高考物理二轮复习 专题十一 选考3-3 热学课件.ppt

专题十一选考3-3 热学,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,1.(2015福建理综,29(1)下列有关分子动理论和物质结构的认识,其中正确的是( ) A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 解析:分子间距离r=r0时,斥力等于引力,当分子间距离rr0时,斥力大于引力,分子间距离减小,分子力做负功,分子势能增大,选项A错误;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,即分子运动越剧烈,选项B正确;物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关,温度越高所占比例越大,选项C错误;晶体可分为单晶体和多晶体,多晶体的物理性质也是各向同性,选项D错误. 答案:B,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,2.(多选)(2014课标全国,33(1)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.干湿泡湿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 解析:布朗运动反映的是液体分子的热运动,选项A错误;表面张力使得小雨滴呈球形,选项B正确;液晶的光学性质具有各向异性的特点,液晶显示器正是利用的这个特点,选项C正确;高原地区的大气压小,导致水的沸点低,选项D错误;湿泡外纱布中的水蒸发吸热,导致温度降低,选项E正确. 答案:BCE,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,3. (多选)(2014课标全国,33(1)一定量的理想气体从状态A开始,经历三个过程AB、BC、CA回到原状态,其p-T图象如图所示.下列判断正确的是( ) A.过程AB中气体一定吸热 B.过程BC中气体既不吸热也不放热 C.过程CA中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.A、B和C三个状态中,状态A分子的平均动能最小 E.B和C两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,解析:由题图可知,过程AB中,气体做等容变化,气体温度升高,内能增加;由热力学第一定律可知,气体一定吸热,A项正确;过程BC中,气体做等温变化,气体温度不变,内能不变,由pV=c可知,气体压强减小,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量,B项错误;过程CA中,气体做等压变化,气体温度降低,内能减少,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体放出的热量大于外界对气体做的功,C项错误;A、B和C三个状态中,状态A气体的温度最低,分子平均动能最小,D项正确;气体在状态B的压强大于状态C的压强,在状态B的体积小于在状态C的体积,B和C两个状态的温度相等,因此在状态B中容器单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数大于在状态C中的撞击次数,E项正确. 答案:ADE,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,4.(2015课标全国,33(2) 如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00105 Pa,温度为T=303 K.初始时大活塞与大圆筒底部相距 两活塞间封闭气体的温度为T1=495 K.现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2.求: (1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度; (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,5.(2013课标全国,33(2)如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长l1=25.0 cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0 cm.已知大气压强为p0=75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l1=20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离.,解析:以cmHg为压强单位.在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为 p1=p0+l2 设活塞下推后,下部空气柱的压强为p1,由玻意耳定律得 p1l1=p1l1 如图,设活塞下推距离为l,则此时玻璃管上部空气柱的长度为 l3=l3+l1-l1-l 设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3,则p3=p1-l2 由玻意耳定律得p0l3=p3l3 由至式及题给数据解得l=15.0 cm. 答案:15.0 cm,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,6.(2013课标全国,33(2)如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置,汽缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为V0,汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略).开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为p0和 ;左活塞在汽缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为 .现使汽缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至汽缸顶部,且与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡.已知外界温度为T0,不计活塞与汽缸壁间的摩擦.求:,(1)恒温热源的温度T; (2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,6,(2)由初始状态的力学平衡条件可知,左活塞的质量比右活塞的大.打开K后,左活塞下降至某一位置,右活塞必须升至汽缸顶,才能满足力学平衡条件. 汽缸顶部与外界接触,底部与恒温热源接触,两部分气体各自经历等温过程,设左活塞上方气体压强为p,左汽缸中活塞上方气体的体积为Vx,由玻意耳定律得,真题模拟体验,名师诠释高考,在本专题中,高考命题主要围绕下列几方面展开: (1)对分子动理论内容的理解,估算分子的大小等微观量;(2)对热力学第一、二定律的理解及应用;(3)知道晶体的特点、表面张力现象;(4)对气体实验定律、理想气体方程、气体的图象的理解和应用.涉及(1)、(3)方面的试题以选择题为主,选项是各个知识点的拼盘,应注重理解和记忆;涉及(2)、(4)方面的试题以计算题为主,应注重理解和综合应用.,考点一,考点二,考点三,考点四,1.分子动理论的基本内容 (1)物质是由大量的分子组成的.分子直径的数量级为10-10 m. (2)分子永不停息地做无规则运动. (3)分子间存在着相互作用力.即分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,实际表现的是引力和斥力的合力,叫分子力.分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小,随着分子间距离的减小而增大,但斥力变化得快.,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,3.晶体、非晶体和液晶 (1)单晶体、多晶体的区别:单晶体具有天然规则外形、各向异性,多晶体没有. (2)多晶体、非晶体的区别:多晶体有固定熔点,非晶体没有. (3)液晶是一种特殊物质,它既具有液体的流动性,又像某些晶体那样在光学、电学物理性质上表现出各向异性.不是所有物质都具有液晶态. 4.饱和汽、饱和汽压 (1)处于密闭空间中,与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽.在一定温度下,饱和汽的密度是一定的,且随温度的升高而增大. (2)饱和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压,用ps表示.它随温度的升高而增大,与液体的种类有关,与体积无关. 5.表面张力 (1)本质:液体表面层中的分子比液体内部的稀疏,分子间表现为相互吸引. (2)作用:使液体表面有收缩到最小面积的趋势,因此液滴呈球状.,考点一,考点二,考点三,考点四,(多选)(2015河南安阳模拟),A.水面上单分子油膜示意图,B.三颗微粒运动位置的连线,考点一,考点二,考点三,考点四,C.分子间的作用力与距离的关系,D.模拟气体压强产生机理的实验,考点一,考点二,考点三,考点四,A.分子并不是球形,但可以把它们当作球形处理,是一种估算方法 B.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动 C.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等 D.实验中尽可能保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同 E.0 和100 氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:把分子当作球形是一种估算的处理方法,选项A正确;微粒运动是布朗运动,但它不是物质分子的无规则热运动,选项B错误;分子间同时存在引力和斥力,根据题图C,当两个相邻的分子间距离为r0时,分子力为零,这说明分子引力和斥力的合力为零,那么它们间相互作用的引力和斥力大小必相等,选项C正确;因为气体分子碰撞器壁时的速度大小并不完全相同,所以不必保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同,选项D错误;图中的实线和虚线都呈现“中间多两头少”的分布特点,选项E正确. 答案:ACE,考点一,考点二,考点三,考点四,对点训练1 1.(多选)若以表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,表示在标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏加德罗常数,m、分别表示每个水分子的质量和体积,下面四个关系式中正确的是( ),考点一,考点二,考点三,考点四,2.(多选)(2015课标全国,33(1)下列说法正确的是 ( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变 解析:晶体敲碎后,得到的小颗粒仍为晶体,选项A错误;某些晶体在不同方向上有不同的光学性质,选项B正确;同种元素构成的固体,可形成不同的晶体,比如金刚石和石墨,选项C正确;在合适条件下,某些晶体和非晶体可相互转变,选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,内能增加,选项E错误. 答案:BCD,考点一,考点二,考点三,考点四,3.(多选)(2015山东枣庄三中模拟)关于热现象和热学规律,下列说法中正确的是( ) A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积 B.悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显 C.一定质量的理想气体,保持压强不变,温度越高,体积越大 D.一定温度下,饱和汽的压强是一定的 E.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间只有引力,没有斥力,所以液体表面具有收缩的趋势,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子运动占据的空间的体积,选项A错误;悬浮在液体中的固体微粒越小,液体的温度越高,布朗运动就越明显,选项B正确;根据 可知,一定质量的理想气体,保持气体的压强不变,温度越高,体积越大,选项C正确;饱和汽的压强与温度有关,一定温度下,饱和汽的压强是一定的,选项D正确;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间分子引力大于斥力,所以液体表面具有收缩的趋势,选项E错误. 答案:BCD,考点一,考点二,考点三,考点四,1.分子动能 温度是分子平均动能的标志.只要温度相同,任何分子的平均动能都相同,但因不同分子的质量不同,分子的平均速度一般不同. 2.分子势能,(1)分子势能随分子之间的距离的变化规律如图所示. (2)与分子力做功的关系:分子力做正功时分子势能减小;分子力做负功时分子势能增加.,考点一,考点二,考点三,考点四,3.内能 (1)决定因素:宏观上由温度、体积和质量共同决定,微观上由分子数、分子平均动能和分子势能共同决定. (2)理想气体的内能:一定质量的理想气体的内能只包含分子动能,只与温度有关.温度升高,内能增大. (3)内能变化的判断:根据决定内能的因素或热力学第一定律来判断.,考点一,考点二,考点三,考点四,4.热力学第一定律 (1)表达式: U=Q+W (2)符号规定:,考点一,考点二,考点三,考点四,5.热力学第二定律的两种表述 (1)热量不能自发地从低温物体传到高温物体. (2)不可能从单一热库吸收热量,使之完全用来做功,而不引起其他变化. 热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.,考点一,考点二,考点三,考点四,(多选)下列说法中正确的是( ) A.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大 B.布朗运动不是液体分子的运动,但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动 C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律 E.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:气体放出热量,但如果外界对气体做功,且大于放出的热量,其分子的平均动能增大,A正确;布朗运动不是液体分子的运动,它是由于受到液体分子无规则运动时撞击造成的,可以说明分子在永不停息地做无规则运动,B正确;当分子力表现为斥力时,若分子间距离减小,则斥力做负功,分子势能增大,分子力增大,C正确;热力学第一定律的本质是能量守恒定律,第二类永动机不违反第一定律,但违反热力学第二定律,D错误;每个分子的体积之和并不等于气体的体积,E错误. 答案:ABC,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,对点训练2 1.(多选)如图所示,一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中( ) A.气体对外界做功,内能减少 B.气体不做功,内能不变 C.气体压强变小,温度降低 D.气体压强变小,温度不变 解析:抽开隔板K后,a内的稀薄气体进入真空b内,a内的稀薄气体做功W=0,绝热容器不与外界发生热传递,则Q=0,根据热力学第一定律:U=W+Q,可得U=0,则内能不变,故选项A错误,选项B正确;稀薄气体可看作理想气体,内能仅由温度决定,由于U=0,则气体温度不变.又根据理想气体状态方程: ,气体体积变大,而温度不变,则压强变小,故选项C错误,选项D正确. 答案:BD,考点一,考点二,考点三,考点四,2. (多选)(2014山东理综,37(1)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,缸内气体( ) A.内能增加 B.对外做功 C.压强增大 D.分子间的引力和斥力都增大 解析:因气体为理想气体,温度升高时内能增大,选项A正确.温度升高时,气体做等压变化,体积膨胀,对外做功,选项B正确,C错误.体积膨胀后分子间距增大,分子引力和斥力都减小,D错误. 答案:AB,考点一,考点二,考点三,考点四,3.(多选)(2015湖北武汉武昌区调考)关于热现象和热学规律,下列说法正确的是( ) A.布朗运动表明,构成悬浮微粒的分子在做无规则运动 B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小 C.热量可以从低温物体传递到高温物体 D.物体的摄氏温度变化了1 ,其热力学温度变化了273 K E.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中,它们的分子势能先减小后增大,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动,所以A错误;两个分子的间距从极近逐渐增大到r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,引力减小得快;两个分子的间距从r0逐渐增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,斥力减小得快,所以B正确;热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,但可以通过人为的方式从低温物体传递到高温物体,例如空调,故C正确;根据热力学温度T=t+273可知,T=t,选项D错误;两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中,分子力先是斥力后是引力,分子力先做正功后做负功,分子势能先减小后增大,选项E正确. 答案:BCE,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,(2015湖北模拟)如图所示, 内径粗细均匀的U形管,右侧B管上端封闭,左侧A管上端 开口,管内注入水银,并在A管内装配有光滑的、质量可 以不计的活塞,使两管中均封入L=25 cm的空气柱,活塞 上方的大气压强为p0=76 cmHg,这时两管内水银面高度 差h=6 cm.今用外力竖直向上缓慢地拉活塞,直至使两管 中水银面相平.设温度保持不变,则A管中活塞向上移动距离是多少? 思路点拨:由题意知两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等,气体都作等温变化.先对B端气体研究,根据玻意耳定律求出活塞上移后的压强.水银面相平时,两部分气体的压强相等,再研究A端气体,求出活塞上移后的长度,根据几何关系求解活塞向上移动的距离.,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:设活塞运动前、后B管中气体的压强、体积分别为pB、pB,体积分别为VB、VB,管的横截面积为S,则 pB=p0-h,VB=LS,VB=(L+0.5h)S 根据玻意耳定律有(p0-h)LS=pB(L+0.5h)S 设活塞向上移动的距离为x,对A管中气体有 pA=p0,VA=LS,pA=pB,VA=(L+x-0.5h)S pALS=pA(L+x-0.5h)S 解得x=8.4 cm. 答案:8.4 cm,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,对点训练3 1.如图所示,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 的水槽中,B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空,B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.,(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位); (2)将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为60 mm,求加热后右侧水槽的水温.,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:(1)在打开阀门S前,两水槽水温均为T0=273K.设玻璃泡B中气体的压强为p1、体积为VB,玻璃泡C中气体的压强为pC,依题意有 p1=pC+p 式中p=60mmHg,打开阀门S后,两水槽水温仍为T0,设玻璃泡B中气体的压强为pB.依题意,有 pB=pC 玻璃泡A和B中气体的体积为 V2=VA+VB 根据玻意耳定律得 p1VB=pBV2 联立式,并代入题给数据得,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,2.(2015全国理综,33(2) 如图所示,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0 cm,B侧水银面比A侧的高 h=3.0 cm.现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm时将开关K关闭.已知大气压强p0=75.0 cmHg. (1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度; (2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.,考点一,考点二,考点三,考点四,解析:(1)以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度 l=10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm 时,空气柱的长度为l1,压强为p1.由玻意耳定律得 pl=p1l1 由力学平衡条件得 p=p0+h 打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h为止.由力学平衡条件有 p1=p0-h 联立式,并代入题给数据得 l1=12.0 cm.,考点一,考点二,考点三,考点四,(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2.由玻意耳定律得 pl=p2l2 由力学平衡条件有p2=p0 联立式,并代入题给数据得 l2=10.4 cm 设注入的水银在管内的长度h,依题意得 h=2(l1-l2)+h1 联立式,并代入题给数据得 h=13.2 cm. 答案:(1)12.0 cm (2)13.2 cm,考点一,考点二,考点三,考点四,3. (2014山东济南实验中学二模,36(2)如图所示,有一圆柱形汽缸,上部有一固定挡板,汽缸内壁的高度是2L,一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体.开始时活塞处在离底部L高处,外界大气压为1.0105 Pa,温度为27 .现对气体加热,求: (1)当加热到127 时活塞离底部的高度; (2)当加热到427 时,气体的压强.,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,4. 如图所示,一粗细均匀的玻璃瓶水平放置,瓶口处有阀门K,瓶内有A、B两部分用一活塞分开的理想气体.开始时,活塞处于静止状态,A、B两部分气体长度分别为2L和L,压强均为p.若因阀门封闭不严,B中气体向外缓慢漏气,活塞将缓慢移动,整个过程中气体温度不变,瓶口处气体体积可以忽略.当活塞向右缓慢移动的距离为0.4L时,(忽略摩擦阻力)求此时: (1)A中气体的压强; (2)B中剩余气体与漏气前B中气体的质量比.,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考点二,考点三,考点四,在气体状态发生变化时,常常伴随热量的吸收或放出,气体对外界做功或外界对气体做功,从而导致气体的内能发生改变. 1.气体体积增大时,对外界做功;反之,外界对气体做功.等压变化时,W=pV;等容变化时,W=0;等温变化时,p-V图象与坐标轴所围面积表示功. 2.气体的温度升高时,内能增加;反之,减少;温度不变,内能不变. 3.绝热变化时,Q=0.,考点一,考点二,考点三,考点四,(2015江苏宿迁模拟)一定 质量的理想气体,状态从ABCDA的变化过程可用如图所示的p-V图线描述,其中DA为等温线,气体在状态A时温度为TA=300 K,试求: (1)气体在状态C时的温度TC; (2)若气体在AB过程中吸热1 000 J,则在AB过程中气体内能如何变化?变化了多少? 思路点拨:(1)气体在A、D状态时温度相同,CD为等压变化过程;(2)AB为等压膨胀过程,气体对外做功,大小为W=pV.,考点一,考点二,考点三,考点四,考点一,考