【三维设计】高三物理备考复习 第十三章 第1单元 热学课件 新人教版（广东专版） .ppt

第十三章 提能力 第1单元 明考向 课堂考题领悟 课下综合提升 思维启动 1 如图13 1 1所示 把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端 使玻璃板水平地接触水面 如果你想使玻璃板离开水面 必须用比玻璃板重力 的拉力向上拉橡图13 1 1皮筋 原因是水分子和玻璃的分子间存在 作用 2 往一杯清水中滴入一滴红墨水 一段时间后 整杯水都变成了红色 这一现象在物理学中称为 现象 是由于分子的 而产生的 提示 1 大分子引力 2 扩散无规则运动 应用升级 1 下列现象中不能说明分子间存在分子力的是 a 两铅块能被压合在一起b 钢绳不易被拉断c 水不容易被压缩d 空气容易被压缩 解析 空气容易被压缩是说明空气分子之间的距离很大 两铅块能被压合在一起 钢绳不易被拉断以及水不易被压缩都说明了分子间存在分子力 答案为d 答案 d 思维启动 如图13 1 3所示是氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布 由图可知 同一温度下 氧气分子的速率呈现出 的分布规律 随着温度的升高 氧气分子的平均速率 氧气分子中速率大的分子所占的比例 图13 1 3 提示 中间多 两头少增大升高 分子势能的变化与分子力做功有关 可用分子力做功来量度 如图13 1 4 图13 1 4 以r 处为零势能处 当r r0时 分子力为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 当r r0时 分子力为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 当r r0时 分子势能最小 但不一定为零 特别提醒 内能和机械能是两种不同形式的能量 内能取决于分子热运动的情况 机械能取决于物体机械运动的情况 故物体机械能的大小不能决定内能的大小 3 温度和温标 1 温度 温度在宏观上表示物体的冷热程度 在微观上表示分子的平均动能 温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 特别提醒 1 热力学温度的零值是低温极限 永远达不到 即热力学温度无负值 2 温度是大量分子热运动的集体行为 对个别分子来说温度没有意义 应用升级 2 双选 1g100 的水和1g100 的水蒸气相比较 下列说法正确的是 a 分子的平均动能和分子的总动能都相同b 分子的平均动能相同 分子的总动能不同c 内能相同d 1g100 的水的内能小于1g100 的水蒸气的内能 解析 温度相同则它们的分子平均动能相同 又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同 因而它们的分子总动能相同 a正确 b错误 当100 的水变成100 的水蒸气时 分子间距离变大 分子力做负功 分子势能增加 该过程吸收热量 所以1g100 的水的内能小于1g100 的水蒸气的内能 c错误 d正确 答案 ad 提示 q1 q2 w内机械 在 u q w中 w表示做功情况 说明内能和其他形式的能可以相互转化 q表示吸热或放热的情况 说明内能可以从一个物体转移到另一个物体 而 u q w是能量守恒定律的具体体现 4 热力学第一定律的符号规定 2 热力学第二定律 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 使之完全变成功 而不产生其他影响 3 热力学第二定律的理解 在热力学第二定律的表述中 自发地 不产生其他影响 的涵义 a 自发地 指明了热传递等热力学宏观现象的方向性 不需要借助外界提供能量的帮助 b 不产生其他影响 的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 对周围环境不产生热力学方面的影响 如吸热 放热 做功等 热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述 都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性 进而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 热力学第二定律的微观意义 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 但在有外界影响的条件下 热量可以从低温物体传到高温物体 如电冰箱 在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能 如气体的等温膨胀过程 3 两类永动机均不能制成 解析 0k是绝对零度 不可能达到 a项错 由热力学第一定律可知 c d选项错 故选b 答案 b 知识检索 典题例析 例1 已知汞的摩尔质量为m 200 5 10 3kg mol 密度为 13 6 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 求 1 一个汞原子的质量 用相应的字母表示即可 2 一个汞原子的体积 结果保留一位有效数字 3 体积为1cm3的汞中汞原子的个数 结果保留一位有效数字 审题指导 解答本题时应注意两点 1 固体分子可忽略分子间的间隙 2 用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系 1 双选 从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是 a 氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数b 氢气分子的体积和氢气分子的质量c 氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积d 氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数 答案 cd 解析 b选项求出的是氢气分子密度 与宏观的氢气密度是两个概念 b错 对a选项 已知氢气的摩尔质量 未给出氢气的体积 无法计算出密度 a错 c对 由氢气分子的质量及阿伏加德罗常数可得氢气的摩尔质量 又已知氢气的摩尔体积 可计算出氢气密度 d对 知识检索 1 分子间的作用力的变化规律与分子间距离范围有关 当r r0时 r越大 分子力越小 当r r0时 随r由r0开始增大 分子力先增大后减小 2 分子势能的变化规律与分子力做功的正负有关 一般应先分析分子间表现为引力还是斥力 再判断分子力做功的正负 然后再得出分子势能的变化规律 3 决定物体内能的因素 微观上 分子动能 分子势能 分子数 宏观上 温度 体积 物质的量 摩尔数 典题例析 例2 分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质 据此可判断下列说法中错误的是 a 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动 这反映了液体分子运动的无规则性b 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大 一定先减小后增大c 分子势能随着分子间距离的增大 可能先减小后增大d 在真空 高温条件下 可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 审题指导 解答本题时应注意以下三个方面 1 分子力与分子间距的关系 2 分子势能与分子力做功的关系 3 扩散现象与温度的关系 答案 b 解析 选项a中小炭粒做布朗运动反映了液体分子的无规则热运动 故a是正确的 b选项中分子间的相互作用力在间距r r0的范围内 随分子间距的增大而减小 而在r r0的范围内 随r由r0开始增大 分子力先增大后减小 故b是错误的 c选项中分子势能在r r0时 分子势能随r的增大而减小 r0处最小 在r r0时 分子势能随r的增大而增大 故c选项是正确的 d选项中真空环境是为防止其他杂质的介入 而高温条件下 分子热运动剧烈 有利于所掺入元素分子的扩散 故错误选项为b 拓展训练 2 关于物体的内能 下列叙述中正确的应是 a 温度高的物体比温度低的物体内能大b 物体体积增大时 内能也增大c 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同d 内能不相同的物体 它们的分子平均动能可能相同 答案 d 解析 温度高的物体与温度低的物体相比较 温度低的物体分子平均动能小 但所有分子的分子平均动能和分子势能的总和不一定小 即物体的内能不一定小 选项a错 物体体积增大时 分子间的距离增大 分子势能发生改变 但不能确定分子势能是增大还是在减小 物体的体积增大即分子势能增大 但物体内所有分子的动能和分子势能的总和不一定增大 即物体内能不一定增大 选项b错 内能相同的物体 它们的分子平均动能不一定相同 内能相同只是指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和相同 选项c错 内能不同的两个物体 它们的温度可以相同 即它们的分子平均动能可以相同 选项d对 知识检索 1 应用热力学第一定律分析气体状态变化的过程 应注意以下特点 1 绝热过程 气体与外界没有热传递 2 导热良好 气体与外界有热交换 且保持与外界温度相同 3 做功情况与体积变化有关 体积减小 则外界对气体做功 体积增大 不是对真空膨胀 则气体对外界做功 4 理想气体 不计分子势能的变化 一定质量的理想气体的内能只与温度有关 2 热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒 热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现 典题例析 例3 下列说法正确的是 a 外界对物体做功 物体的内能一定增加b 热量不能由低温物体传递到高温物体c 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性d 第二类永动机有可能制成 因为它不违反能量守恒定律 审题指导 解答本题应注意以下三个方面 1 改变内能的方式有两种 做功 热传递 2 对热力学第二定律两种表述的理解 3 两类永动机不可能制成的原因 解析 根据热力学第一定律 u w q 如果外界对物体做功w 同时物体放热q 当q w时 内能减小 a不正确 由热力学第二定律 不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化 关键是 不引起其他变化 是不可能的 如果引起其他变化 如消耗电能 空调能把室内相对低温空气的热量传递给室外空气 b不正确 热力学第二定律揭示了由大量分子参与的宏观过程具有方向性 c正确 热力学第二定律说明第二类永动机不可能制成 即不可能制成效率是百分之百的热机 虽然第二类永动机不违反能量守恒定律 d不正确 答案 c 拓展训练 3 如图13 1 5是密闭的汽缸 外力推动活塞p压缩气体 对缸内气体做功800j 同时气体向外界放热200j 缸内气体的图13 1 5 a 温度升高 内能增加600jb 温度升高 内能减少200jc 温度降低 内能增加600jd 温度降低 内能减少200j 解析 由热力学第一定律得 u q w 200j 800j 600j 故内能增加了600j 又因一定质量的理想气体的内能只与温度有关 可知 气体内能增加 温度升高 故a正确 答案 a 1 2012 广州联考 分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生 并随着分子间距的变化而变化 则 a 分子间引力随分子间距的增大而增大b 分子间斥力随分子间距的减小而增大c 分子间相互作用力随分子间距的增大而增大d 分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 答案 b 解析 分子力和分子间距离关系图像如图所示 根据该图像可判断分子间引力随分子间距的增大而减小 故a错 分子间斥力随分子间距的减小而增大 b正确 而分子力 图中实线 随分子间距的增大先减小后增大再减小 c d均错 2 2011 四川高考 气体能够充满密闭容器 说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外 a 气体分子可以做布朗运动b 气体分子的动能都一样大c 相互作用力十分微弱 气体分子可以自由运动d 相互作用力十分微弱 气体分子间的距离都一样大 答案 c 解析 布朗运动是固体颗粒在分子的不均衡撞击下产生的无规则运动 故气体分子运动不是布朗运动 a项错 气体分子的动能符合统计规律 并不完全相同 b项错 分子做无规则热运动 故分子间距离不可能完全相等 d项错 故c项正确 3 2011 江苏高考 如图13 1 6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13 1 6 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 答案 d 解析 形状记忆合金从热水中吸收热量后 伸展划水时一部分热量转变为水和转轮的动能 另一部分释放到空气中 根据能量守恒定律可知只有d项正确 4 2010 浙江高考 质量一定的某种物质 在压强不变的条件下 由液态 到气态 可看成理想气体 变化过程中温度图13 1 7 t 随加热时间 t 变化关系如图13 1 7所示 单位时间所吸收的热量可看作不变 1 以下说法正确的是 a 在区间 物质的内能不变b 在