倪懷輪

熱學(xué)是高中物理的重要組成部分之一，固體和液體的特性、熱力學(xué)定律的內(nèi)涵和外延都是常見(jiàn)的考點(diǎn)。高考試卷中涉及熱學(xué)內(nèi)容的試題多以生產(chǎn)生活實(shí)際為背景，考查考生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，以及考生的分析解決問(wèn)題能力，因此同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考的過(guò)程中，應(yīng)該著重訓(xùn)練透過(guò)現(xiàn)象把握本質(zhì)的能力。

考點(diǎn)一：固體和液體的特性

考點(diǎn)解讀：了解固體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，能夠列舉生活中常見(jiàn)的晶體和非晶體，通過(guò)實(shí)例了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用，了解材料科學(xué)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響;知道液體的表面張力現(xiàn)象，了解表面張力產(chǎn)生的原因，知道毛細(xì)現(xiàn)象、浸潤(rùn)現(xiàn)象和不浸潤(rùn)現(xiàn)象;了解飽和汽和飽和汽壓，知道絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。

例1下雪了，晶瑩的雪花像輕盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形狀如圖1所示，下列關(guān)于雪花的說(shuō)法中正確的是（）。

A.是多晶體

B.是非晶體

C.具有各向異性

D.飛舞時(shí)，說(shuō)明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

解析：雪花是單晶體，具有各向異性，雪花飛舞是空氣浮力、風(fēng)力共同作用的效果，不能說(shuō)明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

答案：C

湖源：本題來(lái)源于選修3—3第37頁(yè)中的文字?jǐn)⑹觥把┗ㄊ撬魵饽A時(shí)形成的晶體，它們的形狀雖然不同，但都是六角形的圖案”，主要考查對(duì)晶體的理解和對(duì)分子動(dòng)理論及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握

例22021年12月9日，我國(guó)“神舟十三號(hào)”飛行乘組航天員在中國(guó)空間站成功進(jìn)行了太空授課。實(shí)驗(yàn)時(shí)航天員從注射器中擠出一滴水，水滴在空中的形狀應(yīng)該是圖2中的（

A

B.

C.

D.

解析：在空間站的微重力環(huán)境下，可以認(rèn)為物體都處于完全失重狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)時(shí)航天員從注射器中擠出一滴水，由于表面張力的作用，水滴在空中的形狀應(yīng)是完美的球形，選項(xiàng)A正確。選項(xiàng)D是我們?cè)诘厍虮砻娓浇罩锌吹降乃涡螤睿x項(xiàng)C是把水滴到石蠟表面上時(shí)看到的水滴形狀。

答案： A

湖源：本題來(lái)源于選修3—3第42頁(yè)中的問(wèn)題與練習(xí)第2題，主要考查對(duì)完全失重狀態(tài)和表面張力的理解。

例3密閉的導(dǎo)熱容器中盛有部分水，長(zhǎng)時(shí)間靜置后，液面與空氣、容器壁的接觸情形如圖3所示。下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.水對(duì)容器壁是浸潤(rùn)的

B.水的表面層分子間作用力表現(xiàn)為斥力

C.水面上方的水蒸氣為飽和汽

D.環(huán)境溫度改變時(shí)水的飽和汽壓不變

E.使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法

解析：水對(duì)容器壁是浸潤(rùn)的，選項(xiàng)A正確。由于液體蒸發(fā)，水的表面層分子間距離大于分子力平衡的距離，作用力表現(xiàn)為引力選項(xiàng)B錯(cuò)誤。密閉的導(dǎo)熱容器中盛有部分水，長(zhǎng)時(shí)間靜置后，水面上方的水蒸氣為飽和汽，環(huán)境溫度改變時(shí)水的飽和汽壓將改變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。飽和汽壓隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，所以使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法，選項(xiàng)E正確

答案： ACE

湖源：本題來(lái)源于選修3—3第39頁(yè)中圖9.2—7甲玻璃試管中的水和第45頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)第3題，主要考查對(duì)浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)、飽和汽與飽和汽壓的理解。

考點(diǎn)二：熱力學(xué)定律

考點(diǎn)解讀：通過(guò)有關(guān)史實(shí)，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，能夠在實(shí)際問(wèn)題中運(yùn)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;通過(guò)自然界中宏觀過(guò)程的方向性，理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，知道節(jié)約能源對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要性。

例4關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法中不正確的是（）。

A.空調(diào)機(jī)夏天工作時(shí)，可以將室內(nèi)的熱量散發(fā)到高溫的室外，降低室內(nèi)溫度，說(shuō)明熱力學(xué)第二定律是錯(cuò)誤的

B.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)絕熱壓縮，其溫度可能不變

C.內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化

D.自然界的能量是守恒的，所以我們可以不必節(jié)約能源

E.第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，因此不管科技如何進(jìn)步，都不可能制造出永動(dòng)機(jī)

解析：空調(diào)機(jī)夏天工作時(shí)，通過(guò)壓縮機(jī)工作將室內(nèi)的熱量散發(fā)到高溫的室外，降低室內(nèi)溫度，而熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)絕熱壓縮，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，其內(nèi)能一定增大，溫度—定升高，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述可知，不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化，所以?xún)?nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，選項(xiàng)C正確。雖然自然界的能量是守恒的，但是人類(lèi)使用一些高品質(zhì)的能量后，它們最終會(huì)轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能流散到周?chē)沫h(huán)境中，變化成我們不可以再使用的能量，即能量耗散，所以我們必須節(jié)約能源，才能可持續(xù)發(fā)展，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，因此不管科技如何進(jìn)步，都不可能制造出永動(dòng)機(jī)，選項(xiàng)E正確

答案：ABD

潮源：本題中五個(gè)選項(xiàng)的敘述分別來(lái)源于選修3—3第10章中相關(guān)內(nèi)容，主要考查對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律兩種表述的理解。利用熱力學(xué)第二定律分析實(shí)際問(wèn)題時(shí)，需要注意克勞修斯表述中“熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體”“自發(fā)”的含義是不需要第三者介入，不對(duì)第三者造成任何影響;開(kāi)爾文表述中“不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響”，說(shuō)明從單一熱庫(kù)吸收熱量，一定會(huì)向另一熱庫(kù)放出熱量。

例5如圖4所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸，高度為L(zhǎng)，底面積為S，缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度為T(mén)。時(shí)，用繩子系住汽缸底，將汽缸倒置懸掛起來(lái)，汽缸處于豎直狀態(tài)，缸內(nèi)氣體高為L(zhǎng)。。已知重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為p。，不計(jì)活塞厚度及活塞與缸體間的摩擦。

（1）采用緩慢升溫的方法使活塞與汽缸脫離，缸內(nèi)氣體的溫度至少要升高到多少？

（2）從開(kāi)始升溫到活塞剛要脫離汽缸的過(guò)程中，缸內(nèi)氣體壓力對(duì)活塞做的功為多少？

（3）當(dāng)活塞剛要脫離汽缸時(shí)，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量為AU，則缸內(nèi)氣體在活塞下移的過(guò)程中吸收的熱量為多少？

解析：（1）緩慢升高缸內(nèi)氣體的溫度，氣體等壓膨脹，當(dāng)缸內(nèi)氣體膨脹到高為L(zhǎng)時(shí)，活塞與汽缸脫離。設(shè)此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度為，根據(jù)蓋—呂薩克定律得—，解得T。，即缸內(nèi)氣體的溫度至少要升高到

（2）設(shè)缸內(nèi)氣體對(duì)活塞的壓力為F，氣體等壓膨脹，則壓力F不變?；钊芰ζ胶猓瑒tF+mg=poS，解得F=poS—mg。缸內(nèi)氣體壓力對(duì)活塞做的功W'=F（L—L。）=（poS—mg）（L—L。）。

（3）活塞下移的過(guò)程中，外界對(duì)缸內(nèi)氣體做的功W=—W'，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得AU= W + Q，解得Q=（poS-mg）（L L。）+AU.

潮源：“汽缸一活塞”是熱學(xué)中的重要模型，本題以汽缸倒置懸掛為情景，考查受力分析、氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用。在運(yùn)用熱力學(xué)第一定律分析問(wèn)題時(shí)，需要注意W和Q的正負(fù)。外界對(duì)系統(tǒng)做功，W為正值;系統(tǒng)對(duì)外做功，W為負(fù)值。系統(tǒng)吸收熱量，Q為正值;系統(tǒng)放出熱量，Q為負(fù)值。

跟蹤訓(xùn)練

1.關(guān)于生活中的熱學(xué)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.液晶顯示器是利用了液晶對(duì)光具有各向異性的特點(diǎn)

B.汽車(chē)尾氣中各類(lèi)有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，可以使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣又變廢為寶

C.干濕泡溫度計(jì)的示數(shù)差越大，表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)

D.夏天，在太陽(yáng)下暴曬過(guò)久車(chē)胎突然爆裂，車(chē)胎內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小

E.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則

2.下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.熱量不可能從低溫物體傳向高溫物體

B.液晶具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的光學(xué)各向異性

C.等溫的不同種類(lèi)氣體混合的過(guò)程屬于一個(gè)滴增過(guò)程

D.能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過(guò)程具有方向性

E.在溫度均勻且恒定的水池中，一氣泡（內(nèi)部氣體可視為理想氣體）緩慢向上浮起的過(guò)程中，氣體向水中放熱

3.如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始經(jīng)歷①②③④四個(gè)過(guò)程，到達(dá)狀態(tài)e，已知?dú)怏w在狀態(tài)a和e時(shí)的壓強(qiáng)相等。對(duì)于此氣體，下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.過(guò)程①中氣體從外界吸收熱量

B.過(guò)程②中氣體從外界吸收熱量

C.過(guò)程③中氣體對(duì)外界做正功

D.氣體在狀態(tài)a時(shí)的體積比在狀態(tài)e時(shí)的體積大

E.過(guò)程④中氣體從外界吸收的熱量和對(duì)外界做功的數(shù)值相等

參考答案：1. ACD 2. BCD 3. BCE

（責(zé)任編輯張巧）