高考物理 专题五　第三讲　热学课件PPT

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[诠释题]　(2023·北京卷)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体(　　)A．分子的平均动能更小B．单位体积内分子的个数更少C．所有分子的运动速率都更小D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，A正确，C错误；由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，B、D错误。
热点1　热学基础[练1]　(多选)(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有(　　)A．没有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列
玻璃是非晶体，组成非晶体的分子(或原子、离子)在空间上不呈规则周期性排列，D错误；非晶体没有规则的外形，B错误；非晶体的物理性质在各个方向上是相同的，C正确；非晶体没有固定的熔点，A正确。
[练2]　(2021·广东卷)在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强________(填“大于”“小于”或“等于”)机场地面的大气压强；从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体分子的平均动能________(填“变大”“变小”或“不变”)。答案：小于　不变
[练3]　(2023·海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　)A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，C正确。
[练4]　(多选)(2022·湖南卷)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图所示，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(　　)A．A端为冷端，B端为热端B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板作用后反弹，从A端流出，而边缘部位热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高，所以A端为冷端，B端为热端，A、B正确；A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即是通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的气体从A端出，温度较高的气体从B端出，也符合能量守恒定律，D错误。
(1)此时上、下部分气体的压强；(2)“H”形连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。
处理关联气体问题的分析思路
[考向2]　变质量问题[例2]　(2023·湖南卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所示，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
[练5]　(2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是(　　)
(1)最终汽缸内气体的压强；(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
热点3　热力学第一定律的理解与应用)(1)气体等压变化中，气体对外做功大小为W＝pΔV，也可用W＝pΔV定性分析。(2)非等压变化可用p-V图像中图线与坐标V轴包围的面积表示气体做的功。
[例3]　(2023·浙江6月选考)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S＝100 cm2，质量m＝1 kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA＝600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB＝500 cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC＝1.4×105 Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q＝14 J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU＝25 J；大气压p0＝1.01×105 Pa。
(1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能____________，圆筒内壁单位面积受到的压力________；(均填“增大”“减小”或“不变”)(2)求气体在状态C的温度TC；(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。答案：(1)不变　增大　(2)350 K　(3)11 J
[练7]　(2022·北京卷)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是(　　)A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热
[真题诠释]　[巨大成就，民族自豪](2022·重庆1月选考)2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体)(　　)A．吸收热量　　　　　B．压强增大C．内能减小 D．对外做负功
[素养练]　[实际应用，学以致用](2023·浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100 cm2、质量m＝1 kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300 K、活塞与容器底的距离h0＝30 cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3 cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC＝363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158 J。取大气压p0＝0.99×105 Pa，求气体：
(1)在状态B的温度；(2)在状态C的压强；(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。答案：(1)330 K　(2)1.1×105 Pa　(3)188 J