高三物理二輪復習 第2部分 考前回扣 倒計時第1天 熱學部分（選修3-3）教師用書

倒計時第1天選修33熱學部分A主干回顧B精要檢索1分子動理論與統(tǒng)計觀點(1)分子動理論的基本觀點、實驗依據(jù)和阿伏加德羅常數(shù)物體是由大量分子組成的 a分子模型：球體，直徑d；立方體，邊長d.式中V0為分子體積，只適用于求固體或液體分子的直徑；一般分子直徑大小的數(shù)量級為1010 m油膜法測分子直徑：d，V是純油滴體積，S是單分子油膜的面積b一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為1026 kg,1 mol任何物質(zhì)含有的分子數(shù)為6.021023個分子永不停息地做無規(guī)則熱運動擴散現(xiàn)象和布朗運動是分子無規(guī)則運動的證明溫度越高，擴散越快；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈分子間存在著相互作用力a分子間同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力b引力和斥力都隨著距離的增大而減小，但斥力比引力變化得快c分子間的作用力與距離的關(guān)系如圖1所示，圖中斥力用正值表示，引力用負值表示，F(xiàn)為斥力和引力的合力，即分子力圖1(2)氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布在一定狀態(tài)下，氣體大多數(shù)分子的速率在某個值附近，速率離這個值越遠，具有這種速率的分子就越少，即氣體分子速率總體上呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布特征(3)溫度內(nèi)能分子動能：分子由于熱運動而具有的能叫分子動能分子平均動能：所有分子動能的平均值叫分子平均動能溫度是所有分子平均動能的標志分子勢能：由于分子間的相對位置決定的能量分子勢能的大小與分子間距離有關(guān)，其關(guān)系曲線如圖2所示圖2物體的內(nèi)能：物體所有分子動能和分子勢能的總和物體的內(nèi)能與溫度、體積及物質(zhì)的量有關(guān)2固體、液體與氣體(1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體、非晶體和液晶的微觀結(jié)構(gòu)晶體分為單晶體和多晶體晶體有確定的熔點晶體內(nèi)原子排列是有規(guī)則的單晶體物理性質(zhì)各向異性，多晶體的物理性質(zhì)各向同性非晶體無確定的熔點，外形不規(guī)則，原子排列不規(guī)則液晶：具有液體的流動性，具有單晶體的各向異性光學性質(zhì)隨所加電壓的改變而改變(2)液體的表面張力現(xiàn)象表面張力的作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢表面張力的方向：表面張力的方向跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直表面張力的大?。阂后w的溫度越高，表面張力越?。灰后w中溶有雜質(zhì)時，表面張力變??；液體的密度越大，表面張力越大(3)氣體實驗定律氣體實驗定律玻意耳定律(等溫變化)：pVC或p1V1p2V2.查理定律(等容變化)：C或.蓋呂薩克定律(等壓變化)：C或.一定質(zhì)量氣體的不同圖象的比較特點舉例pVpVCT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠ppCT，斜率kCT，即斜率越大，溫度越高pTpT，斜率k，即斜率越大，體積越小VTVT，斜率k，即斜率越大，壓強越小(4)理想氣體狀態(tài)方程：一定質(zhì)量的理想氣體，壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值不變公式：C或.(5)飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽飽和汽壓：飽和汽所具有的壓強特點：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)(6)相對濕度濕度是指空氣的干濕程度描述濕度的物理量：絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強相對濕度：空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓的百分比3熱力學定律與能量守恒(1)熱力學第一定律如果系統(tǒng)和外界同時發(fā)生做功和熱傳遞，那么外界對系統(tǒng)所做的功(W)加上外界傳遞給系統(tǒng)的熱量(Q)等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量(U)表達式：UWQ式中，系統(tǒng)內(nèi)能增加，U>0；系統(tǒng)內(nèi)能減小，U<0；外界向系統(tǒng)傳熱，Q>0，系統(tǒng)向外界傳熱，Q<0；外界對系統(tǒng)做功，W>0，系統(tǒng)對外界做功，W<0.(2)能量守恒定律能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變. 能量守恒定律說明自然界中的能量是守恒的，一切違背能量守恒定律的設(shè)想都是不可能實現(xiàn)的，第一類永動機不可能制成. (3)熱力學第二定律熱力學第二定律的兩種表述a表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳導的方向性表述)b表述二：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響(按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述). 熱力學過程方向性實例a高溫物體低溫物體；b功熱；c氣體體積V1氣體體積V2(V1<V2)；d不同氣體A和B混合氣體AB.C考前熱身1(1)下列說法中正確的是()A熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B當分子間的距離變小時，分子間的作用力可能減小，也可能增大C單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大D第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化E在絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大(2)如圖3所示，一質(zhì)量M5 kg、橫截面積S10 cm2且導熱性能極好的薄壁汽缸，開口向上放在水平地面上，汽缸內(nèi)用質(zhì)量m1 kg的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，此時汽缸內(nèi)的理想氣體的高度為l20 cm.已知大氣壓強p01.0105 Pa，重力加速度取g10 m/s2.圖3()若用力緩慢向上拉動活塞，使氣缸能離開地面，則氣缸的高度至少是多少？()若氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為27 ，氣缸的高度為h0.5 m，現(xiàn)使氣體緩慢升溫，使活塞剛好移動到氣缸頂端，則氣體的溫度需要升高到多少攝氏度？【解析】(1)根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，所以選項A錯誤；由分子力F隨分子間距離r的變化關(guān)系可知，當r減小時，分子力F有可能減小，也有可能增大，選項B正確；由壓強的微觀解釋可知，氣體的壓強由單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)和氣體分子的平均動能共同決定，當單位體積內(nèi)氣體分子的個數(shù)增加時，有可能氣體分子的平均動能減小得更多，結(jié)果仍會造成氣體壓強的減小，故選項C錯誤；熱力學第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不引起其他變化，故第二類永動機違背了熱力學第二定律而不可制成，選項D正確；由熱力學第一定律可知：UWQ，當系統(tǒng)處于絕熱過程中時，則有UW，外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大，選項E正確(2)()若氣缸剛要離開地面時，活塞恰好到達氣缸頂端，設(shè)此時氣缸的高度為H，氣缸內(nèi)氣體的壓強為p對氣缸受力分析有p0SpSMg，解得p5104 Pa對理想氣體由玻意耳定律可得lSpHS解得H0.44 m.()氣體緩慢升溫使活塞移動過程中，氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律可得式中T0300 K，T273 Kt解得t477 .【答案】(1)BDE(2)()0.44 m()477 2(1)下列說法正確的是_A熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化B溫度升高，說明物體中所有分子的動能都增大C氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果D分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小E在一個絕熱容器內(nèi)，不停地攪拌液體，可使液體的溫度升高(2)如圖4所示，豎直圓筒是固定不動的，粗筒橫截面積是細筒的3倍，細筒足夠長粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，氣柱長L20 cm.活塞A上方的水銀深H15 cm，兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計，用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài)，水銀面與粗筒上端相平現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直至水銀的1/3被推入細筒中，求活塞B上移的距離(設(shè)在整個過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強p0相當于75 cm的水銀柱產(chǎn)生的壓強)圖4【解析】(1)不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，故A項錯誤溫度升高，物體的平均分子動能增大，但不是所有的分子動能都增大，故B項錯誤氣體壓強是由于氣體分子不斷對容器的器壁碰撞而產(chǎn)生的，故C項正確分子間距離增大，分子間的引力和斥力都減小，故D項正確絕熱容器內(nèi)沒有熱量散失，攪拌液體，外界對液體做功，機械能轉(zhuǎn)化為液體的動能和內(nèi)能，液體內(nèi)能增加，所以溫度升高，故E項正確(2)初態(tài)封閉氣體壓強為p1gHp0末態(tài)有水銀上升到細筒中，設(shè)粗筒橫截面積為S，則HSh1，HSh2S此時封閉氣體壓強為p2gh1gh2p0又V1LS，V2LS由題意氣體溫度不變可得p1V1p2V2解得L18 cm可知活塞B上升的距離dHLLH7 cm.【答案】(1)CDE(2)7 cm3(1)下列說法中正確的是_A布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動B葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用C液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點D當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大E熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體(2)某同學研究一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化，得出如圖5的pt圖象已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB3 L，求：圖5氣體在狀態(tài)A的壓強；氣體在狀態(tài)C的體積【解析】(1)布朗運動是通過微粒運動反映液體分子的運動，選項A錯誤；葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用，選項B正確；液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點，選項C正確；當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越大，選項D正確；熱量在一定條件下能從低溫物體傳到高溫物體，選項E錯誤(2)從圖中可知，pB1.0 atm，TB(27391)K364 KTA273 K根據(jù)查理定律有代入數(shù)據(jù)解得pA0.75 atm.pB1.0 atm，VB3 L，pC1.5 atm根據(jù)玻意耳定律有pBVBpCVC代入數(shù)據(jù)解得VC2 L.【答案】(1)BCD(2)0.75 atm2 L4(1)下列說法中正確的是()A分子間的距離增大時，分子勢能一定增大B晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點C根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D物體吸熱時，它的內(nèi)能可能不增加E一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱(2)如圖6甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S1103m2.活塞的質(zhì)量為m2 kg，厚度不計在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B下方汽缸的容積為1.0103m3，A、B之間的容積為2.0104m3，外界大氣壓強p01.0105 Pa.開始時活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0，溫度為27 .現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327 .求：活塞剛離開B處時氣體的溫度t2；缸內(nèi)氣體最后的壓強；在圖乙中畫出整個過程中的pV圖線甲乙圖6【解析】(1)分子間的距離有一個特殊值r0，此位置分子間引力與斥力平衡，分子勢能最小當分子間的距離小于r0時，分子勢能隨距離的增大而減小，當分子間的距離大于r0時，分子勢能隨距離的增大而增大，選項A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項C錯誤(2)活塞剛離開B處時，設(shè)氣體的壓強為p2，由二力平衡可得p2p0，解得p21.2105Pa.由查理定律得，解得t2127 .設(shè)活塞最終移動到A處，缸內(nèi)氣體最后的壓強為p3，由理想氣體狀態(tài)方程得，解得p31.5105 Pa.因為p3p2，故活塞最終移動到A處的假設(shè)成立如圖所示【答案】(1)BDE(2)127 1.5105Pa見解析圖5(1)如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，AB和CD為等溫過程，BC和DA為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_圖7AAB過程中，氣體的內(nèi)能不變BBC過程中，氣體分子的平均動能增大CCD過程中，氣體分子數(shù)密度增大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多DDA過程中，外界對氣體做的功小于氣體內(nèi)能的增加量E若氣體在AB過程中吸收63 kJ的熱量，在CD過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為25 kJ(2)如圖8所示為一氣體溫度計的結(jié)構(gòu)示意圖儲有一定質(zhì)量理想氣體的測溫泡P通過細管與水銀壓強計左管A相連，壓強計右管B和C與大氣相通當測溫泡P浸在冰水混合物中，上下移動右管B調(diào)節(jié)水銀面的高度，使壓強計左右兩管的水銀面恰好都位于刻度尺的零刻度處后將P放入待測恒溫槽中，上下移動右管B，使A中水銀面仍在刻度尺的零刻度處，此時，C中水銀面在刻度尺的15.2 cm刻度處(已知外界大氣壓強為1個標準大氣壓，1標準大氣壓相當于76 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強)圖8()求恒溫槽的溫度；()若將刻度尺上的刻度改為對應(yīng)的溫度值，則溫度的刻度是否均勻. 【導學號：37162103】【解析】(1)根據(jù)AB過程為等溫過程知，氣體的內(nèi)能不變，A項正確；BC為絕熱過程，沒有與外界熱交換，體積增大，氣體對外界做功，內(nèi)能減小，所以BC過程中，氣體分子的平均動能減小，B項錯誤；CD為等溫過程，CD過程中，體積減小，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C項正確；DA過程中，氣體與外界無熱量交換，體積減小，外界對氣體做功，外界對氣體做的功等于氣體內(nèi)能的增加量，D項錯誤；氣體完成一次循環(huán)，氣體的內(nèi)能不變，由熱力學第一定律可知，氣體對外做的功為63 kJ38 kJ25 kJ，E項正確(2)()測溫泡內(nèi)氣體體積不變，根據(jù)氣體定律得，將p076 cmHg，T0273 K，p1(7615.2)cmHg，T1(273t)K代入解得，t54.6 .()測溫泡內(nèi)氣體體積不變，壓強與熱力學溫度成正比即k(常量)而ph，h是C管中水銀高度的變化，又tT因此t，說明溫度隨水銀高度均勻變化，因而溫度刻度是均勻的【答案】(1)ACE(2)()54.6 ()均勻