《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分[下学期]
文档属性
| 名称 | 《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分[下学期] |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 159.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2007-04-20 00:31:00 | ||
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文档简介
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《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分
（第一部分）
直击高考考点
(1)简单的考情分析
热学知识在高考中虽不是重点内容，但每年高考中往往要考，题型一般为选择题。高考对本章的命题多集中于分子动理论、分子大小与个数估算、内能及其改变等。一般来说，此类题难度不大。
(2)大纲要求
在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求：
知道分子动理论与统计观点、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构、液体的表面张力现象、气体实验定律、理想气体、热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律。
(3)命题的趋势
命题热点多集中在分子运动理论、估算分子大小和数目、内能和功．“固体和液体”、“气体的性质”在新课标中提出了更高的要求，由于本知识点大多都和生活实际联系密切，在实施素质教育的今天，要求考题理论联系实际，要求考生有较宽的知识面．
热力学第一定律以及普遍的能量守恒定律，这些也是热学中基础性的内容，能量守恒定律是自然界的基本定律，逐步学会用能量转化和守恒的观点处理问题，不仅对学好热学，而且对学好整个物理学都很重要．
知识要点串讲
要点一、分子运动理论、估算分子大小和数目、布朗运动、分子间的作用力、分子动能、分子势能、物体的内能。液体的表面张力
要点二、晶体和非晶体、晶体的微观结构、液体的微观结构、液体的表面张力、液晶、气体的状态参量、气体温度和温标、压强的微观意义、饱和蒸汽、空气的湿度。
要点三、热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律。
热点题型探究
题型一、分子的大小、阿伏加德罗常数等的判断、计算
【典例1】代表阿伏德罗常数，下列说法正确的是（ ）
A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B．2g氢气所含原子数目为
C．在常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NA
D．17g氨气所含电子数目为10NA
解析：由于构成单质分子的原子数目不同，所以同T、p下同体积单质气体所含原了数目不一定相同，A错．2gH2所含原子数目为2，B错．在常温常压下11.2L氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C错．17g氨气即1 mol氨气，其所含质子数为（7+3）mol，即10．
答案：D
误点警示：理解好阿伏加德罗常数的物理意义是解决此类问题的关键。
【变式训练】
1、若以μ表示水的摩尔质量，表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏德罗常数，、△分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：
①= ②= ③= ④△=
其中正确的是（ ）
A．①和②都是正确的 B．①和③都是正确的
C．③和④都是正确的 D．①和④都是正确的
题型二、热运动及特点、布朗运动
【典例2】墨汁的小炭粒在水中做布朗运动的现象说明（ ）
A．小炭粒的分子在做剧烈的热运动
B．水分子在做剧烈的热运动
C．水分子之间是有空隙的
D．水分子之间有分子作用力
解析：布朗运动的起因是液体分子做无规则运动撞击颗粒的结果，所以，小炭粒在水中做布朗运动并不说明小炭粒的分子在做剧烈的运动，而只是间接说明水分子在做剧烈的运动，故选项A错误，B正确，颗粒产生布朗运动的原因不是因为分子的间隙和分子间的作用力，C、D选项皆错．
答案：B
误点警示：理解好布朗运动的概念是解决此类问题的关键。
【变式训练】
2．下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是（ ）
A．扩散现象与布朗运动都能说明分子在做无规则的永停息的运动
B．扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律
D．扩散现象与布朗运动都与温度有关
题型三、分子与分子间距的图象关系及应用
【典例3】下面证明分子存在引力和斥力的实验中，哪个是错误的？（ ）
A．两块铅块压紧以后能连成一块，说明存在引力
B．固体、液体很难压缩，说明存在斥力
C．碎玻璃不能再拼成一整块，说明分子间存在斥力
D．拉断一根绳子需很大力气说明存在引力
解析：两块铅块压紧后能连成一块、绳子很难被拉断，说明分子间存在引力，而固体液体很难被压缩，说明分子间存在斥力，因此选项A、B、D说法都是符合事实的．碎玻璃再拼在一起，分子间距离比10r0大得多，不能达到分子引力和斥力发生作用的范围，或者说分子间作用力非常微弱，所以两块玻璃很难拼成一块．因此，正确选项是C．
答案：C
【变式训练】
3、甲分子和乙分子距离较远，设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再近的这一过程中（ ）
A．分子力总是对乙发子做正功
B．乙分子总是克服分子力做功
C．先是乙分子克服分子力，然后分子力对乙分子做正功
D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功
题型四、气体的压强的相关计算
【典例4】如图5-1所示，一横截面面积为S的圆柱形容器，竖直放置的圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为（ ）
A．+ B．+
C．+ D．+
解析：以圆板为研究对象，受力如图5-2所示，竖直方向平衡= +．
= 所以==+
答案：D
易错点击：注意压力垂直作用于接触面。
【变式训练】
4．如图5-3所示，两端封闭、精细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为的长银柱，将管内气体分为两部分．已知=．若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？（设原来温度相同）
题型五、热力学定律、能量守恒的相关判断
【典例5】．如图5-4所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气．以，分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外接的过程中（ ）
A．不变，减小
B．不变，增大
C．增大，不变
D．增大，减小
解析：解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其人能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小．
答案：D
【变式训练】
5、关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是（ ）
A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律
C．内能可以全部转化为其他形式的能，同时会产生其他影响
D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能
方法技巧点拨
1．方法与技巧
理解好并记清楚相关知识是复习好本部分的关键。
高考冲刺演练
一、选择题
1、关于分子间的相互作用力，以下说法正确的是（ ）
A．分子间的相互作用力，分子间的斥力增大，引力减小
B．分子间的距离减小时， 分子间的斥力减小，引力增大
C．分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
D．分子处于平衡位置时（=），分子间的斥力和引力的等于零
2．在一定温度下，当气体的体积减小时，气体的压强增大，这是由于（ ）
A．每个分子对器壁的平均撞击力变大
B．单位体积内的气体分子数变大，分子对器壁的吸引力变大
C．单位体积的气体分子数变大，单位体积内份子的重量变大
D．单位体积内的气体分子数变大，单位时间内对器壁碰撞的次数增多
3．如图5-5所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止境，设活塞和缺和缸壁间无摩擦且可在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是（ ）
A．大气压减小，则是弹簧伸长一些
B．大气压减小，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温降低，则气缸的上底面距地面的高度将增大
D．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
4．某气体的摩尔质量是μ，标准状态下的摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，下面给出的关系式中正确的是（ ）
A．该气体在标准状态下的密度为/
B．该气体每个分子的质量为
C．每个气体分子在标准状态下的体积为/
D．该气体单位体积内的分子数为/
5．关于布朗运动，以下说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指液体分子的无规则运动
B．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的吸引力不平衡引起的
C．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的撞击作用不平衡引起的
D．在悬浮颗粒大小不变的情况下，温度越高布朗运动越激烈
6．如图5-6所示，一定质量的理想气体由状态变化到状态，其-图线为过原点的延长线上的一段，则（ ）
A．、两状态的温度关系为
B．由到吸热且对外做功
C．由到变化中，体积与热力学温度成正比
D．由到变化中，体积与热力学温度的平方根成正比
7．关于表面张力下列叙述中哪些是正确的（ ）
A．液体表面张力随温度升高而增大
B．液体尽可能地在收缩它的表面积
C．液体表面层的分子比液体内部的分子具有更大的分子势能
D．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布得紧密些
8．一定质量的理想气体，如果保持温度不变而吸引了热量，则（ ）
A．体积一定增大，内能一定改变
B．体积一定减小，内能一定不变
C．压强一定增大，内能一定改变
D．压强一定减小，内能一定不变
9．下列说法中，正确的是（ ）
A．液晶具有流动性
B．液晶具有各向异性
C．液晶具有稳定的空间排列规律
D．液晶就是液态的晶体
10．下列说法中，正确的是（ ）
A．焦耳的实验是热力学第一定律的基础
B．第一类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律
C．第二类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律
D．热力学第二定律说明一切与热现象有关的宏观自然过程具有方向性
11．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度是27℃，则温度的变化是（ ）
A．升高到450K B．升到了150℃
C．升高到40.5℃ D．升高到450℃
12．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，这是因为（ ）
A．气体分子的平均动能增大
B．单位时间内，器壁单位表面积上分子碰撞的次数增多
C．气体分子数增加
D．气体分子数的密度加大
13．热传导的方向性是指（ ）
A．热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能低温物体传递到高温物体
B．热量只能从低温物体传递到高温物体，而不能从高温物体传递到低温物体
C．热量既可以从高温物体传递到低温物体，又可以从低温物体传递到高温物体
D．热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体
二、填空题
14、在某温度时，水蒸气的绝对气压为=200mmHg，此时的相对温度为50%，则此时的绝对温度为 ，饱和汽压为 ．
15．在图5-7中，一系统状态沿路径到达状态，系统吸收160卡的热，且系统对外做功252J．若系统从状态沿曲线返回时，外界对系统做功168J，则这一过程中系统是 （填吸热或放热），这个热量为 ．
16．某气体常态时有100 J内能，膨胀过程中对外做功30 J，同时吸收了20 J的热量，在这过程中内能 （填增加或减小） J．
三、计算题
17、冰的密度是0.9×103kg/m3，冰的摩尔质量是18g/mol，试用下面两种模型估算一个冰分子的大小（取一位有效数字）
（1）设想分子是球形的，求每个冰分子的直径．
（2）设想冰分子的形状是正方体，求每个冰分子的边长和最大线度．
18．高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气．锅盖中间有一排气孔，上面再套上限压阀，将排气孔堵住，当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸汽就从排气孔向外排出．由于高压锅内压强大，温度高，所以食物容易煮烂．若已知某高压锅限压阀质量0.06kg，排气孔直径0.3cm，则锅内气体压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃，则锅内最高温度可达多高？（=105 Pa）
19．如图5-8所示，一个上下都与大气相通的直圆桶内部横截面积=0.01m2，中间用两个活塞与封住一定质量的理想气体．、都可沿圆桶无摩擦地上、下滑动，但不漏气．的质量可忽略不计，的质量为，并与一劲度系统为=5×103N/m的轻质弹簧相连．已知大气压强=105 Pa，平衡状时两活塞间的距离为=0.6m，现用力压活塞，使之缓慢向下移动一定距离后，保持平衡．此时用于压活塞的力=5×102N，求活塞向下移动的距离（气体温度保持不变）．
20．我国北方冬季需要对房间空气加热，设有一房间面积为14m2，高为3.0m，室内空气通过房间缝隙与外界大气相通，开始时室内温度为10℃，通过加热变为20℃．
（1）已知空气在标准状态下的摩尔质量是29g/mol，试估算这个过程中有多少空气分子从室内跑出．（要求2位有效数字）．
（2）已知气体分子热运动的平均动能跟热力学温度成正比，空气可以看作理想气体．试分析说明室内空气的内能保持不变．
参考答案
【变式训练】
1、解析：对于气体，宏观量μ，，之间的关系式仍适用，有μ=，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有=μ/m，所以=μNA，③式正确，=μ/m=，①式正确．由于气体的分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间，所以④式不正确．而②式是将④式代入①式得出的，也不正确．
答案：B
2、解析：布朗运动没有终止，而扩散现象有终止，当物质在这一能到达的空间实现了分布均匀，那么扩散现象结束，扩散现象结束不能再反映分子运动是否结束，因此能说明分子永不停息地运动的只有布朗运动，所以A错．扩散是物质分子的迁移，布朗运动是宏观颗粒的运动，是两种完全不相同的运动，则B错．两个实验现象说明了分子运动的两个不同侧面的规律，则C正确．两种运动随温度的升高而加剧，所以都与温度有关．
答案：C、D
3、解析：分子间存在着作用力，同时存在斥力和引力，在r=r0时，两种力的合力为零，＞时表现为引力，＜时表现为斥力，当两个分子由较远到不能再靠近时，分子对乙分子先做正功，后做负功．
答案：D
4、解析：水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差△=－=．温度升高后，两部分气体的压强都增大．若△＞△，水银柱向下移动，若△=△，水银柱不动．所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向怎样，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多．
（1）假设法：
假设水银柱不动，两部分气体都作等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：
上段：=，所以=．
△==（－1）=．
又因为△=△，=，= +h＞．
所以△＞△，即水银柱上移．
答案：水银向上移动
5、解析：能量守恒定律，热力学第一、第二定律是各自独立的．由热力学第二定律知C正确．
答案：C
【高考冲刺演练】
1、解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小：当=时，分子引力和斥力相等，表现出的分子力为零，C正确．
答案：C
解析：从微观的角度看，气体对容器的压强是大量分子对容器壁的碰撞引起的；温度越高，单位体积内的分子数越多，单位时间内对器壁碰撞的次数越多，气体压强越大，故D正确．
答案：D
3．解析：把活塞和气缸看成一个整体验生活，由力平衡知=（+）g与温度无关．以气缸为研究对象，由平衡方程得
+=，故减小，则减小气体体积增大，故B正确．温度升高时，保持不变，故体积增大，D正确．
答案：B、D
4．解析：由相关计算知，BD正确，/为气体分子在标准状态下所占据的空间体积，不是分子体积．
答案：B、D
5．解析：布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的撞击作用不平衡引起的，在其他条件不变的情况，温度越高布朗运动越激烈；布朗运动是指悬浮颗粒无规则运动，并不是液体分子的运动，但布朗运动却间接反映了液体分子运动的无规则性．故CD正确．
答案：C、D
6．解析：由=知正确．作点过、等温线知，正确．由→气体体积增大且温度升高B正确．
答案：A、B、C
7．解析：这是有关液体表面分子相互作用的问题．液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，即表面张力，所以液体表面就有 收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，此时分子力可能减小也可能增大，即表面张力可能减小也可能增大．而在液体内部，分子间的引力基本等于斥力，当r=r0时，分子势能最小．在表面层，r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．
答案：B、C
8．解析：一定质量的理想气体，其内能由温度惟一决定．故AC不正确；由热力学第一定律，理想气体内能不变，吸收热量的一定对外做功，体积必定膨胀，故B不正确；由玻意耳定律，在温度不变的情况下，体积增大，压强必减小，D正确．
答案：D
9．解析：由液晶的结构、特点易判断AB是正确的．
答案：A、B
10．解析：以焦耳的实验为基础是热力学第一定律指出了热功干干净净儿和转换关系，指出了任何过程能量必须守恒，从而第一类永动机不能制成；另外，产不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生，一切与热现象有关的宏观自然过程是不可逆的，即宏观自然过程具有方向性，这就是热力学第二定律，热力学业第二定律告诉我们第二类永动机不可能制成．故ABD正确．
答案：A、B、D
11．解析：气体原来温度=（237+27）K=300K，而△=．由等压变化知=，所以△=150K，=+=450K．温度的变化△=150K=△=150℃．AB正确．
答案：AB
12．解析：等温变化，分子平均动能不变，即气体分子每次撞击器壁的冲力不变；而体积减小，分子密度增加，器壁单位时间单位面积上撞击的分子数多，所以压强增大．BD正确．
答案：BD
13．解析：热量只能自发地从高温物体传递到低温物体．
答案：C、D
二、填空题
14、解析：（1）根据绝对温度的定义可知
此时的绝对温度为200mmHg．
（2）由相对温度=×100%，
可得=×100%
=×100%=400（mmHg）．
答案：200mmHg，400mmHg
15、解析：系统由状态经路径到达状态的过程中，吸热=160×4.2J=672J，系统对外界做功=－252J，由热力学第一定律得系统内能的增量．
△=+=－252+675=420J．
由状态沿曲线路径返回状态时，内能减少△=－420J，
=△－420－168=－588J
答案：放热 588J
16．解析：由热力学业第一定律△==+，结合符号法则及其物理意义有=－30 J，=20J，故△=－=－10 J，因而内能减小了10 J．
答案：减小，10
三、计算题
17、解析：首先，根据冰的密度和摩尔质量，求得冰的摩尔体积；然后由阿伏加德罗常NA，求出每个冰分子的体积；最后根据分子两种不同模型和体积公式，求得冰分子的直径或边长．
根据物质密度公式：=，
可知冰的摩尔体积为=（为摩尔质量）．
由阿伏加德常数，可得一个冰分子的体积为
==， ①
（1）设分子为球形，直径，则一个冰分子的体积为
=π， ②
由①②两式可解得分子直径=4×10－10m．
（2）设冰子为正方体，边长为，则一个冰分子体积为=，③
由①③式可得分子边长=3×10－10m．
因冰分子的立方体最大角线的长度为冰分子的最大线度，则由几何关系可知其最大线度为==5×10－10m．
答案：（1）4×10－10m （2）3×10－10m 5×10－10m
18．解析：锅内气体压强增到一定程度限压阀顶起来，这时锅内气压最大，设其为，则
=+，=0.06 kg，==×3.14×（0.3×10-2）2m2．
代入数据有=1.83×105 Pa ．
由于压强每增3.6×103Pa，沸点增加1℃，
由此可求得1.83×105 Pa时水的沸点
=100+×105=123℃．
这就是锅炉内最高温度．
答案：1.83×105 Pa 123℃
19．解析：对圆筒内封闭的气体：=，=，，=．
对活塞受力分析：==，所以=+/．
由玻意耳定律得：=（+/），
得l=0.4．
取、及封闭气体作为一个整体进行受力分析，则可得=．
所以加力后活塞下移的距离为
△==0.1m．
活塞向下移的距离为
△=（）+△=0.3m
答案：0.3m
20．解析：（1）由于房间内空气与外界大气相通，这个过程中室内空气压强不变，估算时按一个大气压计算．在温度为10℃时，设温度为，体积为；在标况下0℃时，设温度为，体积．由盖·吕萨克定律得：=，
其摩尔数=/22.4×10－3= （×22.4×10－3）．
在温度为20℃时，设温度为，其摩尔数－
= /（×22.4×10－3）．
所以跑出的分子数：△=（－）=3.7×1025个
（2）空气可看作理想气体，分子势能不计．空气内能等于所有分子动能的和，设分子的平均动能与热力学温度的比例常数为κ，
则=，==，
由第1问的结论：/ =/，= ，
所以室内空气的内能保持不变．
答案：见解析
《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分
（第二部分）
直击高考考点
1．简单的考情分析
热学部分虽然不是高中物理的主干内容，却是每年高考必考内容之一。一般来说，直接考查基本概念的试题意只有一到二题，历年高考中此类题一般难度都不大。此类试题一般以选择题为主。
2．大纲要求
在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求：
（1）知道物质是由大量分子组成的．阿伏伽德罗常数．分子的热运动。
（2）知道分子热运动的动能．温度是物体的热运动平均动能的标志．物体分子间的相互作用势能．物体的内能。
（3）知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式．热量．能量守恒定律。
（4）理解热力学第一定律和热力学第二定律，知道永动机不可能造成、绝对零度不可达到。
（5）知道能源的开发和利用．能源的利用与环境保护。
（6）了解气体的状态和状态参量．热力学温度、气体的体积、压强、温度之间的关系；气体分子运动的特点；气体压强的微观意义。
3．命题的趋势
从近几年高考来看，涉及热学部分试题多以中等难度或中等偏下的填空题和选择题形式出现，对该部分知识的复习过程中，应在深刻理解基本概念和规律的基础上，以分子动理论、热力学定律和能量守恒定律为主线，注重对气体为研究对象的微观和宏观关系的分析，强化对基本概念和规律的记忆．在高考中多以选择题、填空题的形式出现，占分比例较小，试题难度属于容易题或中档题，因此只要能识记和理解相关知识点，得到本部分试题的分数并不困难．
知识网络构建
知识要点串讲
要点一、一个基本理论：分子运动理论．
1．除了少数大分子之外，分子的直径的数量级一般为10－10m．
2．熟记相关公式：已知物体的质量为m，体积为V，密度为，物质摩尔质量为M，摩尔体积为，则：密度，分子质量，分子体积．分子数：．
要点二、两个基本模型：
建立分子的球体模型和正方体模型估算分子直径．
要点三、三个基本定律：
（1）热力学第一定律；（2）热力学第二定律；（3）能量守恒定律
要点四、四个基本关系
1．布朗运动与分子运动的关系
布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动，不是固体、液体分子的运动．
2．温度与分子动能的关系
温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，但并不意味着每个分子的动能都将增大．
3．分子力做功与分子势能变化的关系（牢记EP－r曲线）
4．内能的变化与做功和热传递的关系
内能的变化从微观上与分子动能和分子势能的变化有关，宏观上由W+Q决定．
要点五、气体的三个状态参量及变化关系
（1）温度；（2）体积；（3）压强；（4）气体的体积、压强、温度间的关系．
热点题型探究
题型一、以阿伏加德罗常数为桥梁的宏观量与微观量之间的联系
【典例1】某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为
A． B． C． D．
解析：由于气体分子间距很大，不能用来计算NA，A错误；气体密度ρ是宏观量，对于单个气体分子不能用m=ρV0来计算，故D错误。答案：BC。
误点警示：NA是联系宏观量与微观量之间的桥梁和纽带。处理此类问题，关键是要熟记相关公式，理解宏观量之间、微观量之间以及宏观量与微观量之间的数量关系，明确NA在联系宏观量与微观量的过程中的具体作用。
【变式训练】
1．已知铜的密度为8.9×103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占体积为
A．7×10－6m3 B．1×10－29m3 C．1×10－26m3 D．8×10－24m3?
2．若以μ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为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：
①NA=vρ/m ②ρ=μ/NAΔ ③m=μ/NA ④Δ=v/NA
其中正确的是（ ）
A．①和④ B．①和③ C．③和④ D．①和②
题型二、分子力、分子势能、分子力做功与分子间距的相互关系
【典例2】分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法正确的是（ ）
A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力
B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小
D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小
解析：分子之间同时存在着引力作用和斥力作用，斥力和引力都随分子间距离增大而减小．当分子间距离较大时，例如大于10-9m 时，斥力引力都接近于零．在出现分子力作用的距离范围内，随距离增大，斥力比引力减小的更快．当分子间距离为某一特定距离时（约为10-10m），斥力和引力相等，分子力为零；当分子间距离大于这一距离时，引力大于斥力，分子力表现为引力；小于这一距离时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，故选项 C正确D错误，对于气体分子间距离相当大，斥力和斥力非常小，差不多接近于零，气体之所以能充满容器，是因为气体分子的无规则运动的结果，并非斥力作用结果，故选项 B错误．对于固体，由于分子间距离较小，斥力引力都比较显著，但二者合力并不大，在平衡时引力等于斥力，分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，这样引力将使分子间距离减小，反之分子力表现为斥力，斥力将使分子间距离变大．所以固体分子只能在各自的平衡位置附近做无规则微小振动．有时引力大于斥力，有时斥力大于引力，故选项A错．答案：C。
知识链接：处理此类问题的关键是熟记分子力、分子势能、分子力做功与分子间距的关系曲线，理解分子力做功与分子势能的变化的关系。分子力属定性内容，易记易忘，所以在理解时需要反复并结合分子间的斥力与引力随分子间距离变化的图像．另外对分子间的距离的几个临界数量级要熟悉．
【典例3】如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处静止释放，则（ ）
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
解析：由分子力曲线可知，在乙分子从a到b和由b到c的过程中，受到甲分子的作用力都是引力，故乙分子从a到b和由b到c的过程中都做加速运动，选项A错误．当乙分子到达c时，受到甲分子的作用力为0，超过c点分子力为斥力，乙分子将做减速运动．所以乙分子到达c时速度最大，选项B正确．乙分子从a到b的过程中，受引力作用，速度增大，即分子力做功，动能增大，分子势能减小，故选项C正确．乙分子由b到d的过程中，先受引力作用，引力做功，分子势能减少；后受斥力作用，乙分子克服分子力做功，分子势能增加．所以乙分子从做减速运动b到d的过程中分子势能先减少后增加，故选项D也是错误的．故本题正确选项为B、C．
答案：BC。
误点警示：从图线看出物理意义，或反过来把某些物理内容通过图线来表示，是物理学中使用数学工具的一个方面．在学习物理的过程中，要学会正确使用这类工具．
【变式训练】
3．相距很远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小．在这个过程中，两分子间的分子的势能（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
题型三、热力学两大定律的应用
【典例4】下列关于热现象的说法，正确的是（ ）
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．气体的温度升高，气体的压强一定增大
C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
解析：外界对物体做功的同时，若物体向外放出热量，物体内能不一定增加。气体温度升高时，体积可能增大，则压强不一定增大。在一定条件下（借助外界条件），热量可以从低温物体传给高温物体。热机的效率总是小于100﹪，故燃料燃烧释放的热量不可能全部转化为机械能。
答案：D。
知识链接：对热力学第二定律，关键是理解自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【典例5】一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体．若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（ ）
A．将热量传给气体，其温度必升高 B．压缩气体，其温度必升高
C．压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变
D．压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高
解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方式．根据热力学第一定律ΔU=Q+W，气体被压缩又吸热，内能必增加，温度必升高，D项正确．选项A，知道Q 而不知W情况，B知道W 而不知Q的情况，无法判断ΔU．C中，知道W情况又知Q情况，但不知数量关系，故也无法判断ΔU，所以A、B、C错．
答案：D。
技巧点拨：判断本题的依据为热力学第一定律，所以明确ΔU =Q +W 式中的正负号就不难做出判断．改变内能的方式有两种，内能的变化可能是两个方面：分子动能与分子势能，从宏观角度为温度与体积，所以，任何一个角度的变化都可能引起内能的变化，因此在判断时要综合考虑．
【变式训练】
4．一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
题型四、气体三个状态参数间的关系
【典例6】对于定量气体，可能发生的过程是（ ）
A．等压压缩，温度降低 B．等温吸热，体积不变
C．放出热量，内能增加 D．绝热压缩，内能不变
解析：等压压缩时，压强不变，体积减小，故温度必然降低，A正确；等温吸热时，若体积不变，则W=0，而Q>0，则即内能增大，则分子势能必然增大，体积必然增大，与假设相矛盾，B错误；根据热力学第一定律，易知C正确；绝热压缩时，Q=0，W>0，ΔU>0，内能增大，D错误。
答案：AC。
【变式训练】
5．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
6．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
方法技巧点拨
1．本专题以记忆为主。
2．复习本专题过程中应深刻理解以下知识点：
（1）热力学第一定律：
表达式：．三个量的符号规定如下：外界对物体做功，W>0，表现为物体体积减小；物体对外做功，W<0，表现为物体体积增大；从外界吸热：Q>0；对外界放热：Q<0；绝热过程：Q=0；物体内能增加：>0；内能减少：<0；内能不变：=0．
（2）热力学第二定律：
①热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，即自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
②第二类永动机不可能制成，违背的不是能量守恒定律，而是热力学第二定律，即机械能和内能的转化过程具有方向性，也就是说机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化．
高考冲刺演练
一、选择题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
C．物体的温度越高，其分子的平均动能越大
D．气体压强的大小只与气体分子的密集程度有关
2．夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂.关于这一现象以下描述正确的是(暴晒过程中内胎容积几乎不变)
A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大
C．在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加
D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少
3．关于热力学第二定律的下列说法中正确的是（ ）
A．自然界中进行的一切宏观过程都具有方向性，是不可逆的
B．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
C．热量不可能由低温物体传递到高温物体
D．第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成
4．用打气筒给自行车车胎打气，到后来觉得气体难以压缩，这表明（ ）
A．气体分子间出现了较大的排斥力
B．气体分子间出现了斥力，也出现了引力，但引力比斥力小
C．下压过程中气体分子的势能一定增加
D．下压过程中气体分子的势能不会增加
5．下列叙述中，正确的是（ ）
A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，每个分子动能越大
B．布朗运动就是固体分子的热运动
C．对一定质量的气体加热，其内能可能减小
D．根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
6．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
7．一池塘中的水上、下温度相同，一气泡（可视为理想气体）由水底上升，下面说法正确的是（ ）
A．气泡的内能增加 B．气泡的内能减少 C．气泡吸收热量 D．气泡放出热量
8．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子从无穷远处以初动能E向甲分子运动，直至两者不能再靠近.规定在无穷远处分子势能为零，那么在此过程中下列说法不正确的是（ ）
A．除开始时刻外，乙分子动能还有可能等于E
B．乙分子动能有可能等于0
C．分子势能有可能等于E
D．分子势能与动能不可能相等
9．用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10s记下它的位置，得到了a，b，c，d，e，f，g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动径迹
B．它说明花粉颗粒做无规则运动
C．从a点计时，经36s，花粉颗粒可能不在de连线上
D．从a点计时，经36s，花粉颗粒一定在de连线的某一点上
10．1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，正确的说法是（ ）
A．分子的平均动能与分子总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子总动能不同
C．内能相同
D．1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能
11．图中竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B 两轻质活塞间封有空气，气柱长Ｌ=20cm。活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直到水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强。则此时气体的压强为（ ）
A、100cmHg B、85cmHg C、95cmHg D、75cmHg
12．一定质量的理想气体，（ ）
A．先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度
B．先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积
C．先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度
D．先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能
13．如图所示，固定在水平面上的汽缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦且和周围环境没有热交换。当用一个水平恒力F向外拉动活塞时，下列叙述正确的是（ ）
A、由于没有热交换，汽缸内气体的温度不变
B、由于拉力对活塞做正功，气体的温度升高
C、由于气体体积变大，所以气体内能变大
D、由于气体膨胀对外做功，所以气体内能减少
14．个竖立着的轻弹簧，支撑着倒立的气缸的活塞使气缸悬空静止，如图所示，假设活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气，若大气压强增大，气缸与活塞均有良好绝热性能，下列说法中正确的是（ ）
A、则弹簧的长度增长，缸底离地面的高度减小，缸内气体内能减少
B、则弹簧的长度不变，缸底离地面的高度减小，缸内气体内能增加
C、则弹簧的长度不变，缸底离地面的高度增大，缸内气体温度降低
D、则弹簧的长度减小，缸底离地面的高度增大，缸内气体温度升高
15．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
16．一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（ ）
A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小
C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定
二、填空题
17．一只标度有误差的温度计，标度均匀，在测一标准大气压下冰水混合物的温度时，读数为20 ℃.在相同气压下测纯水沸点时，读数为80 ℃.实验时读数为41℃时实际温度应该为________℃，实际温度为60 ℃时，该温度计读数应为________℃.
18．一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V0，温度为27℃．在活塞上施加压力，将气体体积压缩到V0，温度升高到57℃．设大气压强ρ0＝l.0×105Pa，活塞与气缸壁摩擦不计．则此时气体的压强为 ；若保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0，则此时气体的压强为 ．
三、计算题
19．水滴以10m/s的速度从30m高处落下，机械能减少50%，所减少的机械能的80%使水自身变热，水滴落到地上后，温度升高了多少℃？（g=10m/s2）
20．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体．现有一根铁（Fe）晶，直径d=1.60μm，用F=0.0264N的力才将它拉断，试估算拉断过程中最大的Fe分子力f(Fe的密度ρ=7.92g·cm－3)．
21．如图所示，内部横截面积为S的圆筒形绝热容器，封有一定质量的理想气体，开口向上放在硬板上。设活塞质量为m1，现有一质量为m2的橡皮泥从距活塞上表面高为h1处的A点由静止开始下落，碰到活塞后，随活塞一起下降的最大距离为h2，若不计活塞与容器壁的摩擦，求容器内气体内能的最大变化量是多少？
参 考 答 案
【变式训练】
1．解析：铜的摩尔体积V===7×10－6m3，每个铜原子所占体积V′==≈1×10－29m3．答案：B．
2．解析：由题意知，Vρ=μ，NA=，所以①③是正确的；表示水的密度而不是水蒸气的密度，②不正确；表示的是水蒸气中单个水分子平均占有的空间，不是每个水分子的体积．答案：B．
3．解析：当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力，分子加速运动，分子力做正功，分子势能减小，当r=r0时，分子势能最小，动能最大，由于惯性，两分子继续靠近，当 r>r0分子力表现为斥力，做负功，分子势能增大，动能减小，直到速度为零，分子势能最大，故D正确．答案：D。
4，解析：根据热力学第一定律，绝热过程，Q=0，体积增大，气体对外做功，W<0，故气体的内能减少，由于气体分子间的势能可忽略，故分子动能减小，分子的平均动能减少。答案：D。
5．解析：气体压缩时，若气体对外放热，则气体温度降低，气体压强可能减小或不变。气体的压强是气体分子和容器壁不断发生碰撞而产生，与气体的重力无关。答案：A。
6．解析：体积不变，密度不变，选项A错误；气体的压强与温度和分子密度有关，温度升高，压强增大，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，选项C错误；分子的平均速率增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，选项D正确。答案：BD。
【高考冲刺演练】
1．解析：布朗运动是固体小颗粒的运动，A错。内能包括分子动能和分子势能，B错.气体压强的大小与气体分子的密集程度和分子平均动能有关，D错。答案：C。
2．解析：气体分子间距离较大，分子力很微弱而且体现为引力，爆胎不是因为分子间斥力作用，而是由于压强增大。爆胎前，气体因吸热使温度升高内能增加，爆胎瞬间气体体积迅速膨胀，对外做功，内能减少。答案：BCD。
3．解析：热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的。答案：B。
4．解析：气体分子间距离大，在10r0左右，即使有分子力，合力也是引力，在压缩过程中，分子力做正功，分子势能减小，所以只有D正确。答案：D。
5．解析：物体温度越高，但并不是每个分子动能都越大，所以A错．布朗运动是布朗微粒的运动，并不是分子的运动，所以B错．对一定质量的理想气体加热，但气体可以对外做功，所以内能可能减小，所以C正确．当有外界做功时，热量可以从低温物体传到高温物体，所以D错误．答案：C．
6．解析：气体压缩时，若气体对外放热，则气体温度降低，气体压强可能减小或不变．气体的压强是气体分子和容器壁不断发生碰撞而产生，与气体的重力无关．答案：A．
7．解析：气泡在上升过程中气体的温度不变，分子的平均动能不变，分子的总动能也不变；气泡在上升过程中体积膨胀，W<0，分子间距变大，分子势能增大，故气泡的内能增大．由公式W+Q=ΔU知，ΔU>0，故Q>0，表明气泡吸热．答案：AC．
8．解析：两分子之间相距无穷远时，分子间的相互作用为引力，靠近时分子力做正功，分子间势能减少，但是乙分子的动能增加，分子势能转化为乙分子的动能。当相距为R0时，分子力为0，再靠近，分子力体现为斥力，两分子间势能增加，乙分子动能减少，不能再靠近时，乙分子动能为0，此时分子间势能为E。答案：D。
9．解析：花粉颗粒的无规则运动是布朗运动，但不是分子的运动，它间接证实了液体分子的无规则运动．每隔不同时间观察，其位置的连线不同，隔相同时间观察，起点不同，位置的连线也大相径庭．每隔10s记下的不同位置之间的连线并不是花粉颗粒的运动轨迹，但能说明花粉颗粒运动的无规则性和随机性，故B正确，A错误．从a点计时，经36s的位置也是不确定的，故C正确，D错误．答案：BC．
10．解析：温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1g水与1g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，当从100℃的水变成100℃水蒸气的过程中，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以100℃水的内能小于水蒸气的内能．答案：AD．
11．提示：根据气体状态方程求解。注意液体的压强只与深度有关，当把活塞B向上推时，深度要改变。答案：C。
12．解析：先等压膨胀，体积增大，温度升高，再等容降温，温度减小，但无法确定其温度与起始温度的大小，A项错；先等温膨胀，体积增大，再等压压缩，体积减小，同理也无法判断其体积与起始体积的大小，B项错；先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于、小于或大于起始温度，所以C项正确；先等容加热，温度升高，再绝热压缩，温度再升高，所以其内能必大于起始内能，D 项正确．答案：CD。
13．解析：因为气体体积增大，对外界做功，内能减少，所以D正确。答案：D。
14．解析：对于气缸和活塞整体进行分析得弹簧所受弹力不变，所以弹簧长度不变。因大气压增大，所以气体压强增大，体积减小，内能增加，即B选项正确。答案：B。
15．解析：体积不变，密度不变，选项A错误；气体的压强与温度和分子密度有关，温度升高，压强增大，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，选项C错误；分子的平均速率增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，选项D正确。答案：BD。
16．解析：根据热力学第一定律ΔU=Q+W，一定质量的气体内能的变化与外界对气体做功、气体从外界吸热两个因数有关，当气体既从外界吸热又对外界做功时内能的变化有三种可能，可以变小，可以不变，也可以增大，所以D项正确．答案：D。
17．解析：好坏温度计示数的改变量有确定的比例关系，现有温度计示数为41℃，改变量为21℃，100∶60=t∶21，∴t=35℃；当实温为60 ℃时，该温度计示数为t，100∶60=60∶(t－20)，∴t=56℃。答案：35℃；56℃。
18．解析：由气体状态方程知=，将 P0＝l.0×10 5 pa，T0=300K，T1=330K，V1=2 V0/3代入上式，解得 P1=1.65×105Pa；气体发生等温变化，根据玻马定律有 P1V1=P2V2，将V2=V0 代入可得，P2=1.1×105Pa。答案：1.65×105Pa；1.1×105Pa
19．解析：设水滴的质量为m，开始水滴具有的机械能为E机=mv2+mgh ①
水滴落地后，产生的热能E热=E机×50%×80% ②，设温度升高了Δt℃，则有cmΔt=E热 ③，所以Δt= ④，联立解得Δt=0.033℃．答案：0.033℃．
20．解析：铁的摩尔质量MA=56×10－3kg/mol，铁原子的体积：V= ①，原子直径D= ②，原子球的大圆面积S=πD2/4 ③，铁晶断面面积S'=πd2/4 ④，断面上排列的铁原子数N= ⑤，所以拉断过程中最大铁原子力f = ⑥，代入数据解得：f=8.25×10－10N．答案：8.25×10－10N．
21．解析：橡皮泥自由下落h1的过程中，机械能守恒。碰撞活塞时，动量守恒。橡皮泥和活塞一起下降过程中，由于容器绝热减少的机械能都通过对气体做功转变成系统的内能。
在橡皮泥自由下落h1的过程中，由机械能守恒得： ①
对于碰撞活塞过程，根据动量守恒得： ②
所以内能的增量为：
答案：。
h2
h1
B
m2
m1
F
g
f
e
d
c
b
a
热传递
做功
热力学第二定律
能量转化与守恒
热力学第一定律
改变内能的方式
内能
温度
体积
分子势能
分子动能
物体
布朗运动
扩散现象
相互作用力
无规则运动
大量分子组成
图5-1
图5-2
图5-3
图5-4
图5-5
图5-6
图5-7
图5-8
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《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分
（第一部分）
直击高考考点
(1)简单的考情分析
热学知识在高考中虽不是重点内容，但每年高考中往往要考，题型一般为选择题。高考对本章的命题多集中于分子动理论、分子大小与个数估算、内能及其改变等。一般来说，此类题难度不大。
(2)大纲要求
在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求：
知道分子动理论与统计观点、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构、液体的表面张力现象、气体实验定律、理想气体、热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律。
(3)命题的趋势
命题热点多集中在分子运动理论、估算分子大小和数目、内能和功．“固体和液体”、“气体的性质”在新课标中提出了更高的要求，由于本知识点大多都和生活实际联系密切，在实施素质教育的今天，要求考题理论联系实际，要求考生有较宽的知识面．
热力学第一定律以及普遍的能量守恒定律，这些也是热学中基础性的内容，能量守恒定律是自然界的基本定律，逐步学会用能量转化和守恒的观点处理问题，不仅对学好热学，而且对学好整个物理学都很重要．
知识要点串讲
要点一、分子运动理论、估算分子大小和数目、布朗运动、分子间的作用力、分子动能、分子势能、物体的内能。液体的表面张力
要点二、晶体和非晶体、晶体的微观结构、液体的微观结构、液体的表面张力、液晶、气体的状态参量、气体温度和温标、压强的微观意义、饱和蒸汽、空气的湿度。
要点三、热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律。
热点题型探究
题型一、分子的大小、阿伏加德罗常数等的判断、计算
【典例1】代表阿伏德罗常数，下列说法正确的是（ ）
A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B．2g氢气所含原子数目为
C．在常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NA
D．17g氨气所含电子数目为10NA
解析：由于构成单质分子的原子数目不同，所以同T、p下同体积单质气体所含原了数目不一定相同，A错．2gH2所含原子数目为2，B错．在常温常压下11.2L氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C错．17g氨气即1 mol氨气，其所含质子数为（7+3）mol，即10．
答案：D
误点警示：理解好阿伏加德罗常数的物理意义是解决此类问题的关键。
【变式训练】
1、若以μ表示水的摩尔质量，表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏德罗常数，、△分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：
①= ②= ③= ④△=
其中正确的是（ ）
A．①和②都是正确的 B．①和③都是正确的
C．③和④都是正确的 D．①和④都是正确的
题型二、热运动及特点、布朗运动
【典例2】墨汁的小炭粒在水中做布朗运动的现象说明（ ）
A．小炭粒的分子在做剧烈的热运动
B．水分子在做剧烈的热运动
C．水分子之间是有空隙的
D．水分子之间有分子作用力
解析：布朗运动的起因是液体分子做无规则运动撞击颗粒的结果，所以，小炭粒在水中做布朗运动并不说明小炭粒的分子在做剧烈的运动，而只是间接说明水分子在做剧烈的运动，故选项A错误，B正确，颗粒产生布朗运动的原因不是因为分子的间隙和分子间的作用力，C、D选项皆错．
答案：B
误点警示：理解好布朗运动的概念是解决此类问题的关键。
【变式训练】
2．下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是（ ）
A．扩散现象与布朗运动都能说明分子在做无规则的永停息的运动
B．扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律
D．扩散现象与布朗运动都与温度有关
题型三、分子与分子间距的图象关系及应用
【典例3】下面证明分子存在引力和斥力的实验中，哪个是错误的？（ ）
A．两块铅块压紧以后能连成一块，说明存在引力
B．固体、液体很难压缩，说明存在斥力
C．碎玻璃不能再拼成一整块，说明分子间存在斥力
D．拉断一根绳子需很大力气说明存在引力
解析：两块铅块压紧后能连成一块、绳子很难被拉断，说明分子间存在引力，而固体液体很难被压缩，说明分子间存在斥力，因此选项A、B、D说法都是符合事实的．碎玻璃再拼在一起，分子间距离比10r0大得多，不能达到分子引力和斥力发生作用的范围，或者说分子间作用力非常微弱，所以两块玻璃很难拼成一块．因此，正确选项是C．
答案：C
【变式训练】
3、甲分子和乙分子距离较远，设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再近的这一过程中（ ）
A．分子力总是对乙发子做正功
B．乙分子总是克服分子力做功
C．先是乙分子克服分子力，然后分子力对乙分子做正功
D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功
题型四、气体的压强的相关计算
【典例4】如图5-1所示，一横截面面积为S的圆柱形容器，竖直放置的圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为（ ）
A．+ B．+
C．+ D．+
解析：以圆板为研究对象，受力如图5-2所示，竖直方向平衡= +．
= 所以==+
答案：D
易错点击：注意压力垂直作用于接触面。
【变式训练】
4．如图5-3所示，两端封闭、精细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为的长银柱，将管内气体分为两部分．已知=．若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？（设原来温度相同）
题型五、热力学定律、能量守恒的相关判断
【典例5】．如图5-4所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气．以，分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外接的过程中（ ）
A．不变，减小
B．不变，增大
C．增大，不变
D．增大，减小
解析：解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其人能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小．
答案：D
【变式训练】
5、关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是（ ）
A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律
C．内能可以全部转化为其他形式的能，同时会产生其他影响
D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能
方法技巧点拨
1．方法与技巧
理解好并记清楚相关知识是复习好本部分的关键。
高考冲刺演练
一、选择题
1、关于分子间的相互作用力，以下说法正确的是（ ）
A．分子间的相互作用力，分子间的斥力增大，引力减小
B．分子间的距离减小时， 分子间的斥力减小，引力增大
C．分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
D．分子处于平衡位置时（=），分子间的斥力和引力的等于零
2．在一定温度下，当气体的体积减小时，气体的压强增大，这是由于（ ）
A．每个分子对器壁的平均撞击力变大
B．单位体积内的气体分子数变大，分子对器壁的吸引力变大
C．单位体积的气体分子数变大，单位体积内份子的重量变大
D．单位体积内的气体分子数变大，单位时间内对器壁碰撞的次数增多
3．如图5-5所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止境，设活塞和缺和缸壁间无摩擦且可在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是（ ）
A．大气压减小，则是弹簧伸长一些
B．大气压减小，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温降低，则气缸的上底面距地面的高度将增大
D．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
4．某气体的摩尔质量是μ，标准状态下的摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，下面给出的关系式中正确的是（ ）
A．该气体在标准状态下的密度为/
B．该气体每个分子的质量为
C．每个气体分子在标准状态下的体积为/
D．该气体单位体积内的分子数为/
5．关于布朗运动，以下说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指液体分子的无规则运动
B．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的吸引力不平衡引起的
C．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的撞击作用不平衡引起的
D．在悬浮颗粒大小不变的情况下，温度越高布朗运动越激烈
6．如图5-6所示，一定质量的理想气体由状态变化到状态，其-图线为过原点的延长线上的一段，则（ ）
A．、两状态的温度关系为
B．由到吸热且对外做功
C．由到变化中，体积与热力学温度成正比
D．由到变化中，体积与热力学温度的平方根成正比
7．关于表面张力下列叙述中哪些是正确的（ ）
A．液体表面张力随温度升高而增大
B．液体尽可能地在收缩它的表面积
C．液体表面层的分子比液体内部的分子具有更大的分子势能
D．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布得紧密些
8．一定质量的理想气体，如果保持温度不变而吸引了热量，则（ ）
A．体积一定增大，内能一定改变
B．体积一定减小，内能一定不变
C．压强一定增大，内能一定改变
D．压强一定减小，内能一定不变
9．下列说法中，正确的是（ ）
A．液晶具有流动性
B．液晶具有各向异性
C．液晶具有稳定的空间排列规律
D．液晶就是液态的晶体
10．下列说法中，正确的是（ ）
A．焦耳的实验是热力学第一定律的基础
B．第一类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律
C．第二类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律
D．热力学第二定律说明一切与热现象有关的宏观自然过程具有方向性
11．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度是27℃，则温度的变化是（ ）
A．升高到450K B．升到了150℃
C．升高到40.5℃ D．升高到450℃
12．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，这是因为（ ）
A．气体分子的平均动能增大
B．单位时间内，器壁单位表面积上分子碰撞的次数增多
C．气体分子数增加
D．气体分子数的密度加大
13．热传导的方向性是指（ ）
A．热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能低温物体传递到高温物体
B．热量只能从低温物体传递到高温物体，而不能从高温物体传递到低温物体
C．热量既可以从高温物体传递到低温物体，又可以从低温物体传递到高温物体
D．热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体
二、填空题
14、在某温度时，水蒸气的绝对气压为=200mmHg，此时的相对温度为50%，则此时的绝对温度为 ，饱和汽压为 ．
15．在图5-7中，一系统状态沿路径到达状态，系统吸收160卡的热，且系统对外做功252J．若系统从状态沿曲线返回时，外界对系统做功168J，则这一过程中系统是 （填吸热或放热），这个热量为 ．
16．某气体常态时有100 J内能，膨胀过程中对外做功30 J，同时吸收了20 J的热量，在这过程中内能 （填增加或减小） J．
三、计算题
17、冰的密度是0.9×103kg/m3，冰的摩尔质量是18g/mol，试用下面两种模型估算一个冰分子的大小（取一位有效数字）
（1）设想分子是球形的，求每个冰分子的直径．
（2）设想冰分子的形状是正方体，求每个冰分子的边长和最大线度．
18．高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气．锅盖中间有一排气孔，上面再套上限压阀，将排气孔堵住，当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸汽就从排气孔向外排出．由于高压锅内压强大，温度高，所以食物容易煮烂．若已知某高压锅限压阀质量0.06kg，排气孔直径0.3cm，则锅内气体压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃，则锅内最高温度可达多高？（=105 Pa）
19．如图5-8所示，一个上下都与大气相通的直圆桶内部横截面积=0.01m2，中间用两个活塞与封住一定质量的理想气体．、都可沿圆桶无摩擦地上、下滑动，但不漏气．的质量可忽略不计，的质量为，并与一劲度系统为=5×103N/m的轻质弹簧相连．已知大气压强=105 Pa，平衡状时两活塞间的距离为=0.6m，现用力压活塞，使之缓慢向下移动一定距离后，保持平衡．此时用于压活塞的力=5×102N，求活塞向下移动的距离（气体温度保持不变）．
20．我国北方冬季需要对房间空气加热，设有一房间面积为14m2，高为3.0m，室内空气通过房间缝隙与外界大气相通，开始时室内温度为10℃，通过加热变为20℃．
（1）已知空气在标准状态下的摩尔质量是29g/mol，试估算这个过程中有多少空气分子从室内跑出．（要求2位有效数字）．
（2）已知气体分子热运动的平均动能跟热力学温度成正比，空气可以看作理想气体．试分析说明室内空气的内能保持不变．
参考答案
【变式训练】
1、解析：对于气体，宏观量μ，，之间的关系式仍适用，有μ=，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有=μ/m，所以=μNA，③式正确，=μ/m=，①式正确．由于气体的分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间，所以④式不正确．而②式是将④式代入①式得出的，也不正确．
答案：B
2、解析：布朗运动没有终止，而扩散现象有终止，当物质在这一能到达的空间实现了分布均匀，那么扩散现象结束，扩散现象结束不能再反映分子运动是否结束，因此能说明分子永不停息地运动的只有布朗运动，所以A错．扩散是物质分子的迁移，布朗运动是宏观颗粒的运动，是两种完全不相同的运动，则B错．两个实验现象说明了分子运动的两个不同侧面的规律，则C正确．两种运动随温度的升高而加剧，所以都与温度有关．
答案：C、D
3、解析：分子间存在着作用力，同时存在斥力和引力，在r=r0时，两种力的合力为零，＞时表现为引力，＜时表现为斥力，当两个分子由较远到不能再靠近时，分子对乙分子先做正功，后做负功．
答案：D
4、解析：水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差△=－=．温度升高后，两部分气体的压强都增大．若△＞△，水银柱向下移动，若△=△，水银柱不动．所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向怎样，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多．
（1）假设法：
假设水银柱不动，两部分气体都作等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：
上段：=，所以=．
△==（－1）=．
又因为△=△，=，= +h＞．
所以△＞△，即水银柱上移．
答案：水银向上移动
5、解析：能量守恒定律，热力学第一、第二定律是各自独立的．由热力学第二定律知C正确．
答案：C
【高考冲刺演练】
1、解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小：当=时，分子引力和斥力相等，表现出的分子力为零，C正确．
答案：C
解析：从微观的角度看，气体对容器的压强是大量分子对容器壁的碰撞引起的；温度越高，单位体积内的分子数越多，单位时间内对器壁碰撞的次数越多，气体压强越大，故D正确．
答案：D
3．解析：把活塞和气缸看成一个整体验生活，由力平衡知=（+）g与温度无关．以气缸为研究对象，由平衡方程得
+=，故减小，则减小气体体积增大，故B正确．温度升高时，保持不变，故体积增大，D正确．
答案：B、D
4．解析：由相关计算知，BD正确，/为气体分子在标准状态下所占据的空间体积，不是分子体积．
答案：B、D
5．解析：布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的撞击作用不平衡引起的，在其他条件不变的情况，温度越高布朗运动越激烈；布朗运动是指悬浮颗粒无规则运动，并不是液体分子的运动，但布朗运动却间接反映了液体分子运动的无规则性．故CD正确．
答案：C、D
6．解析：由=知正确．作点过、等温线知，正确．由→气体体积增大且温度升高B正确．
答案：A、B、C
7．解析：这是有关液体表面分子相互作用的问题．液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，即表面张力，所以液体表面就有 收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，此时分子力可能减小也可能增大，即表面张力可能减小也可能增大．而在液体内部，分子间的引力基本等于斥力，当r=r0时，分子势能最小．在表面层，r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．
答案：B、C
8．解析：一定质量的理想气体，其内能由温度惟一决定．故AC不正确；由热力学第一定律，理想气体内能不变，吸收热量的一定对外做功，体积必定膨胀，故B不正确；由玻意耳定律，在温度不变的情况下，体积增大，压强必减小，D正确．
答案：D
9．解析：由液晶的结构、特点易判断AB是正确的．
答案：A、B
10．解析：以焦耳的实验为基础是热力学第一定律指出了热功干干净净儿和转换关系，指出了任何过程能量必须守恒，从而第一类永动机不能制成；另外，产不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生，一切与热现象有关的宏观自然过程是不可逆的，即宏观自然过程具有方向性，这就是热力学第二定律，热力学业第二定律告诉我们第二类永动机不可能制成．故ABD正确．
答案：A、B、D
11．解析：气体原来温度=（237+27）K=300K，而△=．由等压变化知=，所以△=150K，=+=450K．温度的变化△=150K=△=150℃．AB正确．
答案：AB
12．解析：等温变化，分子平均动能不变，即气体分子每次撞击器壁的冲力不变；而体积减小，分子密度增加，器壁单位时间单位面积上撞击的分子数多，所以压强增大．BD正确．
答案：BD
13．解析：热量只能自发地从高温物体传递到低温物体．
答案：C、D
二、填空题
14、解析：（1）根据绝对温度的定义可知
此时的绝对温度为200mmHg．
（2）由相对温度=×100%，
可得=×100%
=×100%=400（mmHg）．
答案：200mmHg，400mmHg
15、解析：系统由状态经路径到达状态的过程中，吸热=160×4.2J=672J，系统对外界做功=－252J，由热力学第一定律得系统内能的增量．
△=+=－252+675=420J．
由状态沿曲线路径返回状态时，内能减少△=－420J，
=△－420－168=－588J
答案：放热 588J
16．解析：由热力学业第一定律△==+，结合符号法则及其物理意义有=－30 J，=20J，故△=－=－10 J，因而内能减小了10 J．
答案：减小，10
三、计算题
17、解析：首先，根据冰的密度和摩尔质量，求得冰的摩尔体积；然后由阿伏加德罗常NA，求出每个冰分子的体积；最后根据分子两种不同模型和体积公式，求得冰分子的直径或边长．
根据物质密度公式：=，
可知冰的摩尔体积为=（为摩尔质量）．
由阿伏加德常数，可得一个冰分子的体积为
==， ①
（1）设分子为球形，直径，则一个冰分子的体积为
=π， ②
由①②两式可解得分子直径=4×10－10m．
（2）设冰子为正方体，边长为，则一个冰分子体积为=，③
由①③式可得分子边长=3×10－10m．
因冰分子的立方体最大角线的长度为冰分子的最大线度，则由几何关系可知其最大线度为==5×10－10m．
答案：（1）4×10－10m （2）3×10－10m 5×10－10m
18．解析：锅内气体压强增到一定程度限压阀顶起来，这时锅内气压最大，设其为，则
=+，=0.06 kg，==×3.14×（0.3×10-2）2m2．
代入数据有=1.83×105 Pa ．
由于压强每增3.6×103Pa，沸点增加1℃，
由此可求得1.83×105 Pa时水的沸点
=100+×105=123℃．
这就是锅炉内最高温度．
答案：1.83×105 Pa 123℃
19．解析：对圆筒内封闭的气体：=，=，，=．
对活塞受力分析：==，所以=+/．
由玻意耳定律得：=（+/），
得l=0.4．
取、及封闭气体作为一个整体进行受力分析，则可得=．
所以加力后活塞下移的距离为
△==0.1m．
活塞向下移的距离为
△=（）+△=0.3m
答案：0.3m
20．解析：（1）由于房间内空气与外界大气相通，这个过程中室内空气压强不变，估算时按一个大气压计算．在温度为10℃时，设温度为，体积为；在标况下0℃时，设温度为，体积．由盖·吕萨克定律得：=，
其摩尔数=/22.4×10－3= （×22.4×10－3）．
在温度为20℃时，设温度为，其摩尔数－
= /（×22.4×10－3）．
所以跑出的分子数：△=（－）=3.7×1025个
（2）空气可看作理想气体，分子势能不计．空气内能等于所有分子动能的和，设分子的平均动能与热力学温度的比例常数为κ，
则=，==，
由第1问的结论：/ =/，= ，
所以室内空气的内能保持不变．
答案：见解析
《冲刺系列》高三物理第二轮复习精品资料热学部分
（第二部分）
直击高考考点
1．简单的考情分析
热学部分虽然不是高中物理的主干内容，却是每年高考必考内容之一。一般来说，直接考查基本概念的试题意只有一到二题，历年高考中此类题一般难度都不大。此类试题一般以选择题为主。
2．大纲要求
在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求：
（1）知道物质是由大量分子组成的．阿伏伽德罗常数．分子的热运动。
（2）知道分子热运动的动能．温度是物体的热运动平均动能的标志．物体分子间的相互作用势能．物体的内能。
（3）知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式．热量．能量守恒定律。
（4）理解热力学第一定律和热力学第二定律，知道永动机不可能造成、绝对零度不可达到。
（5）知道能源的开发和利用．能源的利用与环境保护。
（6）了解气体的状态和状态参量．热力学温度、气体的体积、压强、温度之间的关系；气体分子运动的特点；气体压强的微观意义。
3．命题的趋势
从近几年高考来看，涉及热学部分试题多以中等难度或中等偏下的填空题和选择题形式出现，对该部分知识的复习过程中，应在深刻理解基本概念和规律的基础上，以分子动理论、热力学定律和能量守恒定律为主线，注重对气体为研究对象的微观和宏观关系的分析，强化对基本概念和规律的记忆．在高考中多以选择题、填空题的形式出现，占分比例较小，试题难度属于容易题或中档题，因此只要能识记和理解相关知识点，得到本部分试题的分数并不困难．
知识网络构建
知识要点串讲
要点一、一个基本理论：分子运动理论．
1．除了少数大分子之外，分子的直径的数量级一般为10－10m．
2．熟记相关公式：已知物体的质量为m，体积为V，密度为，物质摩尔质量为M，摩尔体积为，则：密度，分子质量，分子体积．分子数：．
要点二、两个基本模型：
建立分子的球体模型和正方体模型估算分子直径．
要点三、三个基本定律：
（1）热力学第一定律；（2）热力学第二定律；（3）能量守恒定律
要点四、四个基本关系
1．布朗运动与分子运动的关系
布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动，不是固体、液体分子的运动．
2．温度与分子动能的关系
温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，但并不意味着每个分子的动能都将增大．
3．分子力做功与分子势能变化的关系（牢记EP－r曲线）
4．内能的变化与做功和热传递的关系
内能的变化从微观上与分子动能和分子势能的变化有关，宏观上由W+Q决定．
要点五、气体的三个状态参量及变化关系
（1）温度；（2）体积；（3）压强；（4）气体的体积、压强、温度间的关系．
热点题型探究
题型一、以阿伏加德罗常数为桥梁的宏观量与微观量之间的联系
【典例1】某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为
A． B． C． D．
解析：由于气体分子间距很大，不能用来计算NA，A错误；气体密度ρ是宏观量，对于单个气体分子不能用m=ρV0来计算，故D错误。答案：BC。
误点警示：NA是联系宏观量与微观量之间的桥梁和纽带。处理此类问题，关键是要熟记相关公式，理解宏观量之间、微观量之间以及宏观量与微观量之间的数量关系，明确NA在联系宏观量与微观量的过程中的具体作用。
【变式训练】
1．已知铜的密度为8.9×103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占体积为
A．7×10－6m3 B．1×10－29m3 C．1×10－26m3 D．8×10－24m3?
2．若以μ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为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：
①NA=vρ/m ②ρ=μ/NAΔ ③m=μ/NA ④Δ=v/NA
其中正确的是（ ）
A．①和④ B．①和③ C．③和④ D．①和②
题型二、分子力、分子势能、分子力做功与分子间距的相互关系
【典例2】分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法正确的是（ ）
A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力
B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小
D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小
解析：分子之间同时存在着引力作用和斥力作用，斥力和引力都随分子间距离增大而减小．当分子间距离较大时，例如大于10-9m 时，斥力引力都接近于零．在出现分子力作用的距离范围内，随距离增大，斥力比引力减小的更快．当分子间距离为某一特定距离时（约为10-10m），斥力和引力相等，分子力为零；当分子间距离大于这一距离时，引力大于斥力，分子力表现为引力；小于这一距离时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，故选项 C正确D错误，对于气体分子间距离相当大，斥力和斥力非常小，差不多接近于零，气体之所以能充满容器，是因为气体分子的无规则运动的结果，并非斥力作用结果，故选项 B错误．对于固体，由于分子间距离较小，斥力引力都比较显著，但二者合力并不大，在平衡时引力等于斥力，分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，这样引力将使分子间距离减小，反之分子力表现为斥力，斥力将使分子间距离变大．所以固体分子只能在各自的平衡位置附近做无规则微小振动．有时引力大于斥力，有时斥力大于引力，故选项A错．答案：C。
知识链接：处理此类问题的关键是熟记分子力、分子势能、分子力做功与分子间距的关系曲线，理解分子力做功与分子势能的变化的关系。分子力属定性内容，易记易忘，所以在理解时需要反复并结合分子间的斥力与引力随分子间距离变化的图像．另外对分子间的距离的几个临界数量级要熟悉．
【典例3】如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处静止释放，则（ ）
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
解析：由分子力曲线可知，在乙分子从a到b和由b到c的过程中，受到甲分子的作用力都是引力，故乙分子从a到b和由b到c的过程中都做加速运动，选项A错误．当乙分子到达c时，受到甲分子的作用力为0，超过c点分子力为斥力，乙分子将做减速运动．所以乙分子到达c时速度最大，选项B正确．乙分子从a到b的过程中，受引力作用，速度增大，即分子力做功，动能增大，分子势能减小，故选项C正确．乙分子由b到d的过程中，先受引力作用，引力做功，分子势能减少；后受斥力作用，乙分子克服分子力做功，分子势能增加．所以乙分子从做减速运动b到d的过程中分子势能先减少后增加，故选项D也是错误的．故本题正确选项为B、C．
答案：BC。
误点警示：从图线看出物理意义，或反过来把某些物理内容通过图线来表示，是物理学中使用数学工具的一个方面．在学习物理的过程中，要学会正确使用这类工具．
【变式训练】
3．相距很远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小．在这个过程中，两分子间的分子的势能（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
题型三、热力学两大定律的应用
【典例4】下列关于热现象的说法，正确的是（ ）
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．气体的温度升高，气体的压强一定增大
C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
解析：外界对物体做功的同时，若物体向外放出热量，物体内能不一定增加。气体温度升高时，体积可能增大，则压强不一定增大。在一定条件下（借助外界条件），热量可以从低温物体传给高温物体。热机的效率总是小于100﹪，故燃料燃烧释放的热量不可能全部转化为机械能。
答案：D。
知识链接：对热力学第二定律，关键是理解自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【典例5】一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体．若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（ ）
A．将热量传给气体，其温度必升高 B．压缩气体，其温度必升高
C．压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变
D．压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高
解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方式．根据热力学第一定律ΔU=Q+W，气体被压缩又吸热，内能必增加，温度必升高，D项正确．选项A，知道Q 而不知W情况，B知道W 而不知Q的情况，无法判断ΔU．C中，知道W情况又知Q情况，但不知数量关系，故也无法判断ΔU，所以A、B、C错．
答案：D。
技巧点拨：判断本题的依据为热力学第一定律，所以明确ΔU =Q +W 式中的正负号就不难做出判断．改变内能的方式有两种，内能的变化可能是两个方面：分子动能与分子势能，从宏观角度为温度与体积，所以，任何一个角度的变化都可能引起内能的变化，因此在判断时要综合考虑．
【变式训练】
4．一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
题型四、气体三个状态参数间的关系
【典例6】对于定量气体，可能发生的过程是（ ）
A．等压压缩，温度降低 B．等温吸热，体积不变
C．放出热量，内能增加 D．绝热压缩，内能不变
解析：等压压缩时，压强不变，体积减小，故温度必然降低，A正确；等温吸热时，若体积不变，则W=0，而Q>0，则即内能增大，则分子势能必然增大，体积必然增大，与假设相矛盾，B错误；根据热力学第一定律，易知C正确；绝热压缩时，Q=0，W>0，ΔU>0，内能增大，D错误。
答案：AC。
【变式训练】
5．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
6．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
方法技巧点拨
1．本专题以记忆为主。
2．复习本专题过程中应深刻理解以下知识点：
（1）热力学第一定律：
表达式：．三个量的符号规定如下：外界对物体做功，W>0，表现为物体体积减小；物体对外做功，W<0，表现为物体体积增大；从外界吸热：Q>0；对外界放热：Q<0；绝热过程：Q=0；物体内能增加：>0；内能减少：<0；内能不变：=0．
（2）热力学第二定律：
①热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，即自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
②第二类永动机不可能制成，违背的不是能量守恒定律，而是热力学第二定律，即机械能和内能的转化过程具有方向性，也就是说机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化．
高考冲刺演练
一、选择题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
C．物体的温度越高，其分子的平均动能越大
D．气体压强的大小只与气体分子的密集程度有关
2．夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂.关于这一现象以下描述正确的是(暴晒过程中内胎容积几乎不变)
A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大
C．在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加
D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少
3．关于热力学第二定律的下列说法中正确的是（ ）
A．自然界中进行的一切宏观过程都具有方向性，是不可逆的
B．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
C．热量不可能由低温物体传递到高温物体
D．第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成
4．用打气筒给自行车车胎打气，到后来觉得气体难以压缩，这表明（ ）
A．气体分子间出现了较大的排斥力
B．气体分子间出现了斥力，也出现了引力，但引力比斥力小
C．下压过程中气体分子的势能一定增加
D．下压过程中气体分子的势能不会增加
5．下列叙述中，正确的是（ ）
A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，每个分子动能越大
B．布朗运动就是固体分子的热运动
C．对一定质量的气体加热，其内能可能减小
D．根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
6．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
7．一池塘中的水上、下温度相同，一气泡（可视为理想气体）由水底上升，下面说法正确的是（ ）
A．气泡的内能增加 B．气泡的内能减少 C．气泡吸收热量 D．气泡放出热量
8．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子从无穷远处以初动能E向甲分子运动，直至两者不能再靠近.规定在无穷远处分子势能为零，那么在此过程中下列说法不正确的是（ ）
A．除开始时刻外，乙分子动能还有可能等于E
B．乙分子动能有可能等于0
C．分子势能有可能等于E
D．分子势能与动能不可能相等
9．用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10s记下它的位置，得到了a，b，c，d，e，f，g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动径迹
B．它说明花粉颗粒做无规则运动
C．从a点计时，经36s，花粉颗粒可能不在de连线上
D．从a点计时，经36s，花粉颗粒一定在de连线的某一点上
10．1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，正确的说法是（ ）
A．分子的平均动能与分子总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子总动能不同
C．内能相同
D．1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能
11．图中竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B 两轻质活塞间封有空气，气柱长Ｌ=20cm。活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直到水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强。则此时气体的压强为（ ）
A、100cmHg B、85cmHg C、95cmHg D、75cmHg
12．一定质量的理想气体，（ ）
A．先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度
B．先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积
C．先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度
D．先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能
13．如图所示，固定在水平面上的汽缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦且和周围环境没有热交换。当用一个水平恒力F向外拉动活塞时，下列叙述正确的是（ ）
A、由于没有热交换，汽缸内气体的温度不变
B、由于拉力对活塞做正功，气体的温度升高
C、由于气体体积变大，所以气体内能变大
D、由于气体膨胀对外做功，所以气体内能减少
14．个竖立着的轻弹簧，支撑着倒立的气缸的活塞使气缸悬空静止，如图所示，假设活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气，若大气压强增大，气缸与活塞均有良好绝热性能，下列说法中正确的是（ ）
A、则弹簧的长度增长，缸底离地面的高度减小，缸内气体内能减少
B、则弹簧的长度不变，缸底离地面的高度减小，缸内气体内能增加
C、则弹簧的长度不变，缸底离地面的高度增大，缸内气体温度降低
D、则弹簧的长度减小，缸底离地面的高度增大，缸内气体温度升高
15．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
16．一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（ ）
A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小
C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定
二、填空题
17．一只标度有误差的温度计，标度均匀，在测一标准大气压下冰水混合物的温度时，读数为20 ℃.在相同气压下测纯水沸点时，读数为80 ℃.实验时读数为41℃时实际温度应该为________℃，实际温度为60 ℃时，该温度计读数应为________℃.
18．一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V0，温度为27℃．在活塞上施加压力，将气体体积压缩到V0，温度升高到57℃．设大气压强ρ0＝l.0×105Pa，活塞与气缸壁摩擦不计．则此时气体的压强为 ；若保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0，则此时气体的压强为 ．
三、计算题
19．水滴以10m/s的速度从30m高处落下，机械能减少50%，所减少的机械能的80%使水自身变热，水滴落到地上后，温度升高了多少℃？（g=10m/s2）
20．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体．现有一根铁（Fe）晶，直径d=1.60μm，用F=0.0264N的力才将它拉断，试估算拉断过程中最大的Fe分子力f(Fe的密度ρ=7.92g·cm－3)．
21．如图所示，内部横截面积为S的圆筒形绝热容器，封有一定质量的理想气体，开口向上放在硬板上。设活塞质量为m1，现有一质量为m2的橡皮泥从距活塞上表面高为h1处的A点由静止开始下落，碰到活塞后，随活塞一起下降的最大距离为h2，若不计活塞与容器壁的摩擦，求容器内气体内能的最大变化量是多少？
参 考 答 案
【变式训练】
1．解析：铜的摩尔体积V===7×10－6m3，每个铜原子所占体积V′==≈1×10－29m3．答案：B．
2．解析：由题意知，Vρ=μ，NA=，所以①③是正确的；表示水的密度而不是水蒸气的密度，②不正确；表示的是水蒸气中单个水分子平均占有的空间，不是每个水分子的体积．答案：B．
3．解析：当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力，分子加速运动，分子力做正功，分子势能减小，当r=r0时，分子势能最小，动能最大，由于惯性，两分子继续靠近，当 r>r0分子力表现为斥力，做负功，分子势能增大，动能减小，直到速度为零，分子势能最大，故D正确．答案：D。
4，解析：根据热力学第一定律，绝热过程，Q=0，体积增大，气体对外做功，W<0，故气体的内能减少，由于气体分子间的势能可忽略，故分子动能减小，分子的平均动能减少。答案：D。
5．解析：气体压缩时，若气体对外放热，则气体温度降低，气体压强可能减小或不变。气体的压强是气体分子和容器壁不断发生碰撞而产生，与气体的重力无关。答案：A。
6．解析：体积不变，密度不变，选项A错误；气体的压强与温度和分子密度有关，温度升高，压强增大，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，选项C错误；分子的平均速率增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，选项D正确。答案：BD。
【高考冲刺演练】
1．解析：布朗运动是固体小颗粒的运动，A错。内能包括分子动能和分子势能，B错.气体压强的大小与气体分子的密集程度和分子平均动能有关，D错。答案：C。
2．解析：气体分子间距离较大，分子力很微弱而且体现为引力，爆胎不是因为分子间斥力作用，而是由于压强增大。爆胎前，气体因吸热使温度升高内能增加，爆胎瞬间气体体积迅速膨胀，对外做功，内能减少。答案：BCD。
3．解析：热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的。答案：B。
4．解析：气体分子间距离大，在10r0左右，即使有分子力，合力也是引力，在压缩过程中，分子力做正功，分子势能减小，所以只有D正确。答案：D。
5．解析：物体温度越高，但并不是每个分子动能都越大，所以A错．布朗运动是布朗微粒的运动，并不是分子的运动，所以B错．对一定质量的理想气体加热，但气体可以对外做功，所以内能可能减小，所以C正确．当有外界做功时，热量可以从低温物体传到高温物体，所以D错误．答案：C．
6．解析：气体压缩时，若气体对外放热，则气体温度降低，气体压强可能减小或不变．气体的压强是气体分子和容器壁不断发生碰撞而产生，与气体的重力无关．答案：A．
7．解析：气泡在上升过程中气体的温度不变，分子的平均动能不变，分子的总动能也不变；气泡在上升过程中体积膨胀，W<0，分子间距变大，分子势能增大，故气泡的内能增大．由公式W+Q=ΔU知，ΔU>0，故Q>0，表明气泡吸热．答案：AC．
8．解析：两分子之间相距无穷远时，分子间的相互作用为引力，靠近时分子力做正功，分子间势能减少，但是乙分子的动能增加，分子势能转化为乙分子的动能。当相距为R0时，分子力为0，再靠近，分子力体现为斥力，两分子间势能增加，乙分子动能减少，不能再靠近时，乙分子动能为0，此时分子间势能为E。答案：D。
9．解析：花粉颗粒的无规则运动是布朗运动，但不是分子的运动，它间接证实了液体分子的无规则运动．每隔不同时间观察，其位置的连线不同，隔相同时间观察，起点不同，位置的连线也大相径庭．每隔10s记下的不同位置之间的连线并不是花粉颗粒的运动轨迹，但能说明花粉颗粒运动的无规则性和随机性，故B正确，A错误．从a点计时，经36s的位置也是不确定的，故C正确，D错误．答案：BC．
10．解析：温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1g水与1g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，当从100℃的水变成100℃水蒸气的过程中，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以100℃水的内能小于水蒸气的内能．答案：AD．
11．提示：根据气体状态方程求解。注意液体的压强只与深度有关，当把活塞B向上推时，深度要改变。答案：C。
12．解析：先等压膨胀，体积增大，温度升高，再等容降温，温度减小，但无法确定其温度与起始温度的大小，A项错；先等温膨胀，体积增大，再等压压缩，体积减小，同理也无法判断其体积与起始体积的大小，B项错；先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于、小于或大于起始温度，所以C项正确；先等容加热，温度升高，再绝热压缩，温度再升高，所以其内能必大于起始内能，D 项正确．答案：CD。
13．解析：因为气体体积增大，对外界做功，内能减少，所以D正确。答案：D。
14．解析：对于气缸和活塞整体进行分析得弹簧所受弹力不变，所以弹簧长度不变。因大气压增大，所以气体压强增大，体积减小，内能增加，即B选项正确。答案：B。
15．解析：体积不变，密度不变，选项A错误；气体的压强与温度和分子密度有关，温度升高，压强增大，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，选项C错误；分子的平均速率增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，选项D正确。答案：BD。
16．解析：根据热力学第一定律ΔU=Q+W，一定质量的气体内能的变化与外界对气体做功、气体从外界吸热两个因数有关，当气体既从外界吸热又对外界做功时内能的变化有三种可能，可以变小，可以不变，也可以增大，所以D项正确．答案：D。
17．解析：好坏温度计示数的改变量有确定的比例关系，现有温度计示数为41℃，改变量为21℃，100∶60=t∶21，∴t=35℃；当实温为60 ℃时，该温度计示数为t，100∶60=60∶(t－20)，∴t=56℃。答案：35℃；56℃。
18．解析：由气体状态方程知=，将 P0＝l.0×10 5 pa，T0=300K，T1=330K，V1=2 V0/3代入上式，解得 P1=1.65×105Pa；气体发生等温变化，根据玻马定律有 P1V1=P2V2，将V2=V0 代入可得，P2=1.1×105Pa。答案：1.65×105Pa；1.1×105Pa
19．解析：设水滴的质量为m，开始水滴具有的机械能为E机=mv2+mgh ①
水滴落地后，产生的热能E热=E机×50%×80% ②，设温度升高了Δt℃，则有cmΔt=E热 ③，所以Δt= ④，联立解得Δt=0.033℃．答案：0.033℃．
20．解析：铁的摩尔质量MA=56×10－3kg/mol，铁原子的体积：V= ①，原子直径D= ②，原子球的大圆面积S=πD2/4 ③，铁晶断面面积S'=πd2/4 ④，断面上排列的铁原子数N= ⑤，所以拉断过程中最大铁原子力f = ⑥，代入数据解得：f=8.25×10－10N．答案：8.25×10－10N．
21．解析：橡皮泥自由下落h1的过程中，机械能守恒。碰撞活塞时，动量守恒。橡皮泥和活塞一起下降过程中，由于容器绝热减少的机械能都通过对气体做功转变成系统的内能。
在橡皮泥自由下落h1的过程中，由机械能守恒得： ①
对于碰撞活塞过程，根据动量守恒得： ②
所以内能的增量为：
答案：。
h2
h1
B
m2
m1
F
g
f
e
d
c
b
a
热传递
做功
热力学第二定律
能量转化与守恒
热力学第一定律
改变内能的方式
内能
温度
体积
分子势能
分子动能
物体
布朗运动
扩散现象
相互作用力
无规则运动
大量分子组成
图5-1
图5-2
图5-3
图5-4
图5-5
图5-6
图5-7
图5-8
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