迎战2012届高考物理一轮复习课件 专题19 热学综合

2020/6/9,专题十九热学综合,2020/6/9,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,2020/6/9,例1、(2010湖北武汉模拟)已知地球的半径为6.4103km，水的摩尔质量为1.810-2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.021023mol，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()A7103个B7103个C71010个D71012个,一、分子动理论问题,2020/6/9,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=7106,其中S0=4R2。故选B,2020/6/9,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,2020/6/9,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：,2020/6/9,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,2020/6/9,(2010全国)图1411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14-1-1,2020/6/9,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,2020/6/9,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1421)现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图1421)，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,2020/6/9,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,2020/6/9,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。,2020/6/9,(2010广东)图1422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1422,2020/6/9,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。,2020/6/9,(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,2020/6/9,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,2020/6/9,图1431,例3、如图1431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,2020/6/9,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：,2020/6/9,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+,2020/6/9,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,2020/6/9,(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1432所示,图1432,2020/6/9,(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1434所示若表演时大气压强为1.013105Pa，取g=10m/s2，则气球内气体的压强为多大？(取4位有效数字),2020/6/9,图1434,(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+=1.013105Pa+0.040105Pa=1.053105Pa.,2020/6/9,气体实验定律的图象问题,图1441,一定质量的理想气体经过一系列过程，如图1441所示下列说法中正确的是()Aab过程中，气体体积增大，压强减小Bbc过程中，气体压强不变，体积增大Cca过程中，气体压强增大，体积变小Dca过程中，气体内能增大，体积不变,2020/6/9,本题考查了一定质量的理想气体的p-T图象，要明确在pT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：ab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；bc过程中，气体压强不变，体积减小，B错误；ca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,2020/6/9,图象能直观形象地体现物理量的变化情况在pT、pV和VT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,2020/6/9,(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1442所示，则该过程的pT图象应选(),图1442,2020/6/9,pV图象，ab过程中，压强增大，体积增大，温度升高，在pT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.,2020/6/9,例5、如图1451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1451,五、气体实验定律与理想气体状态方程的应用,2020/6/9,一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,2020/6/9,(2)从T0=300k升到T，体积为V0，压强为pA，等压过程,T=,=,=450K,T1=400K450K，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,2020/6/9,(2009上海)如图1452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，设整个过程温度不