高二物理热学

高二物理热学内容摘要：

数的一种方法 ． 若已知金属环质量 m＝ kg， 半径为 r＝ m， 当用 T＝ N的力向上提金属环时 ， 恰好可以将金属环提离液面 ， 求该种液体的表面张力系数 α.(g＝ m/s2) 【 点拨 】 (1)根据晶体与非晶体的特性区别解答 ． (2)由题目中表面张力系数的定义 ， 列平衡方程解答 ． 【 解析 】 所有的金属都是晶体，因而黄金也是晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状， A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体， B错误；单晶体的物质性质各向异性是指某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性， C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状， D正确． 当恰将金属环提高液面时，表面张力竖直向下，金属环受力如图所示． 设表面张力系数 α ，则表面张力 F ＝ 4π rα ，由受力平衡得： T ＝ G＋ F ＝ mg ＋ 4π rα ，可得 α ＝T － mg4π r＝1. 15 － 0 . 10 9 . 84 3 . 14 0. 20 N/m ＝ 10－ 2 N/m. 【 答案 】 (1)D (2) 10－ 2 N/m 1. (2020海南卷 )下列说法正确的是 ________． A. 当一定质量的气体吸热时 ， 其内能可能减小 B. 玻璃 、 石墨和金刚石都是晶体 ， 木炭是非晶体 C. 单晶体有固定的熔点 ， 多晶体和非晶体没有固定的熔点 D. 当液体与大气相接触时 ， 液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部 E. 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 ， 与单位体积内气体的分子数和气体温度有关 【 解析 】 一定质量的气体吸热时 ， 如果同时对外做功 ， 且做的功大于吸收的热量 ， 则内能减小 ， A正确；玻璃是非晶体 ， B错误；多晶体也有固定的熔点 ， C错误；液体表面层内的分子液体内部分子间距离的密度都大于大气 ， 因此分子力的合力指向液体内部 ， D正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 ， 决定气体的压强 ， 因此与单位体积内分子数和气体的温度有关 ， E正确 ． 【 答案 】 ADE 气体压强的产生与计算 一位质量为 60 kg的同学为了表演 “ 轻功 ” ，他用打气筒给 4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体 )，然后将这 4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示 (1)关于气球内气体的压强 ， 下列说法正确的是 ( ) A. 等于大气压强 B. 是由于气体重力而产生的 C. 是由于气体分子之间的斥力而产生的 D. 是由于大量气体分子的碰撞而产生的 (2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中 ，球内气体温度可视为不变 ． 下列说法正确的是 ( ) A. 球内气体体积变大 B. 球内气体体积变小 C. 球内气体内能变大 D. 球内气体内能变小 (3)为了估算气球内气体的压强 ， 这位同学在气球的外表面涂上颜料 ， 在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为 cm的方格纸 ． 表演结束后 ， 留下气球与方格纸接触部分的 “ 印迹 ” 如图所示 ． 若表演时大气压强为 105Pa，取 g＝ 10 m/s2 ， 则气球内气体的压强为________Pa.(取四位有效数字 ) 气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下 “ 印迹 ” ，这一 “ 印迹 ” 面积与方格纸上留下的 “ 印迹 ” 面积存在什么关系 【 点拨 】 (1)气球内气体的压强与大气压强的区别 ． (2)温度不变时，一定质量的气体，压强与体积的关系 【 解析 】 (1)气球中的气体压强等于大气压强与气球材料本身的弹力产生的压强之和 ， A错误；气球内气体的压强是由于大量气体分子不断的碰撞气球壁产生的 ， D正确； B、C错误 ． (2)变化过程中 ， 气球内的气体温度不变 ， 则内能不变 ， C、D错误 ． 人站上去 ， 气球内气体压强变大 ， 由理想气体状态方程＝常数 ， 可知气体的体积缩小 ， A错误 ， B正确 ． (3)数格可知人的压力的作用面积约为 m2， 由此可以算出人产生的压强 ， 与大气压相加可以算出气球内气体的压强为 ， 可忽略不计 ，所以气球上下的印记大小相同 ． 【 答案 】 (1)D (2)B (3) 105 Pa 面积相同 点睛笔记 气体压强的计算方法 (1)液体封闭的气体的压强的确定 ① 平衡法：选与气体接触的液体为研究对象进行受力分析 ， 利用它的受力平衡 ， 求出气体的压强 ． ② 取等压面法：根据同种液体同一水平液面处于压强相等 ， 在连接器内灵活选取等压面 ， 由两侧压强相等建立方程求出压强 ． (2)固体 (活塞和气缸 )封闭的气体压强的确定 由于该固体必定受到被封闭气体的压力 ， 所以可以对该固体进行受力分析 ，由平衡条件建立方程 ， 来找出气体压强与其他力的关系 ． (3)加速运动系统中封闭气体压强的确定 选与气体接触的液柱或活塞等为研究对象进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解 2. (2020全国卷 Ⅰ )下列说法正确的是 ( ) A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量 C. 气体分子热运动的平均动能减少 ， 气体的压强一定减小 D. 单位体积的气体分子数增加 ， 气体的压强一定增大 【 解析 】 根据压强的定义 A正确 ， B错误 ． 气体分子热运动的平均动能减小 ， 说明温度降低 ， 但不能说明压强也一定减小 ， C错误 ． 单位体积的气体分子增加 ， 但温度降低气体的压强有可能减小 ， D错误 ． 【 答案 】 A 气体实验定律的有关计算 一定质量的理想气体由状态 A变为状态 D， 其有关数据如图甲所示 ， 若状态 D的压强是 2 104 Pa. (1)求状态 A的压强 ． (2)请在乙图中画出该状态变化过程的 pT图象 ， 并分别标出 A、 B、 C、 D各个状态 ， 不要求写出计算过程 ． 【 点拨 】 读出 VT图上各点的体积和温度 ， 由理想气体状态方程即可求出各点对应的压强 ． 【 解析 】 (1)据理想气体状态方程： 则 pA＝＝ 4 104 Pa. (2)由理想气体状态方程可分别求出： pB＝＝ 16 104 Pa. pC＝＝ 4 104 Pa. 所以可得 pT图象及 A、 B、 C、 D各个状态如图所示 ． 【 答案 】 见解析 3. (高考改编题 )一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、 bc、 cd、 da四个过程 ， 其中 bc的延长线通过原点 ， cd垂直于 ab且与水平轴平行 ， da与 bc平行 ， 则气体体积在 ( ) A. ab过程中不断减小 B. bc过程中保持不变 C. cd过程中不断增加 D. da过程中保持不变 【 解析 】 首先，因为 bc的延长线通过原点，所以 bc是等容线，即气体体积在 bc过程中保持不变， B正确； ab是等温线，压强减小则体积增大， A错误； cd是等压线，温度降低则体积减小， C错误；连接 aO交 cd于 e，则 ae是等容线，即 Va＝ Ve，因为 VdVe，所以 Vd＜ Va，所以 da过程中体积变化， D错误． 【 答案 】 B 晶体和非晶体 如图是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线下列选项中组合正确的是 ( ) ① 是晶体 ② 是晶体 ③ 是非晶体 ④ 是非晶体 A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ③④ 【 点拨 】 晶体开始熔化 ， 熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列 ， 温度不发生变化 ． 而对非晶体加热 ， 固体先变软 ， 然后变为粘滞性很大的液体 ， 温度不断升高 ． 【 解析 】 晶体在熔化过程中 ， 不断吸热 ， 但温度却保持不变 (熔点对应的温度 )． 而非晶体没有固定的熔点 ，不断加热 ， 非晶体先变软 ， 然后熔化 ， 温度却不断上升 ，因此 ， a对应的是晶体 ， b对应的是非晶体 ． 选项 ①④ 正确 ． 【 答案 】 C 4. 关于晶体和非晶体 ， 下列说法正确的是 ( ) A. 有规则几何外形的固体一定是晶体 B. 晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的 ， 具有空间上的周期性 C. 晶体一定具有各向异性的特点 D. 某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布 【 解析 】 有规则几何外形的固体不一定是晶体 ， 因为也可以用人工的方法使固体有规则的几何外形 ． 多晶体是由许多杂乱无章的小晶体组成的 ， 它就没有确定的几何外形 ，在不同方向上其物理性质是相同的 ． 某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布 ， 如碳原子的层状结构成为石墨 ，碳原子的等距结构成为金刚石 ． 【 答案 】 D 一端封闭开口向下竖直放置的 U形管，如图所示，设两管中水银柱高度差为 h，水银密度为 ρ，外界大气压强为 p0，则封闭端气体的压强为多大。 【 错解 】 p0＋ ρgh 【 正确 】 误认为开口端水银柱高度小于封闭端水银高度是由于封闭端气体压强大于外界大气压强 ， 所以水银才从左管流向右管 ， 直至水银柱的高度差产生的压强等于气体压强跟外界压强之差为止 ， 因而得出 p＝ p0＋ 不理解气体在一定状态下总是处于平衡状态 ， 因而必须根据平衡原理来确定在某一状态下的压强 ． 为了确定气体在某一状态下的压强，可先选择跟封闭端气体接触的分界面，如图中虚线所示，取分界面上 A、 B两点以及开口处水银面上一点 C，根据平衡原理，气体压强 p＝ pA＝ pB，外界大压强为 p0，对于水银面 C，满足 p＋ ρgh＝ p0，可得 p＝ p0－ ρgh. 【 答案 】 p0－ ρgh 第 3节 热力学定律与能量守恒定律 一 、 热力学第一定律和能量守恒定律 1. 改变内能的两种方式 ——做功和热传递 (1)等效性：做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 ． (2)本质区别 2. 内能变化 ——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) 公式： Δ U ＝ W ＋ Q . 符号规定： 内能增加 Δ U 0内能减少 Δ U 0  外界对系统做功 W 0系统对外界做功 W 0  系统吸热 Q 0系统放热 Q 0 (3)温度 、 内能 、 热量 、 功之间的区别 概念 ,温度 ,内能 ,热量 ,功含义 ,表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志，它是大量分子热运动的集体表现，对个别分子没有意义 ,物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能 ,是热传递过程中内能的改变量，热量用。