熱學(xué)(高考復(fù)習(xí)講解版)

1、熱 學(xué)一 分子熱運動·能量守恒知識聚焦一、物質(zhì)是由大量分子組成的1.分子體積很小，它的直徑數(shù)量級是10-10 m.油膜法測分子直徑：d，V是油滴體積，S是水面上形成的單分子油膜的面積.2.分子質(zhì)量很小，一般分子質(zhì)量的數(shù)量級是10-26 kg.3.分子間有空隙.4.阿伏加德羅常數(shù)：1 mol的任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同，這個數(shù)的測量值NA6.02×023 mol-1.阿伏加德羅常數(shù)是個十分巨大的數(shù)字，分子的體積和質(zhì)量都十分小，從而說明物質(zhì)是由大量分子組成的.二、分子永不停息地做無規(guī)則熱運動1.擴散現(xiàn)象：相互接觸的物體互相進入對方的現(xiàn)象.溫度越高，擴散越快.2.布朗運動：在顯微鏡

2、下看到的懸浮在液體中的花粉顆粒的永不停息的無規(guī)則運動.顆粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越劇烈.布朗運動是液體分子永不停息地做無規(guī)則熱運動的反映.是微觀分子熱運動造成的宏觀現(xiàn)象.三、分子間存在著相互作用力1.分子間同時存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子力.2.特點：分子間的引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小，隨分子距離的減小而增大，但斥力比引力變化更快.(1)rr0時(約幾個埃，1埃10-10 m)，F(xiàn)引F斥，分子力F0.(2)rr0時，F(xiàn)引F斥，分子力F為斥力.(3)rr0時，F(xiàn)引F斥，分子力F為引力.(4)r10r0后，F(xiàn)引、F斥迅速減為零，分子力F0.四、物體的內(nèi)能1.分子的平均動

3、能：物體內(nèi)分子動能的平均值叫分子平均動能.溫度是分子平均動能的標(biāo)志.溫度越高，分子的平均動能越大.2.分子勢能：由分子間的相互作用和相對位置決定的能量叫分子勢能.分子勢能的大小與物體的體積有關(guān).當(dāng)分子間的距離rr0時，分子勢能隨分子間的距離增大而增大；當(dāng)rr0時，分子勢能隨分子間的距離減小而增大；當(dāng)rr0時，分子勢能最小.3.物體的內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和叫物體的內(nèi)能.五、物體內(nèi)能的變化改變物體的內(nèi)能有兩種方式：1.做功：外力做功，物體內(nèi)能增加；克服外力做功，物體內(nèi)能減少.2.熱傳遞：吸收熱量，物體內(nèi)能增加；放出熱量，物體內(nèi)能減少.做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)有

4、區(qū)別.通過做功改變物體的內(nèi)能，是使物體的內(nèi)能和其他形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.通過熱傳遞改變物體內(nèi)能,是使內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體.六、熱力學(xué)定律1.熱力學(xué)第一定律在一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加U.即：U=Q+W利用U=Q+W討論問題時，必須弄清其中三個量的符號法則.外界對物體做功，W取正值，反之取負(fù)值；物體從外界吸收熱量，Q取正值，反之取負(fù)值；物體內(nèi)能增加，U取正值,反之取負(fù)值.2. 熱力學(xué)第二定律表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化.表述二：不可能以單一熱源吸收熱量并把它全部用

5、來做功，而不引起其他變化.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到：自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.3.熱力學(xué)第三定律不可能用有限的手續(xù)使一物體冷卻到絕對溫度的零度(絕對零度不可能達到).七、能量守恒定律能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變.疑難解析1.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁.在此所指微觀物理量為：分子的體積v、分子的直徑d、分子的質(zhì)量m.宏觀物理量為：物質(zhì)的體積V、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mmol、物質(zhì)的密度.(1)計算分子質(zhì)量：m(2)計算分子的體積：v分子

6、直徑：d (球體模型)，d (立方體模型)(3)計算物質(zhì)所含的分子數(shù)： n·NA·NA·NA·NA例如，估算標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體分子間的距離時，由于氣體分子間距離較大，各分子雖然做熱運動，但仍可看做是均勻分布的.1 mol任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積均為22.4 L，將其分成若干個小立方體，每個小立方體內(nèi)裝一個分子，立方體的邊長即分子間的距離.d m3×09 m2.分子間的相互作用力分子力是鄰近的分子間原子核的正電荷和核外電子之間的相互作用引起的有復(fù)雜規(guī)律的力.分子力的變化可由圖811所示.分子距離r在0r0間合力F表現(xiàn)為斥力；在rr0后合力表現(xiàn)為引力

7、，且引力先增大后減?。划?dāng)r達到十幾個埃時，分子力減為零.圖811由分子間的相對位置和相互作用而決定的能叫分子勢能.當(dāng)物體被拉伸時，rr0，外力克服分子引力做功，分子勢能增加；當(dāng)物體被壓縮時，rr0，外力克服分子斥力做功，分子勢能增加，通常狀態(tài)下，分子距離rr0，分子力為零，分子勢能最小.總之，分子的熱運動讓分子分散開，分子間的相互作用力讓分子聚集在一起，二者相互制約，構(gòu)成了固、液、氣三態(tài)，決定了物體的內(nèi)能.3.物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系溫度變時分子動能變，體積變時分子勢能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積.但這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù).如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有

8、確定的關(guān)系.再如，0的冰融化成0的水，體積減少，不能就此認(rèn)為其勢能也減少.而應(yīng)從改變內(nèi)能的兩種方式上去分析.冰融化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不變，所增加的只是分子的勢能.4.永動機不可能制成第一類永動機：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功.這種永動機違背能量守恒定律，是不可能制造成的.第二類永動機：只從單一熱源吸收熱量，全部用來做功，而沒有冷凝.這類永動機雖然不違反能量守恒定律，但與熱力學(xué)第二定律卻是矛盾的，這類永動機也是不可能制造成的.典例剖析例1圖812中關(guān)于布朗運動的實驗，下列說法正確的是圖812A.圖中記錄的是分子無規(guī)則運動的情況B.圖中記錄的是微粒做布朗運動的軌跡C.實驗中

9、可以看到，微粒越大，布朗運動越明顯D.實驗中可以看到，溫度越高，布朗運動越劇烈【解析】圖中記錄的是每隔若干時間(如30 s)微粒位置的連線，而這段時間內(nèi)微粒的運動情況卻不得而知.雖然圖示所反映的不是微粒的軌跡，但卻可看出其運動的無規(guī)則性.做布朗運動的微粒都很小，一般為10-6 m左右.微粒做布朗運動的根本原因是：各個方向的液體分子對它的碰撞不平衡.因此，只有微粒越小、溫度越高時布朗運動才越劇烈.故選D.【說明】 針對課本中演示實驗的考查在往年的高考中經(jīng)常出現(xiàn)，做好這類題目的關(guān)鍵是：搞清原理、認(rèn)真觀察，在可能的情況下親自動手做一做.【設(shè)計意圖】 布朗運動是說明分子運動規(guī)律的重要宏觀現(xiàn)象，通過本例

10、加深學(xué)生對布朗運動的認(rèn)識.例2已知水的密度1.0×03 kgm3，水的摩爾質(zhì)量Mmol.×02 kgmol，求：(1)1 cm3的水中有多少個水分子.(2)估算一個水分子的直徑多大.【解析】 水的摩爾體積Vmol m3mol1.8×10-5 m3mol(1)1 cm3水中的水分子數(shù)ncm33.3×022cm3(2)建立水分子的球模型，有d3水分子直徑d m3.9×0-10 m建立水分子的立方體模型，有d3水分子直徑d m3.1×0-10 m.【說明】 不論把分子看做球體，還是看做立方體，都只是一種簡化的模型，是一種近似處理的方法.由于

11、建立的模型不同，得出的結(jié)果稍有不同，但數(shù)量級都是10-10 m .一般在估算固體或液體分子線度或分子間距離時采用球模型，在估算氣體分子間的距離時采用立方體模型.【設(shè)計意圖】 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的重要常數(shù)，涉及阿伏加德羅常數(shù)的計算也是高考?？嫉膬?nèi)容.通過本例說明以阿伏加德羅常數(shù)為橋梁，由宏觀量求微觀量或由微觀量求宏觀量的方法.例3如圖813所示，在質(zhì)量為M的細(xì)玻璃管中盛有少量乙醚液體，用質(zhì)量為m的軟木塞將管口封閉.加熱玻璃管使軟木塞在乙醚蒸氣的壓力下水平飛出，玻璃管懸于長為l的輕桿上，細(xì)桿可繞上端O軸無摩擦轉(zhuǎn)動.欲使玻璃管在豎直平面內(nèi)做圓周運動，在忽略熱量損失的條件下，乙醚最少要

12、消耗多少內(nèi)能?圖813【解析】 加熱玻璃管的過程中乙醚內(nèi)能增大，由液態(tài)變成氣態(tài).管內(nèi)壓強增大將軟木塞頂開，乙醚內(nèi)能減少，玻璃管和軟木塞機械能增大.根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律即可求出乙醚內(nèi)能的改變量.設(shè)軟木塞水平飛出時M和m的速率分別為v1和v2，由動量守恒定律得： mv2Mv1=0細(xì)玻璃管恰能越過最高點的條件是速度為零，由機械能守恒定律得： 由能量守恒定律知，管塞分離時二者動能之和等于乙醚消耗的內(nèi)能內(nèi)，即： E內(nèi)聯(lián)立式可得E內(nèi)2Ml().【說明】 能量守恒定律貫穿于整個物理學(xué)的始終，從能量的角度分析和求解問題是一條重要的途徑.在利用能量守恒定律列方程時，一定要分析清有幾種形式的能量，它們是

13、如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的，哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少.這些都清楚了，然后列式運算才會少出錯誤.【設(shè)計意圖】 通過本例說明綜合利用有關(guān)規(guī)律分析解決力、熱綜合問題的思路方法.反饋練習(xí)夯實基礎(chǔ)1.關(guān)于分子動理論，有以下說法把煤堆在墻角時間長了，墻內(nèi)部也變黑，證明分子在不斷擴散酒精和水混合后體積減小，證明分子間有間隙大風(fēng)天看到風(fēng)沙彌漫、塵土飛揚，這就是布朗運動布朗運動是由于液體分子對固體小顆粒的撞擊引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對它的撞擊越多，布朗運動就越顯著以上說法中正確的是A. B.C.D.【解析】 布朗運動是指在顯微鏡下看到的懸浮在液體（或氣體）中微小顆粒的無規(guī)則運動，故錯，并且

14、顆粒越大，所受分子撞擊力不平衡性越不顯著，布朗運動越不明顯，故錯.圖814【答案】 A2.如圖814所示為電冰箱的工作原理圖，壓縮機工作時，強迫致冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán).那么在冰箱內(nèi)的管道中，致冷劑迅速膨脹并吸收熱量在冰箱外的管道中，致冷劑迅速膨脹并放出熱量在冰箱內(nèi)的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量在冰箱外的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并放出熱量以上說法中正確的是A.B.C.只有D.只有【解析】 電冰箱工作原理：外管道內(nèi)的高壓致冷劑液體，通過毛細(xì)管降壓、降溫，從內(nèi)管道吸熱變?yōu)檎魵猓直粔嚎s機壓縮成高壓、高溫蒸氣排入外管道，放熱變成液體.【答案】 A3.關(guān)于物體內(nèi)能，有下列說法相同質(zhì)量的兩

15、物體，升高相同的溫度，內(nèi)能增量一定相同一定量0的水結(jié)成0的冰，內(nèi)能一定減少一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減少一定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內(nèi)能一定減少以上說法中正確的是A.B.C.D.【解析】 由熱力學(xué)第一定律知：對錯.一定量0的水結(jié)成0的冰，放熱，內(nèi)能減少，對.【答案】 D4.關(guān)于溫度的概念，下列說法中正確的是A.某物體的溫度為0，則其中每個分子的溫度都是0B.溫度是物體分子熱運動平均速率的標(biāo)志C.溫度是物體分子熱運動平均動能的標(biāo)志D.溫度可以從高溫物體傳遞到低溫物體，達到熱平衡時兩物體溫度相同【解析】 溫度是物體的宏觀特征，是大量分子熱運動的宏觀體現(xiàn)，對一個分子不能談

16、溫度，A錯.溫度是物體分子平均動能的標(biāo)志，而不是分子平均速率的標(biāo)志，故B錯，C對.從高溫物體傳遞到低溫物體的是熱量，而不是溫度，D錯.【答案】 C5.對不同物體而言，下列說法正確的是A.溫度高的物體內(nèi)分子的平均動能一定大于溫度低的物體內(nèi)分子的平均動能B.溫度高的物體內(nèi)每一個分子的動能一定大于溫度低的物體內(nèi)每一個分子的動能C.溫度高的物體內(nèi)分子的平均速率一定大于溫度低的物體內(nèi)分子的平均速率D.溫度高的物體內(nèi)每一個分子的速率一定大于溫度低的物體內(nèi)每一個分子的速率【解析】 溫度是分子平均動能的標(biāo)志，不是分子平均速率的標(biāo)志，更不能反映每一個分子的運動情況.【答案】 A6.100 的水和100的水蒸氣相

17、比較它們水分子的平均動能相等它們的內(nèi)能相等100 的水蒸氣的內(nèi)能大100 的水的內(nèi)能可能等于、也可能小于、還可能大于100 水蒸氣的內(nèi)能以上判斷正確的是A.B.C.D.只有【解析】 由于水和水蒸氣溫度相同，故分子的平均動能相同，對.由于水和水蒸氣的質(zhì)量不確定，故它們內(nèi)能的關(guān)系不確定，對.【答案】 C7.下列說法中不正確的是A.物體有內(nèi)能必有機械能B.物體機械能為零時，內(nèi)能卻不能為零C.物體內(nèi)能永遠(yuǎn)不會為零D.物體的內(nèi)能和機械能是兩種不同形式的能量，它們可以相互轉(zhuǎn)化【解析】 物體的機械能可以為零.但內(nèi)能卻不能為零，因為分子總是不停地做無規(guī)則熱運動.A的說法不正確，應(yīng)選A.【答案】 A提升能力8.

18、關(guān)于物體內(nèi)能的變化情況的說法正確的是A.吸熱的物體的內(nèi)能一定增加B.體積膨脹的物體的內(nèi)能一定減少C.外界對物體做功，其內(nèi)能一定增加D.絕熱壓縮物體，其內(nèi)能一定增加【解析】 改變物體內(nèi)能的途徑有兩種：做功和熱傳遞，在其中一種改變內(nèi)能的途徑不確定的情況下，不能根據(jù)另一種改變內(nèi)能途徑的情況判斷物體內(nèi)能的變化.【答案】 D9.對于熱量、功和內(nèi)能三個物理量，下列各種說法中正確的是A.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的B.熱量、功和內(nèi)能的物理意義相同C.熱量和功都可以作為內(nèi)能的量度D.內(nèi)能大的物體含的熱量一定多【解析】 熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量.它們具有不同的物理意義，熱量和功都可量

19、度內(nèi)能的改變多少，不能量度內(nèi)能的多少.【答案】 A10.金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使氣缸中柴油達到燃點的過程是A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞C.緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞【解析】 迅速向里推活塞，對氣體做功，而氣體來不及和外界進行熱交換，從而使氣體內(nèi)能增大，溫度升高，達到混合物的燃點.【答案】 A11.下列說法正確的是A.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B.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功C.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化D.凡是不違反能量守恒定律的過程都一定能實現(xiàn)【答案】 C12.空氣壓縮機在一

20、次壓縮過程中，活塞對氣缸中空氣做功為2×105 J,空氣的內(nèi)能增加了1.5×105 J,則氣體_（填“吸”或“放”）熱為_J.【解析】 由熱力學(xué)第一定律：U=Q+W得：1.5×105 J=2×105 J+Q所以Q=-5×104 J.故放熱.【答案】 放；5×10413.1967年，“托雷坎永號”油輪在英吉利海峽觸礁，使大約八萬噸原油溢出，污染了英國一百多公里的海岸線，使二萬五千只海鳥死亡.石油流入海中，危害極大.在海洋中泄漏1 t原油可覆蓋12 km2的海面，試計算油膜的厚度是分子直徑的倍數(shù)約為_.(設(shè)原油的密度為0.91×

21、03 kgm3.保留一位有效數(shù)字)【解析】 S×h 倍數(shù)【答案】 9×0514.如果取分子間距離rr0(r00-10 m)時為分子勢能的零勢能點，則rr0時，分子勢能為 值；rr0時，分子勢能為 值.如果取r時為分子勢能的零勢能點，則rr0時，分子勢能為 值；rr0時，分子勢能可以為 .(填“正”“負(fù)”或“零”)【解析】 從引力和斥力做功與勢能變化的關(guān)系入手確定之.【答案】 正；正；負(fù)；負(fù)15.在做用油膜法估測分子大小的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL.用注射器測得1 mL上述溶液75滴.把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃

22、板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖815所示.坐標(biāo)中正方形方格的邊長為1 cm，試求：圖815(1)油酸膜的面積是多少cm2？(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積.(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑.【解析】 (1)由圖形狀，其中正方形方格87個，用補償法近似處理，可補19個整小方格.實際占小方格8719106，那么油膜面積S=106×1 cm2106 cm2(2)由1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的體積 mL.又每104 mL溶液中有純油酸6 mL， mL溶液中純油酸的體積V= mL×10-6 mL(3)油酸分子

23、直徑D cm7.5×10-10m【答案】 （1）106 cm2(2)8×10-6 mL(3)7.5×10-10 m16.當(dāng)分子間距離大于10r0(r0是分子平衡位置間距離)時，分子力可以認(rèn)為是零.規(guī)定此時分子勢能為零，當(dāng)分子間距離是平衡距離r0時，下面的說法中正確的是A.分子力是零，分子勢能也是零B.分子力是零，分子勢能不是零C.分子力不是零，分子勢能是零D.分子力不是零，分子勢能不是零【解析】 根據(jù)分子力隨分子間距的變化關(guān)系知，r=r0時，分子力為0.根據(jù)分子力做功與分子勢能的關(guān)系知，選r10r0時分子勢能為0.r=r0時，分子勢能最小，并且小于0.故B對.【答

24、案】 B17.行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流.上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是物體克服阻力做功物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量以上判斷正確的是A.B.C.D.【解析】 四個現(xiàn)象中物體運動過程中都受到運動阻力，因而物體都克服阻力做功，故對，這四個物體運動過程中，汽車是動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，總之是機械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，對.【答案】 C18.如圖816所示的容器

25、中，A、B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定.A、B底部由帶有閥門K的管道相連.整個裝置與外界絕熱.開始A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸流向B中，最后達到平衡，在這個過程中圖816A.大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加B.水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加【解析】 由于水的體積不變，故p0SAhA=p0SBhB即大氣壓力對A做的正功與B克服大氣壓力做的功相等.故大氣壓力不做功.但水的重力勢能減少了，它轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，故水的內(nèi)能增加了.【答案】 D19.在平均深度是10 m、水面面積為10 km

26、2的湖里投入1 g食鹽，假設(shè)食鹽均勻地溶解在湖水里，那么1 cm3的水里所含食鹽分子的個數(shù)為_.(食鹽的摩爾質(zhì)量為58.5 g/mol,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【解析】 1 g食鹽所含分子數(shù)為n=×NA=×6.02×1023=1.0×1022,1 cm3的水里所含食鹽分子的個數(shù)為n=×1.0×1022=1×108.【答案】 1×10820.水能不產(chǎn)生污染物，是一種清潔能源.位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流速達每秒6000 m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m.若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算

27、發(fā)電機的輸出功率.【解析】 每秒流下的水量m=V6000×103 kg，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知：mgh×50Pt.式中m取6000×103 kg，t取1 s，h=50 m，解得P=3×107 W.【答案】 3×107 W21.質(zhì)量為100 g的鉛彈，以200 m/s的水平速度射入靜止在光滑水平面上質(zhì)量為1.9 kg的靶子而未穿出，求：(1)鉛彈損失的動能.(2)若整個系統(tǒng)損失的動能全部轉(zhuǎn)變成熱，且有50%被子彈吸收，鉛彈的溫度可升高多少？（鉛的比熱取126 J/kg·）【解析】 （1）由子彈和靶子組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得：mv

28、0=(M+m)v.v=10 m/s,鉛彈損失的動能E=mv02-mv2=1995 J(2)由能量守恒定律得：Q=mv02- (M+m)v2又因為50%Q=mct所以t=75.4【答案】 （1）1995 J （2）75.4 22.橫截面積為3 dm2的圓筒內(nèi)裝有0.6 kg的水，太陽光垂直照射了2 min，水溫升高了1,設(shè)大氣頂層的太陽能只有45%到達地面，試估算出太陽的全部輻射功率為多少？（保留1位有效數(shù)字，設(shè)太陽與地球之間平均距離為1.5×1011 m)【解析】 水溫升高1所吸收的熱量Q=cm·t=2.52×102 J,地球單位時間、單位面積上獲得的熱量Q=7.

29、0×102 W/m2;太陽向地球表面單位面積上發(fā)送的能量功率為P=Q/=1.56×103 W/m2,以太陽與地球距離為半徑的球體表面積為S=4r2=2.7×1023 m2,太陽的全部輻射功率為P=P·S=4×1026 W.【答案】 4×1026 W二 氣體知識聚焦一、氣體的狀態(tài)參量1.溫度：宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上標(biāo)志著物體中分子平均動能的大小.其熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系為T=t+273 K,二者的區(qū)別在于零點的選取不同，而每一度所表示的溫差則是相同的.熱力學(xué)溫度的國際單位為K.2.體積：氣體的體積宏觀上等于容器的容積，微觀

30、上則表示氣體分子所能達到的空間.體積的國際單位為m3.且 1 m3103 dm3(L)106 cm3（mL)3.壓強：氣體的壓強宏觀上等于器壁單位面積上受到的壓力，從微觀上看則是大量氣體分子頻繁碰撞器壁的結(jié)果.壓強的國際單位為Pa，且1atm1.013×105 Pa76 cmHg4.三個參量的大小決定了氣體所處的狀態(tài).在質(zhì)量不變的情況下，P、V、T相互影響，只有一個參量改變是不可能的，至少要有兩個或三個參量同時改變.二、氣體分子動理論1.氣體分子運動的特點氣體中的分子雖然比較稀疏，但是，每 cm3體積內(nèi)的分子數(shù)仍有1019個，1個空氣分子在1 s內(nèi)與其他空氣分子的碰撞次數(shù)竟達109次

31、之多.就某一個分子來說，它在某一時刻的速度具有怎樣的大小和方向，完全是偶然的，但對大量分子的整體來說，分子的運動卻表現(xiàn)出一定的規(guī)律.2.氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律大量分子做無規(guī)則運動，速率有的大，有的小，但大多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，離開這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子數(shù)越少，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的規(guī)律.溫度升高時，速率大的分子數(shù)增加，分子的平均速率增大.3.氣體壓強的微觀解釋氣體的壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的.氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.氣體分子的平均動能越大，分子越密，對單位面積器壁產(chǎn)生的壓力就越大，氣體的壓強就越大.疑難解析氣體壓強的確定1.活塞模

32、型如圖821和822是最常見的封閉氣體的兩種方式.圖821中活塞的質(zhì)量為m，氣缸橫截面積為S，外界大氣壓強為P0.由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以圖821 圖822p0S+mg=pS則氣體的壓強為：p=p0+.其實圖822中的液柱也可以看成一個活塞，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以pS+mg=p0S則氣體壓強為：p=p0-=p0-gh.總之，對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對“活塞”受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.(請同學(xué)們思考：若圖821中的氣缸整體具有向上的加速度a,被封氣體的壓強如何表示？）2.連通器模型如圖823所示，U形管豎直放置.根據(jù)帕斯卡定律可知，同一液體中的

33、相同高度處壓強一定相等.所以氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線所示的等高線聯(lián)系起來.則有：圖823pB+gh2=pA而pA=p0+gh1,所以氣體B的壓強為：pB=p0-g(h2-h1),其實該類問題與“活塞模型”并沒有什么本質(zhì)的區(qū)別.熟練后以上壓強的關(guān)系式均可直接寫出，不一定均從受力分析入手. 典例剖析例1如圖824所示，在豎立的絕熱容器中，隔板將氣體分為A和B兩部分，兩部分氣體的密度AB.若抽開隔板，當(dāng)兩部分氣體均勻混和后，全部氣體的內(nèi)能將圖824A.增加 B.減小C.不變 D.不能判定【解析】 當(dāng)抽開隔板后，氣體將從密度大的B向密度小的A擴散.當(dāng)達到動平衡時，整個氣體的重心將升高，因此重力

34、勢能增加.根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，在絕熱的條件下，系統(tǒng)增加的重力勢能等于減少的內(nèi)能.所以，氣體的內(nèi)能減少，溫度降低應(yīng)選答案B.【設(shè)計意圖】 本例反映的是機械能和氣體內(nèi)能的轉(zhuǎn)的過程，通過本例說明利用能量守恒定律分析氣體內(nèi)能變化問題的方法.例2在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（相當(dāng)于76 cm水銀柱產(chǎn)生的壓強）下做托里拆利實驗時，由于管中混入少量空氣，水銀柱上方有一節(jié)空氣柱，如圖825所示，這時管中稀薄氣體的壓強相當(dāng)于下列哪個數(shù)據(jù)的水銀柱產(chǎn)生的壓強圖825A.60 cmB.30 cmC.16 cmD.46 cm【解析】 托里拆利管中混入空氣后，水銀上方已不是真空，這時內(nèi)外液面的高度差也不再等于大氣壓強，而變成了管內(nèi)

35、外氣體的壓強差.所以稀薄氣體的壓強為:p=p0-ph=(76-60) cmHg=16 cmHg所以正確的選項為C.【設(shè)計意圖】 通過本例說明氣體壓強的計算方法.例3如圖826，導(dǎo)熱氣缸開口向下，內(nèi)有氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，砂桶裝滿砂子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把砂桶底部鉆一個小洞，細(xì)砂慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則圖826A.氣體壓強增大，內(nèi)能可能不變B.外界對氣體做功，氣體溫度可能降低C.氣體體積減小，壓強增大，內(nèi)能一定減小D.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加【解析】 要正確解答本題必需抓住幾個關(guān)鍵的詞句.“細(xì)砂慢慢漏出”“緩慢降低”溫度、“導(dǎo)熱氣缸”所隱含

36、的內(nèi)容為：活塞受力平衡，則內(nèi)部氣體壓強增大，（P=P0-);缸內(nèi)氣體溫度逐漸降低，則氣體內(nèi)能減小.細(xì)砂慢慢漏出的過程中，由活塞的受力情況可知，缸內(nèi)氣體的壓強逐漸增大，又因為內(nèi)部氣體溫度隨外界溫度的降低而降低，所以活塞將緩慢上升.其功能的轉(zhuǎn)化情況是：外界對氣體做功，氣體對外放熱，氣體內(nèi)能減小.所以正確的選項為C.【說明】 熱平衡與力平衡的含義完全不同.熱平衡指的是溫度相同，而力平衡指的是合外力為零.若本題中的氣缸是絕熱的，那么答案又如何呢？【設(shè)計意圖】 通過本例說明綜合應(yīng)用熱力學(xué)第一定律、氣體內(nèi)能的特點、氣體狀態(tài)參量的定性關(guān)系分析問題的方法.反饋練習(xí)夯實基礎(chǔ)1.關(guān)于絕對零度的說法中，正確的是A.

37、氣體在絕對零度附近所有分子都將停止運動B.絕對零度就是冰水混合物的溫度C.用攝氏溫標(biāo)來表示，絕對零度的數(shù)值為273 D.隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，絕對零度是可能達到的【解析】 絕對零度時所有物質(zhì)的分子都將停止運動，它是低溫的極限，是永遠(yuǎn)達不到的.在溫度降低到接近絕對零度之前，所有的氣體都早已液化.【答案】 C2.溫度相同的氧氣和氫氣，它們的分子平均動能之比為A.11 B.81C.18D.無法確定【解析】 溫度是分子平均動能的量度，氧氣和氫氣的溫度相同，則分子平均動能相同.【答案】 A3.有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子的平均速率大于乙氣體內(nèi)分子的平均速率，則A.甲的溫度一定高于乙的溫度B.甲的溫度一定低于乙的溫度C.甲的溫度一定等于乙的溫度D.甲的溫度可能低于乙的溫度【解析】 甲氣體內(nèi)分子的平均速率大于乙氣體內(nèi)分子的平均速率，但甲氣體內(nèi)分子的平均動能可能小于乙氣體內(nèi)分子的平均動能，所以，甲的溫度可能低于乙的溫度.【答案】 D4.封閉在玻璃容器內(nèi)的氣體，溫度升高時不變的物理量是（不計容器