2005年高考物理第二轮专题复习(热)

2005年高考物理第二轮专题复习

专题二 热 学

一、知识结构

(一)透彻理解分子运动理论的三要素。

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(二)掌握阿伏加德罗常数NA=6.02×10mo1的含义，并能应用NA将物质的宏观量和微观量联系起来。

(三)熟练掌握热力学第一定律△E=Q+W及其应用。这要求深刻理解分子动能、分子势能、物体内能等基本概念及影响它们的因素。

(四)理想气体的状态方程和克拉珀龙方程是解答气体问题的核心，必须加以熟练掌握并能灵活运用。

(五)理解理想气体三种状态图象的物理意义，并能进行三种状态图象间的等效变换。 二、例题解析

例1质量一定的物体，在温度不变条件下体积膨胀时，物体内能的变化是() A.分子的平均势能增大，物体的内能必增大 B.分子的平均势能减小，物体的内能必减小 C.分子的平均势能不变，物体的内能不变 D.以上说法均不正确

【解析】错选A：总以为物体体积膨胀，分子间距离增大，分子引力作负功，分子势能增大，所以物体内能增大。

基于分子力随分子距离的可变特性，在物体体积膨胀时，在分子间的距离由r＜r0增大到r＞r0的过程中，分子间的势能先减小，后增大。题设物体体积膨胀时，却隐蔽了初始状态，究竟体积膨胀时分子距离r在什么范围内变化没有交代，故无法判断分子势能的变化，也无法确定物体内能的物化。

综上分析，选项D正确。

例2如下图所示，有一圆筒形气缸静置在地上，气缸圆筒的质量为M，活塞及手柄的质量为m，活塞截面积为S。现用手握住活塞手柄缓慢地竖直向上提，求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强。(当时的大气压强为P0，当地的重力加速度为g，活塞缸壁的摩擦不计，活塞未脱离气缸)。

【解析】此题是一道力热综合问题，对气体是等温变化过程，对活塞、气缸是力学平衡问题，并且气缸在提离地面时，地面对其支持力为零。

欲求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强P封气��，把气缸隔离出来研究最方便。

气缸受竖直向下的重力G缸(大小等于Mg)，封闭气体竖直向下的压力F封气(大小等于P封

气S)，大气竖直向上的压力F大气(大小等于P0S)。由平衡条件，有

F大气-G缸-F封气=0 即P0S-Mg-P封气S=0

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mg∴P封气=P0-S

例3一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=100cm，用一段长h=25cm的水银柱将一部分空气封在管内，将其开口朝上竖直放置，被封住的气柱长l0=62.5cm。这时外部的大气压p0=75cmHg,环境温度t0=-23℃，见右图，现在使气柱温度缓慢地逐渐升高，外界大气压保持不变，试分析为保持管内被封气体具有稳定的气柱长，温度能升高的最大值，并求出这个温度下气柱的长。

【解析】这是一个关于气体在状态变化过程中，状态参量存在极值的问题，首先，对过程进行分析，当管内气体温度逐渐升高时，管内气体体积要逐渐增大，气体压强不变，pV值

pV在增大。当上水银面升到管口时，水银开始从管内排出，因为T=C，当管内水银开始排出后，空气柱体积增大，而压强减小，若pV值增大，则温度T继续升高，当pV值最大时温度

pV最高。如果温度再升高不再满足T=C，管内气体将不能保持稳定长度。

选取封闭气体为研究对象，在温度升高过程中，可分成两个过程研究。

第一过程：从气体开始升温到水银升到管口，此时气体温度为T，管的横截面积为S，此过程为等压过程，根据盖·吕萨定律有：

l0Sl?Sl??TT0T所以T=0

其中：T0=t0+273=250Kl′=75cml0=62.5cm。 代入数据解得T=300(K)

第二过程，温度达到300K时，若继续升温，水银开始溢出，设当温度升高到T′时，因水银溢出使水银减短了x，此过程气体的三个状态参量p、V、T均发生了变化。p1=p0+h=75+25=100(cmHg)V1=l′s=7.5S

T1=300K

p2=(p0+h-x)=(100-x)cmHgV2=(75+x)S T2=?

p1V1pV?22T2根据状态方程T1则有：

100?75S300?(100?x)?(75?x)ST2

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1所以T2=25(100-x)(75+x)=-25x+x+300

根据数学知识得当x=12.5m时T2取得最大值，且最大值T2max=306.25K即当管内气体温度升高到T2max=33.25℃时，管内气柱长为87.5cm。

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例4容积V=40L的钢瓶充满氧气后，压强为p=30atm，打开钢瓶阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去。若小瓶已抽成真空，分装到小瓶子中的气体压强均为p0=2atm，在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是多少?

【解析】本题考查玻—马定律的应用和分解解决实际问题的能力。并且培养了考生全面的考虑问题的能力。

设最多可装的瓶子数为n，由波—马定律有 pV=p0V+np0V0

∴n=(pV-p0V)/(p0V0)

=(30×20-2×20)/(2×5)=56(瓶)

在本题中应注意，当钢瓶中气体的压强值降至2个大气压时，已无法使小瓶中的气体压强达到2个大气压，即充装最后一瓶时，钢瓶中所剩气体压强为2个大气压。

三、能力训练 (一)选择题

1.对于一定质量的理想气体，下列四个论述中正确的是() A.当分子热运动变剧烈时，压强必增大 B.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变 C.当分子间的平均距离变大时，压强必变小 D.当分子间的平均距离变大时，压强必变大

2.一定质量的理想气体其状态变化过程的p与V的关系如图所示，该过程p-T图应是 ()

3.如图所示是医院给病人输液的部分装置的示意图。在输液的过程中() ①A瓶中的药液先用完 ②B瓶中的药液先用完

③随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大 ④随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变 A.①③B.①④C.②③D.②④

4.如图所示，一个粗细均匀的圆筒，B端用塞子塞紧，需要12N的压力才能被顶出，A

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处有一小孔，距B端30cm，圆筒截面积S=0.8cm,外界大气压p0=10Pa.当推压活塞距B端多远时塞子将被推出，设温度保持不变()

A.距B端12cmB.距B端18cm C.距B端20cmD.距B端10cm

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5.分子间的势能与体积的关系，正确的是() A.物体的体积增大，分子间的势能增加 B.气体分子的距离增大，分子间的势能减小 C.物体的体积增大，分子间的势能有可能增加 D.物体的体积减小，分子间的势能增加

6.如图所示，两端封闭的U形管竖直放置，管内的水银将两段空气柱分别封闭在管内，要使两管的水银面的高度差h减小，则()

A.让管内两段空气柱升高相同的温度 B.让管内两段空气柱降低相同的温度 C.让U形管加速上升 D.让U形管减速下降

7.如图所示是一定质量的理想气体的两条等容线a和b，如果气体由状态A等压变化到状态B，则在此变化过程中是()

A.气体不对外做功，外界也不对气体做功，吸热，内能增加 B.外界对气体做功，放热，内能增加 C.外界对气体做功，吸热，内能增加 D.气体对外做功，吸热，内能增加

8.关于内能和温度的下列说法中正确的是() A.物体的速度加大时，内能增加 B.物体的动能减少时，温度可能增加

C.分子的动能和分子的势能的总和叫分子的内能 D.物体内部分子的势能由物体的温度和体积决定 9.如图所示，用光滑的木塞把容器分隔成二部分A和B，当温度为0℃时，体积VA∶VB=1∶2，当外界气温升到273℃时，活塞()

A.不动B.向右移动 C.向左移动D.不能判定

10.下列数据组中，可算出阿伏加德罗常数的是() A.水分子的体积和水分子的质量 B.水分子的质量和水的摩尔质量

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