高考物理二轮复习 备课资料 专题九 热学课件 选修3-3

专题九 热学(选修33模块) 定位 五年考情分析 2017年2016年2015年2014年2013年 卷 T33(1) 选择选择 (气体分子 速率分布规规律 及图图像) 选择选择 (热热力学 定律、热热平 衡定律) 选择选择 (晶 体的性质质 ) 选择选择 (热热 力学定律 、p-T图图 像) 选择选择 (分子 力、分子 势势能、分 子动动能) T33(2) 计计算(气体实验实验 定律等温、 等容变变化) 计计算(气体实实 验验定律 等温变变化) 计计算(气 体实验实验 定 律等 压压、等温 变变化) 计计算(气 体实验实验 定 律等 压压、等温 变变化) 计计算(气体 实验实验 定律 等温 、等压变压变 化) 卷T33(1)选择选择 (热热力学 定律、气体 的内能) 选择选择 (热热力学 定律、理想气 体状态态方程、 p-T图图像) 选择选择 (扩扩散 现现象的理解) 选择选择 (分子 动动理论论、液 晶、液体的 性质质) 选择选择 (热热力学 定律、气体 的性质质) T33(2)计计算(气体实实 验验定律、物 体的平衡) 计计算(气体实实 验验定律充 气问题问题 ) 计计算(气体实实 验验定律 两次等温变变 化) 计计算(气体 实验实验 定律 两部分气 体等压压、等 温变变化) 计计算(气体实实 验验定律 两部分气体 的等温变变化) 卷T33(1)选择选择 (热热力学 定律、p- V 图图像) 选择选择 (气体的 内能) T33(2)计计算(气体实实 验验定律 等温变变化) 计计算(气体实实 验验定律两 部分气体的等 温变变化) 专题 定位 纵览纵览 近几年高考,该该模块块一般考两个题题,一个选择题选择题 ,一个计计算题题. 选择题选择题 知识识点琐琐碎,考查查点多;计计算题题一般考查查气体实验实验 定律、理 想气体状态态方程的应应用 应考 建议 纵览纵览 近几年高考,该该模块块一般考两个题题,一个选择题选择题 ,一个计计算题题. 选择题选择题 知识识点琐琐碎,考查查点多;计计算题题一般考查查气体实验实验 定律、理 想气体状态态方程的应应用 整 合 突 破 实 战 整合 网络要点重温 【网络构建】 【要点重温】 1.分子动理论:分子直径的数量级是 m;分子永不停息地做 运 动;分子间存在着相互作用的引力和 . 2.气体实验定律和理想气体状态方程 10-10无规则 斥力 p2V2 3.热力学定律 (1)热力学第一定律:U= . (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 . Q+W 方向性 热点考向一 分子动理论 固体 液体 【核心提炼】 1.解决估算类问题的三点注意 (1)固体、液体分子可认为紧靠在一起,可看成球体或立方体;气体分子只能按 立方体模型计算所占的空间. (2)状态变化时分子数不变. (3)阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁,计算时要注意抓住与其有关的 三个量:摩尔质量、摩尔体积和物质的量. 突破 热点考向聚焦 2.分子动理论的三个核心要点 (1)分子模型、分子数 (2)分子运动:分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子的无规则运 动越剧烈,即平均速率越大,但某个分子的瞬时速率不一定大. (3)分子势能、分子力与分子间距离的关系. 3.固体和液体的主要特点 (1)晶体和非晶体的分子结构不同,表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔 点.单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体在 适当的条件下可以相互转化. (2)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流 动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性. (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液 面相切. 【典例1】 (2017湖南长沙一模)(多选)下列说法正确的是( ) A.同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按相同的规则排列 B.无论什么物质,只要它们的物质的量相同就含有相同的分子数 C.悬浮在液体中的微粒越小,在某一瞬时与它相碰撞的液体分子数越少,布朗 运动越明显 D.在理想气体的等压压缩过程中,外界可能对气体做功使气体的内能增加 E.当水面上方的水蒸气达到饱和状态时,水中还会有水分子飞出水面 BCE 解析:同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒不一定都按相同的规则 排列,例如金刚石和石墨,选项A错误;1 mol任何物质都含有阿伏加德罗常 数个分子,选项B正确;悬浮在液体中的微粒越小,在某一瞬时与它相碰撞的 液体分子数越少,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因而布朗运动越明 显,选项C正确;在理想气体的等压压缩过程中,由气体实验定律知,气体的 温度降低,外界对气体做功,但气体向外放热,气体的内能减少,选项D错误; 液面上部的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液 体中;从宏观上看,液体不再蒸发,故E正确. 【预测练习1】 (2017陕西宝鸡一模)(多选)下列说法正确的是( ) A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中 的水蒸发吸热的结果 BCE 解析:由于花粉是由大量花粉分子组成的,所以花粉的布朗运动不能反映 花粉分子的热运动,故A错误;空中的小雨滴呈球形,是水的表面张力使雨 滴表面有收缩的趋势的结果,故B正确;液晶像液体一样具有流动性,而其 光学性质具有各向异性,彩色液晶显示器利用了液晶的此特点,故C正确; 高原地区水的沸点较低,这是高原地区气压较低的缘故,故D错误;干湿泡 温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是因为湿泡外纱布中的水 蒸发吸热,故E正确. 热点考向二 气体实验定律的应用 【核心提炼】 应用气体实验定律的三个重点环节 1.正确选择研究对象:对于变质量问题要通过恰当选取研究对象,变成质量 不变的问题;对于多部分气体问题,要各部分独立研究,各部分之间一般通过 压强找联系. 2.列出各状态的参量:气体在初、末状态,往往会有两个(或三个)参量发生 变化,把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速地找到规律. 3.认清变化过程:准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律. 【典例2】 (2017百校联盟冲刺卷)如图所示,一圆柱形绝热容器竖直放置, 通过绝热活塞封闭着27 理想气体,活塞的质量为m0,横截面积为S;质量为 2m0的一沙桶(里面没有沙)通过细绳与活塞相连,当活塞处于静止状态时,活 塞与容器底部相距h0,已知大气压强为p0,重力加速度为g.求: (1)理想气体的压强p; (2)通过电热丝缓慢给气体加热一段时间,使活塞缓慢移动,且使理想气体的 温度上升到77 ;再保持理想气体的温度不变,不停地向沙桶中加沙子,使活 塞缓慢移动,当沙子、桶的质量和为4m0时,活塞离容器底部的高度. 【预测练习2】 (2017安徽芜湖二模)如图所示,在一圆形管道内封闭有理 想气体,用一固定活塞K和不计质量可自由移动的活塞A将管内气体分割成体 积相等的两部分,温度都为T0=300 K,压强都为p0=1.0105 Pa.现保持下部 分气体温度不变,只对上部分气体缓慢加热,当活塞A移动到最低点B时(不计 摩擦),求: (1)下部分气体的压强; 答案:(1)2105 Pa (2)上部分气体的温度. 答案:(2)900 K 热点考向三 气体状态变化与热力学定律的综合应用 【核心提炼】 1.内能变化量U的分析思路 (1)由气体温度变化分析气体内能变化.温度升高,内能增加;温度降低,内能减 少. (2)由公式U=W+Q分析内能变化. 2.做功情况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=U-Q分析气体做功情况. 3.气体吸、放热Q的分析思路:一般由公式Q=U-W分析气体的吸、放热情况. 【典例3】 (2017安徽芜湖一模)如图所示,竖直放置的U形玻璃管与容积为 V0=15 cm3的球形容器连通,玻璃管左侧横截面积为右侧横截面积的4倍.右侧 玻璃管和球形容器中用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h1=15 cm,右侧玻璃管内水银柱上方空气柱长 h0=9 cm.现缓慢向左管中加入水银,使两边水银柱达到同一高度,玻璃管和球 形容器导热良好.(已知大气压p0=75 cmHg,U形玻璃管的右侧横截面积为S=1 cm2).求: (1)此过程中被封气体内能如何变化?吸热还是放热? (2)需要加入的水银体积. 审题突破 解析:(1)气体温度不变,则内能不变;向左管中加入水银时,外界对气体做 功,根据热力学第一定律U=Q+W可知,封闭气体要放热. 答案:(1)内能不变 放热 (2)84 cm3 【预测练习3】 (2017广西柳州二模)在一绝热密闭容器中安装一电阻为R的电 热丝,开始时容器中封闭有理想气体,其压强为p0=1.0105 Pa,当电热丝与电 压为U的电源连接t时间后,气体温度由T0=280 K升高到T1=420 K. (1)求气体增加的内能和此时容器中气体的压强. (2)若保持气体温度不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强降低到p0,则此时容 器中气体质量是原来气体质量的几分之几? 实战 高考真题演练 1.(2017全国卷,33)(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的 分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示 .下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.图中两条曲线下面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数 占总分子数的百分比较大 解析:(1)温度是分子平均动能的标志,温度升高分子的平均动能增加,不 同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子占比例 越高,故虚线为0 对应的曲线,实线是100 对应的曲线,曲线下的面积 都等于1,选项A,B,C正确;由图像可知选项D错误;0 时300400 m/s 速率的分子最多,100时400500 m/s速率的分子最多,选项E错误. 答案:(1)ABC (2)如图,容积均为V的汽缸A,B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管 的中部,A,B的顶部各有一阀门K1,K3,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K2,K3,通过K1给汽缸充 气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ,汽缸导热 . 打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; 接着打开K3,求稳定时活塞的位置; 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. 2.(2017全国卷,33)(1)如图,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 (填正确答案标号). 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 解析:(1)气体向真空自由扩散的过程中,对外不做功;又汽缸和活塞都绝 热,不吸热也不放热,由热力学第一定律U=Q+W,Q=0,W=0,所以U=0,内 能不变,选项A正确,C错误;气体被压缩时,外界对气体做功,又绝热,所以 内能增大,选项B,D正确;理想气体分子势能为零,内能表现为分子动能,内 能增大,则分子动能增大,分子平均动能也增大,选项E错误. (2)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. 已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,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. 求该热气球所受浮力的大小; 求该热气球内空气所受的重力; 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. 3.(2017全国卷,33)(1)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过 程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a.下 列说法正确的是 (填正确答案标号). A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程