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1、专题 09 热学 专题 09 热学 1.（2019 全国 1 卷 33）物理选修 3-31.（2019 全国 1 卷 33）物理选修 3-3（15 分） （1）（5 分）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时 容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。 此时， 容器中空气的温度_（填 “高于” “低于” 或 “等于”） 外界温度， 容器中空气的密度_ （填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。 （2）（10分）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到 一个预
2、抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能。 一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将 10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.210-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5107 Pa，使用后 瓶中剩余气体压强为2.0106 Pa；室温温度为27 。氩气可视为理想气体。 （i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； （i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ，求此时炉腔中气体的压强。 【答案】 （1）低于 大于 （2）（i）设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩
3、余气体的压强为p1。假设体积为V0、 压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1。由玻意耳定律p0V0=p1V1 被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 10 VVV 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2。由玻意耳定律p2V2=10p1 V 联立式并代入题给数据得p2=32107 Pa （ii）设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3，由查理定律 31 10 pp TT 联立式并代入题给数据得p3=1.6108 Pa 2.（全国 2 卷 33）物理选修 3-32.（全国 2 卷 33）物理选修 3-3（15 分） （1）（5分）如p-V图所
4、示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分 别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数， 则N1_N2，T1_T3，T3，N2_N3。（填“大于”“小于”或“等于”） （2）（10分）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁 光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的 压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程 中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到
5、达两汽缸的连接处，求： （i）抽气前氢气的压强； （ii）抽气后氢气的压强和体积。 【解析】 （15 分） （1）大于 等于 大于（5 分） （2）10 分 （i）设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得 （p10p）2S=（p0p）S 得p10=（p0+p） 1 2 （ii）设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氢气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有 p2S=p12S 由玻意耳定律得p1V1=p102V0 p2V2=p0V0 由于两活塞用刚性杆连接，故 V12V0=2（V0V2） 联立式解得 3. （全国3卷33）物理一一选修333. （全国3卷33）物理一一选修33
6、（15分） （1）（5分）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的 目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精 溶液中纯油酸的体积，可以 。为得到 油酸分子的直径，还需测量的物理量是 。 （2）（10分）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下 密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管 口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。 （i）求细管的长度； （i）若在倒置前，缓慢加热管内被密封
7、的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气 体的温度。 【解析】 （1） 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中， 测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积。 （2）（i）设细管的长度为l，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离 为h，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1 由力的平衡条件有p=p0gh 式中，p、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有 V=S（Lh1h） V1=S（Lh） 由式和题给
8、条件得L=41 cm （ii）设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖吕萨克定律有 1 0 VV TT 由式和题给数据得：T=312 K 4. （北京卷15）4. （北京卷15）下列说法正确的是（ ） A温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变 【答案】A 【解析】温度是物体内大量分子热运动的平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈 程度，A正确。 5. （江苏卷13.A）选修335. （江苏卷13.A）选修33（12分） （1）在没有外
9、界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体 （A）分子的无规则运动停息下来（B）每个分子的速度大小均相等 （C）分子的平均动能保持不变 （D）分子的密集程度保持不变 （2）由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上 表现为 （选填“引力”或“斥力”）分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如题13A-1图所示，能总 体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中_ （选填“A”“B”或“C”）的位置 （3） 如题13A-2图所示， 一定质量理想气体经历AB的等压过程， BC的绝热过程 （气体与外界无热量交换）， 其中BC过程中内能减少900 J求ABC过程中气体对外界做的总功 【答案】 （1）CD （2）引力 C （3）AB过程 W1=p（VBVA） BC过程，根据热力学第一定律 W2=U 则对外界做的总功W=（W1+W2） 代入数据得W=1 500 J 【易错点】根据根据热力学第一定律W+Q=，得W=-900J，错误原因：此为外界对气体做功，要求气体对E 外界做功，所以应W=900J，无负号。