专题十四 热学
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题变质量计算问题
专题14.6 变质量计算问题1.(10分)用传统的打气筒给自行车打气时,不好判断是否已经打足了气.某研究性学习小组的同学经过思考,解决了这一问题.他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(示意图如图甲所示):圆柱形打气筒高H,内部横截面积为S,底部有一单向阀门K,厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入,活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B中,B的容积V B=3HS,向B中打气前A、B中气体初始压强均为p0,该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计),C距气筒顶部高度为h=23H,这样就可以自动控制容器B中的最终压强.求:①假设气体温度不变,第一次将活塞从打气筒口压到C处时,容器B内的压强;②要使容器B内压强不超过5p0,h与H之比应为多大.2.(2020·陕西五校一模)如图所示是农业上常用的农药喷雾器,贮液筒与打气筒用细连接管相连,已知贮液筒容积为8 L(不计贮液筒两端连接管体积),打气筒活塞每循环工作一次,能向贮液筒内压入1 atm 的空气200 mL,现打开喷雾头开关K,装入6 L的药液后再关闭,设周围大气压恒为1 atm,打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变。
求:(1)要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3 atm,打气筒活塞需要循环工作的次数;(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时,贮液筒向外喷出药液的体积。
【参考答案】(1)20次(2)4 L由理想气体方程得:p1V1=p2V2解得:V=4 L打气次数:n=V0.2 L=20(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内外气压相同时,p3=1 atm由理想气体方程得:p1V1=p3V3解得:V3=V1=6 L故喷出药液的体积V′=V3-V0=4 L3.(2020·山西省高三质检) (2)型号是LWH159-10.0-15的医用氧气瓶,容积是10 L,内装有1.80 kg 的氧气。
使用前,瓶内氧气压强为1.4×107 Pa,温度为37 ℃。
2023新教材高考物理二轮专题复习专题十四热学课件
2.必须弄清分子力和分子势能
理想气体没有分子势能 (1)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,引力和斥力均增大,但斥力总比引力变 化得快. (2)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r0(分子间的距离为r0时,分子间作用的合力 为0)时,分子势能最小.
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度; (2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入 气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内
第Ⅳ部分气体的压强.
预测3 [2022·江苏冲剌卷]如图,某材料制备系统由供气瓶、反应室、加 热器和真空泵等设备组成.供气瓶的容积为20 L,储存的气体压强为 3.0×105 Pa,反应室的容积为10 L.制备材料前,反应室处于真空状态, 关闭所有阀门.制备材料时,先打开阀门1,供气瓶向反应室缓慢供气,当 反应室气压达到1.0×102 Pa时,关闭阀门1;对反应室内气体缓慢加热,使 其从室温25 ℃升到200 ℃,进行材料合成.实验结束后,待反应室温度降 至室温,将其抽至真空状态.环境温度恒定,忽略材料
预测2 (多选)2021年8月5日,在东京奥运会跳水女子10 m台决赛中,14 岁的全红婵以总分466.2拿到金牌,并打破了世界纪录.她的五次跳水中有 三次满分,娴熟的动作和标准的姿势不禁让李小鹏感叹:我扔个硬币溅起 的水花都比她跳水的水花大.下列说法正确的是( )
A.运动员出水后泳衣上的水很快滑落,这是因为制造泳 衣的材料对水不浸润
B.运动员入水过程中,在水中产生的气泡内的气体压强 大于大气压
C.运动员入水激起的水花中,很多接近球形,这是水的 表面张力的作用
高考物理-14十四、选修3-3 热学(可自主编辑word)
十四、选修3-3 热学知识点1 分力动理论内能热力学定律基础回扣1.分子动理论的三个观点(1)物质是由大量分子组成的。
①分子的大小:分子直径的数量级为10-10m。
分子直径的估测方法:油膜法。
②阿伏加德罗常数a.1 mol的任何物质中含有相同的分子数,用符号NA 表示,NA=6.02×1023mol-1。
b.NA 是联系宏观量和微观量的桥梁,NA=M molm分,NA=V molV分。
(该公式液体、固体能用,气体不能用)(2)分子永不停息地做无规则热运动①扩散现象:相互接触的不同物质互相进入对方的现象。
温度越高,扩散越快。
②布朗运动的特点:永不停息、无规则运动;颗粒越小,运动越剧烈;温度越高,运动越剧烈;运动轨迹不确定。
③布朗运动是由于固体小颗粒受到周围液体分子热运动的撞击力的不平衡而引起的,它是液体分子做无规则运动的间接反映。
课本中描绘出的图像是某固体颗粒每隔30秒的位置的连线,并不是该颗粒的运动轨迹。
(3)分子之间存在引力和斥力分子力和分子势能随分子间距离变化的规律如下:分子力F分子势能E p 变化图像随分子间距离的变化情况r<r0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引<F斥,F表现为斥力r增大,分子力做正功,分子势能减小;r减小,分子力做负功,分子势能增加r>r0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引>F斥,F表现为引力r增大,分子力做负功,分子势能增加;r减小,分子力做正功,分子势能减小r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r>10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为F=0分子势能为零在图线表示F、Ep 随r变化规律中,要注意它们的区别:r=r处,F=0,Ep最小。
在读Ep-r图像时还应注意分子势能的“+”“-”值是参与比较大小的。
2.分子动能、分子势能和物体的内能分子动能分子势能内能定义分子无规则运动的动能分子间有作用力,由分子间相对位置决定的势能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和影响因素微观分子运动的快慢分子相对位置,分子力分子动能、分子势能、分子数宏观温度体积温度、体积、物质的量改变方式升高或降低温度增大或减小体积做功和热传递(二者实质不一样)说明:(1)温度是分子平均动能的标志;(2)温度、分子动能、分子势能及内能只对大量分子才有意义;(3)任何物体都具有内能;(4)体积增大,分子势能不一定增大。
高考物理一轮复习 第十四章 热学 第1讲 分子动理论 内能
③
设空气分子间平均距离为 d,则单个空气分子平均占有的
空间为 d3,有
n·d3=4πR2·h
④
3 由③④联立可得 d=
Mgh p0NA.
【答案】 p0M4πgR2NA
3 Mgh p0NA
【针对训练】
1.若以 M 表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸
气的摩尔体积,ρ 表示在标准状态下水蒸气的密度,NA 表示 阿伏加德罗常数,m、V0 分别表示每个水分子的质量和体积, 下面关系错误的有( )
该部分内容只 在选考题部分 出现,考查的知 识不会面面俱 热点 到,重点考查分 预测 子动理论、阿伏 加德罗常数的 应用、气体实验 定律及热力学 第一定律等.
温度、内能 Ⅰ
固体的微观结
构、
Ⅰ 2017·全国卷Ⅰ·33(2)
晶体和非晶体
2017·全国卷Ⅱ·33(2)
液晶的微观结构 Ⅰ 2017·全国卷Ⅲ·33(2)
A.NA=ρmV C.ρ<NMAV0
B.ρ=NMAV0 D.m=NMA
解析:B ρV=M,NA=Mm,故 A 正确;对水蒸气,由 于分子间距的存在,NA·V0<V,ρ<NAM·V0,故 B 错误,C 正 确;m=NMA,D 正确.
2.(2017·连云港模拟)科学家已创造出一种利用细菌将太 阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石 油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将 10-6 g 的水分解为氢气和氧气.已知水的密度 ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量 M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数 NA =6.0×1023 mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)
【典例 2】 (多选)关于布朗运动,下列说法中正确的是
第十四章 内能的利用 热学计算专题2021-2022学年人教版九年级上册
热学计算专题1.如图所示,是某物质的凝固图象,第20min 的内能 (填“大于”、“小于”或“等于”)第10min 的内能;若该物质是均匀放热,且质量不变,那么500g 该液体从A 点降温到B 点,要放出 J 的热量;从图象可以看出,该物质液态与固态的比热容之比为 。
(常见物质比热容:水34.210/(C)J kg ︒⨯,酒精32.410/(C)J kg ︒⨯,水银30.1410/(C))J kg ︒⨯2.如图所示,在两个相同的圆柱形容器内装入体积相同的甲、乙不同液体其中液体甲的质量为0.4千克。
两液体分别吸收39.610⨯焦的热量后,液体甲升高的温度较多。
(1)若32.410c =⨯甲焦/(千克C)︒,求吸收热量后液体甲升高的温度。
(2)若液体甲的密度为30.810⨯千克/米3,求液体甲的体积。
(3)如果将两容器中分别抽出相同质量的液体且乙的密度大于甲的密度,当剩余部分再次吸收相同热量时,发现液体乙升高的温度较多。
请通过推理说明两液体比热容的大小关系。
3.冬天即将来临,学校积极创造条件为学生供应开水。
在这个过程中,若用锅炉将300kg 的水从20C ︒加热到100C ︒,燃烧了11.2kg 的煤()3[ 4.210/C}c J kg =⨯⋅水,煤的热值为7310/]J kg ⨯,则:(1)锅炉内300kg 的水吸收的热量是多少? (2)此锅炉的效率是多少?(3)某同学从开水房打了3kg 的100C ︒的开水,为了便于使用,他将这100C ︒的开水和质量为5kg 的20C ︒的冷水混合,若不计混合过程的热损失,则混合后温水的温度为多少?4.如图所示,是一款无人驾驶汽车图片。
汽车自动驾驶时使用雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。
该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km时,消耗汽油1.5×10-3 m3,假设燃油完全燃烧,汽油机的效率为30%,则这段运动过程中:(汽油的密度为0.8×103 kg/m3,汽油的热值取4.5×107 J/kg)(1)汽油完全燃烧放出多少热?(2)该汽车发动机做的有用功是多少?该汽车发动机的输出功率为多少?5.某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中,消耗了5kg汽油。
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与气缸相关的计算问题
专题14.4 与气缸相关的计算问题1.(2020江西赣中南五校联考)如图,质量为M的导热性能极好的气缸,高为L,开口向上置于水平地面上,气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。
外界温度为t1、大气压为p0,此时气柱高度为l,气缸和活塞的厚度均可忽略不计,重力加速度为g。
(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面,则需要施加的最小力F1 多大?(2)将气缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,将活塞缓慢拉至气缸顶端,求在顶端处,竖直拉力F2 的大小。
(3)如果外界温度由t1 缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端,则此时外界温度为多少摄氏度?【参考答案】(1) (M+m)g;(2) ( mg+p0S)×(L-l)/ L;(3)273tlL-273【命题意图】本题考查平衡条件、气体实验定律及其相关的知识点,意在考查运用相关知识解决实际问题的能力。
在起始状态对活塞由受力平衡得:p1S=mg+p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得:F2+p2S=mg+p0S 解得F2=p1S- p2S=( mg+p0S)×(L-l)/L(3)由盖-吕萨克定律得:lST='LST而:T=t+273,T’=t’+273,解得:t’=273tlL-273。
2(2020金考卷)如图所示,一圆筒形汽缸静止于地面上,汽缸的质量为M,活塞(连同手柄)的质量为m,汽缸内部的横截面积为S,大气压强为P0,平衡的汽缸内的容积为V0,现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长,在整个上提过程中气体的温度保持不变,不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦,求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关的知识点。
【解题思路】p1=p0+ V1=V0————————————(2分)P2=p0- V2=V————————————(2分)等温变化:p1V1=P2V2————————————(3分)H==————————————(3分)3.(2020·湖南永州二模)如图所示,在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体,在汽缸底部开有一小孔,与U形水银管相连,外界大气压为p0=1.0×105 Pa,缸内气体温度t0=27 ℃,稳定后两边水银面的高度差为Δh=1.5 cm,此时活塞离容器底部的高度为l=50 cm(U形管内气体的体积忽略不计)。
高中物理专题14热学总复习课件
pA
3
②
T2=540K时,水银高度差为15.2cm
(2)从T0=300k升到T,体积为V0,压强为pA,等压过程
T=
V 0T 0 V A1
=
V0 300
2 3
V
0
=450K
③
T1=400K<450K,pA1=pA=p0,水银柱的高度差为0
从T=450K升高到T2=540K为等容过程
p A = p A2
(2010·广东)图1422是密闭的气缸,外力推动活塞P压缩 气体,对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J, 缸内气体的() A.温度升高,内能增加600J B.温度升高,内能减少200J C.温度降低,内能增加600J D.温度降低,内能减少200J
图1422
由能量守恒,△E=Q+W=-200J+800J=600J,内能 增加600J,则温度一定升高.
分子动理论问题
(2010 湖 北 武 汉 模 拟 ) 已 知 地 球 的 半 径 为 6.4× 103km,水的摩尔质量为1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗 常数为6.02×1023 mol,设想将1kg水均匀地分布在地球 表面,估算1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为 () A.7×103个 B.7×103个 C.7×1010个 D. 7× 1012个
图 14-1-1
分子间距等于r0时分子势能最小,即r1=r2.当r小于r1时 分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时分子力表现为 斥力;当r大于r2时分子力表现为引力,A错BC对.在r 由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功分子势能减小, D错误.
气体状态与内能的变化
用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A 中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如 图1421①).现把隔板抽去,A中的气体自
【2013真题汇编】第14专题 热学
第十四专题热学【2013海南卷】下列说法正确的是(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分,最低得分为0分)A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,为是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围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D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故【答案】ACD【解析】针浮在水面试表面张力的结果,A对,水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状,水对玻璃表面是浸润的,无法形成水珠,B错;宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故,C 对,毛细现象中有的液面升高,有的液面降低,这与液体种类和毛细管的材料有关,D对,薄玻璃板夹有水膜难于拉开是大气压强的缘故,E错。
(2013北京13)下列说法正确的是A.液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少【答案】A【解析】布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,故A正确B 错误;物体从外界吸收热量,有可能同时对外做功,其内能不一定增加,同理,物体对外做功,有可能同时从外界吸收热量,其内能不一定减少,故CD错误。
本题选A。
[2013福建卷29(1)]下列四﹣中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E P随分子间距离r 变化关系的图线是。
(填选图下方的字母)[答案]B[解析]当分子间距离r=r0时,分子之间引力和斥力大小相等,分子作用力为零;当r<r0时,分子间作用力表现为斥力,作用力随r减小而增大;当r>r0时,分子间作用力表现为引力,作用力随r增大而增大,当r>10r0时,作用力又趋近于零。
专题十四 热学(讲解部分)
Vmol V0
;知NA和
Vmol亦可估算分子的大小。
M
(2)已知物体的摩尔质量M和一个分子的质量m0,求NA,则NA=m0 ;知NA和M亦 可估算分子的质量。
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(3)已知物体的体积V和摩尔体积Vmol,求物体的分子数n,则n= NA m 。
M
(4)已知物体的质量m和摩尔质量M,求物体的分子数n,则n= NA m 。
栏目索引
碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力的作用,因而气体会充满它能达到的整个空 间。分子的运动是杂乱无章的,在某一时刻向着各个方向运动的气体分子 数目都相等。尽管大量分子在做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率 却按一定规律呈现“中间多、两头少”的分布。温度升高气体分子的平 均速率增大,但并不是每个气体分子的速率都增大。 二、固体 1.固体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.晶体的微观结构 (1)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。 (2)用晶体的微观结构解释晶体的特点
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高考物理 江苏省专用
专题十四 热学
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考点清单
考点一 分子动理论、内能
一、物体是由大量分子组成的 1.分子的大小——极小 分子直径的数量级:10-10 m。 分子直径可用油膜法估测。 2.分子的质量很小,一般物质分子质量的数量级是:10-26 kg。 3.阿伏加德罗常数 定义:1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数,用符号NA表示,NA= ① 6.02×1023 mol-1 。
M
二、分子永不停息地做无规则运动 扩散现象和布朗运动都说明分子做无规则运动。运动的剧烈程度与温度 有关。 1.扩散现象:相互接触的物质彼此进入对方的现象。温度② 越高 ,扩散 越快。 2.布朗运动 产生的原因:各个方向的液体分子对颗粒碰撞的③ 不平衡 。
热学实验
专题十四——热学实验专题1.小华同学利用图甲所示装置对适量的冰加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。
图乙是他根据记录的数据绘制的温度~时间图象,根据图象回答:(1)冰属于晶体(选填“晶体”或“非晶体”);(2)在BC阶段物质处于固液共存状态;(3)冰熔化过程所用的时间为10 min;(4)从图乙可以推断出冰的比热容小于水的比热容(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
2.如图所示是“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置。
(1)小刚在组装实验装置的过程中意识到,悬挂温度计的铁杆位置很重要,铁杆位置过高或过低会直接影响实验中对水温的测量。
(2)小刚在实验过程中,判断水是否已经发生了沸腾的根据是: A (填“A”或“B”)A.观察到的现象 B.温度计的示数(3)小刚完成实验后,注意到只有小强还没有完成实验,观察发现,小强没有使用烧杯盖,小刚经过分析认为,烧杯盖在本实验中的作用是减慢水的内能的散失,从而缩短了实验的时间。
(4)小刚还发现,在实验装置相同和组织正确的情况下,各组完成实验的时间也不一样,他又提出了进一步缩短实验时间的两个建议:一个是减少烧杯中水的质量,二是提高烧杯中水的初温,如果你要做这个实验,在采取小刚的建议时,要注意哪些问题?写出其中的一个并说出你的理由。
减少烧杯中水的质量时,水量不宜过少,应能没过温度计的玻璃泡。
3.如图甲,是“探究某种固体物质熔化时温度变化规律”的实验装置(该物质的沸点为217.9℃).图乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。
(1)该物质的熔点是80 ℃。
(2)该物质在AB段的比热容小于在CD段的比热容。
(选填“大于”“小于”或“等于”)(3)实验小组的同学发现加热20min后继续加热,被研究物质的温度却不再升高,这是因为烧杯中的水达到沸点,吸热沸腾,温度不再升高。
4.小嘉同学用如图所示装置探究“水的沸腾”(1)在组装实验器材时,应按照自下而上(填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装,图甲中A、B、C三种读温度计示数的方法正确的是 B (填“A”、“B”或“C”)(2)如图乙示数,由图象可知,在当时条件下,水的沸点是99 ℃;水沸腾后,移去酒精灯,水停止沸腾,说明水沸腾过程中需要吸热(填“吸热”或“放热”)(3)如图丙、丁所示,表示水正在沸腾的图形是图丙;水沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,“白气”实质上是小水滴(填“水蒸气”或“小水滴”)5.小明做“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验,实验装置如图所示。
高中物理选考一轮总复习课件专题十四热学基础篇
效率分析
热机效率受多种因素影响,如燃 料热值、燃烧效率、机械损失等 。提高热机效率是节能减排的重
要途径。
冰箱、空调等制冷设备工作原理简介
01
02
03
制冷原理
利用制冷剂的物理变化( 蒸发吸热、冷凝放热)实 现热量从低温物体向高温 物体的转移。
工作过程
制冷剂在蒸发器内蒸发吸 热,使被冷却物体温度降 低;在冷凝器内冷凝放热 ,将热量排放到环境中。
高中物理选考一轮总复习课 件专题十四热学基础篇
汇报人:XX
汇报时间:20XX-01-17
目录
• 热学基本概念与单位 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 气体动理论基础知识 • 固体、液体和物态变化 • 热学在生活和科技中应用
01
热学基本概念与单位
温度与温标
温度
01
表示物体冷热程度的物理量,是分子热运动平均动能的标志。
01
热力学系统
研究对象与周围环境组成的整 体。
02
状态参量
描述系统状态的物理量,如体 积V、压强p和温度T等。
03
平衡态
系统各部分的宏观性质不随时 间变化的状态。
热力学过程与循环
热力学过程
系统从一个平衡态变化到另一个平衡态的 过程。
循环过程
系统经过一系列变化后回到初始状态的过 程,如卡诺循环。
等温过程
温标
02
温度的数值表示法,分为摄氏温标、华氏温标和热力学温标等
。
摄氏温度与热力学温度的关系
03
T = t + 273.15K。
热量与内能
01
热量
热传递过程中,物体间内能的 转移量,用Q表示,单位是焦
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与图象相关的计算问题
专题14.7 与图象相关的计算问题1.(2020广州一模)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图所示。
已知该气体在状态C时的温度为300K。
求:(i)该气体在状态A、B时的温度分别为多少?(ii)该气体从状态A到B是吸热还是放热?请写明理由。
【命题意图】本题考查理想气体状态方程、气体实验定律、热力学第一定律、对p-V图象的理解及其相关的知识点。
(ii)根据图像可知从A到B气体体积不变所以外界对气体做功 W=0J又T A>T B可知内能变化ΔU<0根据热力学第一定律ΔU=W+Q得Q<0即放热2.(10分)一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化,如图所示,p-T和V-T图各记录了其部分变化过程,试求:①温度为600 K时气体的压强;②在p-T图象上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整.②由V-T图可知,400 K~500 K气体体积不变,气体做等容变化,故在P-T图中图象应延伸到500 K 处,此时压强为1.25×105 Pa;从500 K~600 K,气体做等压变化,压强p2=1.25×105 Pa;故从500 K至600 K为水平直线,故图象如图所示:3.(2020·吉林白山二模)某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如右的pt图象。
已知在状态B时气体的体积V B=3 L,求:(1)气体在状态A的压强;(2)气体在状态C的体积。
【参考答案】(1)0.75 atm (2)2 L【名师解析】(1)从题图中可知气体由A到B是等容变化,初态p B=1.0 atm,T B=(273+91)K=364 K,末态T A=273 K,由p AT A=p BT B得p A273=1364,所以p A=0.75 atm(2)气体由B到C是等温变化, p B=1.0 atm,V B=3 L,p C=1.5 atm,由p B V B=p C V C得:V C=2 L。
新教材适用2024版高考物理一轮总复习第14章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律课件
核心考点·重点突破
考点一 对热力学第一定律的理解 1.热力学第一定给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。 2.对公式ΔU=Q+W的符号的规定
符号 + -
W 外界对物体做功 物体对外界做功
Q 物体吸收热量 物体放出热量
知识点3 能量守恒守恒
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__到另一个物体,在转化或 转移的过程中能量的总量___保__持__不__变___。 2.能源的利用 (1)存在能量耗散和__品__质__下__降____。 (2)重视利用能源时对_环__境___的影响。 (3)要开发新能源(如__太__阳__能___、生物质能、风能等)。
考点二 对热力学第二定律的理解 1.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。
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。 特别提醒:热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,但在有外 界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱;在引 起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能,如气体的绝热膨胀过 程。
3.应用热力学第一定律时,首先要明确研究对象是哪个物体或哪 几个物体组成的系统;其次要正确掌握公式的符号法则,对已知量,必 须按符号法则确定它们的正负号后,再代入公式计算;对未知量,可先 按正号代入公式,根据计算结果的正负,确定问题的答案。
第14章 热学—新高考物理复习课件
(1)分子的体积
①分子的体积很小,它的直径数量级约为_1_0_-_1_0 ___m.
②用油膜法估测分子的直径:让油酸在水面上散开形成单分子油膜,如图所示,设油酸
的体积为V,在水面上散开的面积为S,则油酸分子的直径
.
(2)分子的质量 分子的质量很小,一般分子质量的数量级是10-26 kg. (3)阿伏加德罗常数 1 mol的任何物质中所含的分子数叫阿伏加德罗常数,NA=__6_._0_2_×__1_0_-_23_m__o_l_-1_.
(3)三个实验定律
(4)理想气体
①在_任__何__温__度_、_任__何__压__强_下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体.
②理想气体状态方程:
.
(5)气体分子运动的规律
温度是分子平均动能的标志.对确定的气体而言,温度与分子运动的_平__均__速__率_有关,温度
___越__高__,气体分子热运动的平均速率越大.
3.分子间存在相互作用的引力和斥力
分子之间的引力和斥力同时存在,通常分子力是指分子间引力和斥力的合力.
分子力与分子间距离的关系如图所示,由图可知,分子间的引力和斥力都随分子间距离
的___增__大___而_减__小_____.但斥力比引力变化得__快______. (1)当r=r0(平衡距离)时,F引=F斥,分子力为零. (2)当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为引力. (3)当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力. (4)当r>__1_0_r_0___(即r>10-9 m)时,分子力已经变得十分微弱, 可以忽略不计,可认为分子间作用力为零.
4.分子势能
分子间存在相互作用力,分子间具有由它们的_相__对__位__置_决定的势能叫分子势能.分子势 能的改变与分子力__做__功___有关:分子力做正功,分子势能___减__小___,分子力做负功,分 子势能增加,且分子力做多少功,分子势能就改变多少.
14电功 电热 电功率
专题十四电功电热电功率【中考要求】1、理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行简单计算。
2、能区分用电器的额定功率和实际功率3、通过实验探究,知道在电流一定时,导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。
4、了解家庭电路和安全用电知识。
有安全用电的意识。
电功率的有关计算是中考的热点,常和欧姆定律、串并联电路特点、电能、电流及热学部分综合应用。
计算中,往往涉及的物理量,综合性很强,具有一定的灵活性和难度。
家庭电路与实际联系紧密,在中考中着重考查学生运用已有知识分析和解决实际问题的能力。
中考中常以填空和选择的形式出现。
【考点集训】考点①电功1、定义:电流通过某段电路所做的功叫电功。
2、实质:电流做功的过程,实际就是___能转化为____________能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
3、计算公式:W=______=______(适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出:W=______= ______4、单位:国际单位是______,常用单位是___(______)1度=___千瓦时=_________J6、测量电功:⑴电能表:是测量用户用电器在某一段时间内所做电功(某一段时间内消耗电能)的仪器。
⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样,分别表示:电电能表额定电压220V;允许通过的最大电流是5A;每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数:①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
②电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
考点②电功率1、定义:电流在单位时间内所做的功。
2、物理意义:表示电流____________的物理量灯泡的亮度取决于灯泡的_________大小。
3、电功率计算公式:P=______=______(适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出:P=______= ______4、单位:国际单位______ 常用单位:______5、额定功率和实际功率:⑴额定电压:用电器____________时的电压。
高考物理二轮复习100考点千题精练第十四章热学专题14.5与液柱相关的计算问题(2021年整理)
专题14。
5 与液柱相关的计算问题1。
(2017·广西南宁一模)如图所示,粗细均匀的U形管左端封闭,右端开口,两竖直管长为l1=50 cm,水平管长d=20 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强。
左管内有一段l0=8 cm长的水银封住长为l2=30 cm长的空气柱,现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气,使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降低,要把水银柱全部移到右管中。
(g取10 m/s2)求右管内压强至少降为多少?【参考答案】 2.87×104Pa右管内压强降为p’p’+p l0=p2解得:p'=p2—p l0=2.87×104 Pa2.(2017·安徽合肥质检)图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,下管足够长,图中管的截面积分别为S1=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长度为h1=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强,气体初始温度为300 K,若缓慢升高气体温度。
(g取10m/s2)试求:(1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;(2)当气体温度为525 K时,水银柱上端距玻璃管最上端的距离。
【参考答案】(1)350 K(2)24 cm(2)气体温度由350 K变为525 K经历等压过程,则设水银上表面离开粗细接口处的高度为y,则V3=12S1+yS2解得y=12 cm所以水银上表面离开玻璃管最上端的距离为h=y+l+h1=24 cm3.(2016·邯郸质检)如图所示,在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体。
开始时管道内气体温度都为T0=500 K,下部分气体的压强p=1.25×105 Pa,活塞质量m=0.25 kg,管道的内径横截面积S=1 cm2。
现保持管道下部分0气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为原来的错误!,若不计活塞与管道壁间的摩擦,g取10 m/s2,求此时上部分气体的温度T。
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与液柱相关的计算问题
专题14.5 与液柱相关的计算问题1.(2020·广西南宁一模)如图所示,粗细均匀的U形管左端封闭,右端开口,两竖直管长为l1=50 cm,水平管长d=20 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强。
左管内有一段l0=8 cm长的水银封住长为l2=30 cm长的空气柱,现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气,使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降低,要把水银柱全部移到右管中。
(g取10 m/s2)求右管内压强至少降为多少?【参考答案】 2.87×104 Pa右管内压强降为p'p'+p l0=p2解得:p'=p2-p l0=2.87×104 Pa2.(2020·安徽合肥质检)图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,下管足够长,图中管的截面积分别为S1=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长度为h1=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强,气体初始温度为300 K,若缓慢升高气体温度。
(g取10 m/s2)试求:(1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;(2)当气体温度为525 K 时,水银柱上端距玻璃管最上端的距离。
【参考答案】(1)350 K (2)24 cm(2)气体温度由350 K 变为525 K 经历等压过程,则设水银上表面离开粗细接口处的高度为y,则V 3=12S 1+yS 2 解得y=12 cm所以水银上表面离开玻璃管最上端的距离为h=y+l+h 1=24 cm3.(2020·邯郸质检)如图所示,在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A 封闭体积相等的两部分气体。
开始时管道内气体温度都为T 0=500 K ,下部分气体的压强p 0=1.25×105Pa ,活塞质量m =0.25 kg ,管道的内径横截面积S =1 cm 2。
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专题能力训练热学
1.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。
A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著
B.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律
C.一定质量的理想气体,当它的压强、体积都增大时,其内能一定增加
D.因为液体表面层分子分布比内部稀疏,因此液体表面有收缩趋势
(2)(10分)如图所示,圆柱形汽缸开口向上,竖直放置在水平面上,汽缸足够长,内截面积为S,大气压强为p0。
一厚度不计、质量为m=的活塞封住一定量的理想气体,温度为T0时缸内气体体积为V0。
先在活塞上缓慢放上质量为3m的砂子,然后将缸内气体温度缓慢升高到2T0,求稳定后缸内气体的体积。
2.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。
A.相同质量的0 ℃的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大
B.大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体
C.气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关
D.气体在等压膨胀过程中温度一定不变
(2)(10分)一密闭容器有进气口和出气口可以和外部连通,将进气口和出气口关闭,此时容器内容积为V0,内部封闭气体的压强为p0,将气体缓慢加热,使气体温度由T0=300 K 升至T1=350 K。
①求此时气体的压强。
②保持T1=350 K不变,缓慢由出气口抽出部分气体,使气体压强再变回到p0。
求容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
3. (1)(多选)(5分)下列有关热现象的叙述中正确的是。
A.布朗运动是液体分子无规则的运动
B.分子间不可能同时存在引力和斥力
C.热量可以从低温物体传递到高温物体,但一定要引起其他的变化
D.一定质量的理想气体发生等压膨胀过程,其温度一定升高
(2)(10分)若一条鱼儿正在水下10 m处戏水,吐出一个体积为1 cm3的气泡。
气泡内的气体视为理想气体,且气体质量保持不变,大气压强为p0=1.0×105 Pa,g取 10 m/s2,湖水温度保持不变。
①气泡在上升的过程中,气体吸热还是放热?请简述理由。
②气泡到达湖面时的体积多大?
4.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。
A.温度低的物体内能小
B.外界对物体做功时,物体的内能一定增加
C.温度低的物体分子运动的平均动能小
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.物体吸收热量后,内能不一定增加
(2) (10分)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。
此过程中,气体压强
p=1.0×105 Pa,吸收的热量Q=7.0×102 J,求此过程中气体内能的增量。
5. (1)(多选)(5分)以下说法正确的是。
A.已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离
B.为了保存玉米地的水分,可以锄松地面,破坏土壤里的毛细管
C.随着分子间距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力减小得快,合力表现为引力
D.物质是晶体还是非晶体,比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断
E.能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
(2)(10分)如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的T形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa。
求:
①此时桌面对汽缸的作用力F N;
②现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值。
6.(1)(5分)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
(2)(10分)如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。
活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底相距h。
现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h。
已知大气压强为p0。
重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。
①求温度为T1时气体的压强;
②现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度。
参考答案
1.答案:(1)CD (2)V0
解析:(1)微粒越小,温度越高,布朗运动越显著,选项A错误;第二类永动机不可能制成,是因为违背热力学第二定律,选项B错误;一定质量的理想气体,压强、体积都增大,温度必然升高,内能一定增加,选项C正确;液体表面有收缩趋势,表面层分子分布比内部稀疏,选项D正确。
(2)设初态气体压强为p1,放砂后压强为p2,体积为V2,升温后体积为V3,则有
p1=p0+=1.5p0
p2=p0+=3p0
等温过程,由p1V0=p2V2得V2=0.5V0
等压过程,由得V3=V0
2.答案:(1)AC (2)①p0②
解析:(2)①设升温后气体的压强为p1,
由查理定律得
代入数据得p1=p0。
②抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V,由玻意耳定律得p1V0=p0V
联立解得V=V0
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k,由题意得k=。
3.答案:(1)CD (2)①吸热理由见解析②2 cm3
解析:(1)布朗运动不是液体分子无规则的运动,因为分子是用人的肉眼看不到的,它是液体分子运动时对花粉不规则碰撞的反映,故选项A错误;分子间可以同时存在引力和斥力,故选项B错误;热量可以从低温物体传递到高温物体,但一定要对它做功,也就是要引起其他的变化,选项C正确;一定质量的理想气体发生等压膨胀过程,根据理想气体状态方程=C可知,其温度一定会升高的,故选项D正确。
(2)①气泡上升的过程中体积增大,对外做功,由于保持温度不变,故内能不变,由热力学第一定律可得,气泡需要吸热。
②气泡初始时的压强
p1=p0+ρgh=2.0×105 Pa
气泡浮到水面上的气压
p1=p0=1.0×105 Pa
由气体的等温变化可知,p1V1=p2V2
代入数据可得V2=2 cm3。
4.答案:(1)CDE (2)
5.0×102 J
解析:(1)温度是分子平均动能的标志,温度越低,分子的平均动能越小,但物体的内能不一定越小,所以选项A错误,C正确;改变物体内能的方式有做功和热传递,ΔU=W+Q,所以选项B错误,D、E正确。
(2)理想气体经历等压变化,由盖—吕萨克定律得
解得V B=8.0×10-3 m3
对外做的功W=p(V B-V A)=1.0×105×(8.0×10-3-6.0×10-3) J=2.0×102 J
根据热力学第一定律得ΔU=Q-W
解得ΔU=7.0×102 J-2.0×102J=5.0×102 J。
5.答案:(1)ABE (2)①50 N ②720 K
解析:(1)摩尔体积V=,气体分子所占空间V0=,所以可以求得分子间的平均距离,选项A正确;锄松土壤可以破坏土壤形成的毛细管,可以保存土壤里的水分,所以选项B正确;当分子间距离小于r0时表现为斥力,大于r0时表现为引力,所以随着分子间距离的增大,合力是有时表现为斥力,有时表现为引力,且引力和斥力都减小,选项C错误;晶体和非晶体一般从熔点来判断,选项D错误;根据热力学定律可知,宏观自然过程自发进行是有其方向性,能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性,选项E正确。
(2)①对汽缸受力分析,由平衡条件有
F N+pS=p0S
得F N=(p0-p)S=50 N。
②设温度升高至T时活塞距离汽缸底H,则
气体对外界做功
W=p0ΔV=p0S(H-h)
由热力学第一定律ΔU=Q-W
解得H=12 cm。
气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程,得
解得T=T0=720 K。
6.答案:(1)BCD (2)①+p0②T1
解析:(1)晶体敲碎后,得到的小颗粒仍为晶体,选项A错误;某些晶体在不同方向上有不同的光学性质,选项B正确;同种元素构成的固体,可形成不同的晶体,比如金刚石和石墨,选项C正确;在合适条件下,某些晶体和非晶体可相互转变,选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,内能增加,选项E 错误。
(2)①设气体压强为p1,由活塞平衡知p1S=mg+p0S
解得p1=+p0。
②设温度为T1时气体为初态,回到原位置时为末态,则有
初态:压强p1=+p0,温度T1,体积V1=2hS
末态:压强p2=+p0,温度T2,体积V2=hS
由理想气体的状态方程有
代入初、末态状态参量解得
T2=T1。