高考物理專題6第13講熱學中?？嫉?個問題教案

1、第13講熱學中?？嫉?個問題主要題型：問答、填空、計算難度檔次：中檔難度只對考點知識直接應用，通常有一處思維含量較高的點，一般選取34個考點組成23個小題，只做模塊內(nèi)綜合力爭“關聯(lián)性綜合”，也可“拼盤式”組合,高考熱點名師助學1微觀量與宏觀量的關系2晶體和非晶體比較晶體非晶體單晶體多晶體形狀規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點固定固定不固定特性各向異性各向同性各向同性3熱力學第一定律公式UQW符號的規(guī)定物理量功W熱量Q內(nèi)能的改變U取正值“”外界對物體做功物體從外界吸收熱量物體的內(nèi)能增加取負值“”物體對外界做功物體向外界放出熱量物體的內(nèi)能減少4.弄清重要物理量間的關系?？紗栴}40A.TIF，JZ分子動理論與氣體

2、實驗定律的組合【例1】 (2012·福建卷，28)(1)關于熱力學定律和分子動理論，下列說法正確的是_(填選項前的字母)A一定量氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大B不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體C若兩分子間距離增大，分子勢能一定增大D若兩分子間距離減小，分子間引力和斥力都增大(2)空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1.0 atm的空氣6.0 L，現(xiàn)再充入1.0 atm的空氣9.0 L設充氣過程為等溫過程，空氣可看作理想氣體，則充氣后儲氣罐中氣體壓強為_(填選項前的字母)A2.5 atm B2.0 atm C1.5 atm D1.0 atm解析(1)由熱力學第一定律UWQ知，一定量氣體吸收熱量內(nèi)

3、能不一定增大，例如當氣體對外做功，且W>Q時，那么內(nèi)能將會減少，故A項錯誤；熱力學第二定律的一種表述為：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，關鍵理解“而不引起其他變化”，如果“引起其他變化”，完全可以實現(xiàn)將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，故B項錯誤；當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當分子間距增大時，分子勢能減小，故C項錯誤；根據(jù)分子引力、斥力隨分子間距的變化規(guī)律知，D項正確(2)初狀態(tài)：p11.0 atm，V1(6.09.0)L15.0 L末狀態(tài)：p2，V26.0 L根據(jù)玻意耳定律p1V1p2V2得p2，代入數(shù)據(jù)得p22.5 atm，故A項正確，B、C、D三項均錯

4、答案(1)D(2)A (1)以下說法正確的是_A分子間距離增大時，分子勢能也增大B已知某種液體的密度為，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該液體分子間的平均距離可以表示為 或 C空氣壓縮到一定程度很難再壓縮是因為分子間存在斥力的作用D液體的飽和汽壓與溫度和液體的種類有關E陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃的運動就是布朗運動圖131(2)如圖131所示，有一底部封閉的圓柱形汽缸，上部有一通汽孔，汽缸內(nèi)壁的高度是2L，一個很薄且質(zhì)量不計的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開始時活塞處在離底部L高處，外界大氣壓為1.0×105 Pa，溫度為27 ，現(xiàn)對氣體加熱，不計活塞與汽缸壁間的摩擦求

5、：當加熱到127 時活塞離底部的高度借題發(fā)揮求解分子動理論相關問題應做到：(1)熟練掌握阿伏加德羅常數(shù)的有關計算；(2)了解布朗運動實質(zhì)；(3)掌握分子力特點及分子力做功與分子勢能變化的關系物體內(nèi)能變化的判斷方法(1)由物體內(nèi)能的定義判斷溫度變化引起物體分子平均動能的變化；體積變化，分子間的分子力做功，引起分子勢能的變化，從而判定物體內(nèi)能的變化 (2)由熱力學第一定律判斷UQW課堂筆記?？紗栴}41熱學基本知識與氣體定律的組合【例2】 (2012·課標全國卷，33)(1)關于熱力學定律，下列說法正確的是_A為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B對某物體做功，必定會使該物體的

6、內(nèi)能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程圖132(2)如圖132所示，由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均在0 的水槽中，B的容積是A的3倍閥門S將A和B兩部分隔開A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體，U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm.打開閥門S，整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等，假設U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積()求玻璃泡C中氣體的壓強(以mmHg為單位)；()求右側(cè)水槽的水從0 加熱到一定溫度時，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫解析(1)由UW

7、Q可知做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑它們具有等效性，故A正確、B錯誤由熱力學第二定律可知，可以從單一熱源吸收熱量，使之全部變?yōu)楣Φ珪a(chǎn)生其他影響，故C正確同樣熱量只是不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體，則D項錯一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都不可逆，則E正確(2)()在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T0273 K設玻璃泡B中氣體的壓強為p1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強為pC，依題意有p1pCp式中p60 mmHg.打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設玻璃泡B中氣體的壓強為pB.依題意有，pBpC玻璃泡A和B中氣體的體積為V2VAVB根據(jù)玻意耳定律得p1VBpBV2聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得pCp

8、180 mmHg()當右側(cè)水槽的水溫加熱到T時，U形管左右水銀柱高度差為p.玻璃泡C中氣體的壓強為pCpBp玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定律得聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得T364 K答案見解析 (1)下列說法正確的是_A液晶既有液體的流動性，又具有光學各向異性B從單一熱源吸取熱量，使之全部變成有用的機械功而不產(chǎn)生其它影響是可能的C飽和汽壓隨溫度的升高而變小D晶體一定具有規(guī)則形狀，且有各向異性的特征(2)一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，初始時氣體體積為3.0×103 m3.用傳感器測得此時氣體的溫度和壓強分別為300 K和1.0×1 05 Pa.推動活塞壓縮氣體，測

9、得氣體的溫度和壓強分別為320 K和1.0×105 Pa.求此時氣體的體積；保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強變?yōu)?.0×104 Pa，求此時氣體的體積借題發(fā)揮分析有關氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程問題的物理過程一般要抓住三個要點：(1)階段性，即弄清一個物理過程分為哪幾個階段；(2)聯(lián)系性，即找出幾個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的；(3)規(guī)律性，即明確哪個階段應遵循什么實驗定律利用三個實驗定律及氣態(tài)方程解決問題的基本思路根據(jù)題意，選出所研究的某一部分氣體，這部分氣體在狀態(tài)變化過程中，其質(zhì)量必須保持一定分別找出作為研究對象的這部分氣體發(fā)生狀態(tài)變化前后的p、

10、V、T數(shù)值或表達式，壓強的確定往往是個關鍵，常需結合力學知識(如平衡條件或牛頓運動定律)才能寫出表達式過程表示兩個狀態(tài)之間的一種變化方式，除題中條件已指明外，在許多情況下，往往需要通過對研究對象與周圍環(huán)境的相互關系的分析才能確定，認清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提根據(jù)研究對象狀態(tài)變化的具體方式，選用氣態(tài)方程或某一實驗定律，代入具體數(shù)值，最后分析討論所得結果的合理性及其物理意義?？紗栴}42熱學基本知識與氣體實驗定律及熱力學第一定律的組合【例3】 (2012·山東卷，36)(1)以下說法正確的是_A水的飽和汽壓隨溫度的升高而增大B擴散現(xiàn)象表明，分子在永不停息地運動C當分子間距離增大時，

11、分子間引力增大，分子間斥力減小D一定質(zhì)量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，氣體分子的平均動能減小圖133(2)如圖133所示，粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U型管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l120 cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm.(環(huán)境溫度不變，大氣壓強p075 cmHg)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(用“cmHg”作單位)此過程中左管內(nèi)的氣體對外界_(填“做正功”“做負功”或“不做功”)，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”) (1)以下說法正確的是_A晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化B液晶顯示屏是應

12、用液晶的光學各向異性制成的C分子間距離減小時，分子勢能一定增大D布朗運動是指液體分子的無規(guī)則運動圖134(2)如圖134所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B，再等壓變化到狀態(tài)D.已知在狀態(tài)A時，氣體溫度tA327 .求氣體在狀態(tài)B時的溫度；已知由BD的過程，氣體對外做功W，氣體與外界交換熱量Q，試比較W與Q的大小，并說明原因借題發(fā)揮1熱力學第一定律和熱力學第二定律是熱力學的基礎理論，熱力學第一定律反映了功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關系，在應用時關鍵是使用UWQ時注意符號法則(簡記為：外界對系統(tǒng)取正，系統(tǒng)對外取負)對理想氣體，U僅由溫度決定，W僅由體積決定，絕熱情況下，Q0.熱力學

13、第二定律指明哪些過程可以發(fā)生，哪些過程不可能發(fā)生， 它使人們認識到，自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性2內(nèi)能變化參考溫度變化，做功情況參考體積變化(氣體做功WpV)課堂筆記1(1)下列說法正確的是()A一定溫度下飽和汽的壓強隨體積的增大而減小B人對空氣干爽與潮濕的感受主要取決于空氣的相對濕度C產(chǎn)生毛細現(xiàn)象時，液體在毛細管中一定上升D能量耗散雖然不會使能的總量減少，卻會導致能量品質(zhì)的降低(2)下列說法中，正確的是()A晶體具有確定的熔點B多晶體具有各向異性C晶體和非晶體之間不能相互轉(zhuǎn)化D碳原子按照不同規(guī)則排列，可以成為石墨，也可以成為金剛石圖135(3)如圖135所示，用活塞封閉一定

14、質(zhì)量理想氣體的導熱汽缸放在水平桌面上，汽缸正上方有一個沙漏正在漏沙，導致活塞緩慢下降若大氣壓和外界溫度恒定，隨著沙子不斷漏下，缸內(nèi)氣體的壓強逐漸_(填“增大”或“減小”)，氣體_(填“吸收”或“放出”)熱量2(2012·江蘇卷，12A)(1)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有_A水黽可以停在水面上B葉面上的露珠呈球形C滴入水中的紅墨水很快散開D懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動(2)密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時壓強增大從分子動理論的角度分析，這是由于分子熱運動的_增大了該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖象如圖136甲所示，則T1_(選填“大于”或“小于”)T2.(3)如圖乙

15、所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B.此過程中，氣體壓強p1.0×105Pa，吸收的熱量Q7.0×102 J，求此過程中氣體內(nèi)能的增量圖1363(2012·濟南高考模擬)(1)下列說法正確的有_(填入正確選項前的字母)A第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律B自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源C若氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強也一定不斷增大D晶體都具有固定的熔點圖137(2)如圖137所示，用銷釘固定的導熱活塞把水平放置的導熱汽缸分隔成容積相同的兩部分，分別封閉著A、B兩部分理想氣體：A部分氣

16、體壓強為pA02.5×105 Pa，B部分氣體壓強為pB01.5×105 Pa.現(xiàn)拔去銷釘，待活塞重新穩(wěn)定后(外界溫度保持不變，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計，整個過程無漏氣發(fā)生)求此時A部分氣體體積與原來體積之比；判斷此過程中A部分氣體是吸熱還是放熱，并簡述理由4(1)以下說法正確的是()A當分子間距離增大時，分子間作用力減小，分子勢能增大B已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該種物質(zhì)的分子體積為V0C自然界發(fā)生的一切過程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏觀過程都能自然發(fā)生D液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力圖138(2)如圖

17、138所示，質(zhì)量為m10 kg的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸中，開始時活塞距汽缸底高度h140 cm，此時氣體的溫度T1300 K現(xiàn)緩慢給氣體加熱，氣體吸收熱量Q420 J，活塞上升到距汽缸底h260 cm處已知活塞面積S50 cm2，大氣壓強p01.0×105 Pa，不計活塞與汽缸之間的摩擦，重力加速度g取10 m/s2.求：給氣體加熱的過程中，氣體增加的內(nèi)能U.5(1)關于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，以下說法正確的有_A布朗運動就是液體分子的運動B液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力C隨分子間的距離增大，分子間的引力減小，分子間的斥力也減小D晶體熔化時吸收熱量

18、，分子平均動能一定增大(2)在做“用油膜法估測分子的大小”實驗中，用a mL的純油酸配制成了b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共n滴，現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi)，待油膜充分展開后，測得油膜的面積為S cm2，則估算油酸分子的大小是_cm.用油膜法測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需知道油滴的_A摩爾質(zhì)量 B摩爾體積C質(zhì)量 D體積圖139(3)如圖139所示是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉一定長度的空氣柱，現(xiàn)用力向下壓活塞，在壓縮過程中活塞對封閉氣體做功10 J，若此壓縮過程中封閉氣體向外界放出的熱量為2 J，則氣體的內(nèi)能如

19、何變化？變化了多少？(請寫出必要的解答過程)【?？紗栴}】預測1 解析(1)分子間距離增大時，由于不知道此時分子力是引力還是斥力，所以無法判斷分子勢能的變化情況，A錯；B中的兩種表達形式，一種是將分子所占據(jù)的空間看成是球體，一種是將分子所占據(jù)的空間看成是立方體，結果都對；空氣壓縮到一定程度很難再壓縮是因為分子間存在斥力的作用；液體的飽和汽壓與溫度和液體的種類有關；E中所闡述的是空氣對流引起的塵土的運動，因此不能看成是布朗運動(2)剛開始加熱活塞上升的過程中，封閉氣體做等壓變化設汽缸橫截面積為S，活塞恰上升到汽缸上部擋板處時氣體溫度為t，則對于封閉氣體：由，可得.解得t327 當加熱到127 時，

20、活塞沒有上升到汽缸上部擋板處，設此時活塞離地高度為h，對于封閉氣體：由，可得解得hL.答案(1)BCD(2)L預測2 解析(1)由熱力學第二定律可知，從單一熱源吸取熱量，使之全部變成有用的機械功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的，選項B錯誤；飽和汽壓隨溫度的升高而變大，選項C錯誤；多晶體沒有規(guī)則形狀，且各向同性，選項D錯誤(2)由題述可知狀態(tài)變化前后壓強不變，據(jù)蓋·呂薩克定律有：V1V0×3.0×103m33.2×103m3由玻意耳定律有：V2×3.2×103m34×103m3.答案(1)A(2)3.2×103m34

21、15;103m3【例3】 解析(1)飽和汽壓隨溫度的升高而增大，選項A正確；擴散現(xiàn)象說明分子在永不停息地運動，選項B正確；當分子間距離增大時，分子間引力和斥力都減小，選項C錯誤；根據(jù)C知，一定質(zhì)量的理想氣體，在等壓膨脹時，溫度升高，分子的平均動能增大，選項D錯誤(2)設U型管橫截面積為S，右端與大氣相通時左管中封閉氣體壓強為p1，右端與一低壓艙接通后，左管中封閉氣體的壓強為p2，氣柱長度為l2，穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強為p.左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1p2V2p1p0p2pphV1l1SV2l2S由幾何關系得h2(l2l1)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得p50 cmHg左管內(nèi)氣體膨脹，

22、氣體對外界做正功，溫度不變，U0，根據(jù)熱力學第一定律，UQW且W<0，所以QW>0，氣體將吸熱答案(1)AB(2)50 cmHg做正功吸熱預測3 解析(1)當兩分子的距離大于平衡距離時，分子間表現(xiàn)為引力，此時分子距離減小時，分子力做正功，分子勢能減小，選項C錯誤；我們所說的布朗運動的現(xiàn)象是小顆粒的無規(guī)則運動，其實質(zhì)是液體分子對小顆粒的無規(guī)則的撞擊，受力不均勻造成的，它反映了液體分子永不停息的無規(guī)則運動(2)氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，由查理定理可得TBTA×(327273)K300 K所以tB27 由BD的過程，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，由熱力學第一定律可得Q>W答案(1)AB(2)300 KQ>W【隨堂演練】1(1)BD(2)AD(3)增大放出2解析(1)紅墨水散開和花粉的無規(guī)則運動直接或間