斜率大于Od 斜率，则状态d 的压强比状态b 的压强小，故选项E 正确． 【变式】(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p V 图中从a 到b 的直线所示．在此过程中 ( )A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功【答案】BCD【解析】在pV图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a到b温度升高，A错；一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大，B对；气体体积膨胀，对外做功，C对；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，气体吸热，D对；由Q＝ΔU－W可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，E错．热点题型七热力学第一定律与气体实验定律的综合应用解决热力学定律与气体实验定律综合问题的思路【例12】(2019·河北保定模拟)一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比．在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0.该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p T图线如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA在同一竖直线上．求：(1)状态B的体积；(2)状态C的体积；(3)从状态B 经由状态C ，最终回到状态A 的过程中，气体与外界交换的热量是多少？【答案】 (1)V 03(2)V 0 (3)气体吸收热量2p 0V 0 【解析】 (1)由题图可知，从状态A 到状态B 为等温变化过程，状态B 时气体压强为p 1＝3p 0，设体积为V 1，由玻意耳定律得p 0V 0＝p 1V 1，解得V 1＝V 03. (2)由题图可知，从状态B 到状态C 为等压变化过程，状态C 时气体温度为T 2＝3T 0，设体积为V 2，由盖－吕萨克定律得V 1T 0＝V 2T 2，解得V 2＝V 0. (3)由状态B 经状态C 回到状态A ，外界对气体做的总功为W ，从状态B 到状态C ，设外界对气体做功为W BC ，W BC ＝p 2(V 1－V 2)，联立解得W BC ＝－2p 0V 0；从状态C 回到状态A ，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以W ＝W BC ＝－2p 0V 0；从状态B 经状态C 回到状态A ，内能增加量为U ＝0，气体从外界吸收的热量为Q ，内能增加量为U ，由热力学第一定律得U ＝Q ＋W ，解得Q ＝2p 0V 0，即气体从外界吸收热量2p 0V 0.【变式】我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙” 号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示， 导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强 p 0＝1 atm ，封闭气体的体积V 0＝3 m 3，如果将该汽缸下潜至990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气 体．(1)下潜过程中封闭气体______(填“吸热”或“放热”)，传递的热量______(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．(2)求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．【答案】(1)放热 大于 (2)2.8×10－2 m 3【解析】(1)下潜过程中温度降低，则ΔU <0，气体体积减小，则W >0，由ΔU ＝Q ＋W 知，Q <0，放热，且|Q |>W .(2)当汽缸下潜至990 m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p ＝100 atm 根据理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝pV T。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题15 固体、液体、气体与能量守恒第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等；以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等；（1）考纲要求知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及其应用．（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：热力学定律的理解和简单计算，多以选择题的形式出现。
第二部分精选试题1．如图所示，向一个空的铝饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。
已知铝罐的容积是360cm3,吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10cm。
如果需要下列计算，可取相应的近似值：360⨯298÷362≈296.4 364⨯298÷362≈299.6（1）吸管上标刻度值时，刻度是否均匀？说明理由； (系数可用分数表示)（2）计算这个气温计的测量范围(结果保留一位小数，用摄氏温度表示。
）【答案】（1）体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上的标的刻度是均匀的。
（2）23.4~26.6℃【解析】【详解】（1）根据盖-吕萨克定律，VV=V则有：V=V1V1=360+10×0.2273+25=362298VV3/V…①所以△V=V△V=362298V…②即体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的（2）因为△V=362298V，所以有：△V=298362△V=298362×0.2×（20−10）V=1.6V这个气温计可以测量的温度为：t=（25±1.6）℃，即这个气温计测量的范围是296.4K～299.6K，即23.4℃～26.6℃2．利用如图所示的实验装置来测定容器内液体的温度，容器右侧部分水银压强计的左管中有一段长度为h=10cm的水银柱，水银柱下密封一段长为l=4 cm的空气柱B。
实验开始时水银压强计的两侧水银柱上端在同一水平面，这时容器内液体的温度为27℃，后来对液体加热，通过向水银压强计右管中注入水银，使左管水银面仍在原来的位置，此时测得水银压强计左管中密封空气柱B的长度为l'=3 cm。
已知外界大气压强为76 cmHg。
求:(I)加热后液体的温度t；(II)向水银压强计右管中注入水银的长度。
【答案】（1）V=139.5∘V；（2）水银压强计右管注入水银的长度为32VV【解析】【详解】(I)由题意知，B部分气体发生等温变化，则初始时V V=V0+(V V+V V)=(76+10+4)VVVV=90VVVV根据玻意耳定律得：V V VV=V′V V′V得：V′V=V V VV′=90×43VVVV=120VVVV这时A气体压强V′V=V′V−V V=110VVVVA气体做等容变化，初始时，V V=V V−V V=80VVVV根据查理定律，V VV V =V′VV′V得V′V=V′V V VV V =110×(273+27)80V=412.5V得V=139.5∘V(II)设最终右侧水银面比左管中水银面高VV，由题意知120VVVV=76VVVV+V VV+13VVVV 得V VV=31VVVV，VV=31VV所以水银压强计右管注入水银的长度为VV+V−V′=31+4−3VV=32VV3．如图所示，一气缸水平放置，用一横截面积为S、厚度不计的活塞将缸内封闭一定质量的气体，活塞与缸底间的距离为L ，在活塞右侧13V 处有一对气缸内壁固定连接的卡环，缸内气体的温度为T 0，大气压强为p 0，气缸导热性良好。
现将气缸在竖直面内缓慢转过90°，气缸开口向下，活塞刚好与卡环接触，重力加速度为g 。
不计气缸与活塞间摩擦。
（1）求活塞的质量；（2）再将气缸在竖直面内缓慢转动180°，当气缸开口向上时，对缸内气体缓慢加热，直到当缸内活塞再次恰好与卡环接触，加热过程中气体内能增加VV ，求缸内气体的温度和加热过程中气体吸收的热量。
【答案】（1）V 0V4V；（2）V =53V 0，23V 0VV +VV【解析】 【详解】（1）设活塞的质量为m ，当汽车缸开口向下时，缸内气体的压强：V 1=V 0−VVV当气缸从水平转到缸口向下，气体发生等温变化，则有：V 0VV =V 1×43VV 联立解得活塞的质量：V =V 0V4V（2）设气缸开口向上且活塞与卡环刚好要接触时，缸内气体的温度为T ，缸内气体的压强：V 2=V 0+VV V=54V 0 气体发生等容变化，则有：V 1V 0=V 2V解得：V =53V 0设气缸刚转到开口向上时，活塞力卡环的距离为d ，则：V 0VV =V 2(43V −V )V 解得：V =815V 在给气体加热的过程中，气体对外做的功：V =V 2VV =23V 0VV则根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量：V =V 2VV =23V 0VV +VV4．底面积为4S 的圆柱形烧杯装有深度为H 的某种液体，液体密度为ρ，将一横截面积为S 、长度为2H 的玻璃管竖直向下插入液体中直到玻璃管底部与烧杯底部接触，如图1所示。
现用厚度不计气密性良好的塞子堵住玻璃管上端如图2所示。
再将玻璃管缓慢竖直上移，直至玻璃管下端即将离开液面如图3所示。
已知大气压强p 0=k ρgH ，k 为常数，g 为重力加速度，环境温度保持不变，求图3中液面下降的高度Δh 及玻璃管内液柱的高度h ′。
【答案】VV=V′4=V8(V+2−√V2+4)，V′=V2(V+2−√V2+4)【解析】【详解】（1）由液体在整个过程中体积不变，设图3烧杯中液体的高度下降为VV，则由几何关系有：V×4V=(V+VV)×4V+VV′解得V′=4VV对管内封闭气体发生等温变化，设图3红粉笔气体的压强为V′，由理想气体状态方程有：V0VV= V′(2V−V′)V对管内液体有平衡条件有：V′+VVV′=V0联立解得：V′=V2(V+2±√V2+4)考虑到无论k取何值V′=V2(V+2±√V2+4)<2V即V±√V2+4<2恒成立，所以式中只能取-号，所以V′=V2(V+2−√V2+4)故V′=V2(V+2−√V2+4)，VV=V′4=V8(V+2−√V2+4)5．如图所示，水平放置的汽缸A和容积为V B=3.6L的容器B由一容积可忽略不计的长细管经阀门C相连。
汽缸A内有一活塞D，它可以无摩擦地在汽缸内滑动，A放在温度恒为T1=300K、压强为P0=1.0×105Pa的大气中，B放在T2=400K的恒温槽内，B的器壁导热性能良好。
开始时C是关闭的，A内装有温度为T1=300K、体积为V A=2.4L的气体，B内没有气体。
打开阀门C，使气体由A流入B，等到活塞D停止移动一段时间后，求以下两种情况下气体的体积和压强：①汽缸A、活塞D和细管都是绝热的；②A的器壁导热性能良好，且恒温槽温度调高为500K。
【答案】①3.6L 8.89×104Pa ②3.84L 1.0×105Pa【解析】【详解】①设活塞D最终停止移动时没有靠在汽缸A左壁上，此时气体温度为V2=400V，压强设为V，体积为V1，则对活塞，由平衡条件，有：VV−V0V=0①解得V=V0由理想气体状态方程可如V0V VV1=VV1V2②①②联立，解得:V1=3.2V小于V V=3.6V，由此可知活塞D最终停止移动时靠在了汽缸A左壁上，则此时气体体积为V V=3.6V。
设此时气体压强为V1，由理想气体状态方程可知V0V VV1=V1V1V2③解得内V1≈8.89×104VV。
②设活塞D最终停止移动时靠在汽缸A左壁上，此时气体温度为V2′=500V，压强设为V2，体积为V V，由理想气体状态方程可知:V0V VV1=V2V VV2′④解得V2≈1.11×105VV大于V0=1.0×105VV由此可知活塞D最终停止移动时没有靠在汽缸A左壁上，则此时气体压强为V0=1.0×105VV。
设此时气体体积为V2，由理想气体状态方程可知V0V VV1=V0V VV2′+V0(V2−V V)V1⑤解得V2=3.84V6．光子不仅具有能量，而且具有动量。
照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”。
光压的产生机理与气体压强产生的机理类似：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力表现为气体的压强。
在体积为V的正方体密闭容器中有大量的光子，如图所示。
为简化问题，我们做如下假定：每个光子的频率均为V，光子与器壁各面碰撞的机会均等，光子与器壁的碰撞为弹性碰撞，且碰撞前后瞬间光子动量方向都与器壁垂直；不考虑器壁发出光子和对光子的吸收，光子的总数保持不变，且单位体积内光子个数为n；光子之间无相互作用。
已知：单个光子的能量s和动量p间存在关系ε=pc（其中c为光速），普朗克常量为h。
(1)①写出单个光子的动量p的表达式（结果用c、h和ν表示）；②求出光压I的表达式（结果用n、h和ν表示）；(2)类比于理想气体，我们将题目中所述的大量光子的集合称为光子气体，把容器中所有光子的能量称为光子气体的内能.①求出容器内光子气体内能U的表达式（结果用矿和光压，表示）；②若体积为V 的容器中存在分子质量为m 、单位体积内气体分子个数为n '的理想气体，分子速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。
求气体内能U '与体积V 和压强p 气的关系；并从能量和动量之间关系的角度说明光子气体内能表达式与气体内能表达式不同的原因。
【答案】(1)①V =VVV②V =13VVV (2)①V =3VV ②V V =12VV【解析】 【详解】（1）①光子的能量V =VV ，根据题意可得V =VV 可得：V =VV =VVV②在容器壁上取面积为S 的部分，则在VV 时间内能够撞击在器壁上的光子总数为：V =16VVVVV 设器壁对这些光子的平均作用力为V ，则根据动量定理VVV =2VV 由牛顿第三定律，这些光子对器壁的作用力为V ′=V 由压强定义，光压V =V ′V=13VVV（2）①设光子的总个数为N ，则光子的内能为V =VV =VVVV 将上问中的V =13VVV 带入，可得V =3VV②一个分子每与器壁碰撞动量变化大小为2VV ，以器壁上的面积S 为底，以VVV 为高构成柱体，由题设可知，柱内的分子在VV 时间内有16与器壁S 发生碰撞，碰壁分子总数：V ′=16VVVVV ′ 对这些分子用动量定理，有：VVV =2VV 气 则V =13V ′VV 2V由牛顿第三定律，气体对容器壁的压力大小V ′=V 由压强定义，气压V 气=V ′V=13V ′VV 2理想气体分子间除碰撞外无作用力，故无分子势能。