高中物理热学经典和相关例题如下:
经典:
1. 一定质量的理想气体,压强为p,体积为V,温度为T,下列关系正确的是()。
A. pV=m/M B. p=M/V C. pV^2=C D. p=kT
答案:D
推理过程:本题考查理想气体状态方程。理想气体状态方程:pV=nRT=m/M,其中n为物质的量,R为常数,m为质量。所以A错误。B项,对于一定质量的理想气体,其体积和压强成反比,所以B错误。C项,对于一定质量的理想气体,其体积和压强成正比,所以C错误。D项正确。
2. 一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ,现设法使其温度降低变为平衡状态Ⅱ,达到平衡状态Ⅱ时,以下说法正确的是()
A. 气体的压强一定减小 B. 气体的压强可能增大 C. 气体的分子平均动能可能增大 D. 气体的分子平均距离可能增大
答案:A
推理过程:本题考查理想气体状态方程和温度的意义。由理想气体状态方程可知,温度降低时,压强一定减小;温度降低时分子的平均动能减小;由于气体体积变化未知,所以无法判断分子间距离的变化。
例题:
【例1】(多选)下列关于热力学温标和摄氏温标(也称华氏温标)的换算,正确的是()
A. T=273.15(K)-t B. T=273.15(K)+t C. T=273.15(K)+77 D. t=tF-273.15(K)
答案:AB
推理过程:本题考查热力学温标和摄氏温标的换算。由热力学温标和摄氏温标的定义可知选项AB正确。
【例2】(单选)下列说法正确的是()
A. 气体的温度升高时,分子的平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增加
B. 物体做加速运动时速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大
C. 只有气体分子间距变大时,才能发现分子间作用力表现为引力
D. 外界对气体做功时分子势能增大,因而气体内能增加
答案:A
推理过程:本题考查温度的意义、分子动理论、分子力和内能。由温度的意义可知选项A正确;由分子的运动特点可知选项B错误;由分子动理论可知选项C错误;由内能的定义可知选项D错误。
高中物理热学经典例题:
一、理想气体等温变化
【问题】在一个绝热恒容的密闭容器中,有一个活塞将一部分气体隔绝,当活塞上下移动时,气体体积发生变化,问气体压强、密度、温度如何变化?
【分析】
1. 绝热说明无热交换,即气体无法通过热传递的方式改变自己温度;恒容说明无对外做功,即气体无法通过对外做功改变自己状态。
2. 气体体积变小,根据理想气体状态方程可知,压强变大;由于体积变小,密度变大;由于压强变大,温度不变(等温变化)。
【答案】
气体压强变大,密度变大,温度不变。
二、理想气体等容变化
【问题】在一个绝热恒容的密闭容器中,有一部分气体发生等容变化,问气体压强如何变化?
【分析】
由于绝热恒容,气体无法通过热传递改变自己状态;等容变化说明气体不做功。
【答案】
由于不做功,气体压强不变。
三、理想气体的内能
【问题】理想气体分子间无相互作用力,分子本身不计大小不计个数,那么理想气体内能由什么决定?
【分析】
理想气体内能由温度决定,因为温度是分子平均动能的标志。
【答案】
理想气体内能由温度决定。
高中物理热学部分主要涵盖了气体性质、热力学第一定律和热力学第二定律三个主要知识点。以下是热学部分的经典内容及例题和常见问题:
1. 气体性质:气体是一种宏观物体,其特点是可以被视为大量分子存在于其中。气体性质的重点内容包括气体的状态参量、等温变化、等容变化和等压变化。经典例题包括如何根据理想气体的状态方程求解温度、体积等参数,以及如何根据实验数据绘制气体状态图。
2. 热力学第一定律:热力学第一定律说明了能量转换和守恒,涉及到热和功的相互转换。具体内容是,一个系统的内能可以改变,其方式可以是热传递或者做功,总能量保持不变。常见问题包括如何计算系统在热传递过程中的能量变化,以及如何根据做功情况计算内能的变化。
3. 热力学第二定律:热力学第二定律阐述了自然过程中涉及能量的转换具有方向性和不可逆性。常见问题包括如何理解热力学第二定律的表述,以及如何根据热力学第二定律解释生活中的一些现象。
以下是一些例题:
1. 某容器中装有一定量的理想气体,已知其温度随时间的变化曲线如图所示。根据图像,可以求出气体的压强和体积吗?为什么?
2. 实验室中有一个气缸,内部有一质量为m的活塞,可以无摩擦地移动。活塞上方有一部分理想气体。实验开始时,活塞静止在A点。现在对气缸缓慢加热,活塞将如何移动?请解释原因。
3. 两个相同的气缸,内部分别装有理想气体和真实气体。两个气缸的温度相同,但实际膨胀程度不同。请问哪个气缸膨胀程度更大?为什么?
4. 一个容器中装有一定量的气体,经过一段时间后,容器内气体分子的分布情况如图所示。请问在这段时间内气体是否对外界做功?请说明理由。
5. 某物体在恒力作用下沿水平地面做加速运动,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ,物体的质量为m,物体的初速度为v_{0}。求物体在运动过程中克服摩擦力所做的功。
以上问题均涉及到了高中物理热学部分的知识点,需要灵活运用相关知识才能正确解答。
