2018届二轮复习热学课件（共37张）（全国通用）
专题七
选修
3
-
3
考情分析
·
备考
定向
第
16
讲
热学
-
5
-
知识脉络梳理
规律方法导引
-
6
-
知识脉络梳理
规律方法导引
1
.
知识规律
(1)
分子动理论
:
分子直径的数量级是
10
-
10
m;
分子永不停息地做无规则运动
;
分子间存在相互的引力和斥力。
(2)
气体实验定律。
(3)
热力学定律。
①
热力学第一定律
:Δ
U=W+Q
。
②
热力学第二定律
:
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
2
.
思想方法
(1)
物理思想
:
模型思想、控制变量。
(2)
物理方法
:
假设法、控制变量法。
-
7
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
分子动理论
内能
常以选择题形式考查分子动理论、物体内能的内容。
例
1
(
多选
)
有关分子的热运动和内能
,
下列说法正确的是
(
)
A.
一定质量的气体
,
温度不变
,
分子的平均动能不变
B.
物体的温度越高
,
分子热运动越剧烈
C.
物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和
D.
布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
E.
外界对物体做功
,
物体的内能必定增加
ABC
-
8
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
解析
温度是分子平均动能的标志
,
温度不变
,
分子的平均动能一定不变
,
选项
A
正确
;
同样当物体温度升高时
,
分子的平均动能增加
,
也就是分子运动变剧烈
,
选项
B
正确
;
物体的内能包括物体中所有分子动能与分子势能的总和
,
选项
C
正确
;
布朗运动是由悬浮在液体中的微粒受到液体分子无规则碰撞引起的
,
选项
D
错误
;
根据热力学第一定律可知
,
外界对物体做功的同时
,
若物体放出热量
,
内能有可能减小或不变
,
选项
E
错误。
-
9
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
思维
导引
-
10
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
例
2
(
多选
)
两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动
,
直至不再靠近。在此过程中
,
下列说法正确的是
(
)
A.
分子力先增大
,
后一直
减小
B.
分子力先做正功
,
后做负功
C
.
分子动能先增大
,
后减小
D.
分子势能先增大
,
后减小
E.
分子势能和动能之和不变
BCE
解析
分子力
F
与分子间距
r
的关系是当
r
r
0
时
F
为引力。综上可知
,
当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大
,
选项
A
错误。分子力为引力时做正功
,
分子势能减小
,
分子力为斥力时做负功
,
分子势能增大
,
故选项
B
正确
,
选项
D
错误。因仅有分子力作用
,
故只有分子动能与分子势能之间发生转化
,
分子势能减小时分子动能增大
,
分子势能增大时分子动能减小
,
其总和不变
,
选项
C
、
E
均正确。
-
11
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
思维
导引
-
12
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
规律方法分子动理论的三个核心规律
(1)
分子模型、分子数。
(2)
分子运动
:
分子做永不停息的无规则运动
,
温度越高
,
分子的无规则运动越剧烈。
(3)
分子势能、分子力与分子间距离的关系。
-
13
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
拓展训练
1
(
多选
)
下列说法正确的是
(
)
A.
当两个分子间的距离为
r
0
(
平衡位置
)
时
,
分子势能最小
B.
布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
C.
一定量的气体
,
在体积不变时
,
单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小
D.
液晶的光学性质不随温度、电磁作用变化而改变
AC
-
14
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
热力学定律
固体、液体的性质
常以选择题的形式考查气体、固体、液体的性质。
例
3
(
多选
)
下列说法正确的是
(
)
A.
只要知道水的摩尔质量和水分子的质量
,
就可以计算出阿伏加德罗常数
B.
空气相对湿度越大时
,
空气中水蒸气压强越接近饱和汽压
,
水蒸发越快
C.
液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
D.
利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机
,
将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
AD
-
15
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
解析
阿伏加德罗常数
=
,
因此选项
A
正确
;
空气相对湿度越大时
,
空气中水蒸气压强越接近该温度下的饱和汽压
,
水蒸发越慢
,
选项
B
错误
;
液体表面张力的方向与液面平行
,
选项
C
错误
;
根据热力学第一定律和第二定律
,
内能的一部分转化为机械能是可行的
,
选项
D
正确。
-
16
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
思维
导引
-
17
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
规律方法理想气体相关三量
Δ
U
、
W
、
Q
的分析思路
(1)
对内能变化量
Δ
U
的分析思路
:
①
由理想气体温度变化分析理想气体内能变化。温度升高
,
内能增加
;
温度降低
,
内能减少。
②
由公式
Δ
U=W+Q
分析内能变化。
(2)
对做功
W
的分析思路
:
①
由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀
,
气体对外界做功
;
体积被压缩
,
外界对气体做功。
②
由公式
W=
Δ
U-Q
分析气体做功情况。
(3)
对气体吸、放热
Q
的分析思路
:
一般由公式
Q=
Δ
U-W
分析气体的吸、放热情况。
-
18
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
拓展训练
2
(
多选
)(2017·
全国
Ⅱ
卷
)
如图所示
,
用隔板将一绝热汽缸分成两部分
,
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。待气体达到稳定后
,
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。下列说法正确的是
。
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
ABD
-
19
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
气体实验定律和理想气体状态方程
常以计算题形式考查气体状态参量的变化。
例
4
如图所示
,
竖直放置、粗细均匀且足够长的
U
形玻璃管与容积为
V
0
=
12 cm
3
的金属球形容器连通
,
用
U
形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体。开始时
,U
形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出
h
1
=
15 cm,
水银柱上方空气柱长
h
0
=
6 cm
。现在左管中加入水银
,
保持温度不变
,
使两边水银柱在同一高度。
(
已知大气压
p
0
=
1
.
0
×
10
5
Pa,
ρ
水银
=
13
.
6
×
10
3
kg/m
3
,U
形玻璃管的横截面积为
S=
0
.
5 cm
2
)
求
:
(1)
需要加入的水银柱长度。
(2)
此过程中被封气体是吸热还是放热。
答案
(1)27 cm
(2)
放热
-
20
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
解析
(1)
p
1
=p
0
-p
h
1
V
1
=V
0
+h
0
S=
15
cm
3
p
2
=p
0
p
1
V
1
=p
2
V
2
得
V
2
=
12
cm
3
即水银刚好到球的底部
,
加入的水银为
Δ
h=h
1
+
2
h
0
=
27
cm
。
(2)
气体温度不变
,
内能不变
,
外界对气体做功
,
根据热力学第一定律
Δ
U=W+Q
可知气体放热。
-
21
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
思维
导引
-
22
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
规律方法应用气体实验定律的解题思路
(1)
选择对象
——
即某一定质量的理想气体。
(2)
找出参量
——
气体在始末状态的参量
p
1
、
V
1
、
T
1
及
p
2
、
V
2
、
T
2
。
(3)
认识过程
——
认清变化过程是正确选用物理规律的前提。
(4)
列出方程
——
选用某一实验定律或气态方程
,
代入具体数值求解
,
并讨论结果的合理性。
-
23
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
拓展训练
3
右图为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管
,
管内有一段被水银密闭的气体
,
下管足够长
,
图中管的截面积分别为
S
1
=
2 cm
2
,
S
2
=
1 cm
2
,
管内水银长度为
h
1
=h
2
=
2 cm,
封闭气体长度
l=
10 cm,
大气压强
p
0
相当于
76 cm
高水银柱产生的压强
,
气体初始温度为
300 K,
若缓慢升高气体温度。
(
g
取
10 m/s
2
)
试求
:
(1)
当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度
;
(2)
当气体温度为
525 K
时
,
水银柱上端距玻璃管最上端的距离。
答案
(1)350 K
(2)24
cm
-
24
-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
-
25
-
1
2
3
4
1
.
(
多选
)
下列说法正确的是
(
)
A.
在较暗的房间里
,
看到透过窗户的
“
阳光柱
”
里粉尘的运动不是布朗运动
B.
随着分子间距离增大
,
分子间作用力减小
,
分子势能也减小
C.“
第一类永动机
”
不可能制成
,
是因为它违反了能量守恒定律
D.
一定量理想气体发生绝热膨胀时
,
其内能不变
AC
-
26
-
1
2
3
4
2
.
(
多选
)
关于热现象和热学规律
,
下列说法正确的是
(
)
A.
布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.
晶体有确定的熔点
,
非晶体没有确定的熔点
C.
热量不可能从低温物体传到高温物体
D.
物体的体积增大
,
分子势能不一定增加
E.
一定质量的理想气体
,
如果压强不变
,
体积增大
,
那么它一定从外界吸热
BDE
-
27
-
1
2
3
4
3
.
一定质量理想气体的压强
p
与体积
V
的关系图象如图所示
,
它由状态
A
经等容过程到状态
B
,
再经等压过程到状态
C
。设
A
、
B
、
C
状态对应的温度分别为
T
A
、
T
B
、
T
C
,
则
T
A
=
T
C
。从状态
B
到状态
C
过程气体
(
选填
“
吸
”
或
“
放
”)
热。
-
28
-
1
2
3
4
4
.
(2016·
全国
Ⅱ
卷
) (1)
一定量的理想气体从状态
a
开始
,
经历等温或等压过程
ab
、
bc
、
cd
、
da
回到原状态
,
其
p
-
T
图象如图所示
,
其中对角线
ac
的延长线过原点
O
。下列判断正确的是
。
A
.
气体在
a
、
c
两状态的体积相等
B
.
气体在状态
a
时的内能大于它在状态
c
时的内能
C
.
在过程
cd
中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D
.
在过程
da
中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E
.
在过程
bc
中外界对气体做的功等于在过程
da
中气体对外界做的功
(2)
一氧气瓶的容积为
0
.
08 m
3
,
开始时瓶中氧气的压强为
20
倍大气压。某实验室每天消耗
1
倍大气压的氧气
0
.
36 m
3
。当氧气瓶中的压强降低到
2
倍大气压时
,
需重新充气。若氧气的温度保持不变
,
求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。
答案
(1)ABE
(2)4
天
-
29
-
1
2
3
4
解析
(1)
ac
延长后过原点
,
所以
ac
是等容线
,A
选项正确
;
根据图象
,
T
a
>T
c
,
一定量的理想气体的内能只与温度有关
,
温度越高
,
内能越大
,B
选项正确
;
cd
过程中
,
温度不变
,
内能不变
,
根据热力学第一定律
Δ
U=Q+W
,
向外界放出的热量等于外界对气体做的功
,C
选项错误
;
在过程
da
中
,Δ
U>
0,
即
W+Q>
0,
吸收的热量应大于气体对外界做的功
,D
选项错误
;
在过程
da
中
,
外界对气体做的功为
W
1
=p
d
(
V
a
-V
d
)
= p
d
V
a
-p
d
V
d
,
d
和
a
压强相等
,
所以
W
1
=p
a
V
a
-p
d
V
d
,
bc
过程中气体对外界做功
W
2
=p
c
(
V
b
-V
c
),
b
、
c
压强相同
,
所以
W
2
=p
b
V
b
-p
c
V
c
,
c
和
d
,
a
和
b
温度相同
,
所以
p
a
V
a
=p
b
V
b
,
p
d
V
d
=p
c
V
c
,
W
1
=W
2
,E
选项正确。
-
30
-
1
2
3
4
(2)
设氧气开始时的压强为
p
1
,
体积为
V
1
,
压强变为
p
2
(2
倍大气压
)
时
,
体积为
V
2
。根据玻意耳定律得
p
1
V
1
=p
2
V
2
①
重新充气前
,
用去的氧气在
p
2
压强下的体积为
V
3
=V
2
-V
1
②
设用去的氧气在
p
0
(1
倍大气压
)
压强下的体积为
V
0
,
则有
p
2
V
3
=p
0
V
0
③
设实验室每天用去的氧气在
p
0
下的体积为
Δ
V
,
则氧气可用的天数为
联立
①②③④
式
,
并代入数据得
N=
4
。
-
31
-
汽缸、活塞类问题分析
【典例示范】
如图所示
,
一直立的汽缸用质量为
m
的活塞封闭一定质量的理想气体
,
活塞横截面积为
S
,
气体最初的体积为
V
0
,
最初的压强
为
,
汽缸内壁光滑且缸壁导热性能良好。开始活塞被固定在
A
处
,
打开固定螺栓
K
,
活塞下落
,
经过足够长时间后
,
活塞停在
B
处。设周围环境温度保持不变
,
已知大气压强为
p
0
,
重力加速度为
g
,
若一定质量理想气体的内能仅由温度决定。求
:
(1)
活塞停在
B
处时缸内封闭气体的体积
V
。
(2)
整个过程中通过缸壁传递的热量
Q
。
-
32
-
分析推理
:
1
.
汽缸内气体温度与周围环境温度相同。
2
.
活塞停在
B
处说明活塞此时受力平衡。
3
.
汽缸内气体内能不变。
-
33
-
思维
流程
-
34
-
以题说法
解决此类问题的关键是合理选取研究气体
,
找出研究气体的初、末状态参量
,
特别是压强
,
然后选择气体实验定律及状态方程求解。求气体的压强时常常把研究对象转换为活塞
,
对活塞进行受力分析
,
然后根据平衡条件或牛顿第二定律求解。
-
35
-
针对训练
(2017·
全国
Ⅰ
卷
)
如图所示
,
容积均为
V
的汽缸
A
、
B
下端有细管
(
容积可忽略
)
连通
,
阀门
K
2
位于细管的中部
,
A
、
B
的顶部各有一阀门
K
1
、
K
3
;
B
中有一可自由滑动的活塞
(
质量、体积均可忽略
)
。初始时
,
三个阀门均打开
,
活塞在
B
的底部
;
关闭
K
2
、
K
3
,
通过
K
1
给汽缸充气
,
使
A
中气体的压强达到大气压
p
0
的
3
倍后关闭
K
1
。已知室温为
27
℃
,
汽缸导热。
(1)
打开
K
2
,
求稳定时活塞上方气体的体积和压强
;
(2)
接着打开
K
3
,
求稳定时活塞的位置
;
(3)
再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高
20
℃
,
求此时活塞下方气体的压强。
-
36
-
解析
(1)
设打开
K
2
后
,
稳定时活塞上方气体的压强为
p
1
,
体积为
V
1
。依题意
,
被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得
p
0
V=p
1
V
1
①
(3
p
0
)
V=p
1
(2
V-V
1
)
②
联立
①②
式得
p
1
=
2
p
0
。
④
-
37
-
(2)
打开
K
3
后
,
由
④
式知
,
活塞必定上升。设在活塞下方气体与
A
中气体的体积之和为
V
2
(
V
2
≤
2
V
)
时
,
活塞下方气体压强为
p
2
。由玻意耳定律得
(3
p
0
)
V=p
2
V
2
⑤
由
⑤
式得
(3)
设加热后活塞下方气体的压强为
p
3
,
气体温度从
T
1
=
300
K
升高到
T
2
=
320
K
的等容过程中
,
由查理定律得
将有关数据代入
⑦
式得
p
3
=
1
.
6
p
0
。
⑧
