2019届高考物理二轮复习 专题七 物理选考 考点1 热学课件.ppt

考点1热学 选考 高考定位 1 考查内容 1 分子动理论 油膜法测分子直径 阿伏伽德罗常数的应用与分子数的计算 2 热力学定律 固体和液体的性质 3 气体实验定律 理想气体状态方程 P V P T V T图象 气缸类 关联气体 2 题型 难度高考考查形式为一选择题 5选3 5分 计算题 10分 难度中档 1 1 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7 1中两条曲线所示 下列说法正确的是 图7 1 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0 400m s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 2 如图7 2所示 容积均为V的气缸A B下端有细管 容积可忽略 连通 阀门K2位于细管的中部 A B的顶部各有一阀门K1 K3 B中有一可自由滑动的活塞 质量 体积均可忽略 初始时 三个阀门均打开 活塞在B的底部 关闭K2 K3 通过K1给气缸充气 使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1 已知室温为27 气缸导热 图7 2 打开K2 求稳定时活塞上方气体的体积和压强 接着打开K3 求稳定时活塞的位置 再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20 求此时活塞下方气体的压强 解析 1 温度是分子平均动能的标志 温度升高分子的平均动能增加 不同温度下相同速率的分子所占比例不同 温度越高 速率大的分子占比例越高 故虚线为0 实线是100 对应的曲线 曲线下的面积都等于1 故相等 所以ABC正确 2 设打开K2后 稳定时活塞上方气体的压强为p1 体积为V1 依题意 被活塞分压的两部分气体都经历等温过程 由玻意耳定律得p0V p1V1 3p0 V p1 2V V 联立 式得V1 p1 2p0 打开K3后 由 式知 活塞必定上升 设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2 V2 2V 时 活塞下气体压强为p2由玻意耳定律得 3p0 V p2V2 由 式得p2 p0 由 式知 打开K3后活塞上升直到B的顶部为止 此时p2为p 2 p0 答案 1 ABC 2 v 22p0 顶部 1 6p0 2 1 如图7 3 用隔板将一绝热气缸分成两部分 隔板左侧充有理想气体 隔板右侧与绝热活塞之间是真空 现将隔板抽开 气体会自发扩散至整个气缸 待气体达到稳定后 缓慢推压活塞 将气体压回到原来的体积 假设整个系统不漏气 下列说法正确的是 图7 3 A 气体自发扩散前后内能相同B 气体在被压缩的过程中内能增大C 在自发扩散过程中 气体对外界做功D 气体在被压缩的过程中 外界对气体做功E 气体在被压缩的过程中 气体分子的平均动能不变 2 一热气球体积为V 内有充有温度为Ta的热空气 气球外冷空气的温度为Tb 已知空气在1个大气压 温度为T0时的密度为 0 该气球内 外的气压始终都为1个大气压 重力加速度大小为g 求该热气球所受浮力的大小 求该热气球内空气所受的重力 设充气前热气球的质量为m0 求充气后它还能托起的最大质量 考点一分子动理论 内能 2 反映分子运动规律的两个实例 1 布朗运动 研究对象 悬浮在液体或气体中的固体小颗粒 运动特点 无规则 永不停息 相关因素 颗粒大小 温度 2 扩散现象 产生原因 分子永不停息的无规则运动 相关因素 温度 3 对热力学定律的理解 1 改变物体内能的方式有两种 只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的 2 热力学第一定律 U Q W中W和Q的符号可以这样确定 只要此项改变对内能增加有正贡献的即为正 3 对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体 也可以从单一热源吸收热量全部转化为功 但不引起其他变化是不可能的 例1 1 分子力比重力 引力等要复杂得多 分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂 图7 4所示为分子势能与分子间距离的关系图象 用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距 设r 时 Ep 0 则下列说法正确的是 图7 4 A 当r r0时 分子力为零 Ep 0B 当r r0时 分子力为零 Ep为最小C 当r0 r 10r0时 Ep随着r的增大而增大D 当r0 r 10r0时 Ep随着r的增大而减小E 当r r0时 Ep随着r的减小而增大 2 空调在制冷过程中 室内空气中的水蒸气接触蒸发器 铜管 液化成水 经排水管排走 空气中水份越来越少 人会感觉干燥 某空调工作一段时间后 排出液化水的体积V 1 0 103cm3 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩尔质量M 1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数NA 6 0 1023mol 1 试求 结果均保留一位有效数字 该液化水中含有水分子的总数N 一个水分子的直径d 解析 1 分子力是分子间引力和斥力的合力 分子力随r的变化曲线如下图所示 由Ep r图象可知 r r0时 Ep最小 再结合F r图象知此时分子力为0 则A项错误 B项正确 结合F r图象可知 在r0 r 10r0内分子力表现为引力 当间距增大过程中 分子引力做负功分子势能增大 则C项正确 D项错误 结合F r图象可知 在r r0内分子力表现为斥力 当间距减小过程中 分子斥力做负功 分子势能增大 则E项正确 答案 1 BCE 2 3 1025个 4 10 10m 规律总结1 四种方法 判断分子动能和分子势能的变化方法一 根据分子力做功与分子势能变化的关系判断分子势能变化 分子力做正功时 分子势能减小 分子力做负功时 分子势能增大 方法二 根据分子势能与分子间距的关系判断分子势能变化 rr0时 r越大 分子势能越大 方法三 若分子只受分子间作用力 根据分子力做功情况应用动能定理可判断分子动能变化 分子力做正功时 分子动能增大 分子力做负功时 分子动能减小 方法四 分子只受分子间作用力时 分子势能和动能相互转化 它们的和守恒 据此可判断分子势能和动能的变化情况 题组训练 1 多选 分子力做功 分子势能 两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动 直至不再靠近 在此过程中 下列说法正确的是A 分子力先增大 后一直减小B 分子力先做正功 后做负功C 分子动能先增大 后减小D 分子势能先增大 后减小E 分子势能和动能之和不变 解析分子力F与分子间距r的关系是 当r r0时F为斥力 当r r0时F 0 当r r0时F为引力 综上可知 当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大 A项错误 分子力为引力时做正功 分子势能减小 分子力为斥力时做负功 分子势能增大 故B项正确 D项错误 因仅有分子力作用 故只有分子动能与分子势能之间发生转化 即分子势能减小时分子动能增大 分子势能增大时分子动能减小 其总和不变 C E项均正确 答案BCE 2 多选 物体的内能 2018 郑州调考 下列说法正确的是A 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动 这反映了液体分子运动的无规则性B 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大 一定先减小后增大C 分子势能随着分子间距离的增大 可能先减小后增大D 在真空 高温条件下 可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E 当温度升高时 物体内每一个分子热运动的速率一定都增大 解析布朗运动是固体颗粒在液体中的运动 反应液体分子的运动 故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动 这反映了液体分子运动的无规则性 故选项A正确 分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大 r r0 分子力随r增大减小 分子势能减小 当r r0时 分子力等于零 分子势能最小 然后随r增大分子力先增大再减小 分子势能逐渐增大 故选项B错误 选项C正确 分子之间存在间隙 在真空 高温条件下 可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 故D正确 温度升高 分子平均动能增大 但单个分子运动不确定 故E错误 答案ACD 答案ABC 例2 2018 大连检测 如图7 5 一个固定的水平气缸由一大一小两个同轴绝热圆筒形成 小圆筒右端开口且足够长 大圆筒左端封闭且绝热 长L 15cm 在两个圆筒中各有一个活塞 大活塞绝热 小活塞导热良好且其横截面面积为大活塞的一半 两活塞用刚性细轻杆连接 杆长l 15cm 大活塞与大圆筒 大活塞与小活塞间均封闭一定量的理想气体 初始时A B两部分气体的压强均与外界大气压相同 为p0 温度均为300K 且大活塞距大圆筒底部h 10cm 不计所有摩擦 活塞厚度不计 现缓慢加热A气体 使大活塞刚好要与小圆筒相接触 求此时B气体的压强和A气体的温度 考点二气体实验定律 图7 5 规律总结气体实验定律和理想气体状态方程解题四步曲1 选对象 根据题意 选出所研究的某一部分气体 这部分气体在状态变化过程中 其质量必须保持一定 2 找参量 找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p V T数值或表达式 压强的确定往往是个关键 常需结合力学知识 如力平衡条件或牛顿运动定律 才能写出表达式 3 认过程 过程表示两个状态之间的一种变化方式 除题中条件已直接指明外 在许多情况下 往往需要通过对研究对象与周围环境的相互关系的分析才能确定 认清变化过程是正确选用物理规律的前提 4 列方程 根据研究对象状态变化的具体方式 选用气态方程或某一实验定律 代入具体数值 最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义 图7 6 1 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间 气缸内封闭气体的温度 2 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时 缸内封闭气体的压强 答案 1 330K 2 1 01 105Pa 2 液柱 类题型 如图7 7所示 两端开口 粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱 气体温度为300K时 空气柱在U形管的左侧 图7 7 1 若保持气体的温度不变 从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱 管内的空气柱长为多少 2 为了使空气柱的长度恢复到15cm 且回到原位置 可以向U形管内再注入一些水银 并改变气体的温度 应从哪一侧注入长度为多少的水银柱 气体的温度变为多少 大气压强P0 75cmHg 图中标注的长度单位均为cm 解析 1 由于气柱上面的水银柱的长度是25cm 所以右侧水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25cm 所以右侧的水银柱的总长度是25cm 5cm 30cm 玻璃管的下面与右侧段的水银柱的总长为45cm 所以在左侧注入25cm长的水银后 设有长度为x的水银处于底部水平管中 则50cm x 45cm 解得x 5cm即5cm水银处于底部的水平管中 末态压强为75cm 25 25 cm 5cm 120cmHg 由玻意耳定律p1V1 p2V2代入数据 解得 L2 12 5cm 答案 1 12 5cm 2 从右侧注入25cm长水银柱375K 3 图象 类题型 一粗细均匀的J形玻璃管竖直放置 短臂端封闭 长臂端 足够长 开口向上 短臂内封有一定质量的理想气体 初始状态时管内各段长度如图7 8甲所示 密闭气体的温度为27 大气压强为75cmHg 求 图7 8 1 若沿长臂的管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体 为使密闭气体保持原来的长度 应使气体的温度变为多少 2 在第 1 问的情况下 再使玻璃管沿绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180 稳定后密闭气体的长度为多少 3 在图乙所给的p T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化过程 3 p3 48cmHg 变化过程如图所示 例3 多选 一定量的理想气体从状态a开始 经历三个过程ab bc ca回到原状态 其p T图象如图7 9所示 下列判断正确的是A 过程ab中气体一定吸热B 过程bc中气体既不吸热也不放热C 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D a b和c三个状态中 状态a分子的平均动能最小 考点三气体状态变化与热力学定律的综合应用 E b和c两个状态中 容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 图7 9 答案 ADE 规律总结理想气体相关三量 U W Q的分析思路1 内能变化量 U的分析思路 1 由气体温度变化分析气体内能变化 温度升高 内能增加 温度降低 内能减少 2 由公式 U W Q分析内能变化 2 做功情况W的分析思路 1 由体积变化分析气体做功情况 体积膨胀 气体对外界做功 体积被压缩 外界对气体做功 2 由公式W U Q分析气体做功情况 3 气体吸 放热Q的分析思路 一般由公式Q U W分析气体的吸 放热情况 题组训练 1 多选 一定量的理想气体从状态a开始 经历等温或等压过程ab bc cd da回到原状态 其p T图象如图7 10所示 其中对角线ac的延长线过原点O 下列判断正确的是 图7 10 A 气体在a c两状态的体积相等B 气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C 在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D 在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E 在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 答案ABE 2 多选 气体状态变化与热力学定律 2018 岳阳二模 对于一定质量的理想气体 下列说法正确的是A 保持气体的压强不变 改变其体积 可以实现其内能不变B 保持气体的压强不变 改变其温度 可以实现其内能不变C 若气体的温度逐渐升高 则其压强可以保持不变D 气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E 当气体体积逐渐增大时 气体的内能一定减小答案CD 3 多选 气体状态变化图象与热力学定律 2018 龙岩质检 如图7 11所示 一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B C和D后再回到状态A 其中 A B和C D为等温过程 B C和D A为绝热过程 该循环过程中 下列说法正确的 图7 11 A A B过程中 气体对外界做功 吸热B B C过程中 气体分子的平均动能增加C C D过程中 单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D D A过程中 气体分子的速率分布曲线发生变化E 该循环过程中 气体放热 解析A B过程中 体积增大 气体对外界做功 吸热 选项A正确 B C过程中 绝热膨胀 气体对外做功 温度降低 气体分子的平均动能减小 选项B错误 C D过程中 等温压缩 单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 选项C正确 D A过程中 绝热压缩 外界对气体做功 温度升高 气体分子的速率分布曲线发生变化 选项D正确 该循环过程 气体在A B过程中对外做功 吸热 在C D过程中外界对气体做功放热 整个过程气体对外界做功比外界对气体做功多 内能变化为零 循环过程中气体吸热 故选项E错误 答案ACD