全国通用2019届高考物理二轮复习专题17鸭3-3课件.ppt

专题17选考3 3 选考专题 网络构建 考题二气体实验定律的应用 考题三热力学第一定律与气体实验定律的组合 栏目索引 考题一热学的基本知识 考题一热学的基本知识 1 分子动理论知识结构 知识精讲 4 固体和液体 1 晶体和非晶体 2 液晶的性质液晶是一种特殊的物质 既可以流动 又可以表现出单晶体的分子排列特点 在光学 电学物理性质上表现出各向异性 3 液体的表面张力使液体表面有收缩到球形的趋势 表面张力的方向跟液面相切 4 饱和汽压的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 5 相对湿度某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压的百分比 即 B 100 解析 例1下列说法正确的是 A 随着科学技术的不断进步 总有一天能实现热量自发地从低温物体传到高温物体B 气体压强的大小跟气体分子的平均动能 分子的密集程度这两个因素有关C 不具有规则几何形状的物体一定不是晶体D 空气相对湿度越大时 空气中水蒸气压强越接近饱和汽压 水蒸发越慢E 温度一定时 悬浮在液体中的固体颗粒越小 布朗运动越明显 典例剖析 解析根据热力学第二定律知 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 故A错误 气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关 故B正确 多晶体也没有规则的几何形状 故C错误 相对湿度为空气中水蒸气的压强与相同温度下水的饱和汽压的百分比 在一定气温条件下 大气中相对湿度越大 空气中水蒸气压强越接近饱和汽压 水蒸发越慢 故D正确 温度一定时 悬浮在液体中的固体颗粒越小 同一时刻撞击颗粒的液体分子数越少 冲力越不平衡 布朗运动越明显 故E正确 故选B D E 1 下列说法正确的是 A 一定质量的理想气体 在体积不变时 分子每秒与器壁平均碰撞次数随着温度降低而减小B 晶体熔化时吸收热量 分子平均动能一定增大C 空调既能制热又能制冷 说明热量可以从低温物体向高温物体传递D 外界对气体做功时 其内能一定会增大E 生产半导体器件时 需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素 可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 解析 变式训练 1 2 3 4 解析气体的压强是由大量分子对器壁的碰撞而产生的 它包含两方面的原因 分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数和每一次的平均撞击力 气体的温度降低时 分子的平均动能减小 故在体积不变时 分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减小 故A正确 晶体有固定的熔点 故晶体熔化时温度不变 故分子平均动能一定不变 故B错误 根据热力学第二定律知热量只能够自发地从高温物体传到低温物体 但也可以通过热机做功实现从低温物体传到高温物体 空调的工作过程表明热量可以从低温物体向高温物体传递 故C正确 1 2 3 4 解析 根据热力学第一定律可知 当外界对气体做功的同时对外放热 其内能可能增大 减小或不变 故D错误 生产半导体器件掺入其他元素 可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 故E正确 故选A C E 1 2 3 4 2 根据分子动理论 温度和内能的基本观点 下列说法正确的是 A 布朗运动是液体分子的运动 它说明分子永不停息地做无规则运动B 温度高的物体内能不一定大 但分子平均动能一定大C 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡 那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡 用来表征所具有的 共同热学性质 的物理量叫做温度D 当分子间距等于r0时 分子间的引力和斥力都为零E 两个分子间的距离为r0时 分子势能最小 解析 1 2 3 4 解析布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动 它说明液体分子永不停息地做无规则运动 故A错误 温度高的物体的内能不一定大 还与体积 分子数有关 但分子的平均动能一定大 故B正确 热平衡表示没有热量交换 而没有热量交换表示两者的温度是一样的 故C正确 当分子间距等于r0时 分子间的引力和斥力相等 合力为零 故D错误 当两个分子间的距离为r0时 分子力为零 由此位置距离减小 分子力表现为斥力 做负功 分子势能增大 若距离增大 则分子力表现为引力 也做负功 分子势能也增大 故平衡位置分子势能最小 故E正确 故选B C E 1 2 3 4 3 下列说法中正确的是 A 晶体一定具有各向异性 非晶体一定具有各向同性B 内能不同的物体 它们分子热运动的平均动能可能相同C 液晶既像液体一样具有流动性 又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性D 随着分子间距离的增大 分子间作用力减小 分子势能也减小E 当附着层中液体分子比液体内部稀疏时 液体与固体之间就表现为不浸润现象 解析 1 2 3 4 解析只有单晶体具有各向异性 而多晶体是各向同性的 故A错误 内能与物体的温度 体积 分子数等因素有关 内能不同 温度可能相同 则分子热运动的平均动能可能相同 故B正确 液晶即液态晶体 既像液体一样具有流动性 又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性 故C正确 随着分子间距离的增大 分子势能不一定减小 当分子力表现为引力时 分子力做负功 分子势能增大 故D错误 当附着层中液体分子比液体内部稀疏时 附着层内的分子之间的作用力表现为引力 液体与固体之间就表现为不浸润现象 故E正确 故选B C E 1 2 3 4 4 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 A 一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和B 一定量100 C的水变成100 C的水蒸气 其分子之间的势能增加C 气体如果失去了容器的约束就会散开 这主要是因为气体分子之间存在势能的缘故D 如果气体分子总数不变 而气体温度升高 气体分子的平均动能增大 因此压强必然增大E 饱和汽压随温度的升高而增大 与体积无关 解析 返回 1 2 3 4 解析内能包括分子动能和分子势能 故一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 故A正确 一定量100 的水变成100 的水蒸气 温度不变 所以水的分子动能不变 在此过程中吸收的热量增大了分子势能 所以其分子之间的势能增加 故B正确 气体如果失去了容器的约束就会散开 是因为分子间距较大 相互的作用力很微弱 而且分子永不停息地做无规则运动 所以气体分子可以自由扩散 故C错误 1 2 3 4 解析 如果气体分子总数不变 而气体温度升高 气体分子的平均动能增大 但是若体积同时增大 则单位时间碰撞到单位面积上的分子数可能减少 压强不一定增大 故D错误 饱和汽压与温度有关 随温度的升高而增大 与体积无关 故E正确 故选A B E 返回 1 2 3 4 1 热力学定律与气体实验定律知识结构 考题二气体实验定律的应用 知识精讲 2 应用气体实验定律的三个重点环节 1 正确选择研究对象 对于变质量问题要保证研究质量不变的部分 对于多部分气体问题 要各部分独立研究 各部分之间一般通过压强找联系 2 列出各状态的参量 气体在初 末状态 往往会有两个 或三个 参量发生变化 把这些状态参量罗列出来会比较准确 快速的找到规律 3 认清变化过程 准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律 例2如图1所示 用一个绝热活塞将绝热容器平均分成A B两部分 用控制阀K固定活塞 开始时A B两部分气体的温度都是20 压强都是1 0 105Pa 保持A体积不变 给电热丝通电 使气体A的温度升高到60 求 1 气体A的压强是多少 解析对A部分气体 在加热的过程中发生等容变化 根据查理定律可得 解析答案 典例剖析 图1 1 14 105Pa 答案1 14 105Pa 2 保持气体A的温度不变 拔出控制阀K 活塞将向右移动压缩气体B 平衡后气体B的体积被压缩0 05倍 气体B的温度是多少 解析拔出控制阀K 活塞将向右移动压缩气体B 平衡后 气体A发生等温变化根据玻意耳定律有 p1V p2 V 0 05V 气体B的压缩过程 根据理想气体状态方程有 根据活塞受力平衡有 p2 p2 代入数据联立解得 T2 302 2K 即t2 T2 273 29 2 C答案29 2 C 解析答案 5 一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图2所示 气体在状态A时的压强pA p0 温度TA T0 线段AB与V轴平行 BC的延长线过原点 求 1 气体在状态B时的压强pB 解析A B 等温变化p0V0 pB 2V0 解析答案 5 6 变式训练 7 8 图2 2 气体从状态A变化到状态B的过程中 对外界做的功为10J 该过程中气体吸收的热量为多少 解析A B U 0 U Q WQ W 10J答案10J 5 6 7 8 解析答案 3 气体在状态C时的压强pC和温度TC 5 6 7 8 解析答案 6 如图3所示 两端封闭的U型细玻璃管竖直放置 管内水银封闭了两段空气柱 初始时空气柱长度分别为l1 10cm l2 16cm 两管液面高度差为h 6cm 气体温度均为27 右管气体压强为p2 76cmHg 热力学温度与摄氏温度的关系为T t 273K 空气可视为理想气体 求 结果保留到小数点后一位数字 1 若保持两管气体温度不变 将装置以底边AB为轴缓慢转动90 求右管内空气柱的最终长度 解析答案 5 6 7 8 图3 解析设左侧液面上升x 由玻意耳定律得 左侧气体 p1V1 p1 V1 70 10S p1 10 x S右侧气体 p2V2 p2 V2 76 16S p2 16 x Sp1 p2 由以上两式联立求解得 x 0 5cm右管内空气柱最终长度l2 16 5cm答案16 5cm 5 6 7 8 2 若保持右管气体温度不变 缓慢升高左管气体温度 求两边气体体积相同时 右管内气体的压强 解析右侧气体发生的是等温变化 由玻意耳定律得 p2V2 p3V3 76 16S p3 13S解得 p3 93 5cmHg答案93 5cmHg 5 6 7 8 解析答案 7 如图4所示 竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体 活塞的质量为m 横截面积为S 缸内气体高度为2h 现在活塞上缓慢添加砂粒 直至缸内气体的高度变为h 然后再对汽缸缓慢加热 让活塞恰好回到原来位置 已知大气压强为p0 大气温度为T0 重力加速度为g 不计活塞与汽缸壁间摩擦 求 1 所添加砂粒的总质量 5 6 7 8 图4 该过程为等温变化 有p1S 2h p2S h 解析答案 2 活塞返回至原来位置时缸内气体的温度 解析设活塞回到原来位置时气体温度为T1 该过程为等压变化 有 5 6 7 8 解析答案 解得T1 2T0 答案2T0 8 如图5所示 一竖直放置的 长为L的细管下端封闭 上端与大气 视为理想气体 相通 初始时管内气体温度为T1 现用一段水银柱从管口开始注入管内将气柱封闭 该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出 平衡后管内上下两部分气柱长度比为1 3 若将管内下部气体温度降至T2 在保持温度不变的条件下将管倒置 平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐 没有水银漏出 已知T1 大气压强为p0 重力加速度为g 求水银柱的长度h和水银的密度 返回 5 6 7 8 解析答案 图5 返回 解析设管内截面面积为S 初始时气体压强为p0 体积为V0 LS注入水银后下部气体压强为p1 p0 gh 5 6 7 8 由玻意耳定律有 将管倒置后 管内气体压强为p2 p0 gh体积为V2 L h S由理想气体状态方程有 考题三热力学第一定律与气体实验定律的组合 知识精讲 1 应用气体实验定律的解题思路 1 选择对象 即某一定质量的理想气体 2 找出参量 气体在始末状态的参量p1 V1 T1及p2 V2 T2 3 认识过程 认清变化过程是正确选用物理规律的前提 4 列出方程 选用某一实验定律或气态方程 代入具体数值求解 并讨论结果的合理性 2 牢记以下几个结论 1 热量不能自发地由低温物体传递给高温物体 2 气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的 压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密集程度有关 3 做功和热传递都可以改变物体的内能 理想气体的内能只与温度有关 4 温度变化时 意味着物体内分子的平均动能随之变化 并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化 3 对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式 1 定性判断 利用题中的条件和符号法则对W Q U中的其中两个量做出准确的符号判断 然后利用 U W Q对第三个量做出判断 2 定量计算 一般计算等压变化过程的功 即W p V 然后结合其他条件 利用 U W Q进行相关计算 3 注意符号正负的规定 若研究对象为气体 对气体做功的正负由气体体积的变化决定 气体体积增大 气体对外界做功 W0 典例剖析 例3 1 关于热力学第二定律 下列说法正确的是 A 热量能够自发地从高温物体传到低温物体B 不可能使热量从低温物体传向高温物体C 第二类永动机违背了热力学第二定律D 可以从单一热源吸收热量并使之完全变成功E 功转化为热的实际宏观过程是可逆过程 2 如图6所示 一个绝热的汽缸竖直放置 内有一个绝热且光滑的活塞 中间有一个固定的导热性良好的隔板 隔板将汽缸分成两部分 分别密封着两部分理想气体A和B 活塞的质量为m 横截面积为S 与隔板相距h 现通过电热丝缓慢加热气体 当A气体吸收热量Q时 活塞上升了h 此时气体的温度为T1 已知大气压强为p0 重力加速度为g 加热过程中 若A气体内能增加了 E1 求B气体内能增加量 E2 现停止对气体加热 同时在活塞上缓慢添加砂粒 当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2 求此时添加砂粒的总质量 m 图6 1 表明热传递具有方向性 热量能够地从高温物体传到低温物体 故A正确 热量可以在下从低温物体传向高温物体 故B错误 第二类永动机 但 故C正确 根据 不可能从单一热源吸取热量 使之完全变为有用功而不产生其他影响 可知在下 从单一热库吸收热量 可以使之完全变成功 故D正确 功转化为热的过程可以 地进行 而热转化为功的过程要在下才能进行 即功转变为热的实际宏观过程是 故E错误 答案 思维规范流程 热力学第二定律 自发 一定的条件 不违背能量守恒定律 违背了热力学 第二定律 热力学第二定律 外界的作用 自发 一定的条件 不可逆过程 2 B气体对外做功 1分 由热力学第一定律得 1分 解得 E2 Q mg p0S h E1 2分 B气体的初状态 T1 2分 B气体的末状态 T2 2分 由气态方程 1分 解得 m 1 m 1分 答案 W pSh p0S mg h E1 E2 Q W V1 2hS V2 hS 9 10 变式训练 11 12 9 1 关于分子力 下列说法中正确的是 A 碎玻璃不能拼合在一起 说明分子间斥力起作用B 将两块铅压紧以后能连成一块 说明分子间存在引力C 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和 说明分子间存在引力D 固体很难被拉伸 也很难被压缩 说明分子间既有引力又有斥力E 分子间的引力和斥力同时存在 都随分子间距离的增大而减小 解析 解析分子间作用力发生作用的距离很小 碎片间的距离远大于分子力作用距离 因此打碎的玻璃不易拼合在一起 这不能说明是分子斥力的作用 故A错误 将两块铅压紧以后能连成一块 说明分子间存在引力 故B正确 扩散现象证明了分子不停地做无规则运动 不能证明分子间存在引力 故C错误 固体很难拉伸 也很难被压缩 说明分子间既有引力又有斥力 故D正确 分子间的引力和斥力总是同时存在 都随分子间距离的增大而减小 故E正确 9 10 11 12 解析 2 如图7 一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸内 活塞质量为30kg 横截面积S 100cm2 活塞与汽缸间连着自然长度L 50cm 劲度系数k 500N m的轻弹簧 活塞可沿汽缸壁无摩擦自由移动 初始时刻 汽缸内气体温度t 27 活塞距汽缸底部40cm 现对汽缸内气体缓慢加热 使活塞上升30cm 已知外界大气压p0 1 0 105Pa g 10m s2 求 汽缸内气体达到的温度 图7 9 10 11 12 解析开始时 弹簧压缩的长度为 l1 0 1m V1 0 01 0 4m3 4 10 3m3对汽缸内气体缓慢加热后 弹簧伸长的长度为 l2 0 2m T1 300K V1 0 01 0 7m3 7 10 3m3 T2 联立以上各式并代入数据 解得 T2 588K或t2 315 9 10 11 12 答案T2 588K或t2 315 解析 10 1 下列说法正确的是 A 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量B 物体温度升高 物体内所有分子运动的速率均增加C 热量能够自发地从高温物体传递到低温物体 但不能自发地从低温物体传递到高温物体D 当分子间的距离增大时 分子之间的引力和斥力均同时减小 而分子势能一定增大E 生产半导体器件时 需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素 可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 9 10 11 12 解析做功和热传递都可以改变物体的内能 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量 故A正确 温度是分子热运动平均动能的标志 物体温度升高 物体内分子热运动的平均动能增加 但不是每个分子的动能均增加 故B错误 热传递具有方向性 故热量能够自发地从高温物体传递到低温物体 但不能自发地从低温物体传递到高温物体 故C正确 9 10 11 12 解析 当分子间的距离增大时 分子之间的引力和斥力均同时减小 但斥力减小的更快 分子力的合力可能表现为引力 也可能表现为斥力 若是引力 分子势能增加 若是斥力 分子势能减小 故D错误 温度越高 扩散越快 故生产半导体器件时 若需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素 可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 故E正确 故选A C E 9 10 11 12 解析答案 2 已知竖直玻璃管总长为h 第一次向管内缓慢地添加一定量的水银 水银添加完成时 气柱长度变为 第二次再取与第一次相同质量的水银缓慢地添加在管内 整个过程水银未溢出玻璃管 外界大气压强保持不变 求第二次水银添加完时气柱的长度 9 10 11 12 解析设开始时封闭气体压强为p0 每次添加的水银产生的压强为p 玻璃管的横截面积为S 气体发生等温变化 由玻意耳定律得 p0hS p0 p S设第二次水银添加完时空气柱长度为h 由玻意耳定律得 p0hS p0 2p h S联立解得 h 0 6h 答案0 6h 9 10 11 12 解析答案 若第二次水银添加完后 把玻璃管在竖直面内以底部为轴缓慢地沿顺时针方向旋转60 求此时气柱长度 水银未溢出玻璃管 解析把玻璃管在竖直面内缓慢的沿顺时针方向旋转60 时气体压强 p p0 2psin30 气体发生等温变化 由玻意耳定律得 p0hS p0 2psin30 h S 联立解得 h 0 75h 答案0 75h 9 10 11 12 解析 11 1 下列说法正确的是 A 分子质量不同的两种气体 温度相同时其分子平均动能相同B 一定质量的气体 在体积膨胀的过程中 内能一定减小C 布朗运动表明 悬浮微粒周围的液体分子在做无规则运动D 知道阿伏加德罗常数 气体的摩尔质量和密度就可以估算出气体分子的大小E 两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中 它们的分子势能先减小后增大 9 10 11 12 解析温度是分子的平均动能的标志 两种气体温度相同 它们分子的平均动能一定相同 故A正确 根据热力学第一定律 一定质量的气体在体积膨胀的过程中 即对外做功的同时 若吸收热量 物体的内能可能增大 减小或不变 故B错误 由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击 造成小微粒受到的冲力不平衡而引起小微粒的运动 故C正确 解析 9 10 11 12 已知气体的密度 可以求出单位体积气体的质量 知道气体摩尔质量可以求出单位体积气体的物质的量 知道阿伏加德罗常数可以求出单位体积分子的个数 可以求出分子体积 求出分子间的平均距离 但无法求出其大小 故D错误 两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中 它们的分子势能先减小后增大 故E正确 故选A C E 9 10 11 12 2 如图8所示 左右两个容器的侧壁都是绝热的 底部都是导热的 横截面积均为S 左容器足够高 上端敞开 右容器上端由导热材料封闭 两个容器的下端由容积可忽略的细管连通 容器内两个绝热的活塞A B下方封有氮气 B上方封有氢气 大气的压强为p0 外部气温为T0 273K保持不变 两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0 1p0 系统平衡时 各气体柱的高度如图所示 现将系统的底部浸入恒温热水槽中 再次平衡时A上升了一定的高度 用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定 第三次达到平衡后 氢气柱高度为0 8h 氮气和氢气均可视为理想气体 求 第二次平衡时氮气的体积 图8 解析答案 9 10 11 12 解析考虑氢气的等温过程 该过程的初态压强为p0 体积为hS 末态体积为0 8hS 设末态的压强为p 由玻意耳定律 p 0 8hS p0hS解得 p 1 25p0活塞A从最高点被第一次推回平衡位置的过程是等温过程 该过程的初态压强为1 1p0 体积为V 末态压强为p 末态体积V 则 p p 0 1p0 1 35p0 V 2 2hS由玻意耳定律 1 1p0V p V 得 V 2 7hS答案2 7hS 9 10 11 12 水的温度 解析活塞A从最初位置升到最高位置过程为等压过程 该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0 273K 末态体积为2 7hS 解得 T 368 55K答案368 55K 9 10 11 12 解析答案 12 1 下列说法正确的是 A 在完全失重的情况下 密闭容器内的气体对器壁没有压强B 液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离C 温度相同的氢气和氧气 氢气分子和氧气分子的平均速率相同D 密闭在汽缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时 单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少E 影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值 解析 9 10 11 12 解析压强是由于分子的无规则运动撞击器壁产生的 故在失重状态下容器内的气体对器壁也有压强 故A错误 液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离 则液体表面分子间的作用表现为相互吸引 所以存在表面张力 故B正确 温度相同的所有物体 其分子平均动能都相同 但由于分子质量不同 故平均速率不相同 故C错误 解析 9 10 11 12 密闭在汽缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时 根据理想气体的状态方程 C知 等压膨胀时气体的温度一定升高 气体分子的平均动能增大 则每一次对器壁的平均撞击力增大 而气体的压强不变 所以单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少 故D正确 影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值 故E正确 故选B D E 9 10 11 12 2 如图9所示为一竖直放置 上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管 上部和下部的横截面积之比为2 1 上管足够长 下管长度l 34cm 在管内用长度h 4cm的水银封闭一定质量的理想气体 气柱长度l1 20cm 大气压强p0 76cmHg 气体初始温度为T1 300K 若缓慢升高气体温度 使水银上端面到达粗管和细管交界处 求此时的温度T2 解析气体做等压变化 l2 l h 30cm 图9 答案450K 解析答案 9 10 11 12 继续缓慢升高温度至水银恰好全部进入粗管 求此时的温度T3 解析p1 80cmHg p3 78cmHg l3 34cmHg 答案497 25K 返回 解析答案 9 10 11 12