2020版高考物理课标Ⅱ专用专题十五 热学

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11.(2019课标Ⅱ,33,15分)(1)(5分)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
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3.[2019课标Ⅲ,33(1),5分]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度
的油酸酒精溶液,稀释的目的是
。实验中为了测量出一
滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以
。为
得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是
。
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答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴 入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的 面积 解析 本题考查了用油膜法估算分子大小的实验内容,突出了实验的操作、分析、探究能力 的考查,体现了核心素养中科学探究、科学态度要素,体现了劳动实践、科学探索的价值观。 用油膜法估算分子大小,是用油膜厚度代表油酸分子的直径,所以要使油酸分子在水面上形成 单分子层油膜;因为一滴溶液的体积很小,不能准确测量,故需测量较多滴的油酸酒精溶液的总 体积,再除以滴数得到单滴溶液的体积,进而得到一滴溶液中纯油酸的体积;因为本题中油酸体 积等于厚度乘面积,故测厚度不仅需要测量一滴溶液的体积,还需要测量单分子层油膜的面 积。
方程
pV T
=C得p=C T
V
,由题图可知 Tb
Vb
> Td
Vd
,则pb>pd,E项正确。
审题指导 图像语言的理解,物理情景的构建
清晰理解①②③④过程的规律,明确a、b、c、d、e各状态下气体状态参量关系。物体的
内能与物体的质量、物态、温度及体积有关,而一定质量的理想气体的内能只与T有关。
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5.[2017课标Ⅱ,33(1),5分](多选)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
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7.[2016课标Ⅱ,33(1),5分](多选)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 ( )
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
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答案 ABE 由理想气体状态方程 pV =C知,p= C T,因此气体在a、c两状态的体积相等,故A
T
V
项正确;对理想气体而言,内能由温度决定,因Ta>Tc,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时
的内能,选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(ΔU=0),压强变大,体积减小,外界对气体做功
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考点二 热力学定律
4.[2018课标Ⅰ,33(1),5分](多选)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
T
则温度升高,说明内能增加,故A选项正确,C选项错误。ca过程中,体积V减小,说明外界对气体 做功,故B选项正确。ca过程中,压强p不变,据 pV =定值可知,温度T降低,则其内能减小,即ΔU<
T
0,外界对气体做功,即W>0,据热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q<0,说明此过程中,气体向外界放 热,故E选项错误;bc过程为等温变化,内能不变,即ΔU=0,而体积V增大,即气体对外做功,W<0,据 热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0,即气体从外界吸收热量,故D选项正确。 审题指导 p-V图像问题的审题思路 看轴→确定图像为p-V图像
T
考查点 内能、热力学第一定律 温馨提示 ①物体的内能与物体的机械运动无关。 ②一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关。而一定量的理想气体的内能只与温 度有关。
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9.[2019课标Ⅰ,33(1),5分]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
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答案 BDE 本题考查气体实验定律、理想气体状态方程。
过程①是等容升温过程,由 pa = pb ,可知压强逐渐增大,A项错误。过程②中气体膨胀,故气体
Ta Tb
对外界做正功,B项正确。过程④为等容降温过程,气体向外放出热量,C项错误。一定质量的
理想气体的内能只与温度有关,而Tc=Td,所以状态c、d的内能相等,D项正确。由理想气体状态
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答案 CDE 由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体 积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不 同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学 第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某 种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平 均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 pV =C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。
T
=C可知其体积必然膨胀,则升温后的容器中空气密度必然比假设的等压升温过程前密度小,而 假设的等压升温过程后容器中空气的密度等于外界空气密度,故此时容器中空气的密度大于 外界空气的密度。
考点三 固体、液体、气体
10.[2015课标Ⅰ,33(1),5分](多选)下列说法正确的是( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.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
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答案 BCD 晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异 性,B正确;同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了 分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子 势能会发生改变,内能也会改变,E错误。
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6.[2017课标Ⅲ,33(1),5分](多选)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达 状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 ( )
A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程ca中气体从外界吸收热量
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答案 ABD 本题考查理想气体内能的改变途径、热力学第一定律。气体自发扩散时不对 外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得ΔU=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C 错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W>0,Q=0,故ΔU>0,气体内能增大,故理 想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。 知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外 界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。
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。
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答案 低于 大于 解析 本题通过理想气体状态变化过程考查了热力学定律与能量守恒定律,以及学生的综合 分析与计算能力,体现了科学推理的核心素养要素。 由题意可知,封闭气体经历了绝热膨胀的过程,此过程中气体对外界做功,W<0,与外界的热交 换为零,即Q=0,则由热力学第一定律可知气体内能降低,而一定质量理想气体的内能只与温度 有关,故其温度降低,即容器中空气的温度低于外界温度。由于此时容器中空气压强与外界相 同,而温度低于外界温度,若假设容器中空气经历等压升温过程而达到与外界相同状态,由 pV
(W>0),由热力学第一定律ΔU=W+Q,知Q<0,故为放热过程且W=|Q|,C选项错误;过程da为等压
变化,温度升高,体积变大,气体的内能增大,ΔU>0,对外做功,W<0,由ΔU=W+Q,知该过程吸热且
Q>|W|,选项D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的乘积相同,由W=Fl=
答案 ACD 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激 烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液 体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错 误。 考查点 扩散现象 易错警示 液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,即使液体中无对流也会 出现扩散现象。
பைடு நூலகம்
pSl=p·ΔV知,选项E正确。
考查点 热力学第一定律、理想气体状态方程
解题关键 将理想气体状态方程与热力学第一定律结合起来灵活应用是解答本题的关键。
8.[2016课标Ⅲ,33(1),5分](多选)关于气体的内能,下列说法正确的是 ( ) A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩时,内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加
2.[2015课标Ⅱ,33(1),5分](多选)关于扩散现象,下列说法正确的是 ( ) A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
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答案 ABD 判断理想气体的内能变化情况可以通过两种方法:①根据热力学第一定律ΔU= W+Q,通过判断做功和热传递来得出内能的变化情况;②通过直接判断温度的变化得出内能的 变化情况。在过程ab中,V不变,说明对外不做功,W=0,但不确定热传递情况,故利用热力学第一 定律判断不出内能变化情况,那么看温度T,一定质量的理想气体 pV =定值,V不变,压强p增大,
A.图中两条曲线下面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分 比较大
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答案 ABC 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为 1,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子 所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0~400 m/s区间图线下的面 积可知0 ℃时出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。
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A组 统一命题·课标卷题组
考点一 分子动理论、内能
1.[2017课标Ⅰ,33(1),5分](多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分 子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 ( )