《高一物理热学》PPT课件.ppt

2020 3 31 专题十九热学综合 2020 3 31 本专题属于 B模块 在高考中属于自选综合科目 主要讲述分子动理论 气体和热力学定律的相关基础知识 近年来 命题的热点集中在分子热运动 估算分子大小和数目 内能及其变化 有关气体实验定律和理想气体状态方程的应用等 高考题型有选择题 填空题 实验和计算题形式 难度中等 本专题复习中要熟练掌握以下几点 1 分子动理论的基础知识 2 用油膜法估测分子的大小 3 物体的内能 热与功的相关概念及热力学第一定律 4 气体实验定律和热力学定律的综合性问题 复习时要加深对气体参量与力学部分关系的理解与应用 特别是求气体的压强 2020 3 31 例1 2010湖北武汉模拟 已知地球的半径为6 4 103km 水的摩尔质量为1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数为6 02 1023mol 设想将1kg水均匀地分布在地球表面 估算1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为 A 7 103个B 7 103个C 7 1010个D 7 1012个 一 分子动理论问题 2020 3 31 本题考查阿伏加德罗常数的应用 解答时先要算出1kg水总的分子数 再计算 1kg水的分子N 1cm2的分子数n N 7 106 其中S0 4 R2 故选B 2020 3 31 本题通过计算1kg水的分子个数 体现固体 液体分子可看成紧密排列 忽略分子间空隙 而气体不行 分子间距较大 对于固体 液体分子大小时常采用球模型 而气体采用立方体模型 2020 3 31 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 r表示在标准状态下水蒸气的密度 NA为阿伏加德罗常数 m D分别表示每个水分子的质量和体积 下面是四个关系式 2020 3 31 其中正确的是 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 气体分子间距离远大于分子大小 所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和 所以 和 两式错误 和 正确 选B 2020 3 31 2010 全国 图14 1 1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 图14 1 1 2020 3 31 解析 分子间距等于r0时分子势能最小 即r1 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大于r2时分子力表现为引力 A错BC对 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 2020 3 31 例2 用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分 A中盛有一定质量的理想气体 B为真空 如图14 2 1 现把隔板抽去 A中的气体自动充满整个容器 如图14 2 1 这个过程称为气体的自由膨胀 下列说法正确的是 二 气体状态与内能的变化 2020 3 31 图14 1 2 A 自由膨胀过程中 气体分子只做定向运动B 自由膨胀前后 气体的压强不变C 自由膨胀前后 气体的温度不变D 容器中的气体在足够长的时间内 能全部自动回到A部分 2020 3 31 本题的难点是什么是自由膨胀 它是一个特殊的过程 气体自由膨胀时不受任何阻力 也没和别的物质接触 所以对外界不做功 解析 气体分子永不停息做无规则运动 故A错 自由膨胀后 气体对外做功W 0 容器绝热 其热传递能量Q 0 由热力学第一定律可知 其内能不变 但由于膨胀 压强减小 所以B错 C正确 涉及热现象的宏观过程都具有方向性 故D错 答案为C 2020 3 31 2010 广东 图14 2 2是密闭的气缸 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 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 图14 2 2 2020 3 31 解析 由能量守恒 E Q W 200J 800J 600J 内能增加600J 则温度一定升高 2020 3 31 2009 江苏 若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变 则在此过程中关于气泡中的气体 下列说法正确的是 A 气体分子间的作用力增大B 气体分子的平均速率增大C 气体分子的平均动能减小D 气体组成的系统的熵增加 2020 3 31 气泡从湖底上升到湖面的过程中 温度保持不变 内能不变 气体分子的平均动能不变 B C错误 上升时压强减小 气体分子间的作用力减小 故A错误 体积增大无序性增加 D对 2020 3 31 图14 3 1 例3 如图14 3 1所示 在光滑的水平面上放一质量为M 内外壁均光滑的气缸 活塞质量为m 横截面积为S 外界大气压为P0 求 1 现对活塞施以水平向左的推力F 活塞与气缸无相对滑动时 气缸内气体的压强为多大 2 若气缸固定不动 其他条件不变 则活塞的速度最大时 气缸内气体的压强为多大 三 气体压强的理解与计算 2020 3 31 我们应以活塞为受力分析的研究对象 气缸内气体对活塞的压力是其中之一 然后运用牛顿运动定律与压强的定义进行求解 解析 1 设稳定时气体与活塞具有共同的加速度a向左匀速运动 此时气缸内气体的压强为p 对气缸和活塞分别受力分析 如下图所示 由牛顿第二定律列式得 2020 3 31 气缸 pS p0S Ma 活塞 F p0S pS ma 由 两式求解得 p p0 2 活塞的速度最大时 加速度为零 设此时气缸内气体的压强为p1 则 活塞 p1S F p0S 求得 p1 p0 2020 3 31 求解封闭的一定质量气体压强时 有两种方法 1 当系统平衡时 可用平衡法求解 2 当系统处于匀变速运动时 可用牛顿第二定律列式求解 2020 3 31 2009 浙江自选模块 一位质量为60kg的同学为了表演 轻功 他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气 可视为理想气体 然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上 在气球的上方放置一轻质塑料板 如图14 3 2所示 图14 3 2 2020 3 31 1 关于气球内气体的压强 下列说法正确的是 A 大于大气压强B 是由于气体重力而产生的C 是由于气体分子之间的斥力而产生的D 是由于大量气体分子的碰撞而产生的 2 在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中 球内气体温度可视为不变 下列说法正确的是 A 球内气体体积变大B 球内气体体积变小C 球内气体内能变大D 球内气体内能不变 3 为了估算气球内气体的压强 这位同学在气球的外表面涂上颜料 在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2 0cm的方格纸 表演结束后 留下气球与方格纸接触部分的 印迹 如图14 3 4所示 若表演时大气压强为1 013 105Pa 取g 10m s2 则气球内气体的压强为多大 取4位有效数字 2020 3 31 图14 3 4 1 根据题意与气体压强的微观解释可知应选AD 2 这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中 气球体积一定变小 又由于球内气体温度可视为不变 则内能不变 选BD 3 气球内气体的压强p p0 1 013 105Pa 0 040 105Pa 1 053105Pa 2020 3 31 气体实验定律的图象问题 图14 4 1 一定质量的理想气体经过一系列过程 如图14 4 1所示 下列说法中正确的是 A a b过程中 气体体积增大 压强减小B b c过程中 气体压强不变 体积增大C c a过程中 气体压强增大 体积变小D c a过程中 气体内能增大 体积不变 2020 3 31 本题考查了一定质量的理想气体的p T图象 要明确在p T图象中过原点的射线 是等容变化 且倾斜程度越大 体积越小 解析 a b过程中 属于等温变化 从图象中可得压强减小 由 可知 k T不变 气体体积增大 A正确 b c过程中 气体压强不变 体积减小 B错误 c a过程中 气体压强增大 体积不变 温度升高 内能增大 所以C错 D正确 答案 AD 2020 3 31 图象能直观形象地体现物理量的变化情况 在p T p V和V T图象中 不仅要熟悉基本知识 还要能掌握 应用图象分析气体三个状态参量的变化情况 尤其是第三者隐藏物理量的变化 同时结合理想气体状态方程 热力学定律进行求解 2020 3 31 2010 金华模拟 一定质量的理想气体其状态变化过程的p与V的关系如图14 4 2所示 则该过程的p T图象应选 图14 4 2 2020 3 31 p V图象 a b过程中 压强增大 体积增大 温度升高 在p T图象 A图表示体积不变 A错 B图表示温度不变 则B错误 由理想气体状态方程得 C 结合p与V的关系 V k1p 代入上式得 T kp2所以选C 2020 3 31 例5 如图14 5 1所示 一定量理想气体放在体积为V0的容器中 室温为T0 300K 有一光滑导热活塞C 不占体积 将容器分成A B两室 B室的体积是A室的两倍 A室容器上连接有一U形管 U形管内气体的体积忽略不计 两边水银柱高度差为76cm 右室容器中连接有一阀门K 可与大气相通 外界大气压等于76cm汞柱 求 1 将阀门K打开后 A室的体积变成多少 2 打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和540K U形管内两边水银面的高度差各为多少 图14 5 1 五 气体实验定律与理想气体状态方程的应用 2020 3 31 一定量的理想气体满足状态方程 一定要分析初末状态下的压强 体积和温度 变化中是否存在不变量 同时是否会出现临界状态或极限点 解析 1 开始时 pA0 2大气压 VA0 V0 3打开阀门 A室气体等温变化 pA 1大气压 体积为VA T2 540K时 水银高度差为15 2cm 2020 3 31 2 从T0 300k升到T 体积为V0 压强为pA 等压过程 T 450K T1 400K 450K pA1 pA p0 水银柱的高度差为0从T 450K升高到T2 540K为等容过程 1 2大气压 pA2 540K时 水银高度差为15 2cm 2020 3 31 2009 上海 如图14 5 2所示 粗细均匀的弯曲玻璃管A B两端开口 管内有一段水银柱 右管内气体柱长为39cm 中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm 先将口B封闭 再将左管竖直插入水银槽中