2019届一轮复习教科版热力学定律与气体实验定律的结合学案

合集下载

热力学定律与能量守恒定律气体实验定律的综合应用高考物理复习热点题型

热力学定律与能量守恒定律气体实验定律的综合应用高考物理复习热点题型高考物理复习热点题型35 热力学定律与能量守恒定律、气体实验定律的综合应用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 (3)热点题型三封闭气体多过程的问题 (4)汽缸封闭气体问题 (5)活塞封闭气体问题 (6)热点四关联气体的状态变化问题 (7)活塞封闭气体的问题 (7)水银柱封闭气体的问题 (8)热点题型五变质量问题 (8)充气问题 (8)抽气问题 (9)灌气问题 (9)漏气问题 (10)热点题型六热力学第一定律与图象的综合应用 (10)热点题型七热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 (11)【题型演练】 (12)【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【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【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V1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【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【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.【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？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T0，封闭气柱长度为l0＝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l1＝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l2＝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l3.(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l3为多少？【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：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．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．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 cm3.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)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V0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p0，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？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)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)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【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？【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T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝3 m3，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)．【题型演练】1．(2019·四川达州模拟)下列说法正确的是()A．布朗运动就是分子的无规则运动B．热力学温度是国际单位制中7个基本物理量之一C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体D．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的E．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2.(2019·河南开封高三冲刺)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中() A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度不变D．气体压强变大，温度不变E．单位时间内撞击容器壁的分子数减少3．根据热力学定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．热效率为100%的热机是不可能制成的C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段E．吸收了热量的物体，其内能也不一定增加4．(2019·东北三省四市模拟)下列说法中正确的是()A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上．其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E．随着科学技术的发展，人类终会制造出效率为100%的热机5.(2018·哈尔滨六中二次模拟)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．该循环过程中，下列说法正确的是() A．A→B过程中，气体对外界做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．C→D过程中，气体放热E．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化6.(2019·郑州高三质检)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A时的温度为27 ℃，求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量．7.(2019·西藏拉萨中学月考)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变．8.(2019·山东泰安模拟)竖直放置的粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为cm.现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中．已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长．求：(1)此时右管封闭气体的压强；(2)左管中需要倒入水银柱的长度．9..如图所示是某热学研究所实验室的热学研究装置，绝热汽缸A 与导热汽缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两活塞之间为真空，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍．两汽缸内装有理想气体，两活塞处于平衡状态，汽缸A的体积为V0，压强为p0，温度为T0，汽缸B的体积为2V0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的2倍．设环境温度始终保持不变，汽缸A 中活塞不会脱离汽缸A，求：(1)加热前汽缸B中气体的压强；(2)加热达到稳定后汽缸B中气体的体积V B；(3)加热达到稳定后汽缸A中气体的温度T A.10.(2019·河北邯郸模拟)如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，左侧封闭的理想气体柱长l1＝10 cm，右侧封闭的理想气体柱长l2＝14 cm，两侧管内水银面高度相同，初始时左侧管内理想气体的温度为27 ℃.现对左侧管内气体缓慢加热，当它的温度上升到227 ℃时，两侧管内气体体积相等，分别求27 ℃时和227 ℃时左侧管内气体的压强．(右侧管内气体温度不变)。

专题课3 热力学定律与气体实验定律的综合

1.某理想气体的p－V图像如图所示，该气体从状态a开始，经历如图所示的变化过程，先后到达状态b和c。

下列说法正确的是()A．在a→b过程中气体对外界做功，吸收热量B．在a→b过程中气体对外界做功，放出热量C．在b→c过程中外界对气体做功，放出热量D．在b→c过程中外界对气体做功，吸收热量[解析]在a→b过程中气体体积膨胀，对外界做功，根据pVT＝C可知，温度上升，内能增大，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，故A正确，B错误；在b→c过程中气体体积膨胀，对外界做功，根据pVT＝C可知，温度上升，内能增大，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，故C、D错误。

[答案]A2.(2023·河北廊坊统考期末)一定质量的理想气体，其内能与温度成正比。

在初始状态A时，气体的体积为V0、压强为p0、热力学温度为T0，该理想气体从状态A经一系列变化，最终又回到状态A，其变化过程的p－T图像如图所示，其中CA的延长线过坐标原点，A、B在同一竖直线上，B、C在同一水平直线上。

下列说法正确的是()A．从C到A的过程中，气体的体积减小B．从B到C的过程中，单位时间单位面积撞击器壁的分子数目增多C．从A到B的过程中，气体从外界吸热D．从B经过C到A的过程中，气体从外界吸收的热量为2p0V0[解析]从C到A的过程，由理想气体状态方程可得p C V CT C＝p A V AT A，代入数据可得V C＝V A，故从C到A的过程中气体的体积不变，故A错误；从B到C 的过程，温度升高，分子平均动能增大，分子平均撞击力增大，压强不变，单位时间单位面积撞击器壁的分子数目减少，故B 错误；从A 到B 的过程为等温变化，由玻意耳定律可得p A V A ＝p B V B ，解得V B ＝V A 3 ＝V 03 ，气体的体积减小，外界对气体做功，即W >0，气体内能不变，由热力学第一定律知Q <0，即气体向外界放热，故C 错误；从B 经过C 到A 的过程，气体的温度先升高后降低，则内能先增大后减小，整个过程气体的内能不变，由选项C 的解析可知V B ＝V 03 ，从B 到C 的过程中，气体对外界做的功W ＝3p 0⎝ ⎛⎭⎪⎫V 03－V 0 ＝－2p 0V 0，则从B 经过C 到A 的过程中，气体吸收的热量为2p 0V 0，故D 正确。

专题十四热学(2019高考物理一轮复习) 精品优选公开课件

方法4 气体变质量问题的求解方法
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 4.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
题型 4 判断物体内能的变化考法示例4 [多选]关于物体的内能,以下说法中正确的是 A.物体吸收热量,内能一定增大 B.物体放出热量,同时对外做功,内能一定减少 C.物体体积改变,内能可能不变 D.质量相同的0 ℃水的内能比0 ℃冰的内能大解析改变物体内能的方式有做功和热传递,物体吸收热量知,内能变化不确定,A选项错误.由ΔU=W+Q,物体对外做功体做功W取正,物体吸热Q取正,放热Q取负;ΔU为正时,物体内时,物体内能减少,B选项正确.当物体的体积改变时,就有做功传递情况不确定,所以内能可能不变,C选项正确.质量相同的能比0 ℃冰的分子势能大,分子动能一样,所以水的内能大,D 答案 BCD
孤立系统的总熵不会减小. (2)热力学第二定律的微观意义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 (3)第二类永动机:从单一热源吸收热量并把它全部用来对外其他变化的机器.第二类永动机违背热力学第二定律,不可能 3.能量守恒定律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式,或者从一,间距很大,除碰撞外不受力. ②向各个方向运动的气体分子数目都相等. ③分子做无规则运动,大量分子的速率按“中间多、两头少” ④温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,温度升高子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率增大,但不是率都增大. (2)气体的状态参量:压强、温度、体积 ①气体压强的微观意义:大量气体分子无规则运动碰撞器壁处均匀而持续的压力.气体压强在数值上等于作用在单位面 ②气体的温度意义:宏观上温度表示物体的冷热程度,微观上均动能的标志. ③气体的体积:气体体积为气体分子所能达到的空间的体积器的容积.国际单位:立方米,符号:m3,常用单位:升(L)、毫升

高考物理一轮总复习第十三章热学能力课气体实验定律的综合应用练习含解析新人教版

能力课气体实验定律的综合应用一、选择题1．对于一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，当它的体积减小时，下列说法正确的是( )①单位体积内分子的个数增加 ②在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多 ③在单位时间、单位面积上气体分子对器壁的作用力不变 ④气体的压强增大A ．①④B ．①②④C ．①③④D ．①②③④解析：选B 在温度不变的条件下，当它的体积减小时，单位体积内分子的个数增加，气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多，气体压强增大，故B 正确，A 、C 、D 错误．2.(多选)如图所示，一定质量的理想气体，沿状态A 、B 、C 变化，下列说法中正确的是( )A ．沿A →B →C 变化，气体温度不变 B ．A 、B 、C 三状态中，B 状态气体温度最高 C ．A 、B 、C 三状态中，B 状态气体温度最低D ．从A →B ，气体压强减小，温度升高E ．从B →C ，气体密度减小，温度降低解析：选BDE 由理想气体状态方程pVT＝常数可知，B 状态的pV 乘积最大，则B 状态的温度最高，A 到B 的过程是升温过程，B 到C 的过程是降温过程，体积增大，密度减小，选项B 、D 、E 正确，选项A 、C 错误．3.如图所示，U 形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p 0，活塞紧压小挡板．现缓慢升高汽缸内气体的温度，则选项图中能反映汽缸内气体的压强p 随热力学温度T 变化的图象是( )解析：选B 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，缸内气体的压强p 与汽缸内气体的热力学温度T 成正比，在p T 图象中，图线是过原点的倾斜的直线；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，气体发生等压膨胀，在p T 图象中，图线是平行于T 轴的直线，B 正确．二、非选择题4.(2018届宝鸡一模)如图所示，两端开口的汽缸水平固定，A 、B 是两个厚度不计的活塞，面积分别为S 1＝20 cm 2，S 2＝10 cm 2，它们之间用一根细杆连接，B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M 的重物C 连接，静止时汽缸中的空气压强p ＝1.3×105Pa ，温度T ＝540 K ，汽缸两部分的气柱长均为L .已知大气压强p 0＝1×105Pa ，取g ＝10 m/s 2，缸内空气可看作理想气体，不计一切摩擦．求：(1)重物C 的质量M ；(2)逐渐降低汽缸中气体的温度，活塞A 将向右缓慢移动，当活塞A 刚靠近D 处而处于平衡状态时缸内气体的温度．解析：(1)活塞整体受力处于平衡状态，则有pS 1＋p 0S 2＝p 0S 1＋pS 2＋Mg代入数据解得M ＝3 kg.(2)当活塞A 靠近D 处时，活塞整体受力的平衡方程没变，气体压强不变，根据气体的等压变化有S 1＋S 2L T ＝S 2×2LT ′解得T ′＝360 K. 答案：(1)3 kg (2)360 K5.(2018届鹰潭一模)如图所示，是一个连通器装置，连通器的右管半径为左管的两倍，左端封闭，封有长为30 cm 的气柱，左右两管水银面高度差为37.5 cm ，左端封闭端下60 cm 处有一细管用开关D 封闭，细管上端与大气联通，若将开关D 打开(空气能进入但水银不会入细管)，稳定后会在左管内产生一段新的空气柱．已知外界大气压强p 0＝75 cmHg.求：稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少？解析：空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段仅30 cm ，初始状态对左端上面空气有p 1＝p 0－h 1＝75 cmHg －37.5 cmHg ＝37.5 cmHg末状态左端上面空气柱压强p 2＝p 0－h 2＝75 cmHg －30 cmHg ＝45 cmHg 由玻意耳定律p 1L 1S ＝p 2L 2S 解得L 2＝p 1L 1p 2＝37.5×3045cm ＝25 cm 上段水银柱上移，形成的空气柱长为5 cm ，下段水银柱下移，与右端水银柱等高设下移的距离为x ，由于U 形管右管内径为左管内径的2倍，则右管横截面积为左管的4倍，由等式7.5－x ＝x4，解得x ＝6 cm所以产生的空气柱总长为L ＝(6＋5＋25)cm ＝36 cm. 答案：36 cm6.(2019届河北四市调研)如图，横截面积相等的绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两汽缸内都装有理想气体，初始时体积均为V 0、温度为T 0且压强相等，缓慢加热A 中气体，停止加热达到稳定后，A 中气体压强变为原来的1.5倍，设环境温度始终保持不变，求汽缸A 中气体的体积V A 和温度T A .解析：设初态压强为p 0，对汽缸A 加热后A 、B 压强相等：p B p 0B 中气体始、末状态温度相等，由玻意耳定律得 p 0V 0p 0V B2V 0＝V A ＋V B 解得V A ＝43V 0对A 部分气体，由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝错误! 解得T A ＝2T 0.答案：43V 0 2T 07.(2018年全国卷Ⅲ)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．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p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p ，此时原左、右两边空气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)①式中ρ为水银密度，g 为重力加速度．由玻意耳定律有p 1l 1＝pl 1′② p 2l 2＝pl 2′③ l 1′－l 1＝l 2－l 2′④由①②③④式和题给条件得l 1′＝22.5 cm l 2′＝7.5 cm.答案：22.5 cm 7.5 cm8.(2019届福州质检)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑绝热汽缸，汽缸下面有加热装置．开始时整个装置处于平衡状态，缸内理想气体Ⅰ、Ⅱ两部分高度均为L 0，温度均为T 0.已知活塞A 导热、B 绝热，A 、B 质量均为m 、横截面积为S ，外界大气压强为p 0保持不变，环境温度保持不变．现对气体Ⅱ缓慢加热，当A 上升h 时停止加热，求：(1)此时气体Ⅱ的温度；(2)若在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m 时，气体Ⅰ的高度．解析：(1)气体Ⅱ这一过程为等压变化初状态：温度T 0、体积V 1＝L 0S 末状态：温度T 、体积V 2＝(L 0＋h )S 根据查理定律可得V 1T 0＝V 2T解得T ＝L 0＋hL 0T 0. (2)气体Ⅰ这一过程做等温变化初状态：压强p 1′＝p 0＋mg S体积V 1′＝L 0S末状态：压强p 2′＝p 0＋2mgS体积V 2′＝L 1′S由玻意耳定律得p 1′L 0S ＝p 2′L 1′S 解得L 1′＝p 0S ＋mgp 0S ＋2mgL 0.答案：(1)L 0＋h L 0T 0 (2)p 0S ＋mgp 0S ＋2mgL 0 |学霸作业|——自选一、选择题1.(多选)(2018届兰州一中月考)如图所示，密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则( )A ．氢分子的平均动能增大B ．氢分子的势能增大C ．氢气的内能增大D ．氢气的内能可能不变E ．氢气的压强增大解析：选ACE 温度是分子的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故A 正确；氢气视为理想气体，气体分子势能忽略不计，故B 错误；密闭容器内气体的内能由分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大，故C 正确，D 错误；根据理想气体的状态方程pV T＝C 可知，氢气的体积不变，温度升高则压强增大，故E 正确．2．(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( ) A ．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈 B ．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈 C ．压强变大时，分子间的平均距离必然变小 D ．压强变小时，分子间的平均距离可能变小解析：选BD 根据理想气体的状态方程pV T＝C 可知，当压强变大时，气体的温度不一定变大，分子热运动也不一定变得剧烈，选项A 错误；当压强不变时，气体的温度可能变大，分子热运动也可能变得剧烈，选项B 正确；当压强变大时，气体的体积不一定变小，分子间的平均距离也不一定变小，选项C 错误；当压强变小时，气体的体积可能变小，分子间的平均距离也可能变小，选项D 正确．V 与温度T 的关系图象，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的压强分别为p A 、p B 、p C ，则下列关系式中正确的是( )A ．p A <pB ，p B <pC B ．p A >p B ，p B ＝p C C ．p A >p B ，p B <p CD ．p A ＝p B ，p B >p C解析：选A 由pVT＝常量，得A 到B 过程，T 不变，体积减小，则压强增大，所以p A <p B ；B 经等容过程到C ，V 不变，温度升高，则压强增大，即p B <p C ，所以A 正确．二、非选择题4．图甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V T 图象．已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A →B 过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中T A 的温度值；(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p T 图象，并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．解析：(1)从题图甲可以看出，A 与B 连线的延长线过原点，所以A →B 是一个等压变化，即p A ＝p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A ＝V BT B所以T A ＝V A V BT B ＝,0.6)×300 K＝200 K.(2)由题图甲可知，由B →C 是等容变化，根据查理定律得p B T B ＝p C T C所以p C ＝T C T B p B ＝400300p B ＝43p B ＝43×1.5×105 Pa ＝2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p T 图象如图所示．答案：(1)等压变化 200 K (2)见解析5.(2018届商丘一中押题卷)如图所示，用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分A 、B 两部分，初态时已知A 、B 两部分气体的热力学温度分别为330 K 和220 K ，它们的体积之比为2∶1，末态时把A 气体的温度升高70 ℃，把B 气体温度降低20 ℃，活塞可以再次达到平衡．求气体A 初态的压强p 0与末态的压强p 的比值．解析：设活塞原来处于平衡状态时A 、B 的压强相等为p 0，后来仍处于平衡状态压强相等为p .根据理想气体状态方程，对于A 有p 0V A T A ＝pV A ′T A ′① 对于B 有 p 0V B T B ＝pV B ′T B ′② 化简得V A ′V B ′＝83③ 由题意设V A ＝2V 0，V B ＝V 0④ 汽缸的总体积为V ＝3V 0⑤ 所以可得V A ′＝811V ＝2411V 0⑥将④⑥代入①式得p 0p ＝910. 答案：9106.(2018年全国卷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p 0，温度均为T 0.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 .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T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ②联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0③ 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T 2；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＋mg p 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 .答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg )h 7.(2016年全国卷Ⅲ)一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变．解析：设初始时，右管中空气柱的压强为p 1，长度为l 1；左管中空气柱的压强为p 2＝p 0，长度为l 2.活塞被下推h 后，右管中空气柱的压强为p 1′，长度为l 1′；左管中空气柱的压强为p 2′，长度为l 2′.以cmHg 为压强单位．由题给条件得p 1＝p 0＋(20.0－5.00)cmHg ① l 1′＝,2)))cm ②由玻意耳定律得p 1l 1＝p 1′l 1′③ 联立①②③式和题给条件得p 1′＝144 cmHg ④依题意p 2′＝p 1′⑤l 2′＝4.00 cm ＋,2) cm －h ⑥由玻意耳定律得p 2l 2＝p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h ＝9.42 cm. 答案：144 cmHg 9.42 cm8.(2019届沈阳模拟)如图所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ，质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧处于原长，已知周围环境温度为T 0，大气压强恒为p 0，弹簧的劲度系数k ＝p 0Sl 0(S 为活塞横截面积)，原长为l 0，一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某一值时保持恒定，此时活塞向右移动了l 0p 0.(1)求此时缸内气体的温度T 1；(2)对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部l 0时，求此时缸内气体的温度T 2.解析：(1)汽缸内的气体，初态时：压强为p 0，体积为V 0＝Sl 0，温度为T 0末态时：压强为p 1p 0，体积为V 1＝S (l 0l 0) 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1解得T 1T 0.(2)当活塞移动到距汽缸底部l 0时，体积为V 2Sl 0，设气体压强为p 2 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p 2V 2T 2此时活塞受力平衡方程为p 0S ＋F －p 2S ＋k (l 0－l 0)＝0l 0后压力F 保持恒定，活塞受力平衡 p 0S ＋Fp 0S －k (l 0)＝0解得T 2T 0. 答案：T 0 T 09．(2017年全国卷Ⅱ)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压，温度T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .(1)求该热气球所受浮力的大小； (2)求该热气球内空气所受的重力；(3)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．解析：(1)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝mV 0① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρ(T )＝m V T② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V TT③ 联立①②③式得ρ(T )＝ρ0T 0T④气球所受到的浮力为f ＝ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f ＝Vgρ0T 0T b.⑥(2)气球内热空气所受的重力为G ＝ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G ＝Vg ρ0T 0T a.⑧ (3)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得mg ＝f －G －m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨式得m ＝Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0. 答案：(1)Vgρ0T 0T b (2)Vgρ0T 0T a(3)Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0。

2019届一轮复习人教版气体实验定律和热力学定律课件(43张)

第68课时气体实验定律和热力学定律
(重点突破课)
基础点•自主落实
重难点•师生互动
课时达标检测阶段综合评估
返回
基础点•自主落实
返回
[必备知识]
1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成
一定质量的某一定质量的某种种气体，在温度气体，在体积不内容不变的情况下，变的情况下，压压强与体积成强与热力学温度
返回
解析：气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A 错误；内能与物体的运动速度无关，B 错误；气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C 正确；一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，D 正确；根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E 正确。答案：CDE
返回
2． (2017· 江苏高考)一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 变化到状态 C，其 VT 图像如图所示。下列说法正确的有( A．A→B 的过程中，气体对外界做功 B．A→B 的过程中，气体放出热量 C．B→C 的过程中，气体压强不变 D．A→B→C 的过程中，气体内能增加 )
返回
解析：由题图可知，从 A 到 B 气体的体积减小，外界对气体做功，A 项错误；从 A 到 B 过程气体的温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放出热 V 量，B 项正确；从 B 到 C 过程中 T是一个常数，气体发生的是等压变化，气体的温度降低，内能减少，C 项正确，D 项错误。答案：BC
反比
成

专题53 气体定律与热力学定律-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)

知识回顾1．热力学定律2．理想气体的实验定律与状态方程例题分析【例1】(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图象如图所示，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【答案】ABE【例2】如图所示，两汽缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是B 的2倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两汽缸除A 顶部导热外，其余部分均绝热．两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a 、b ，活塞下方充有氮气，活塞a 上方充有氧气，当大气压为p 0，外界和汽缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a 离汽缸顶的距离是汽缸高度的14，活塞b 在汽缸正中间．(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a 上升，当活塞a 上升的距离是汽缸高度的116时，求氧气的压强．【解析】 (1)活塞b 升至顶部的过程中，活塞a 不动，活塞a 、b 下方的氮气经历等压过程．设汽缸A 的容积为V 0，氮气初态体积V 1，温度为T 1；末态体积为V 2，温度为T 2，据题意，汽缸B 的容积为V 04，由题给数据和盖—吕萨克定律有 V 1＝34V 0＋12 V 04＝78V 0① V 2＝34V 0＋14V 0＝V 0② V 1T 1＝V 2T 2③由①②③式和题给数据得T 2＝320 K ④规律总结解决理想气体三个实验定律的注意事项理想气体的三个实验定律是高考考查的主要内容，考查的频率很高，其中玻意耳定律考得最多，解决好此类问题应注意以下几点．①选定题意中的“一定量的气体”为研究对象；②注意分析可能的临界现象，确定其临界点，并分析临界点具有的物理意义．例如在临界点的两侧，气体可能有不同的变化规律；③确定研究对象的“变化过程”，并确定始、末状态的相应参量(p1、V1、T1)与(p2、V2、T2)，分析其恒定不变的参量，在变化的参量中，确定已知量与待求量；④选用相应的实验定律求解；⑤合理使用各物理量的单位，p、V的单位只要始末状态统一即可，但T的单位必须用“K”．专题练习1.(多选)(2017年长沙模拟)如图所示，质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内．活塞可在汽缸内无摩擦滑动．现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热．设汽缸处在大气中，大气压强恒定．经过一段较长时间后，下列说法正确的是()A．汽缸中气体的压强比加热前要大B．汽缸中气体的压强保持不变C．汽缸中气体的体积比加热前要大D．汽缸中气体的内能可能和加热前一样大E．活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少【答案】：BCE2 . 如图所示为一定质量的理想气体在p－V图象中的等温变化图线，A、B是双曲线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则()A．S1<S2 B．S1＝S2C．S1>S2 D．S1与S2的大小关系无法确定【答案】B【解析】△OBC的面积为OC·BC=p B V B，同理△OAD的面积为p A V A，而A、B为等温线上的两点，即p A V A=p B V B，所以，两个三角形的面积相等，故B正确，ACD错误。

气体实验定律和热力学定律的综合应用(核心考点精讲精练)(解析版)—2025年高考物理一轮复习

气体实验定律和热力学定律的综合应用（核心考点精讲精练）1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题气体实验定律、热力学第一定律2024年重庆卷计算题气体实验定律、热力学第一定律2024年贵州卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对气体实验定律和热力学第一定律的综合应用的考查较为频繁，大多以计算题中出现，题目难度要求也较高。

【备考策略】1.能够熟练借助动力学和气体实验定律，处理有关气体的综合问题。

2.能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。

【命题预测】重点观点气体实验定律的综合应用，特别变质量的问题处理方法。

一、理想气体实验定律1．三大实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2或p1p2＝T1T2V1T1＝V2T2或V1V2＝T1T2图像2．理想气体的状态方程(1)表达式：p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C。

(2)适用条件：一定质量的理想气体。

二、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变化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)符号法则物理量W QΔU＋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三、热力学第二定律及能量守恒定律1．热力学第二定律(1)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)用熵的概念表述在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”)。

(3)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。

2．能量守恒定律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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2019届高考物理一轮复习第十三单元鸭部分13_3理想气体状态方程与热力学定律配套课件新人教版选修3_3

符号＋－ 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小
三、热力学第二定律表述一：热量不能自发地由低温物体传递到高温物体．表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
两类永动机 (1)第一类永动机：不消耗任何能量，却不断地对外做功的机器，违背能量守恒定律． (2)第二类永动机：没有冷凝器，只从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器，违背了热力学第二定律．
(1)求下部分气体的压强多大； (2)现通过加热丝对下部气体进行缓慢加热，使下部气体的温度变为 127 ℃，求稳定后活塞 M、N 距离底部的高度．
【答案】【解析】
(1)1.5×105 Pa
(2)22 cm
16 cm
(1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得：
pS＝mg＋p0S 1×10 mg 5 5 得 p＝p0＋＝1.0×10 Pa＋－4 Pa＝1.5×10 Pa. S 2×10 (2)对下部气体进行分析，初状态压强为 p0，体积为 h2S，温度为 T1，末状态压强为 p，体积设为 h3S，温度为 T2 p0h2S ph3S 由理想气体状态方程可得：＝ T1 T2
考点讲练
考点一
理想气体状态方程的应用
1．气态方程及推论 p1V1 p2V2 pV (1) ＝或＝C. T1 T2 T (2)pV＝nRT(R 为常数，n 为气体的摩尔数) m V m 1 (3)推导：pV＝nRT＝ RT⇒p＝ ·RT＝ ρRT M M M p 则＝C(ρ 为气体密度) ρT
13.3
理想气体状态方程与热力学定律
知识清单
一、理想气体状态方程理想气体 (1)微观上，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，不计分子势能，气体内能等于分子动能． (2)宏观上，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，遵守气体实验定律，可视为理想气体．理想气体状态方程 p1V1 p2V2 pV ＝或＝C. T1 T2 T

高二物理：热力学定律与气体实验定律的综合应用

(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370 J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？
转到解析
4.备选训练
【备选训练1】一定质量的某种理想气体从状态A开始按图4所示的箭头方向经过状态B达到状态C，已知气体在A 状态时的体积为1.5 L，求： (1)气体在状态C时的体积； (2)说明A→B、B→C两个变化过程是吸热还是放热，并比较A→B、B→C两个过程中热量的大小。
1．[热力学定律与气体图象结合] (2016·深圳第一次调研)如图3所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列说法正确的是( )
A．气体体积变大 B．气体温度升高 C．气体从外界吸收热量 D．气体的内能不变 E．气体放出热量
解析 a→b，p－T图线的斜率反映的变化，a→b，p－T图线的斜率减小，
A．AB过程中，气体放出热量 B．BC过程中，气体分子的平均动能增大 C．CD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．DA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 E．若气体在BC过程中内能变化量的数值为2 kJ，与外界交换的热量为7 kJ，则在此过程中气体对外做的功为5 kJ
转到解析
V增大，T升高，内能增加，根据ΔU＝W＋Q，ΔU＞0，W＜0，故Q＞0，
气体吸热，A、B、C正确，D、E错误。答案ABC
解析显隐
2．[热力学定律与气体实验定律综合]一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图4所示水平放置。活塞的可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12 cm，离汽缸口的距离L2＝3 cm。外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10 m/s2 ，求：(1)此时气体的温度为多少？

2024届高考物理一轮复习导学案：气体实验定律的微观解释+热力学第一定律

一、气体的宏观量与微观量的关系1.温度与分子的平均动能：温度是分子的平均动能的标志。

温度越高，分子的平均动能越（大、小）。

2.体积与单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数：一定量的气体，体积越小，单位体积内的分子数越（多、少），单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数越（多、少）。

3.压强的微观解释：（1）气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越（大、小），气体的压强就越（大、小）（2）气体分子越密集，单位时间内对器壁单位面积碰撞的分子越（多、少），气体的压强就越（大、小）。

二、气体实验定律的微观解释1．对玻意耳定律（等温变化）的微观解释温度不变，分子的平均动能不变。

体积越小，分子的数密度越（大、小），单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就越（多、少），气体的压强就（增大、减小）。

2．对查理定律（等容变化）的微观解释体积不变，则分子数密度不变。

温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变（大、小），所以气体的压强（增大、减小）。

3．对盖－吕萨克定律（等压变化）的微观解释温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变（大、小），而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度（增大、减小），所以气体的体积（增大、减小）。

23---24学年高三一轮复习物理学案热学5 总第（）期学生姓名班级学号课题：气体实验定律的微观解释热力学第一定律组编人：校对人：使用日期：【练习1】（多选）两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是()A．压强小的容器中气体的温度比较高B．压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少C．压强小的容器中气体分子的平均动能比较小D．压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大【练习2】（多选）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变*【拓展训练】（多选）对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是()A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小三、改变物体内能的两种方式做功和热传递．四、热力学第一定律1.内容：一个热力学系统内能的变化量ΔU等于外界对它所做的功W与外界向它传递的热量Q之和。

(新课标)高考物理大一轮复习热点集训11气体实验定律、热力学实验定律的应用课件

②将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小1 cm.已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为是－ 273℃.求：
(1)实际大气压为多少cmHg? (2)初始状态玻璃管内的空气柱有多长？
第六页，共26页。
解析：设大气压强相当于高为H的水银柱产生的压强，初始状态空气柱的长度为x，玻璃管的横截面积为S.
第八页，共26页。
3.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态A，由过程AB到达状态B，后又经过程BC到达状态C，如图所示．设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和TA. 在状态B时的体积为VB.在状态C时的温度为TC.
(1)求气体在状态B时的温度TB； (2)求气体在状态A的压强pA与状态C的压强pC之比．
气体一定从外界吸收热量．
答案：(1)76p0
6 (2)7
吸热，原因见解析
第二十二页，共26页。
8.如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L＝21 cm的气柱，气体的温度为t1＝7 ℃，外界大气压取p0＝1.0×105 Pa(相当于75 cm高的汞柱的压强)．
第十页，共26页。
4．(2016·山东枣庄一模)如图甲所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为S＝1×10－3m2.活塞的质量为m＝2 kg，厚度不计．在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动， B下方汽缸的容积为1.0×10－3 m3，A、B之间的容积为2.0×10－4 m3，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa.开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27℃.现缓慢加热缸内气体，直至327℃. 求：

2019版高考物理一轮复习第十四章热学第2讲热力学定律与能量守恒课件

1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起,(若不计气泡内空气分子
势能的变化)则 ( B )
A.气泡对外做功,内能不变,同时放热 B.气泡对外做功,内能不变,同时吸热 C.气泡内能减少,同时放热 D.气泡内能不变,不吸热也不放热答案 B 在气泡缓慢上升的过程中,气泡外部的压强逐渐减小,气泡膨胀,对外做功。但由于外部恒温,且气泡缓慢上升,故可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度,内能不变。由热力学第一定律知,气泡需从外界吸收热量,且吸收的热量等于对外界所做的功。
2.对公式ΔU=Q+W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
ΔU 内能增加内能减少
2-1 (2017北京西城二模,14)对一定质量的气体,忽略分子间的相互作
用力。当气体温度升高时,下列判断正确的是 ( B )
A.气体的内能不变 B.气体分子的平均动能增大 C.外界一定对气体做功 D.气体一定从外界吸收热量
答案 B 因为外界对气体做功,W取正值,即W=8×104 J;内能减少,ΔU取负值,即ΔU=-1.2×105 J;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q=ΔU-W=-1. 2×105 J-8×104 J=-2×105 J,即B选项正确。
3.(多选)对于一定质量的气体 ( AC)
A.吸热时其内能可以不变 B.吸热时其内能一定不变 C.不吸热也不放热时其内能可以减小 D.不吸热也不放热时其内能一定不变
答案 B 气体内能等于气体内所有分子热运动的动能与分子势能之和,由于忽略分子间的相互作用力,分子势能为零,所以气体内能等于气体内所有分子热运动的动能,温度升高,分子平均动能增大,内能增大, B正确,A错误。由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,内能增大,W、Q不一定都是正值,C、D错误。

热力学定律与气体实验定律的综合应用

3.规律方法
1、气体实验定律与热力学定律的综合问题的基本处理方法 (1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体。 (2)解决具体问题时，根据不同的变化过程，找出与之相关的气体状态参量，利用相关规律解决． (3)对理想气体，只要体积变化外界对气体(或气体对外界)要做功W＝pΔV；只要温度发生变化，其内能要发生变化．（注意：符号法则） (4)结合热力学第一定律ΔU＝W＋Q求解问题．
200 J
解析显隐
【跟踪训练】一定质量的理想气体由状态A 变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图示，则此过程( ). A．气体的密度增大 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收了热量 D．气体分子的平均动能增大
解析
答案
题型2、对p-T图像的考查
例2、一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程ab 、bc、ca回到原状态，其P﹣T图象如图所示．下列判断正确的是（ADE ）
解题关键知识点：p-V图线中，等容线是原点的倾斜直线，斜率越大，体积越小.
A．过程 ab 中气体一定吸热 B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C．过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b、和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小 E．b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
2、判断理想气体内能变化的方法：（1）若做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化要用热力学第一定律分析。（2）若过程是绝热的，则Q=0, W= △U, 即外界对物体（物体对外界）做的功等于物体内能的增加量（减少量）。（3）等容变化，W=0，Q=△U,即物体吸收（放出）的热量等于物体内能的增加量（减少量）。（4）等温变化，△U=0，则W+Q=0或W=-Q,即外界对物体做的功等物体放出的热量（物体对外界做的功等于物体吸收的热量）。

高考物理一轮总复习第十三章热学能力课气体实验定律的综合应用课件

2021/12/9
第十二页，共四十三页。
解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为 V1，压强为 p1；下方气体的体积为 V2，压强为 p2.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
p0V2 ＝p1V1① p0V2 ＝p2V2② 由已知条件得 V1＝V2 ＋V6 －V8 ＝1234V③
2021/12/9
第十五页，共四十三页。
(1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强．
2021/12/9
第十六页，共四十三页。
解析：(1)水银面上升至 M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为 V，压强等于待测气体的压强 p.提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高时，K1 中水银面比顶端低 h；设此时封闭气体的压强为 p1，体积为 V1，则
2021/12/9
第十一页，共四十三页。
|练高分| 1.(2018 年全国卷Ⅰ)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 p0.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．
pmax＝πρ4gVl20d2.
答案：(1)4V0＋ρππgdh22dl－2 h
πρgl2d2 (2) 4V0
2021/12/9
第十八页，共四十三页。
考点二理想气体状态方程的应用——师生共研