物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題十九-熱學(xué)綜合(教學(xué)案)_第1頁(yè)
物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題十九-熱學(xué)綜合(教學(xué)案)_第2頁(yè)
物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題十九-熱學(xué)綜合(教學(xué)案)_第3頁(yè)
物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題十九-熱學(xué)綜合(教學(xué)案)_第4頁(yè)
物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題十九-熱學(xué)綜合(教學(xué)案)_第5頁(yè)
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學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專(zhuān)精專(zhuān)題十九熱學(xué)綜合【2011考綱解讀】本考點(diǎn)的命題多集中分子動(dòng)理論、估算分子數(shù)目和大小、熱力學(xué)兩大定律的應(yīng)用、氣體狀態(tài)參量的意義及與熱力學(xué)第一定律的綜合,還有氣體實(shí)驗(yàn)定律和氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用及圖象表示氣體狀態(tài)的變化過(guò)程等知識(shí)點(diǎn)上,多以選擇題和填空題的形式出現(xiàn);對(duì)熱學(xué)前面知識(shí)的考查往往在一題中容納更多的知識(shí)點(diǎn),把熱學(xué)知識(shí)綜合在一起進(jìn)行考查,多以選擇題和填空題的形式出現(xiàn);對(duì)后者的考查多以計(jì)算題的形式出現(xiàn),著重考查熱學(xué)狀態(tài)方和的應(yīng)用.《物理課程新標(biāo)準(zhǔn)》在課程性質(zhì)中指出:“高中物理課程有助于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的物理知識(shí)與技能,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情".近兩年來(lái)熱學(xué)考題中還涌現(xiàn)了許多對(duì)熱現(xiàn)象的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力考查的新情景試題.同時(shí),本考點(diǎn)還可以與生活、生產(chǎn)的實(shí)際相聯(lián)來(lái)考查熱學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用.【高考預(yù)測(cè)】熱學(xué)是研究與溫度有關(guān)的熱現(xiàn)象的科學(xué).它是從兩方面來(lái)研究熱現(xiàn)象及其規(guī)律的,一是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)即分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)解釋與揭示熱學(xué)宏觀量及熱學(xué)規(guī)律的本質(zhì);二是以觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù),尋求熱學(xué)參量間的關(guān)系及熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系。雖然熱學(xué)部分知識(shí)點(diǎn)較分散,大多屬于定性了解的內(nèi)容,并非重點(diǎn)內(nèi)容,不必要搞得過(guò)難,但要全面落實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,強(qiáng)調(diào)對(duì)基本概念、基本規(guī)律的理解,做到不留知識(shí)盲點(diǎn).對(duì)分子動(dòng)理論、熱傳遞和做功部分不能降低要求,對(duì)氣體的問(wèn)題只要求知道氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度之間的關(guān)系即eq\A(\F(p1V1,T1)=\F(p2V2,T2))就可以了,不必進(jìn)行過(guò)難的計(jì)算,但可能出現(xiàn)定性綜合題。高頻考點(diǎn)主要有:(1)物質(zhì)是由大量分子組成的。阿伏加德羅常數(shù)。分子的熱運(yùn)動(dòng)、布朗運(yùn)動(dòng)。分子間的相互作用力(2)分子熱運(yùn)動(dòng).溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體分子間的相互作用勢(shì)能.物體的內(nèi)能.(3)做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。熱量.能量守恒定律(4)氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系(5)熱力學(xué)第一、二定律(6)氣體壓強(qiáng)的微觀意義【專(zhuān)題解讀】一。重要概念和規(guī)律1.分子動(dòng)理論物質(zhì)是由大量分子組成的;分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng);分子間存在相互作用的引力和斥力。說(shuō)明:(1)阿伏加德羅常量。它的聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁,有很重要的意義;(2)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體(或氣體)里的固體微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),不是分子本身的運(yùn)動(dòng)。它是由于液體(或氣體)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)固體微粒碰撞的不均勻所造成的.因此它間接反映了液體(或氣體)分子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)。2.溫度溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均效果的反映,具有統(tǒng)計(jì)的意義,對(duì)個(gè)別分子而言,溫度是沒(méi)有意義的。任何物體,當(dāng)它們的溫度相同時(shí),物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能都相同。由于不同物體的分子質(zhì)量不同,因而溫度相同時(shí)不同物體分子的平均速度并不一定相同。3。內(nèi)能定義:物體里所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和.決定因素:物體質(zhì)量(m)、溫度(T)、體積(V)。改變方式:做功–––通過(guò)宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)換;熱傳遞–––通過(guò)微觀的分子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物體與物體間或同一物體各部分間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。這兩種方式對(duì)改變內(nèi)能是等效的。定量關(guān)系:(熱力學(xué)第一定律)注意正負(fù)符號(hào):外界對(duì)物體做功W>0,吸熱Q>0,內(nèi)能增加;反之則小于零。4。能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體。必須注意:不消耗任何能量,不斷對(duì)外做功的機(jī)器(永動(dòng)機(jī))是不可能做成的。利用熱機(jī),要把從燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能,全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能也是不可能的。5.熱力學(xué)第二定律從熱傳導(dǎo)的方向來(lái)描述: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。從機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)描述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化。6.氣體狀態(tài)參量描述一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)參量為:溫度,氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.體積,氣體分子所占據(jù)的空間,許多情況下等于容器的容積。壓強(qiáng),大量氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁所產(chǎn)生的,其大小等于單位時(shí)間內(nèi)、器壁單位面積上所受氣體分子碰撞的總沖量。內(nèi)能,氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。二。重要研究方法1.微觀統(tǒng)計(jì)平均熱學(xué)的研究對(duì)象是由大量分子組成的。其宏觀特性都是大量分子集體行為的反映.不可能也無(wú)必要像力學(xué)中那樣根據(jù)每個(gè)物體(每個(gè)分子)的受力情況,定出運(yùn)動(dòng)方程.熱學(xué)中的狀態(tài)參量和各種現(xiàn)象具有統(tǒng)計(jì)平均的意義.因此,當(dāng)大量分子處于無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或作無(wú)序排列時(shí),所表現(xiàn)出來(lái)的宏觀特性––––如氣體分子對(duì)器壁的壓強(qiáng)、非晶體的物理屬性等都顯示出均勻性.當(dāng)大量分子作有序排列時(shí),必顯示出不均勻性,如晶體的各向異性等。研究熱學(xué)現(xiàn)象時(shí),必須充分領(lǐng)會(huì)這種統(tǒng)計(jì)平均觀點(diǎn)。2.能的轉(zhuǎn)化和守恒各種不同形式的能可能相互轉(zhuǎn)化,在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量保持不變。這是自然界中的一條重要規(guī)律。也是指導(dǎo)我們分析研究各種物理現(xiàn)象時(shí)的一種極為重要的思想方法。三、典型例題分析例1、利用阿伏加德羅常數(shù),估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下相鄰氣體分子間的平均距離D。解:在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1mol任何氣體的體積都是,除以阿伏加德羅常數(shù)就得每個(gè)氣體分子平均占有的空間,該空間的大小是相鄰氣體分子間平均距離D的立方.,所以有,這個(gè)數(shù)值大約是分子直徑的10倍。因此水汽化后的體積大約是液體體積的1000倍。例2、下面關(guān)于分子力的說(shuō)法中正確的有()A.鐵絲很難被拉長(zhǎng),這一事實(shí)說(shuō)明鐵絲分子間存在引力;B。水很難被壓縮,這一事實(shí)說(shuō)明水分子間存在斥力;C。將打氣管的出口端封住,向下壓活塞,當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮,這一事實(shí)說(shuō)明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力;D.磁鐵可以吸引鐵屑,這一事實(shí)說(shuō)明分子間存在引力。解:A、B正確。無(wú)論怎樣壓縮,氣體分子間距離一定大于,所以氣體分子量一定表現(xiàn)為引力??諝鈮嚎s到一定程度很難再壓縮不是因?yàn)榉肿映饬Φ淖饔茫菤怏w分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生壓強(qiáng)的結(jié)果,應(yīng)該用壓強(qiáng)增大解釋?zhuān)訡不正確。磁鐵吸引鐵屑是磁場(chǎng)力的作用,不是分子力的作用,所以D也不正確。例3、下列說(shuō)法中正確的是()A.物體自由下落時(shí)速度增大,所以物體內(nèi)能也增大;B.物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零;C。物體的體積減小溫度不變時(shí),物體內(nèi)能一定減小;D.氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大。解:物體的機(jī)械能和內(nèi)能是兩個(gè)完全不同的概念。物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定,而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定。分子動(dòng)能不可能為零(溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度),而物體的動(dòng)能可能為零,所以A、B不正確.物體體積減小時(shí),分子間距離減小,但分子勢(shì)能不一定減小,例如將處于原長(zhǎng)的彈簧壓縮,分子勢(shì)能將增大,所以C也不正確。由于氣體分子間距離一定大于,體積增大時(shí)分子間距離增大,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增大,所以D正確.例4。下列說(shuō)法中正確的是()A。物體吸熱后溫度一定升高;B。物體溫度升高一定是因?yàn)槲樟藷崃?;C。0℃的冰化為0D.100℃的水變?yōu)?00解:吸熱后物體溫度不一定升高,例如冰融化為水或水沸騰時(shí)都需要吸熱,而溫度不變,這時(shí)吸熱后物體內(nèi)能的增加表現(xiàn)為分子勢(shì)能的增加,所以A不正確。做功也可以使物體溫度升高,例如用力多次來(lái)回彎曲鐵絲,彎曲點(diǎn)鐵絲的溫度明顯升高,這是做功增加了物體的內(nèi)能,使溫度上升,所以B不正確.冰化為水時(shí)要吸熱,內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變,但分子勢(shì)能增加,因此內(nèi)能增加,所以C不正確.水沸騰時(shí)要吸熱,內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變但分子勢(shì)能增加,所以?xún)?nèi)能增大,D正確.1.2010·重慶·15給旱區(qū)送水的消防車(chē)停于水平面,在緩緩放水的過(guò)程中,若車(chē)胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計(jì)分子勢(shì)能,則胎內(nèi)氣體A.從外界吸熱B。對(duì)外界做負(fù)功B.分子平均動(dòng)能減少D.內(nèi)能增加【答案】A【解析】胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個(gè)溫度不變,壓強(qiáng)減小,體積增大的過(guò)程。溫度不變,分子平均動(dòng)能和內(nèi)能不變。體積增大氣體對(duì)外界做正功.根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體一定從外界吸熱.A正確2.2010·全國(guó)卷Ⅰ·19右圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線(xiàn)。下列說(shuō)法正確的是A.當(dāng)r大于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力B.當(dāng)r小于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C.當(dāng)r等于r2時(shí),分子間的作用力為零D.在r由r1變到r2的過(guò)程中,分子間的作用力做負(fù)功【答案】BC【解析】分子間距等于r0時(shí)分子勢(shì)能最小,即r0=r2。當(dāng)r小于r1時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力;當(dāng)r大于r1小于r2時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力;當(dāng)r大于r2時(shí)分子力表現(xiàn)為引力,A錯(cuò)BC對(duì).在r由r1變到r2的過(guò)程中,分子斥力做正功分子勢(shì)能減小,D錯(cuò)誤?!久}意圖與考點(diǎn)定位】分子間距于分子力、分子勢(shì)能的關(guān)系3。2010·全國(guó)卷Ⅱ·16如圖,一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)a、b兩部分.已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體,b內(nèi)為真空,抽開(kāi)隔板K后a內(nèi)氣體進(jìn)入b,最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中A.氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少B.氣體不做功,內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)變小,溫度降低D.氣體壓強(qiáng)變小,溫度不變4。2010·上海物理·14分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生,并隨著分子間距的變化而變化,則(A)分子間引力隨分子間距的增大而增大(B)分子間斥力隨分子間距的減小而增大(C)分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大(D)分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大答案:B解析:根據(jù)分子力和分子間距離關(guān)系圖象,如圖,選B.本題考查分子間相互作用力隨分子間距的變化,圖象的理解.難度:中等.5。2010·上海物理·22如圖,上端開(kāi)口的圓柱形氣缸豎直放置,截面積為,一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi),其壓強(qiáng)為_(kāi)___pa(大氣壓強(qiáng)取1.01*,g取).若從初溫開(kāi)始加熱氣體,使活塞離氣缸底部的高度由0。5m緩慢變?yōu)?.51m,則此時(shí)氣體的溫度為_(kāi)___℃.解析:,T2=306K,t2=33℃本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律。難度:易。6.2010·江蘇物理·12(A)(1)為了將空氣裝入氣瓶?jī)?nèi),現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮,空氣可視為理想氣體。下列圖象能正確表示該過(guò)程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是▲。(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過(guò)程中,溫度保持不變,外界做了24KJ的功?,F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底,若在此過(guò)程中,瓶中空氣的質(zhì)量保持不變,且放出了5KJ的熱量。在上述兩個(gè)過(guò)程中,空氣的內(nèi)能共減小▲KJ,空氣▲(選填“吸收"或“放出")(3)已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/和2。1kg/,空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)=6。02.若潛水員呼吸一次吸入2L空氣,試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案:7.2010·福建·28(1)1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律,后來(lái)有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律。若以橫坐標(biāo)表示分子速率,縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下面國(guó)幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是。(填選項(xiàng)前的字母)(2)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞.今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后,氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦力,則被密封的氣體。(填選項(xiàng)前的字母)A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能增加答案:(1)D(2)C8。2010·上海物理·10如圖,玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體,氣柱長(zhǎng)度為,管內(nèi)外水銀面高度差為,若溫度保守不變,把玻璃管稍向上提起一段距離,則(A)均變大(B)均變?。–)變大變?。―)變小變大【解析】根據(jù),變大,變小,根據(jù),變大,選D。本題考查氣體狀態(tài)方程。難度:中等。9.2010·上海物理·17一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的、、、四個(gè)過(guò)程,其中的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)原點(diǎn),垂直于且與水平軸平行,與平行,則氣體體積在(A)過(guò)程中不斷增加(B)過(guò)程中保持不變(C)過(guò)程中不斷增加(D)過(guò)程中保持不變【解析】首先,因?yàn)榈难娱L(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)原點(diǎn),所以是等容線(xiàn),即氣體體積在過(guò)程中保持不變,B正確;是等溫線(xiàn),壓強(qiáng)減小則體積增大,A正確;是等壓線(xiàn),溫度降低則體積減小,C錯(cuò)誤;連接ao交cd于e,則ae是等容線(xiàn),即,因?yàn)?所以,所以過(guò)程中體積不是保持不變,D錯(cuò)誤;本題選AB。本題考查氣體的圖象的理解.難度:中等。對(duì)D,需要作輔助線(xiàn),較難。10.2010·海南物理·17(1)下列說(shuō)法正確的是(A)當(dāng)一定質(zhì)量的氣體吸熱時(shí),其內(nèi)能可能減小(B)玻璃、石墨和金剛石都是晶體,木炭是非晶體(C)單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體和非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)(D)當(dāng)液體與大氣相接觸時(shí),液體表面層內(nèi)的分子所受其它分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部(E)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)【答案】ADE【解析】一定質(zhì)量的氣體吸熱時(shí),如果同時(shí)對(duì)外做功,且做的功大于吸收的熱量,則內(nèi)能減小,(A)正確;玻璃是非晶體,(B)錯(cuò);多晶體也有固定的熔點(diǎn),(C)錯(cuò);液體表面層內(nèi)的分子液體內(nèi)部分子間距離的密度都大于大氣,因此分子力的合力指向液體內(nèi)部,(D)正確;氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),決定氣體的壓強(qiáng),因此與單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度有關(guān),(E)對(duì)。(2)(8分)如右圖,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;氣缸內(nèi)密封有溫度

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