高考物理二轮复习 第12讲 分子动理论 气体及热力学课件.ppt

第12讲分子动理论气体及热力学定律 1 2011 江苏卷 12a 1 如图6 12 1所示 一演示用的 永动机 转轮由5根轻杆和转轴构成 轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片 轻推转轮后 进入热水的叶片因伸展而 划水 推动转轮转动 离开热水后 叶片形状迅速恢复 转轮因此能较长时间转动 下列说法正确的是 图6 12 1 a 转轮依靠自身惯性转动 不需要消耗外界能量b 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身c 转动的叶片不断搅动热水 水温升高d 叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 2 如图6 12 2所示 内壁光滑的气缸水平放置 一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内 外界大气压强为p0 现对气缸缓慢加热 气体吸收热量q后 体积由v1增大为v2 则在此过程中 气体分子平均动能 选填 增大 不变 或 减小 气体内能变化了 图6 12 2 解析 1 形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水 由能量守恒知能量来源于热水 故a b c错 由能量守恒知 叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能 一部分释放于空气中 故d对 2 加热后 气体温度升高 平均动能增大 u q w q p0s0d q p0 v2 v1 2 2012 江苏卷 12a 1 下列现象中 能说明液体存在表面张力的有 a 水黾可以停在水面上b 叶面上的露珠呈球形c 滴入水中的红墨水很快散开d 悬浮在水中的花粉做无规则运动 2 密闭在钢瓶中的理想气体 温度升高时压强增大 从分子动理论的角度分析 这是由于分子热运动的 增大了 该气体在温度t1 t2时的分子速率分布图象如图6 12 3甲所示 则t1 选填 大于 或 小于 t2 3 如图乙所示 一定质量的理想气体从状态a经等压过程到状态b 此过程中 气体压强p 1 0 105pa 吸收的热量q 7 0 102j 求此过程中气体内能的增量 图6 12 3 3 2013 江苏卷 12a 如图6 12 4所示 一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b c和d后再回到状态a 其中 a b和c d为等温过程 b c和d a为绝热过程 气体与外界无热量交换 这就是著名的 卡诺循环 图6 12 4 a a b过程中 外界对气体做功b b c过程中 气体分子的平均动能增大c c d过程中 单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多d d a过程中 气体分子的速率分布曲线不发生变化 该循环过程中 内能减小的过程是 选填 a b b c c d 或 d a 若气体在a b过程中吸收63kj的热量 在c d过程中放出38kj的热量 则气体完成一次循环对外做的功为 kj 若该循环过程中的气体为1mol 气体在a状态时的体积为10l 在b状态时压强为a状态时的 求气体在b状态时单位体积内的分子数 已知阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 计算结果保留一位有效数字 解析 由理想气体状态方程和热力学第一定律分析 a b为等温过程 内能不变 气体的体积增大 气体对外做功 a错 b c过程为绝热过程 体积增大对外做功 因此内能减小 气体分子的平均动能减小 b错 c d为等温过程 体积减小 分子数密度增大 单位时间内碰撞单位面积的分子数增多 c项正确 d a为绝热过程 体积减小 外界对气体做功内能增大 温度升高 因此气体分子的速率分布曲线变化 d错 命题特点2011年 2012年的试题都是由独立的三个小题组成 2013年的试题是一个题干提出了三个问题 这三年的共同特点是有选择题 有填空题 最后都是小计算题 热点聚焦 1 2 3 微观量与宏观量的关系 4 晶体和非晶体 5 热力学第二定律 1 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 2 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功 而不引起其他变化6 液体的表面张力 饱和蒸汽 饱和蒸汽压 7 8 牢记以下的几个结论 1 热量不能自发地由低温物体传递给高温物体 2 气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的 压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密度有关 3 做功和热传递都可以改变物体的内能 理想气体的内能只与温度有关 4 温度变化时 意味着物体内分子的平均动能随之变化 并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化 典例1 1 下列说法正确的是 a 布朗运动是液体分子的无规则运动b 分子间距离增大时 分子间的引力 斥力都减小c 气体的状态变化时 若温度升高 则每个气体分子的动能都增加d 外界对物体做功时 物体的内能一定增加 考向一热学基本知识与气体定律的组合题 2 某商场有一款双门电冰箱 冷藏室容积为v1 冷冻室容积为v2 冰箱内的空气可视为理想气体 常温下空气的摩尔体积为v0 阿伏加德罗常数为na 则常温下电冰箱内的空气分子数约为 3 如图6 12 5所示 在一空牛奶盒中插入一粗细均匀的玻璃管 接口处密封 在玻璃管中滴入一小滴油 不考虑大气压的变化 这就构成了一个简易的温度计 已知牛奶盒的容积为250cm3 玻璃管的横截面积为0 2cm2 玻璃管的有效长度为20cm 当温度为25 时 油柱离管口10cm 求该温度计的测量范围 图6 12 5 解析 1 布朗运动是悬浮微粒的无规则运动 它是液体分子碰撞微粒造成的 反映了液体内部分子运动的无规则性 选项a错误 分子间距离增大时 分子间的引力 斥力都减小 但斥力减小得快 选项b正确 气体的温度升高表示气体分子的平均动能增大 但不是每个气体分子的动能都增加 选项c错误 做功和热传递均能改变物体的内能 当外界对物体做功 而物体放热时 物体的内能可能减小 选项d错误 预测1 下列说法中正确的是 a 随着科学技术的发展 制冷机的制冷温度可以降到 280 b 随着科学技术的发展 热量可以从低温物体传到高温物体c 随着科学技术的发展 热机的效率可以达到100 d 无论科技怎样发展 第二类永动机都不可能实现e 无论科技怎样发展 都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的 2 一定质量的理想气体从状态a变化到状态b 如图6 12 6所示 此过程中气体所做的功w 0 填 或 气体分子的平均动能 填 增大 减小 或 不变 气体 填 吸收 或 放出 热量 图6 12 6 3 如图6 12 7所示 厚度不计的长h1 1m的导热玻璃管中 用50mm长的水银柱封闭一定质量的气体 玻璃管管口向上竖直放置 环境温度为27 大气压为750mm汞柱时 封闭气柱长h2 70cm 求 缓慢将玻璃管倒置后 封闭气柱的长度h3 玻璃管倒置时 欲使水银不从管口流出 环境温度不能超过多少度 图6 12 7 解析 1 绝对零度 273 是低温的极限 只能接近而不能实现 a错 热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 不是不能从低温物体传到高温物体 b对 热机的效率不可能达到100 c错 第二类永动机违背了热力学第二定律 不能实现 d对 做功和热传递对改变物体内能是等效的 e正确 预测2 1 关于热力学定律和分子动理论 下列说法正确的是 a 一定量气体吸收热量 其内能一定增大b 对某物体做功 必定会使该物体的内能增加c 若两分子间距离增大 分子势能一定增大d 功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 2 如图6 12 8所示 两条曲线分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程 图中横轴表示时间t 纵轴表示温度t 从图中可以确定曲线m表示 填 晶体 或 非晶体 t0表示晶体的 曲线m的bc段表示 过程 此过程中 物体 填 吸收 或 放出 热量 内能 填 增加 减小 或 不变 图6 12 8 3 一质量为m的气缸中 用质量为m 横截面积为s的活塞封闭一定质量的理想气体 活塞与气缸之间无摩擦且不漏气 气缸竖直放置时 空气柱长度为l0 如图6 12 9甲所示 若将气缸按图乙所示悬挂 求静止时气柱长度为多少 已知大气压强为p0 且气体温度保持不变 图6 12 9 解析 1 根据热力学第一定律可知 选项a b错误 分子间的距离增大时 如果是在r r0范围内 f引 f斥 分子力表现为引力 分子力做负功 分子势能增大 如果是在r r0范围内 f引 f斥 分子力表现为斥力 分子力做正功 分子势能减小 故选项c错误 自然界中一切与热现象有关的过程都是不可逆的 选项d正确 考向二热学基本知识与热力学第一定律 或微观量的估算 的组合题 2 如图6 12 10所示 两端封闭的u管 内径均匀 两边水银柱等高 水银柱上方空气柱长度l1 30cm l2 38cm 现从阀门c处注入水银 结果左管水银面上升5cm 右管水银面上升6cm 则封闭端气体原来的压强为 cmhg 图6 12 10 3 如图6 12 11所示 一定质量的理想气体从状态a变化到状态b再变化到状态c 已知状态c时气体的温度为300k 求气体在状态a时的温度 由状态b变化到状态c的过程中 气体是吸热还是放热 请说明理由 图6 12 11 预测3 1 以下说法正确的是 a 分子间距离增大时 分子间的引力 斥力都减小b 布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动c 空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力d 饱和汽是指液体不再蒸发 蒸汽不再液化时的状态e 所有晶体都有固定的熔点和沸点 2 如图6 12 12所示 一定质量的理想气体经历如图所示的a b b c c a三个变化过程 则符合查理定律的变化过程是 c a过程中气体 填 吸收 或 放出 热量 填 外界对气体 或 气体对外界 做功 气体的内能 填 增大 减少 或 不变 若已知理想气体在状态a时的温度是27 则气体在状态c时的温度是 图6 12 12 3 在用 油膜法 测量分子直径的实验中 若油酸酒精溶液的体积浓度为0 10 一滴溶液的体积为4 8 10 3ml 其形成的油膜面积为40cm2 请估测出油酸分子的直径 解析 1 当分子间距增大时 分子间的引力和斥力都减小 只是斥力减小得更快 a正确 布朗运动是悬浮在液体中的花粉小颗粒的无规则运动 它是液体分子不停地撞击花粉小颗粒造成的 反映了液体内部分子运动的无规则性 而不是花粉小颗粒内部分子的无规则运动 选项b错误 由于表面张力的作用 雨滴的表面积要缩小