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2022版高考物理一轮复习第13章热学第3节热力学定律与能量守恒定律课件202104071327.ppt

2022版高考物理一轮复习第13章热学课件+教案打包8套

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2022版高考物理一轮复习第13章热学第2节固体液体和气体课件202104071326.ppt---(点击预览)
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2022版高考物理一轮复习第13章热学第1节分子动理论内能课件202104071325.ppt---(点击预览)
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2022版高考物理一轮复习第13章热学微专题13巧解气体变质量问题课件202104071328.ppt---(点击预览)
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2022版高考物理一轮复习第13章热学课件+教案打包8套,2022,高考,物理,一轮,复习,13,热学,课件,教案,打包
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2022 高考 物理 一轮 复习 13 热学 课件 教案 打包
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内容简介：
微专题十三巧解气体变质量问题 打气问题向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题。只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题。中学物理课上一种演示气体实验定律的有趣仪器哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短、导热性能良好的平底大烧瓶。在一次实验中，体积为v1 l的瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个横截面积s2 cm2的轻质橡皮塞，橡皮塞与瓶间的最大静摩擦力fm60 n。瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的气体，不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度，向气球中缓慢打气，假设气球缓慢膨胀过程中气球内、外气压近似相等。已知：实验室温度t290 k恒定，环境空气密度1.20 kg/m3，压强为标准大气压p0105 pa。求：(1)橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强；(2)为了使橡皮塞被弹出，需要向气球内打入空气的质量。解析(1)对橡皮塞，pp04105 pa。(2)瓶内气体做等温变化：p0vpv1则v1v对气球内气体：体积v2vv1v7.5104 m3气球内压强也为p4105 pa等温变化：pv2p0v空气可得v空气3103 m3打入空气质量mv空气3.60103 kg3.60 g。答案(1)4105 pa(2)3.60 g 抽气问题从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题。分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为v0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒，气体温度由t0300 k升至t1350 k。(1)求此时气体的压强。(2)保持t1350 k不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。思路点拨：(1)封闭气体在状态变化过程中体积不变，属于等容变化过程，由查理定律求解。(2)保持温度不变，缓慢抽出气体过程中，气体质量发生了变化，可以假设气体质量不变，将抽气过程视为等温膨胀过程，稳定后，原有体积与膨胀后体积的比值恰好为剩余气体的质量与原来总质量的比值，根据此关系列式求解。解析(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得代入数据得p1p0。(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为v，由玻意耳定律得p1v0p0v联立式得vv0设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，由题意得k联立式得k抽气过程中剩余气体吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变，内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。答案(1)p0(2)吸热原因见解析 灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体看作整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。解析设氧气开始时的压强为p1，体积为v1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为v2。根据玻意耳定律得p1v1p2v2重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为v3v2v1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为v0，则有p2v3p0v0设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为v，则氧气可用的天数为nv0/v联立式，并代入数据得n4(天)。答案4天没有将开始时氧气的体积转化为1个大气压下的体积而直接进行计算，不在同一状态的气体，不能直接进行计算。 漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解。如果选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体状态方程求解。一位消防员在火灾现场发现一个容积为v0的废弃的氧气罐(视为容积不变)，经检测，内部封闭气体压强为1.2p0，为了消除安全隐患，该消防员拟用下面两种处理方案：(1)冷却法：经科学冷却，使罐内气体变成27 、一个标准大气压p0，求气体温度降低了多少；(2)放气法：保持罐内气体温度不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强降为p0，求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量之比。解析(1)由气体的等容变化规律知解得t1t01.2(27327) k360 k气体温度应降低t(360273) 27 60 。(2)假设将放出的气体收集起来，并保持压强与氧气罐内相同，以全部气体为研究对象，由玻意耳定律得p1v0p0v解得vv01.2v0则剩余气体与原来总气体的质量之比。答案(1)60 (2)- 4 -第1节 分子动理论 内能选择性考试备考指南考点内容要求命题分析核心素养分子动理论的基本观点和实验依据1高考对本章内容的考查有选择题、填空题、计算题，试题情景新颖，难度中等或中等偏下。2命题热点为分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律的应用等。3气体的性质仍将是今后考查的重点，在创设新情境和题给信息方面可能会有创新。物理观念：布朗运动、内能、分子力、晶体、饱和汽、未饱和汽、相对湿度、分子力、分子势能。科学思维：分子动理论、“油膜法”“放大法”“图象法”“控制变量法”“临界法”、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学定律。科学探究：测量分子直径、验证气体实验定律。科学态度与责任：热机在生产、生活中的应用。阿伏加德罗常数气体分子运动速率的统计分布温度、内能固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构液体的表面张力现象气体实验定律理想气体饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压相对湿度热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律单位制：中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和导出单位，例如摄氏度、标准大气压实验：用油膜法估测分子的大小说明：知道国际单位制中规定的单位符号。要求会正确使用温度计。第1节分子动理论内能一、分子动理论1物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子的直径(视为球模型)：数量级为1010 m；分子的质量：数量级为1026 kg。(2)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常取na6.021023 mol1；阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。2分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度越高，扩散现象越明显。(2)布朗运动定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动；实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈。(3)热运动分子永不停息的无规则运动叫作热运动；特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。3分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快。(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图所示)可知：当rr0时，f引f斥，分子力为零；当rr0时，f引f斥，分子力表现为引力；当rr0时，f引f斥，分子力表现为斥力；当分子间距离大于10r0(约为109 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。二、温度和内能1温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2两种温标摄氏温标和热力学温标。关系：tt273.15 k。3分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。4分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。(2)分子势能的决定因素微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上：决定于体积和状态。5物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是状态量。(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定。(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递。三、实验：用油膜法估测分子的大小1实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示)，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用d计算出油膜的厚度，其中v为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，s为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。2实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30 cm40 cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)。3实验步骤(1)取1 ml(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 ml的油酸酒精溶液。(2)往边长约为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 ml，算出每滴油酸酒精溶液的体积v0 ml。(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积v，根据纯油酸的体积v和薄膜的面积s，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子的直径。 比较算出的分子直径， 看其数量级(单位为m)是否为1010，若不是1010需重做实验。一、思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)1布朗运动是液体分子的无规则运动。()2分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。()333 240 k。()4当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。()5公式d中的“v”是纯油酸的体积。()6内能相同的物体，温度不一定相同。()71 g 100 水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能。()二、走进教材1(教科版选修33p39t2改编)对内能的理解，下列说法正确的是()a系统的内能是由系统的状态决定的b温度高的系统比温度低的系统的内能大c不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能d做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能a系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，a正确；系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，b错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，c错误；做功和热传递都可以改变系统的内能，d错误。2.(多选)用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10 s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，则下列说法中正确的是()a连接这些点的折线就是这一花粉颗粒运动的径迹b花粉颗粒的运动是水分子无规则运动的反映c在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小相等d从a点计时，经36 s，花粉颗粒可能不在de连线上e从a点计时，经36 s，花粉颗粒可能在de连线上，但不一定在d、e连线的中点bde根据题意，每隔10 s把观察到的花粉颗粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，故此图象是每隔10 s花粉颗粒的位置，而不是花粉颗粒的运动轨迹，故a错误；由图线的杂乱无章说明花粉颗粒做无规则运动，故b正确；在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小不一定相等，故c错误；从a点开始计时，经36 s，花粉颗粒可能在任意一点，可能不在d、e连线上，当然也可能在d、e连线上，但不一定在d、e连线的中点，故d、e正确。3根据分子动理论，下列说法正确的是()a一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比b显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动c分子间的相互作用力一定随分子间距离的增大而减小d分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大d由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故a错误；显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，是布朗运动，它是分子无规则运动的体现，但不是分子的运动，故b错误；若分子间距离从平衡位置开始增大，则引力与斥力的合力先增大后减小，故c错误；若分子间距是从小于平衡距离开始变化，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故d正确。 分子动理论的理解1求解分子直径时的两种模型(固体和液体)(1)把分子看成球形，d。(2)把分子看成小立方体，d。注意对于气体，利用d算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。2宏观量与微观量的相互关系(1)微观量：分子体积v0、分子直径d、分子质量m0等。(2)宏观量：物体的体积v、密度、质量m、摩尔质量m、摩尔体积vmol、物质的量n等。(3)相互关系一个分子的质量：m0。一个分子的体积：v0(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)。物体所含的分子数：nnnanana。3扩散现象、布朗运动与热运动的比较扩散现象布朗运动热运动运动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是无规则运动(2)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动4.分子力及分子势能图象分子力f分子势能ep图象随分子间距离的变化情况rr0r增大，f先增大后减小，表现为引力r增大，f做负功，ep增大rr0f引f斥，f0ep最小，但不为零r10r0引力和斥力都很微弱，f0ep0(2020全国卷t33(1)分子间作用力f与分子间距r的关系如图所示，rr1时，f0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点o，另一分子从距o点很远处向o点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_(填“减小”“不变”或”增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能_(填“大于”“等于”或“小于”)零。解析若一分子固定于原点o，另一分子从距o点很远处向o点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零。答案减小减小小于求解本题时不少考生易将分子力的fr图象和势能epr图象混淆，只从图象形状进行判断，得出增大、减小和等于的错误结果。微观量的估算1(多选)(2020广东揭阳模拟)若以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，m表示水的摩尔质量，m0表示一个水分子的质量，v0表示一个水分子的体积，na表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是()avbv0cm0denaace将水蒸气看作立方体模型，则v，选项a正确；但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则v0，选项b错误；1 mol水蒸气的质量等于水分子的质量与阿伏加德罗常数na的乘积，选项c正确；由于摩尔体积v远大于nav0，则r0阶段，f做正功，分子动能增加，势能减小b在rr0阶段，当r减小时f做正功，分子势能减小，分子动能增加，故a正确；在rr0阶段，当r减小时f做负功，分子势能增加，分子动能减小，故b错误；在rr0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故c正确，d错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故e正确。 温度和物体的内能1(多选)(2018全国卷)对于实际的气体，下列说法正确的是()a气体的内能包括气体分子的重力势能b气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能c气体的内能包括气体整体运动的动能d气体的体积变化时，其内能可能不变e气体的内能包括气体分子热运动的动能bde实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以b、d、e正确，a、c错误。2(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是()a把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变b盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大c电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的d分子间引力和斥力相等时，分子势能最大ac把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项a正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项b错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项c正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项d错误。分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。(2)决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量以及物质状态。(3)通过做功或传热可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。 实验：用油膜法估测分子的大小1(2019全国卷)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_。解析由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 ml油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积2.(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 ml油酸，倒入标注250 ml的容量瓶中，再加入酒精后得到250 ml的溶液；然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 ml的刻度；再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜；待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格正方形的大小为2 cm2 cm，由图可以估算出油膜的面积是_m2(保留两位有效数字)，由此估算出油膜分子的直径是_m(保留一位有效数字)。(2)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于_。a油酸分子未完全散开b油酸中含有大量酒精c计算油膜面积时，舍去了所有不足半格的方格d求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 ml的溶液滴数多计了10滴解析(1)油膜面积的估算可以先数出油膜所覆盖的整个方格数，不足半个格的舍去，多于半个格的算1个格，再计算总面积，将油膜看成单分子层，先计算2滴溶液中所含油酸的体积，即为油膜的体积，再除以油膜面积即得分子直径。由图示油膜可知，油膜的面积s602 cm2 cm240 cm22.4102 m2；两滴油酸溶液含纯油酸的体积v2 ml2105 ml21011 m3，油酸分子的直径d m81010 m。(2)由公式d可知，d偏大，则可能油酸体积v偏大或油膜面积s偏小，选项a、c正确。答案(1)2.410281010(2)ac1数据处理(1)计算一滴溶液中油酸的体积：v(ml)。(2)计算油膜的面积：利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个。(3)计算油酸的分子直径：d(注意单位统一)。2注意事项(1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。(2)油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。(3)方盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。- 11 -第2节固体、液体和气体一、固体和液体液晶1固体(1)晶体与非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶(2)晶体的微观结构晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。2液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。3液体的表面张力(1)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。(2)方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。(3)大小液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。二、饱和汽、饱和汽压和相对湿度1饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。2饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强。(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。3相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度。三、气体1气体分子运动的特点2气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。(2)决定因素宏观上：决定于气体的温度和体积。微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。3气体实验定律理想气体(1)气体实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比表达式p1v1p2v2图象(2)理想气体状态方程理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。理想气体状态方程：(质量一定的理想气体)。一、思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)1大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体。()2单晶体的所有物理性质都是各向异性的。()3单晶体有天然规则的几何形状，是因为单晶体的物质微粒是规则排列的。()4液晶是液体和晶体的混合物。()5船浮于水面上不是由于液体的表面张力。()6水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时，水不再蒸发和凝结。()7压强极大的气体不遵从气体实验定律。()二、走进教材1(沪科版选修33p58t5)关于晶体和非晶体，下列说法中哪些是正确的()a各向同性的物质一定没有确定的熔点b晶体熔化时温度和内能都不变c通常的金属材料是各向同性的，所以这些金属都是非晶体d晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化答案d2(沪科版选修33p75t3)关于草、树叶上的露珠呈球形的原因，下列说法中正确的是()a露珠呈球形只是因为重力的作用b露珠受到重力的影响比表面张力小得多，露珠呈球形只能是因为表面张力的作用c重力和表面张力互相平衡，露珠呈球形是因为水的黏合力d露珠呈球形是因为重力和表面张力的同时作用答案b3(人教版选修33p25t1改编)对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是()a保持压强和体积不变而改变它的温度b保持压强不变，同时升高温度并减小体积c保持温度不变，同时增加体积并减小压强d保持体积不变，同时增加压强并降低温度c根据理想气体状态方程c逐一分析，只有c正确。 固体、液体的性质气体分子运动的特点1.(多选)(2020福州模拟)如图所示，acbd是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板，ab和cd是互相垂直的两条直径。在圆板所处平面内把圆板从图示位置转90后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)。关于圆板，下列说法正确的是()a圆板是非晶体b圆板是多晶体c圆板是单晶体d圆板在各个方向上导电性能不同cd转过90后电流表示数发生变化，说明圆板电阻的阻值发生变化，即显示各向异性。而单晶体并不是所有物理性质都显示各向异性，可对某些物理性质显示各向同性，多晶体和非晶体都显示各向同性。故c、d正确。2(多选)(2015全国卷)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bcd将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项a错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项b正确；例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项c正确；晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项d正确；熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项e错误。3(多选)下列说法不正确的是()a把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是水表面存在表面张力的缘故b在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，是因为液体内分子间有相互吸引力c将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故d漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是油滴液体呈各向同性的缘故bd水的表面张力托起针，a正确；b、d两项也是表面张力原因，故b、d均错误，c项正确。4(多选)(2017全国卷)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是()a图中两条曲线下面积相等b图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形c图中实线对应于氧气分子在100 时的情形d图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目e与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大abc面积表示总的氧气分子数，二者相等，a对；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，虚线为氧气分子在0 时的情形，分子平均动能较小，b对；实线为氧气分子在100 时的情形，c对；曲线给出的是分子数占总分子数的百分比，d错；速率出现在0400 m/s区间内，100 时氧气分子数占总分子数的百分比较小，e错。1晶体与非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性；(2)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；(3)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；(4)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化；(5)液晶既不是晶体也不是液体。2液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象，浸润和不浸润3气体分子的运动特点(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。(2)气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。(3)气体分子向各个方向运动的机会均等。(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 气体压强求解的“两类模型”1活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。甲乙对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为s，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0smgps。则气体的压强为pp0。图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以psmgp0s。则气体压强为pp0p0液gh。2连通器模型如图所示，u形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体b和a的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pbgh2pa。而pap0gh1，所以气体b的压强为pbp0g(h1h2)。典例示法1汽缸的横截面积为s，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为，如图所示，当活塞上放质量为m的重物时处于静止状态。设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦。重力加速度为g，求汽缸中气体的压强。解析对活塞进行受力分析，如图所示由平衡条件得p气s又因为s所以p气p0。答案p01如图中两个汽缸质量均为m，内部横截面积均为s，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气a、b，大气压强为p0，重力加速度为g，求封闭气体a、b的压强各多大？甲乙解析题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知(a)(b)pasp0smg，得pap0；题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知p0spbsmg，得pbp0。答案p0p0典例示法2若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强。甲乙丙丁解析题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件知p甲sghsp0s所以p甲p0gh题图乙中，以b液面为研究对象，由平衡条件知pasghsp0sp乙pap0gh题图丙中，以b液面为研究对象，由平衡条件有pasghsin 60sp0s所以p丙pap0gh题图丁中，以a液面为研究对象，由平衡条件得p丁sp0sgh1s所以p丁p0gh1。答案甲：p0gh乙：p0gh丙：p0gh丁：p0gh12竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，重力加速度为g，求空气柱a、b的压强各多大。解析从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pbp0g(h2h1)，而a气柱的压强为papbgh3p0g(h2h1h3)。答案pap0g(h2h1h3)pbp0g(h2h1) 气体实验定律和理想气体状态方程的应用1理想气体状态方程与气体实验定律的关系2两个重要的推论(1)查理定律的推论：pt。(2)盖吕萨克定律的推论：vt。3解决问题的基本思路气缸模型1单缸模型典例示法1(2020全国卷)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为s、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为h的水下，如图所示。已知水的密度为，重力加速度大小为g，大气压强为p0，hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。(1)求进入圆筒内水的高度l；(2)保持h不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。解析(1)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为v0和v1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有p1v1p0v0v0hsv1(hl)sp1p0g(hl)联立以上各式并考虑到hhl，解得lh。(2)设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为v0，这些气体在其压强为p0时的体积为v3，由玻意耳定律有p2v0p0v3其中p2p0gh设需压入筒内的气体体积为v，依题意vv3v0联立式得v。答案(1)h(2)2双缸模型典例示法2如图所示，质量均为m1 kg的光滑活塞甲、乙将容器分为a、b两部分，容器的横截面积s为10 cm2，容器与活塞均导热良好，容器下端连接有u形管(管内气体的体积可忽略不计)，u形管内装有水银。开始时将活塞甲锁定，活塞乙可以无摩擦地自由移动，b内气体体积是a内气体体积的两倍，u形管内的水银面右管比左管高16 cm。已知外界大气压强p076 cmhg1.0105 pa，取g10 m/s2。(1)求a、b容器内气体的压强分别为多少；(2)将活塞甲解锁，当a、b内气体状态稳定时，求a、b两部分气体体积的比值。(保留两位有效数字)解析(1)由pb16 cmhg76 cmhg，解得pb60 cmhg。由papb，解得pa52.4 cmhg。(2)设解锁前a内气体体积为v，则b内气体体积为2v解锁后至气体状态稳定时，a内气体压强pap083.6 cmhgb内气体压强pbpa91.2 cmhga、b内气体均发生等温变化，对b气体，由玻意耳定律有pb2vpbvb对a气体，由玻意耳定律有pavpava解得：0.48。答案(1)52.4 cmhg60 cmhg(2)0.48液柱模型典例示法3(2019全国卷)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmhg，环境温度为296 k。(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。解析(1)设细管的长度为l，横截面的面积为s，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为v，压强为p；细管倒置时，气体体积为v1，压强为p1。由玻意耳定律有pvp1v1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh式中，、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有vs(lh1h)v1s(lh)由式和题给条件得l41 cm。(2)设气体被加热前后的温度分别为t0和t，由盖吕萨克定律有由式和题给数据得t312 k。答案(1)41 cm(2)312 k1.(2021湖北新高考适应性考试)水银气压计上有细且均匀的玻璃管，玻璃管外标识有压强刻度(1 mm 刻度对应压强值为1 mmhg)。测量时气压计竖直放置，管内水银柱液面对应刻度即为所测环境大气压强。气压计底部有水银槽，槽内水银体积远大于管内水银柱体积。若气压计不慎混入气体，压强测量值将与实际环境大气压强值不符。如图所示，混入的气体被水银密封在玻璃管顶端。当玻璃管竖直放置时，气柱长度为l1100 mm。如果将玻璃管倾斜，水银柱液面降低的高度为h20 mm，气柱长度为l250 mm，倾斜过程中水银槽液面高度变化忽略不计。整个过程中温度保持恒定，气体可近似为理想气体。(1)已知环境大气压强为p0760 mmhg，求此时竖直放置气压计的压强测量值p1(以mmhg为单位)；(2)此后由于环境大气压强变化，竖直放置气压计的压强测量值为p2730 mmhg。求此时气柱长度l3和环境大气压强p3(以mmhg为单位，保留3位有效数字)。解析(1)设玻璃管竖直时，管内外水银面的高度差为h，此值即为竖直放置气压计的压强测量值p1，对管内气体由玻意耳定律(p0h)l1s(p0hh)l2s，解得h740 mmhg即竖直放置气压计的压强测量值p1740 mmhg。(2)环境变化后，气体的压强为p3p2(p3730)mmhg，气柱长度l3(740100730)mm110 mm则由玻意耳定律(p0h)l1s(p3p2)l3s，解得p3748 mmhg答案(1)740 mmhg(2)110 mm748 mmhg2.如图所示，上端带卡环的绝热圆柱形汽缸竖直放置在水平地面上，汽缸内部的高度为h，汽缸内部被厚度不计、质量均为m的活塞a和b分成高度相等的三部分，下边m和n两部分封闭有理想气体，活塞a导热性能良好，活塞b绝热，两活塞均与汽缸接触良好，不计一切摩擦。n部分气体内有加热装置，初始状态温度为t0，汽缸的横截面积为s，外界大气压强大小为且保持不变。现对n部分气体缓慢加热。(1)当活塞a恰好到达汽缸上端卡环时，n部分气体从加热装置中吸收的热量为q，求该过程中n部分气体内能的变化量；(2)活塞a恰好接触汽缸上端卡环后，继续给n部分气体加热，当m部分气体的高度达到时，求此时n部分气体的温度。解析(1)活塞a到达汽缸上端卡环前，m和n两部分气体均做等压变化，活塞a、b之间的距离不变。当活塞a恰好到达汽缸上端卡环时，n部分气体的压强pn2pm1p0n部分气体增加的体积vn部分气体对外做功wpn2vmghn部分气体内能的变化量uqwqmgh(2)活塞a恰好接触汽缸上端卡环后，继续给n部分气体加热，m部分气体做等温变化，由玻意耳定律可知spm2s解得：pm2此时n部分气体的压强pn3pm2n部分气体的体积vn3s对n部分气体由理想气体状态方程解得：tn3t0答案(1)qmgh(2)t03(2021广东卓越联盟11月调研)一辆汽车未启动时，一车胎内气体温度为27 ，胎压监测装置显示该车胎胎压为200 kpa，考虑到胎压不足，司机驾
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本文标题：2022版高考物理一轮复习第13章热学课件+教案打包8套
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