二轮复习第16讲热学课件（35张）

专题六热学近代物理知识网络构建[复习目标定位]1.掌握模型法求分子大小的方法。2.掌握理想气体状态方程,并会结合热力学定律分析实际问题。3.理解光电效应现象、氢原子模型与原子结构,会书写核反应方程,会根据质量亏损计算核能。第16讲热学题型1分子动理论固体和液体1.估算问题②立方体模型:V=a3。对于气体,由立方体模型求出的是一个气体分子占据的空间。2.分子热运动:分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子的无规则运动越剧烈,即平均速率越大,但某个分子的瞬时速率不一定大。3.分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系(如图)4.气体压强5.晶体与非晶体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典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶转化晶体和非晶体在一定条件下可以转化[例1]如图所示,假设甲分子(未画出)固定在原点O处静止不动,乙分子(未画出)位于Ox轴不同位置处,两条曲线分别表示分子间引力和斥力的大小随两分子间距离x的变化关系,E为两曲线的交点。取无穷远处的分子势能为零。下列判断不正确的是(

)A.x=x0时,分子间作用力为零B.x<x0时,分子力表现为引力从x0开始逐渐增大,分子力先逐渐增大后逐渐减小从x0开始逐渐增大,分子势能也逐渐增大B解析:由图可知,x=x0时,分子间引力和斥力的大小相等,则分子间作用力为零,故A正确;因为分子间引力和斥力都随距离靠近而增大且斥力增大的更快,故x<x0时,分子力表现为斥力,故B错误;两条曲线的同一横坐标的纵坐标之差表示分子力的大小,由图可知,x从x0开始逐渐增大,分子力先逐渐增大后逐渐减小,故C正确;由B分析可知,曲线CD表示斥力,故x从x0开始逐渐增大,分子力表现为引力,故分子力做负功,分子势能增大,故D正确。[例2](多选)关于晶体与非晶体,下列说法正确的是(

)A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的B.多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状C.晶体沿不同的方向导热或导电性能不同,但沿不同方向的光学性质一定相同D.单晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点BD解析:晶体、非晶体不是绝对的,是可以相互转化的,例如天然石英是晶体,熔融过的石英却是非晶体,选项A错误;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同,沿不同方向的光学性质也不一定相同,选项C错误。[例3]为了防止某种病毒传播,许多公共场所使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液进行手部消毒,二者的主要成分都是酒精,则下列说法正确的是(

)A.在手上喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子做布朗运动的结果B.在手上喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,与分子运动无关C.使用免洗洗手液洗手后,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,需要吸收热量D.使用免洗洗手液洗手后,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,分子间距不变解析:在手上喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子扩散运动的结果,证明了酒精分子在不停地运动,A、B错误;使用免洗洗手液时,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,温度不变,分子的平均动能不变,但是分子之间的距离变大,分子势能增大,需要吸收热量,D错误,C正确。C题型2气体实验定律的应用1.平衡状态下气体压强的求法平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强等压法在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定,p、V、T中有一个量不发生变化,则选用对应的气体实验定律列方程求解。(2)若气体质量一定,p、V、T均发生变化,则选用理想气体状态方程列式求解。3.气体变质量问题处理方法(1)充气中的变质量问题。设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来,那么当我们取容器和口袋内的全部气体作为研究对象时,这些气体状态不管怎样变化,其质量总是不变的。这样,就将变质量的问题转化成质量一定的问题了。(2)抽气中的变质量问题。用抽气筒对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量发生变化,其解决方法和充气问题类似,取剩余气体和抽出的气体作为研究对象,这些气体状态不管怎样变化,其质量总是不变的。(1)求A的体积和B的压强;答案:

2p0(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和B的压强。[例5](多选)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。已知玻璃管的横截面积处处相同。在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏,大气压强p0=75.0cmHg,玻璃管导热性良好,环境温度不变。下列说法正确的是(

)A.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为90cmHgB.两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强为144cmHgC.活塞向下移动的距离约为7.50cmD.活塞向下移动的距离约为9.42cmBD[例6]某医院医疗物资紧缺,需要从北方调用一批大钢瓶氧气(如图),每个大钢瓶容积为40L,在北方时测得大钢瓶内氧气压强为1.2×107Pa,温度为7℃,长途运输到医院检测时测得大钢瓶内氧气压强为1.26×107Pa。在医院实际使用过程中,先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装,然后供病人使用,小钢瓶容积为10L,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105Pa,要求大钢瓶内压强降到2×105Pa时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏,问:(1)在医院检测时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度?答案:(1)21℃[例6]某医院医疗物资紧缺,需要从北方调用一批大钢瓶氧气(如图),每个大钢瓶容积为40L,在北方时测得大钢瓶内氧气压强为1.2×107Pa,温度为7℃,长途运输到医院检测时测得大钢瓶内氧气压强为1.26×107Pa。在医院实际使用过程中,先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装,然后供病人使用,小钢瓶容积为10L,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105Pa,要求大钢瓶内压强降到2×105Pa时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏,问:(2)一大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用?答案:(2)124解析:(2)设大钢瓶内氧气由p2、V2等温变化为停止分装时的状态p3、V3,则p2=1.26×107Pa,V2=40L,p3=2×105Pa,根据p2V2=p3V3得V3=2520L,可用于分装给小钢瓶的氧气p4=2×105Pa,V4=(2520-40)L=2480L,分装成小钢瓶的氧气p5=4×105Pa,V5=nV,其中小钢瓶体积为V=10L,根据p4V4=p5V5,得n=124,即一大钢瓶氧气可分装124个小钢瓶。题型3热力学定律与气体实验定律的综合应用[例7]如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸,高度为L=30cm、底面积为S=40cm2,缸内有一个质量为m=10kg的活塞,封闭了一定质量的理想气体。温度为T0=300K时,用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂,汽缸处于竖直状态,缸内气体高为L0=20cm。重力加速度g取10m/s2,大气压强为p0=1×105Pa,不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦,求:(1)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到多少?答案:(1)450K[例7]如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸,高度为L=30cm、底面积为S=40cm2,缸内有一个质量为m=10kg的活塞,封闭了一定质量的理想气体。温度为T0=300K时,用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂,汽缸处于竖直状态,缸内气体高为L0=20cm。重力加速度g取10m/s2,大气压强为p0=1×105Pa,不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦,求:(2)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸,缸内气体压力对活塞做功多少?答案:(2)30J解析:(2)设缸内气体压力为F,由于气体是等压膨胀,压力不变,根据活塞受力平衡有F+mg=p0S,则F=p0S-mg=300N,缸内气体压力对活塞做功W′=F(L-L0)=30J。[例7]如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸,高度为L=30cm、底面积为S=40cm2,缸内有一个质量为m=10kg的活塞,封闭了一定质量的理想气体。温度为T0=300K时,用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂,汽缸处于竖直状态,缸内气体高为L0=20cm。重力加速度g取10m/s2,大气压强为p0=1×105Pa,不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦,求:(3)当活塞刚要脱离汽缸时,缸内气体的内能增加量为ΔU=60J,则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少?答案:(3)90J解析:(3)由于缸内气体压力对活塞做功,W为负,且W=-W′根据热力学第一定律ΔU=W+Q,得Q=ΔU-W=90J。[拓展训练](2020·山东卷)一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其p-V图