高中物理3-3熱學(xué)知識點(diǎn)歸納及典型題訓(xùn)練

1、選修3-3 熱學(xué) 知識點(diǎn)+典型題一、分子動(dòng)理論、內(nèi)能和固體、液體1、分子動(dòng)理論阿伏伽德羅常數(shù)：NA=6.02×1023mol-1，是聯(lián)系宏觀和微觀的的橋梁；分子直徑數(shù)量級10-10m。分子熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)（溫度高，分子運(yùn)動(dòng)越激烈）。分子力和分子勢能：分子間引力和斥力同時(shí)存在，都隨分子間距增大而減小。分子力F、分子勢能EP與分子間距r的關(guān)系圖線如圖所示。 當(dāng)r=r0時(shí)，分子力為零，分子勢能最小但不為零。氣體分子運(yùn)動(dòng)速率按統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的規(guī)律。例題1：下列說法準(zhǔn)確的是（ ）A.顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了小炭粒分子運(yùn)動(dòng)

2、的無規(guī)則性B.氣體對容器壁的壓強(qiáng)，是由氣體分子對容器壁的頻繁碰撞造成的C.分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大D.不可能從單一熱源吸收熱量使之完全轉(zhuǎn)化為有用的功而不產(chǎn)生其他影響E.當(dāng)溫度升高時(shí)，物體內(nèi)每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率一定都增大變式訓(xùn)練1：下列選項(xiàng)正確的是（ ）A.液體溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈B.布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中固體顆粒的分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的D.擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的E.當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子間的引力和斥力都減小變式訓(xùn)練2：下列說法正確的是（ ）A.溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快B.擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)

3、反應(yīng)C.布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度有關(guān)，這說明分子運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度有關(guān)D.擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生E.布朗運(yùn)動(dòng)就是熱運(yùn)動(dòng)例題2：分子力F、分子勢能Ep，與分子間距離r的關(guān)系圖線如甲、乙兩條曲線所示（取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep=0）。下列說法正確的是（ ）A.乙圖線為分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線B.當(dāng)r=r0時(shí)，分子勢能為零C.隨著分子間距離的增大，分子力先減小后一直增大D.分子間的斥力和引力大小都隨分子間距離的增大而減小，但斥力減小得更快E.在r<r0階段，分子力減小時(shí)，分子勢能一也定減小變式訓(xùn)練1：將一個(gè)分子P固定在O點(diǎn)，另一個(gè)分子Q從圖中的A點(diǎn)由靜止釋放，兩分子之間的作用

4、力與間距關(guān)系的圖像如圖所示，則下列說法正確的是（ ）A.分子Q由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，先加速再減速B.分子Q在C點(diǎn)時(shí)分子勢能最小C.分子Q在C點(diǎn)時(shí)加速度大小為零D.分子Q由A點(diǎn)釋放后運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)左側(cè)的過程中，加速度先增大后減小再增大E.該圖能表示固、液、氣三種狀態(tài)下分子力隨分子間距變化的規(guī)律變式訓(xùn)練2：根據(jù)分子動(dòng)理論，物質(zhì)分子間距離為r0時(shí)分子所受到的引力與斥力相等，以下關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是（ ）A.分子間距離小于r0時(shí)，分子間距離減小，分子力減小B.分子間距離大于r0時(shí)，分子間距離增大，分子力一直增大C.當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子具有最大勢能，距離增大或減小時(shí)勢能都減小D.當(dāng)分子間

5、距離為r0時(shí)，分子具有最小勢能，距離增大或減小時(shí)勢能都增大2、 內(nèi)能定義：物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢能的總和。決定因素：微觀上，分子動(dòng)能和分子間距； 宏觀上，溫度和體積。 理想氣體內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞例題1：對于實(shí)際的氣體，下列說法正確的是（ ）A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能B.氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢能C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D.氣體體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變式訓(xùn)練1：關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（ ）A.相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增加量一定相同B.物體的內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變

6、C.內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0的物體內(nèi)能為零D.分子數(shù)和溫度相同的物體不一定具有相同的內(nèi)能E.內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體變式訓(xùn)練2：有關(guān)分子的熱運(yùn)動(dòng)和內(nèi)能，下列說法中正確的是（ ）A.某種物體的溫度是0，說明物體中分子的平均動(dòng)能為零B.物體溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多C.分子的動(dòng)能與分子的勢能之和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能D.物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)能一定增加3、 固體和液體固體：液體 表面張力使液面有收縮的趨勢，與液面相切，與液面分界線垂直。 毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象。 不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。（毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。）液晶既有液體的

7、流動(dòng)性，又具有晶體的各向異性。飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽。飽和汽壓隨溫度的升高而增大。空氣的相對濕度：某溫度下空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓的比值。例題1：下列說法中正確的是（ ）A.將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B.固體可分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C.由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D.在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可轉(zhuǎn)化為晶體E.在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變變式訓(xùn)練1：下列說法正確的是（ ）A.懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)B

8、.空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)D.高原地區(qū)水的沸點(diǎn)較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故E.干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果變式訓(xùn)練2：下列說法正確的是（ ）A.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部B.單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體沒有固定的熔點(diǎn)C.單晶體中原子（或分子、離子）的排列具有空間周期性D.通常金屬在各個(gè)方向的物理性質(zhì)都相同，所以金屬是非晶體E.液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體的各向異性特征二、熱力學(xué)定律、氣體、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程1、熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定

9、律： 外界對物體做功，；物體對外界做功，。 物體吸收熱量，；物體放出熱量，。 物體內(nèi)能增加，； 物體內(nèi)能增加，。熱力學(xué)第二定律：反映了涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程的不可逆性。例題1：關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是（ ）A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加變式訓(xùn)練1：關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（ ）A. 氣體吸熱后溫度一定升高 B.對氣體做功可以改變其內(nèi)能C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高

10、溫物體E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡變式訓(xùn)練2：如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，下列說法正確的是（ ）A：氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B：氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C：在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功D：氣體在被壓縮過程中，外界對氣體做功E：氣體在被壓縮過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變變式訓(xùn)練3：下列判斷中正確的是（ ）A.一定質(zhì)量的理想氣體等溫膨脹時(shí)，氣體分子單位時(shí)

11、間對汽缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少B.滿足能量守恒定律的宏觀過程都可以自發(fā)地進(jìn)行C.一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，一定從外界吸收熱量D.物體溫度升高時(shí)，物體內(nèi)所有分子的速率都一定增大E.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間有規(guī)則排列2、氣體氣體壓強(qiáng)的計(jì)算： 被活塞或氣缸封閉的氣體，通常分析活塞或氣缸受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。 應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，得出的壓強(qiáng)單位為Pa。 若應(yīng)用P=P0+Ph或P=P0-Ph來表示壓強(qiáng)，則壓強(qiáng)單位為cmHg或mmHg。理想氣體：宏觀上，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。微觀上，理想氣體的分子間除碰撞之

12、外無其他作用力，即分子間無分子勢能。3、氣體實(shí)驗(yàn)定律（一定質(zhì)量的某種氣體）內(nèi)容表達(dá)式圖像玻意耳定律（等溫變化）溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比或 查理定律（等容変化）體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比或蓋-呂薩克定律（等圧変化）壓強(qiáng)不變的情況下，體積與熱力學(xué)溫度成正比或4、理想氣體狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：或。例題1：在兩端封閉、粗細(xì)均勻的 U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當(dāng) U 形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長度分別為L1=18.0cm和L2=12.0cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為 12.0 cmHg?，F(xiàn)將 U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從

13、管的一邊通過水銀逸入另一邊。求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長度。在整個(gè)過程中，氣體溫度不變。變式訓(xùn)練1：如圖所示，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0cm.若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K。（1）求細(xì)管的長度；（2）若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度.變式訓(xùn)練2：一內(nèi)壁光滑、粗細(xì)均勻的U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一輕活

14、塞。初始時(shí)，管內(nèi)水銀柱及空氣柱長度如圖所示。已知大氣壓強(qiáng)P0=75cmHg，環(huán)境溫度不變。 （1）求右側(cè)封閉氣體的壓強(qiáng)P右 （2）現(xiàn)用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊水銀柱高度相等并達(dá)到穩(wěn)定。求此時(shí)右側(cè)封閉氣體的壓強(qiáng)P右 （3）求第 （2）問中活塞下移的距離x。例題3：如圖所示，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)它們之間的摩擦，開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為P0，溫度均為T0，現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活

15、塞剛好到達(dá)b處，求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。重力加速度大小為g。變式訓(xùn)練1：如圖中兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓為P0，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？變式訓(xùn)練2：為了更方便監(jiān)控高溫鍋爐外壁的溫度變化，在鍋爐的外壁上鑲嵌一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的氣缸，氣缸內(nèi)氣體溫度可視為與鍋爐外壁溫度相等。氣缸開口向上，用質(zhì)量為m=1kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S=1 cm2。當(dāng)氣缸內(nèi)溫度為300K時(shí)，活塞與氣缸底間距為L，活塞上部距

16、活塞L處有一用輕質(zhì)繩懸掛的重物。當(dāng)繩上拉力為零時(shí)，警報(bào)器報(bào)警。已知室外空氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa，活塞與缸壁之間摩擦可忽略。則：（g取10m/s2）（1）當(dāng)活塞剛剛碰到重物時(shí)，鍋爐外壁溫度為多少？（2）若鍋爐外壁的安全溫度為900K，那么重物的質(zhì)量應(yīng)是多少？例題2：如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為P0和v0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為P?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒有到達(dá)兩

17、汽缸的連接處，求：（1）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；（2）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。變式訓(xùn)練1：如圖所示，一固定的豎直氣缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞已知大活塞的質(zhì)量為m1250kg，橫截面積為S1800cm2，小活塞的質(zhì)量為m2150kg，橫截面積為S2400cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l400cm，氣缸外大氣的壓強(qiáng)為P100×105Pa，溫度為T303 K初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距l(xiāng)/2，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1495 K現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2求：在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬

18、間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)例題4：熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把情性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理，改部其性能。一臺熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106Pa；室溫溫度為27。氬氣可視為理想氣體。（1）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；（2）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。變式訓(xùn)練1：一氧氣瓶的容積為0.08m3，開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大