2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理選考 考點(diǎn)1 熱學(xué)課件.ppt

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考點(diǎn)1熱學(xué) 選考 高考定位 1 考查內(nèi)容 1 分子動(dòng)理論 油膜法測(cè)分子直徑 阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用與分子數(shù)的計(jì)算 2 熱力學(xué)定律 固體和液體的性質(zhì) 3 氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體狀態(tài)方程 P V P T V T圖象 氣缸類 關(guān)聯(lián)氣體 2 題型 難度高考考查形式為一選擇題 5選3 5分 計(jì)算題 10分 難度中檔 1 1 氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖7 1中兩條曲線所示 下列說法正確的是 圖7 1 A 圖中兩條曲線下面積相等B 圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C 圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形D 圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E 與0 時(shí)相比 100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0 400m s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大 2 如圖7 2所示 容積均為V的氣缸A B下端有細(xì)管 容積可忽略 連通 閥門K2位于細(xì)管的中部 A B的頂部各有一閥門K1 K3 B中有一可自由滑動(dòng)的活塞 質(zhì)量 體積均可忽略 初始時(shí) 三個(gè)閥門均打開 活塞在B的底部 關(guān)閉K2 K3 通過K1給氣缸充氣 使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1 已知室溫為27 氣缸導(dǎo)熱 圖7 2 打開K2 求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng) 接著打開K3 求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置 再緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng) 解析 1 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度升高分子的平均動(dòng)能增加 不同溫度下相同速率的分子所占比例不同 溫度越高 速率大的分子占比例越高 故虛線為0 實(shí)線是100 對(duì)應(yīng)的曲線 曲線下的面積都等于1 故相等 所以ABC正確 2 設(shè)打開K2后 穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1 體積為V1 依題意 被活塞分壓的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程 由玻意耳定律得p0V p1V1 3p0 V p1 2V V 聯(lián)立 式得V1 p1 2p0 打開K3后 由 式知 活塞必定上升 設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2 V2 2V 時(shí) 活塞下氣體壓強(qiáng)為p2由玻意耳定律得 3p0 V p2V2 由 式得p2 p0 由 式知 打開K3后活塞上升直到B的頂部為止 此時(shí)p2為p 2 p0 答案 1 ABC 2 v 22p0 頂部 1 6p0 2 1 如圖7 3 用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分 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 現(xiàn)將隔板抽開 氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸 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 圖7 3 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(duì)外界做功D 氣體在被壓縮的過程中 外界對(duì)氣體做功E 氣體在被壓縮的過程中 氣體分子的平均動(dòng)能不變 2 一熱氣球體積為V 內(nèi)有充有溫度為Ta的熱空氣 氣球外冷空氣的溫度為Tb 已知空氣在1個(gè)大氣壓 溫度為T0時(shí)的密度為 0 該氣球內(nèi) 外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓 重力加速度大小為g 求該熱氣球所受浮力的大小 求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力 設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0 求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量 考點(diǎn)一分子動(dòng)理論 內(nèi)能 2 反映分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的兩個(gè)實(shí)例 1 布朗運(yùn)動(dòng) 研究對(duì)象 懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 無規(guī)則 永不停息 相關(guān)因素 顆粒大小 溫度 2 擴(kuò)散現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 相關(guān)因素 溫度 3 對(duì)熱力學(xué)定律的理解 1 改變物體內(nèi)能的方式有兩種 只敘述一種改變方式是無法確定內(nèi)能變化的 2 熱力學(xué)第一定律 U Q W中W和Q的符號(hào)可以這樣確定 只要此項(xiàng)改變對(duì)內(nèi)能增加有正貢獻(xiàn)的即為正 3 對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解 熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體 也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功 但不引起其他變化是不可能的 例1 1 分子力比重力 引力等要復(fù)雜得多 分子勢(shì)能跟分子間的距離的關(guān)系也比較復(fù)雜 圖7 4所示為分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖象 用r0表示分子引力與分子斥力平衡時(shí)的分子間距 設(shè)r 時(shí) Ep 0 則下列說法正確的是 圖7 4 A 當(dāng)r r0時(shí) 分子力為零 Ep 0B 當(dāng)r r0時(shí) 分子力為零 Ep為最小C 當(dāng)r0 r 10r0時(shí) Ep隨著r的增大而增大D 當(dāng)r0 r 10r0時(shí) Ep隨著r的增大而減小E 當(dāng)r r0時(shí) Ep隨著r的減小而增大 2 空調(diào)在制冷過程中 室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器 銅管 液化成水 經(jīng)排水管排走 空氣中水份越來越少 人會(huì)感覺干燥 某空調(diào)工作一段時(shí)間后 排出液化水的體積V 1 0 103cm3 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩爾質(zhì)量M 1 8 10 2kg mol 阿伏加德羅常數(shù)NA 6 0 1023mol 1 試求 結(jié)果均保留一位有效數(shù)字 該液化水中含有水分子的總數(shù)N 一個(gè)水分子的直徑d 解析 1 分子力是分子間引力和斥力的合力 分子力隨r的變化曲線如下圖所示 由Ep r圖象可知 r r0時(shí) Ep最小 再結(jié)合F r圖象知此時(shí)分子力為0 則A項(xiàng)錯(cuò)誤 B項(xiàng)正確 結(jié)合F r圖象可知 在r0 r 10r0內(nèi)分子力表現(xiàn)為引力 當(dāng)間距增大過程中 分子引力做負(fù)功分子勢(shì)能增大 則C項(xiàng)正確 D項(xiàng)錯(cuò)誤 結(jié)合F r圖象可知 在r r0內(nèi)分子力表現(xiàn)為斥力 當(dāng)間距減小過程中 分子斥力做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 則E項(xiàng)正確 答案 1 BCE 2 3 1025個(gè) 4 10 10m 規(guī)律總結(jié)1 四種方法 判斷分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的變化方法一 根據(jù)分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系判斷分子勢(shì)能變化 分子力做正功時(shí) 分子勢(shì)能減小 分子力做負(fù)功時(shí) 分子勢(shì)能增大 方法二 根據(jù)分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系判斷分子勢(shì)能變化 rr0時(shí) r越大 分子勢(shì)能越大 方法三 若分子只受分子間作用力 根據(jù)分子力做功情況應(yīng)用動(dòng)能定理可判斷分子動(dòng)能變化 分子力做正功時(shí) 分子動(dòng)能增大 分子力做負(fù)功時(shí) 分子動(dòng)能減小 方法四 分子只受分子間作用力時(shí) 分子勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化 它們的和守恒 據(jù)此可判斷分子勢(shì)能和動(dòng)能的變化情況 題組訓(xùn)練 1 多選 分子力做功 分子勢(shì)能 兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng) 直至不再靠近 在此過程中 下列說法正確的是A 分子力先增大 后一直減小B 分子力先做正功 后做負(fù)功C 分子動(dòng)能先增大 后減小D 分子勢(shì)能先增大 后減小E 分子勢(shì)能和動(dòng)能之和不變 解析分子力F與分子間距r的關(guān)系是 當(dāng)r r0時(shí)F為斥力 當(dāng)r r0時(shí)F 0 當(dāng)r r0時(shí)F為引力 綜上可知 當(dāng)兩分子由相距較遠(yuǎn)逐漸達(dá)到最近過程中分子力是先變大再變小后又變大 A項(xiàng)錯(cuò)誤 分子力為引力時(shí)做正功 分子勢(shì)能減小 分子力為斥力時(shí)做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 故B項(xiàng)正確 D項(xiàng)錯(cuò)誤 因僅有分子力作用 故只有分子動(dòng)能與分子勢(shì)能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化 即分子勢(shì)能減小時(shí)分子動(dòng)能增大 分子勢(shì)能增大時(shí)分子動(dòng)能減小 其總和不變 C E項(xiàng)均正確 答案BCE 2 多選 物體的內(nèi)能 2018 鄭州調(diào)考 下列說法正確的是A 顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地作無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性B 分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大 一定先減小后增大C 分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大 可能先減小后增大D 在真空 高溫條件下 可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素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 解析布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒在液體中的運(yùn)動(dòng) 反應(yīng)液體分子的運(yùn)動(dòng) 故顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地作無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性 故選項(xiàng)A正確 分子間的相互作用力隨著分子間距離由很小逐漸增大 r r0 分子力隨r增大減小 分子勢(shì)能減小 當(dāng)r r0時(shí) 分子力等于零 分子勢(shì)能最小 然后隨r增大分子力先增大再減小 分子勢(shì)能逐漸增大 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 選項(xiàng)C正確 分子之間存在間隙 在真空 高溫條件下 可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素 故D正確 溫度升高 分子平均動(dòng)能增大 但單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)不確定 故E錯(cuò)誤 答案ACD 答案ABC 例2 2018 大連檢測(cè) 如圖7 5 一個(gè)固定的水平氣缸由一大一小兩個(gè)同軸絕熱圓筒形成 小圓筒右端開口且足夠長(zhǎng) 大圓筒左端封閉且絕熱 長(zhǎng)L 15cm 在兩個(gè)圓筒中各有一個(gè)活塞 大活塞絕熱 小活塞導(dǎo)熱良好且其橫截面面積為大活塞的一半 兩活塞用剛性細(xì)輕桿連接 桿長(zhǎng)l 15cm 大活塞與大圓筒 大活塞與小活塞間均封閉一定量的理想氣體 初始時(shí)A B兩部分氣體的壓強(qiáng)均與外界大氣壓相同 為p0 溫度均為300K 且大活塞距大圓筒底部h 10cm 不計(jì)所有摩擦 活塞厚度不計(jì) 現(xiàn)緩慢加熱A氣體 使大活塞剛好要與小圓筒相接觸 求此時(shí)B氣體的壓強(qiáng)和A氣體的溫度 考點(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律 圖7 5 規(guī)律總結(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解題四步曲1 選對(duì)象 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 2 找參量 找出作為研究對(duì)象的這部分氣體發(fā)生狀態(tài)變化前后的一組p V T數(shù)值或表達(dá)式 壓強(qiáng)的確定往往是個(gè)關(guān)鍵 常需結(jié)合力學(xué)知識(shí) 如力平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律 才能寫出表達(dá)式 3 認(rèn)過程 過程表示兩個(gè)狀態(tài)之間的一種變化方式 除題中條件已直接指明外 在許多情況下 往往需要通過對(duì)研究對(duì)象與周圍環(huán)境的相互關(guān)系的分析才能確定 認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提 4 列方程 根據(jù)研究對(duì)象狀態(tài)變化的具體方式 選用氣態(tài)方程或某一實(shí)驗(yàn)定律 代入具體數(shù)值 最后分析討論所得結(jié)果的合理性及其物理意義 圖7 6 1 在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間 氣缸內(nèi)封閉氣體的溫度 2 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) 答案 1 330K 2 1 01 105Pa 2 液柱 類題型 如圖7 7所示 兩端開口 粗細(xì)均勻的長(zhǎng)直U形玻璃管內(nèi)由兩段水銀柱封閉著長(zhǎng)度為15cm的空氣柱 氣體溫度為300K時(shí) 空氣柱在U形管的左側(cè) 圖7 7 1 若保持氣體的溫度不變 從左側(cè)開口處緩慢地注入25cm長(zhǎng)的水銀柱 管內(nèi)的空氣柱長(zhǎng)為多少 2 為了使空氣柱的長(zhǎng)度恢復(fù)到15cm 且回到原位置 可以向U形管內(nèi)再注入一些水銀 并改變氣體的溫度 應(yīng)從哪一側(cè)注入長(zhǎng)度為多少的水銀柱 氣體的溫度變?yōu)槎嗌?大氣壓強(qiáng)P0 75cmHg 圖中標(biāo)注的長(zhǎng)度單位均為cm 解析 1 由于氣柱上面的水銀柱的長(zhǎng)度是25cm 所以右側(cè)水銀柱的液面的高度比氣柱的下表面高25cm 所以右側(cè)的水銀柱的總長(zhǎng)度是25cm 5cm 30cm 玻璃管的下面與右側(cè)段的水銀柱的總長(zhǎng)為45cm 所以在左側(cè)注入25cm長(zhǎng)的水銀后 設(shè)有長(zhǎng)度為x的水銀處于底部水平管中 則50cm x 45cm 解得x 5cm即5cm水銀處于底部的水平管中 末態(tài)壓強(qiáng)為75cm 25 25 cm 5cm 120cmHg 由玻意耳定律p1V1 p2V2代入數(shù)據(jù) 解得 L2 12 5cm 答案 1 12 5cm 2 從右側(cè)注入25cm長(zhǎng)水銀柱375K 3 圖象 類題型 一粗細(xì)均勻的J形玻璃管豎直放置 短臂端封閉 長(zhǎng)臂端 足夠長(zhǎng) 開口向上 短臂內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體 初始狀態(tài)時(shí)管內(nèi)各段長(zhǎng)度如圖7 8甲所示 密閉氣體的溫度為27 大氣壓強(qiáng)為75cmHg 求 圖7 8 1 若沿長(zhǎng)臂的管壁緩慢加入5cm長(zhǎng)的水銀柱并與下方的水銀合為一體 為使密閉氣體保持原來的長(zhǎng)度 應(yīng)使氣體的溫度變?yōu)槎嗌?2 在第 1 問的情況下 再使玻璃管沿繞過O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180 穩(wěn)定后密閉氣體的長(zhǎng)度為多少 3 在圖乙所給的p T坐標(biāo)系中畫出以上兩個(gè)過程中密閉氣體的狀態(tài)變化過程 3 p3 48cmHg 變化過程如圖所示 例3 多選 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷三個(gè)過程ab bc ca回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖7 9所示 下列判斷正確的是A 過程ab中氣體一定吸熱B 過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C 過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱D a b和c三個(gè)狀態(tài)中 狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 考點(diǎn)三氣體狀態(tài)變化與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用 E b和c兩個(gè)狀態(tài)中 容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 圖7 9 答案 ADE 規(guī)律總結(jié)理想氣體相關(guān)三量 U W Q的分析思路1 內(nèi)能變化量 U的分析思路 1 由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化 溫度升高 內(nèi)能增加 溫度降低 內(nèi)能減少 2 由公式 U W Q分析內(nèi)能變化 2 做功情況W的分析思路 1 由體積變化分析氣體做功情況 體積膨脹 氣體對(duì)外界做功 體積被壓縮 外界對(duì)氣體做功 2 由公式W U Q分析氣體做功情況 3 氣體吸 放熱Q的分析思路 一般由公式Q U W分析氣體的吸 放熱情況 題組訓(xùn)練 1 多選 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷等溫或等壓過程ab bc cd da回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖7 10所示 其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O 下列判斷正確的是 圖7 10 A 氣體在a c兩狀態(tài)的體積相等B 氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C 在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D 在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E 在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功 答案ABE 2 多選 氣體狀態(tài)變化與熱力學(xué)定律 2018 岳陽二模 對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體 下列說法正確的是A 保持氣體的壓強(qiáng)不變 改變其體積 可以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)能不變B 保持氣體的壓強(qiáng)不變 改變其溫度 可以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)能不變C 若氣體的溫度逐漸升高 則其壓強(qiáng)可以保持不變D 氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)E 當(dāng)氣體體積逐漸增大時(shí) 氣體的內(nèi)能一定減小答案CD 3 多選 氣體狀態(tài)變化圖象與熱力學(xué)定律 2018 龍巖質(zhì)檢 如圖7 11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 A B和C D為等溫過程 B C和D A為絕熱過程 該循環(huán)過程中 下列說法正確的 圖7 11 A A B過程中 氣體對(duì)外界做功 吸熱B B C過程中 氣體分子的平均動(dòng)能增加C C D過程中 單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D D A過程中 氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化E 該循環(huán)過程中 氣體放熱 解析A B過程中 體積增大 氣體對(duì)外界做功 吸熱 選項(xiàng)A正確 B C過程中 絕熱膨脹 氣體對(duì)外做功 溫度降低 氣體分子的平均動(dòng)能減小 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 C D過程中 等溫壓縮 單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 選項(xiàng)C正確 D A過程中 絕熱壓縮 外界對(duì)氣體做功 溫度升高 氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化 選項(xiàng)D正確 該循環(huán)過程 氣體在A B過程中對(duì)外做功 吸熱 在C D過程中外界對(duì)氣體做功放熱 整個(gè)過程氣體對(duì)外界做功比外界對(duì)氣體做功多 內(nèi)能變化為零 循環(huán)過程中氣體吸熱 故選項(xiàng)E錯(cuò)誤 答案ACD