2020高考物理二轮复习专题六热学讲义(含解析)

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专题六 热学

典题再现

1.(2020·山东等级考模拟)如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分.已知a部分气体为1 mol氧气,b部分气体为2 mol氧气,两部分气体温度相等,均可视为理想气体.解除锁定,活塞滑动一段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态时,它们的体积分别为Va、Vb,温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是( )

A.Va>Vb,Ta>Tb C.Va

B.Va>Vb,TaTb

解析:选D.解除锁定前,两部分气体温度相同,体积相同,由pV=nRT可知b部分压强大,故活塞左移,平衡时Va

b气体向外做功,内能减小,温度减小,平衡时Ta>Tb.

考情分析

典题再现

2.(2020·山东等级考模拟)如图所示,按下压水器,能够把一定量的外界空气,经单向进气口压入密闭水桶内.开始时桶内气体的体积V0=8.0 L,出水管竖直部分内外液面相平,出水口与大气相通且桶内水面的高度差h1=0.20 m.出水管内水的体积忽略不计,水桶的横截面积S=0.08 m.现压入空气,缓慢流出了V1=2.0 L水.求压入的空气在外界时的体积ΔV为多少?已知水的密度ρ=1.0×10 kg/m,

外界大气压强p0=1.0×10Pa,取重力加速度大小g=10 m/s,设整个过程中气体可视为理想气体.温度保持不变.

解析:设流出2 L水后,液面下降Δh,则

5

23

3

2

V1

Δh=

S此时,瓶中气体压强p2=p0+ρg(h1+Δh),体积V2=V0+V1 设瓶中气体在外界压强下的体积为V′,则

p2V2=p0V′

初始状态瓶中气体压强为p0,体积为V0,故

ΔV=V′-V0

解得ΔV=2.225 L. 答案:见解析 考情分析

典题再现

3.(2019·高考全国卷Ⅰ)(1)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)热等静压设备广泛应用于材料加工中.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,改善其性能.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0.13 m,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3.2×10 m,使用前瓶中气体压强为1.5×10 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×10 Pa;室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体.

①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;

②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.

解析:(1)由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强,容器和活塞绝热性能良好,容器中空气与外界没有热量交换,容器中的空气推动活塞对外做功,由热力学第一定律可知,空气内能减小.根据理想气体内能只与温度有关可知,活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低,即容器中的空气温度低于外界温度.因压强与气体温度和分子的密集程度有关,当容器中的空气压强与外界压强相同时,容器中空气温度小于外界空气温度,故容器中空气的密度大于外界空气密度.

(2)①设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0;使用后气瓶中剩余气体的压强为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

-2

3

7

6

3

p0V0=p1V1

被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为

V′1=V1-V0

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=10p1V′1

联立①②③式并代入题给数据得

p2=3.2×107 Pa.

②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

p3p2= T1T0

联立④⑤式并代入题给数据得

p3=1.6×108 Pa.

答案:(1)低于 大于 (2)①3.2×10 Pa ②1.6×10 Pa 考情分析

7

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命题研究

本讲中近几年高考重点考查:对分子动理论、内能、热力学定律的理解,固体、液体和气体的性质的理解,气体实验定律、气体状态变化图象与理想气体状态方程的理解及应用.考查题型固定:(1)为“五选三”的选择式填空题,(2)为小型计算题.山东模考此部分为必考题型,在单项选择题和计算题中都有考查,特别注重理论的应用,在备考时仍要加强对分子动理论、分子力、分子势能、内能、热力学定律等基本概念和规律的理解和应用,同时要注意微观量的估算问题,特别是气体实验定律、气体状态变化图象与热力学定律的综合等问题

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