资源描述
热学 阶段素养提升课
命题热点
考点与题型
(1) 分子动理论根本内容的理解与分析。
(2)内能、固体和液体的微观结构的理解。
(3)气体的状态参量及应用。
(4)热力学定律、气体实验定律的分析与计算。
(5)实验:用油膜法估测分子的大小。
(1)选择题:分子动理论、固体和液体的微观结构的理解。
(2)实验题:单独考查油膜法估测分子的大小。
(3)计算题:考查气体实验定律的应用,热力学第一定律和气体实验定律及理想气体状态方程的综合应用。
角度一 以生活实际或物理实验为背景考查热学问题
【典例1】(多项选择)(2023·全国卷Ⅱ)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两局部,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体到达稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。以下说法正确的选项是 ( )
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.在自发扩散过程中,气体对外界做功
D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变
【素养解读】
核心素养
素养角度
具体表现
物理观念
运动和相互作用观念
能量转化的观念
科学
思维
模型建构
理想气体
科学推理
能根据题目的信息分析气体的做功情况
科学论证
外界对气体做功,内能增大,气体分子的平均动能增大
【解析】选A、B、D。理想气体自发扩散过程不做功,内能不变,A项正确,C项错误;气体在被压缩的过程中,外界对气体做功,内能增大,气体分子的平均动能增大,B、D项正确,E项错误。
【补偿训练】
每年入夏时节,西南暖湿气流与来自北方的冷空气在江南、华南等地交汇,形成持续的降雨。冷空气较暖湿空气密度大,当冷暖气流交汇时,冷气团下沉,暖湿气团在被抬升过程中膨胀。那么暖湿气团温度会__________(选填“升高〞“不变〞或“降低〞),同时气团内空气的相对湿度会__________(选填“变大〞“不变〞或“变小〞)。
【解析】空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值;饱和汽压随温度的降低而变小,一定温度下,饱和汽的压强是一定的。暖湿气团在被抬升过程中膨胀,膨胀的过程中对外做功,气团的内能减小,所以暖湿气团温度会降低;饱和汽压随温度的降低而变小,气团内空气的绝对湿度不变而饱和蒸汽压减小,所以相对湿度会变大。
答案:降低 变大
角度二 与其他相关知识综合考查
【典例2】(2023·全国卷Ⅱ)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。
(1)求该热气球所受浮力的大小。
(2)求该热气球内空气所受的重力。
(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。
【素养解读】
核心素养
素养角度
具体表现
科学探究
问题
如何计算气体所受重力
科学
思维
科学推理
气体所受重力如何计算、浮力如何计算
热气球能托起的最大质量与什么有关
科学论证
进行受力分析,列平衡方程
【解析】(1)设空气在1个大气压下温度为Tb时的密度为ρb,=
且有ρ0V0=ρbVb
解得ρb=
热气球所受浮力的大小F浮=gV
(2)温度为Ta的热空气,同理可得ρa=
热气球内空气所受的重力G=gV
(3)设热气球所受浮力能托起的最大质量为m,那么
F浮=G+m0g+mg
解得m=T0ρ0V(-)-m0
答案:(1) (2)
(3)T0ρ0V(-)-m0
【补偿训练】
如下图,在竖直加速上升的密闭人造卫星内有一个水银气压计。当卫星开始上升前卫星内气温为0 ℃,气压计中水银柱高为76 cm,在上升不太高的高度时,卫星内气温为27.3 ℃,此时水银气压计中水银柱高度为41.8 cm。重力加速度 g取9.8 m/s2。求:此时卫星的加速度是多少?
【解析】以卫星内气体为研究对象:
初态:T1=273 K,压强p1=ρgh1
末态温度T2=300.3 K
卫星内空气为等容变化,由查理定理有:=
以气压计内高出水银槽内液面水银柱为研究对象,根据牛顿第二定律可得:
p2S-ρgh2S=ρh2Sa
卫星上升不太高的高度时,重力加速度g=9.8 m/s2,
由卫星内气压不变得:ρgh1=ρ(g+a)h2
解得:a=(-1)g
代入数据解得:a=9.8 m/s2。
答案:9.8 m/s2
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