2014广西物理《高考专题》（二轮）复习课件专题四_第10讲分子动理论热力学定律

第10讲 分子动理论 热力学定律,1.分子动理论: (1)分子的大小。 分子很小,其直径的数量级为_。 如果用V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,用S表示 单分子油膜的面积,用D表示分子的直径,则D=_。 阿伏伽德罗常数表示1mol任何物质中含有相同的微粒个数 NA=_。,10-10m,6.021023mol-1,(2)说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例。 布朗运动。 a.研究对象:悬浮在液体或气体中的_。 b.运动特点:无规则、_。 c.相关因素:颗粒大小,_。 d.物理意义:说明液体或气体分子永不停息地做无规则热运动。 扩散现象:相互接触的物体分子彼此_的现象。 产生原因:分子永不停息地做_。,小颗粒,永不停息,温度,进入对方,无规则运动,(3)分子间的相互作用力和分子势能。 分子力:分子间同时存在引力和斥力,分子间距增大,引力 和斥力均_,且_比引力变化更快。,减小,斥力,分子势能: a.分子力做正功,分子势能_; b.分子力做负功,分子势能_; c.当分子间距为r0时,分子势能_,但不一定是零。,减小,增大,最小,2.热力学定律: (1)内能的变化。 温度变化引起物体分子_的变化。 体积变化,分子间的分子力做功,引起_的变化。 (2)热力学第一定律。 公式:_。,平均动能,分子势能,U=W+Q,1.(2013大纲版全国卷)根据热力学定律,下列说法中正确的是( ) A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”,【解析】选A、B。热量可以从低温物体向高温物体传递,但要引起其他变化,如电冰箱要消耗电能,A对;由于电能转化为内能,故从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,B对;单一热源的热机违反了热力学第二定律,C错;对能源的过度消耗使自然界的“能源”不断减少,形成“能源危机”,并不是“能量”不断减少,D错。,2.(2012大纲版全国卷)下列关于布朗运动的说法,正确的 是( ) A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.液体温度较高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈 C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的 D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的,【解析】选B、D。布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微小粒子的无规则运动,是由液体分子对微小粒子的撞击作用的不平衡产生的,不是液体分子的无规则运动,选项A、C错误,D正确;温度越高,分子运动速率越大,对微小粒子的冲量越大,布朗运动越剧烈;粒子越小,惯性越小,运动状态越容易改变,受撞击后加速度越大,运动越剧烈。所以液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈,选项B正确。,3.(2013山东高考)下列关于热现象的描述正确的一项 是( ) A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100% B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的,【解析】选C。根据热力学第二定律可知,热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,因此,热机的效率不可能达到100%,选项A错误;做功是通过能量转化改变系统的内能,热传递是通过能量的转移改变系统的内能,选项B错误;温度是表示热运动的物理量,热传递过程中达到热平衡时,温度相同,选项C正确;单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动表现出统计规律,选项D错误。,热点考向1 分子动理论的理解及应用 【典例1】(2013百色一模)如图所示,甲分子固定在坐标原点 O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离 的关系如图中曲线所示,F0为斥力,F0为引力,a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则( ),A.乙分子从a到b做加速运动,运动到c点时引力和斥力大小相等 B.乙分子由a到c做加速运动,加速度不断增大 C.乙分子由a到b的过程中,到达b点时分子势能最小 D.乙分子由b到d的过程中,分子势能先减小后增大,【解题探究】 (1)分子力是分子间引力和斥力的_,F-x图线中的c点的 分子力为_。 (2)加速度的变化规律是由_的变化规律决定的,速度 增大还是减小,是由速度与加速度的_决定的。 (3)分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增大。,合力,零,分子力F,方向关系,【解析】选A、D。乙分子由a到c的过程中,分子间作用力表现为引力,引力做正功,乙分子速度增大,分子势能一直减小,到c点时,F=0,表明引力与斥力大小相等,乙分子由b到c的过程中,分子力逐渐减小,乙分子的加速度逐渐减小,故A正确,B错误;乙分子由c到d的过程中,分子间作用力表现为斥力,斥力做负功,分子势能增大,故乙分子在c点时分子势能最小,C错误,D正确。,【总结提升】分子间距与分子力、分子势能的关系 (1)分子力和分子势能随分子间距的变化规律可用F-r,Ep-r图像表示。这两个图像有些相似,很容易混淆。 (2)F-r图像上,r=r0时,合力为零。对应Ep-r图像,此时分子势能Ep最小。,【变式训练】如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( ) A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力 B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力 C.当r等于r2时,分子间的作用力为零 D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功,【解析】选B、C。分子间距等于r0时分子势能最小,即r0=r2。当r小于r1时,分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时,分子力表现为斥力;当r等于r2时,分子间的作用力为零;当r大于r2时分子力表现为引力,所以A错,B、C正确。在r由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功,分子势能减小,D错误。,【变式备选】如图所示,甲分子固定在 坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间 的分子势能Ep与两分子间距离的关系如 图中曲线所示。图中分子势能的最小值 为-E0。若两分子所具有的总能量为0,则 下列说法中正确的是( ) A.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大 B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0 C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为xx1,【解析】选B、D。分子处于r0位置时所受分子合力为零,加速度为零,此时分子势能最小,分子的动能最大,总能量保持不变。由图可知x2位置即是r0位置,此时加速度为零,A错;x=x2位置,分子势能为-E0,因总能量为零,则动能为E0,B项正确;在Q点,Ep=0但分子力不为零,分子并非处于平衡状态,C项错;在乙分子沿x轴向甲分子靠近的过程中,分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小,即分子的速度先增大后减小,到Q点分子的速度刚好减为零,此时由于分子斥力作用,乙分子再远离甲分子返回,即乙分子运动的范围为xx1,D项正确。,热点考向2 热力学定律的应用 【典例2】(2013崇左一模)如图所示,导热性能良好的汽缸内用活塞封闭一定质量的空气,汽缸固定不动,外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上,开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙,使活塞缓慢向右移动(活塞始终未被拉出汽缸)。忽略气体分子间的相互作用,则在活塞移动过程中,下列说法正确的是( ),A.汽缸内气体分子的平均动能变小 B.汽缸内气体的压强变小 C.汽缸内气体向外放出热量 D.汽缸内气体从外界吸收热量,【解题探究】 (1)关于理想气体的内能,请填写。 一定质量的理想气体的内能取决于_。 温度是_的标志。 (2)汽缸内气体压强的分析。 活塞缓慢向右移动,合力始终为_。 汽缸内气体压强p,大气压强p0与沙和小桶的总重力mg的 关系式为:_。,温度,分子平均动能,零,pS+mg=p0S,【解析】选B、D。活塞缓慢移动过程中,缸内气体的温度不变,故气体分子的平均动能和气体的内能均不变,由热力学第一定律U=W+Q可知,气体膨胀时对外做的功与气体从外界吸收的热量相等,D正确,A、C错误;由活塞平衡可得:pS+mg=p0S,随着添加细沙,m增大,汽缸内气体的压强p必定减小,故B正确。,【总结提升】分析理想气体内能变化的三条思路 (1)由体积变化分析气体做功情况:体积膨胀,气体对外做功;气体被压缩,外界对气体做功; (2)由温度变化判断气体内能变化:温度升高,气体内能增大;温度降低,气体内能减小; (3)由热力学第一定律U=W+Q判断气体是吸热还是放热。,【变式训练】给旱区送水的消防车停在水平地面上,在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体( ) A.从外界吸热 B.对外界做负功 C.分子平均动能减小 D.内能增加 【解析】选A。该题考查了热力学定律。由于车胎内温度保持不变,故分子的平均动能不变,内能不变。放水过程中体积增大,对外做功,由热力学第一定律可知,胎内气体吸热。A选项正确。,1.两个同种类的分子在只受分子力的作用下,从远处以相等的初速度v0相向运动,在靠近到距离最小的过程中,其动能的变化情况是( ) A.一直增加 B.一直减小 C.先减小后增加 D.先增加后减小 【解析】选D。开始分子力表现为引力,且对分子力做正功,使分子动能增加,当分子力表现为斥力时,分子力对分子做负功,分子的动能减小。,2.(2013福建高考)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是( ),【解析】选B。当r=r0时引力与斥力的合力为零,即分子力为零,A、D错;当分子间的距离大于或小于r0时,分子力做负功,分子势能增加,r=r0时分子势能最小,B对,C错。,3.关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 【解析】选A、C、D。做功和热传递都可以改变物体的内能,选项A正确;由热力学第一定律可知,对某物体做功,物体的内能可能增加、不变或减小,故B错;由热力学第二定律可知,通过外界作用可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,可以使热量从低温物体传向高温物体,所有的实际宏观热过程都是不可逆的,所以C、D对。,4.(2013钦州二模)如图所示,一弹簧秤上端固定,下端拉住活塞提起汽缸,活塞与汽缸间无摩擦,汽缸内装一定质量的理想气体,系统处于静止状态。现使缸内气