2024高考物理考点题型归纳与训练
专题十五 热学
题型一、分子动理论、内能及热力学定律
【典例1】(多选)(2024·广东深圳高三第一次调研)关于分子动理论，下列说法正确的有( ) A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
B．布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性 C．压缩气体时，体积越小，压强越大，说明气体分子间存在着斥力
D．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关
【解析】：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，选项A正确．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的运动，不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性，选项B正确．压缩气体时，体积越小压强越大，这是因为体积越小时气体分子的密度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，压强越大，这与气体分子间的斥力无关，选项C错误．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关，气体动能越大，气体分子对器壁的碰撞力越大；分子密集程度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，压强越大，选项D正确． 【答案】：ABD
【典例2】（多选）(2024·泰安模拟)甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是( )
A．乙分子在P点时加速度为0 B．乙分子在Q点时分子势能最小 C．乙分子在Q点时处于平衡状态
D．乙分子在P点时动能最大
E．乙分子在P点时，分子间引力和斥力相等
【解析】 由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，A、E正确。乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能，B错误。乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在Q点合力不为0，故不处于平衡状态，C错误。乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，D正确。 【答案】 ADE
【规律方法】(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大。 (2)判断分子势能变化的两种方法
方法一：利用分子力做功判断。分子力做正功，分子势能减小； 分子力做负功，分子势能增加。
方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断，如图所示。
要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆。
题型二、固体、液体和气体
【典例3】．(多选)下列图象的描述和判断正确的是( )
A．图1中，一定质量的某种气体，若不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大 B．图2中，在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压，且水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大
C．图3中，由A经B到C的过程，气体对外做的功小于由A经D到C的过程气体对外做的功
D．图4中，通过观察蜂蜡在玻璃片和云母片上熔化区域形状的不同，可以得出晶体的物理性质是各向异性的或晶体在不同方向上的物理性质是不同的
【解析】：温度高时速率大的分子数占总分子数的比例较大，由题图1可知，气体在状态②时的温度较高，内能较大，选项A错误；在实际问题中，水面上方含有水分子，空气中还有其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，且水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大，选项B错误；对题图3，由A经B到C的过程，气体对外做功为W1＝pA·ΔV，由A经D到C的过程，气体对外做功为W2＝pC·ΔV，由于pC>pA，故W2>W1，选项C正确；晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，在晶体中只有单晶体具有各向异性，而非晶体具有各向同性，因此根据题图4中蜂蜡熔化区域形状的不同，可以得出晶体的物理性质是各向异性的或晶体在不同方向上的物理性质是不同的，选项D正确． 【答案】：CD
题型三、气体实验定律和理想气体状态方程
【规律方法】1.应用气体定律或状态方程解题的一般步骤 (1)明确研究对象(即选取一定质量的气体)及过程变化特点；
(2)确定气体在始、末状态的参量，列出相关联的两部分气体的压强、体积的关系式。
(3)结合气体定律或状态方程列式求解。 (4)讨论结果的合理性。 2.处理“两团气”问题的技巧
(1)分析“两团气”初状态和末状态的压强关系。 (2)分析“两团气”的体积及其变化关系。
(3)分析“两团气”状态参量的变化特点，选取合适的实验定律列方程。
【典例3】．(2024·安徽芜湖高三上学期期末)如图所示，横截面积为10 cm2的圆柱形汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分为A、B两部分，A部分和B部分气柱的长度都为15 cm.活塞a可以导热，汽缸和活塞b是绝热的．与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m.初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ℃，活塞a刚好与汽缸口平齐，弹簧为原长．若在活塞a上放上一个5 kg的重物，则活塞a下降一段距离后静止．然后通过B内的电热丝(图中未画出)对B部分气体进行缓慢加热，使活塞a上升到与汽缸口再次平齐的位置，则此时B部分气体的温度为多少？(已知外界大气压强为p0＝1×105 Pa，重力加速度大小g＝10 m/s2，不计活塞与汽缸间的摩擦，不计弹簧及电热丝的体积)
【答案】：347 ℃
【解析】：对于A部分气体，初态pA＝1×105 Pa，VA＝l1S 末态pA′＝p0＋
mg
＝1.5×105 Pa，VA′＝l1′S S
根据玻意耳定律有pAVA＝pA′VA′ 解得l1′＝10 cm
若使活塞A返回原处，B部分气体末状态时气柱长为l2′＝20 cm，此时弹簧要伸长5 cm 对活塞B有pA′S＋k·Δl＝pB′S 解得pB′＝1.55×105 Pa，VB′＝l2′S 对B部分气体，初态pB＝1×105 Pa，
VB＝l1S，TB＝300 K
pBVBpB′VB′
根据理想气体状态方程有＝
TBTB′解得TB′＝620 K
则t＝(620－273)℃＝347 ℃
题型四 气体的状态变化图象与热力学定律的综合问题
【典例5】如图所示为一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C过程的p -V图象，且AB∥V轴，BC∥p轴，已知气体在状态C时的热力学温度为300 K，在状态C时的内能比在状态A时的内能多1 200 J.
(1)求气体在状态A、B时的热力学温度．
(2)请通过计算判断气体从状态A变化到状态C的过程是吸热还是放热，同时求出传递的热量．
【解析】(1)气体从状态B变化到状态C的过程做等容变化，有pB＝3pC 解得TB＝900 K
VAVB1
气体从状态A变化到状态B的过程做等压变化，有T＝T，其中VA＝VB，TB＝900 K
4AB解得TA＝225 K
(2)从状态A变化到状态C的过程，外界对气体做的功为 W＝－pAΔV＝－3×105×(4×103－1×103)J＝－900 J 由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，其中ΔU＝1 200 J 解得Q＝2 100 J，Q为正值，说明气体在该过程中吸热．
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pCpB
＝，其中TC＝ 300 K，TCTB
2024年高考物理考点题型归纳与训练专题十五 热学(含解析)
