（新课标）2020版高考物理大二轮复习 专题八 选考模块 第一讲 热学课件

专题综合突破第一部分专题八选考模块第一讲热学知识体系构建[知识建构](注1)……(注4)：详见答案部分[备考点睛]1.常考知识(1)分子大小的估算.(2)对分子动理论内容的理解.(3)气体实验定律的理解和计算.(4)固、液、气三态的特点和理解.(5)热力学定律的理解和简单计算.(6)用油膜法估测分子大小等内容.2.常用的思想方法(1)测分子直径的方法.(2)估算微观量的方法.(3)理想模型法.3.常见易错点(1)公式V0＝VNA不能估算气体分子体积，求出的是每个分子所占有的空间.(2)正确区分布朗运动与扩散现象.(3)正确区分晶体与非晶体.[答案](1)布朗运动与热运动异同点对比(2)对物体内能的理解①物体的体积变大，分子势能不一定变大，如0℃的水结成0℃的冰后体积变大，但分子势能却减小了．②理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体的内能只与温度有关．③内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(3)热力学第一定律应用思路与技巧应注意符号法则：“＋”表示外界对物体或流向物体；“－”表示物体对外界或流向外界．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况：①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．②若过程是等容的，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．③若过程是等温的，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．(4)①一定质量的理想气体，p、T、V三者的关系是：pVT＝C，C是一个定值．②气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例．对一定质量的理想气体当T1＝T2时，p1V1＝p2V2——玻意耳定律．当V1＝V2时，p1T1＝p2T2——查理定律．当p1＝p2时，V1T1＝V2T2——盖—吕萨克定律．热点考向突破热点考向一热学基本概念和规律的理解角度一分子动理论、内能【典例1】(多选)关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是()A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．外界对物体做功，物体内能一定增加C．温度越高，布朗运动越显著D．分子间作用力随分子间距离的增大而减小ACEE．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大[思路引领](1)内能是物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和．(2)rr0时与rr0时不同，分子间作用力可能随距离的增大而增大，也可能随距离的增大而减小．[解析]温度高的物体，其分子平均动能一定大，内能不一定大，选项A正确；若外界对物体做功的同时，物体对外界放热，则物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子间距减小，分子力做负功，分子势能增大，选项E正确．角度二固体、液体和气体【典例2】(多选)(2019·河北衡水中学模拟)以下对固体和液体的认识，正确的有()A．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体B．液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润C．影响蒸发快慢以及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气温下水的饱和汽压的差距BCED．液体汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功E．车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象[思路引领](1)只要具有各向异性的物体必定是晶体且是单晶体．(2)影响蒸发快慢的因素不是绝对湿度，而是相对湿度．[解析]烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是晶体，故A错误；液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力，表现为不浸润，故B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的相对湿度B＝p1ps×100%，即空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故C正确；液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸收热量．液体汽化过程中体积增大很多，体积膨胀时要克服外界气压做功，也要吸收热量，故D错误；车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象，选项E正确．1．分子动理论的三个核心规律(1)分子模型、分子数①分子模型：球模型：V＝43πR3，立方体模型：V＝a3.②分子数：N＝nNA＝mMmNA＝VVmNA.(2)分子运动：分子做永不停息地无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈．(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系．2．固体和液体(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学、物理性质上表现为各向异性．(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．迁移一固体和液体1．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体BCDD．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变[解析]一个固体是否是晶体是由分子的空间排列结构决定的，与体积大小无关，将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，选项A错误；由于单晶体具有各向异性的特点，所以有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，选项B正确；有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，原因是组成它们的原子能够按照不同排列方式形成不同的空间分布，选项C正确；物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，选项D正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，温度不变，分子平均动能不变，分子势能增加，内能增加，选项E错误．迁移二分子热运动与布朗运动2．关于分子热运动和布朗运动，下列说法正确的是()A．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B．布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著D．当物体温度达到0℃时，物体分子的热运动就会停止B[解析]布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮的固体小颗粒的无规则运动，A错误；布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性，B正确；悬浮颗粒越大，液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小，布朗运动越不明显，C错误；热运动在0℃时不会停止，D错误．布朗运动与分子热运动的区别热点考向二气体实验定律的应用【典例】(2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．[思路引领]抽气后活塞右移，两活塞用刚性杆连接，故氢气体积增加量是氮气体积减少量的2倍．[解析](1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S①得p10＝12(p0＋p)②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2.根据力的平衡条件有p2·S＝p1·2S③由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④p2V2＝p0V0⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V1－2V0＝2(V0－V2)⑥联立②③④⑤⑥式解得p1＝12p0＋14p⑦V1＝4p0＋pV02p0＋p⑧[答案](1)12(p0＋p)(2)12p0＋14p4p0＋pV02p0＋p气体实验定律的解题方法1．选对象根据题意，选出所研究的那一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定．2．找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式．压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式．3．认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定．认清变化过程是正确选用物理规律的前提．4．列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体状态方程或能量守恒定律，代入具体数值，求出结果，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义．迁移一盖—吕萨克定律和查理定律的综合应用1．(2019·武昌实验中学一模)如图所示，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、S2和S.已知大气压强为p0，温度为T0.两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示．现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到T.若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？[解析]设加热前，被密封气体的压强为p1，轻线的张力为F，根据平衡条件有对活塞A：p0·2S－p1·2S＋F＝0，对活塞B：p1S－p0S－F＝0，解得：p1＝p0，F＝0.即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在刚好拉直的状态且张力为0，这时气体的体积为：V1＝2Sl＋S2·2l＋Sl＝4Sl，对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持p1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止，这时气体的体积为：V2＝4Sl＋S2·2l＝5Sl，根据盖—吕萨克定律有：V2T2＝V1T0，解得：T2＝54T0，由此可知，当T≤T2＝54T0时，气体的压强为：p＝p0.当TT2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，由查理定理有：pT＝p0T2，解得：p＝4T5T0p0，则当T54T0时，气体的压强为4T5T0p0.[答案]见解析迁移二理想气体状态方程的应用2．(2019·苏北四市第一次大联考)如图所示，容器A和汽缸B都能导热，均处于27℃的环境中，汽缸B上方与大气连通，大气压强为p0＝1.0×105Pa.开始时阀门K关闭．A内为真空，其容积VA＝1.2L，B内活塞横截面积S＝100cm2、质量m＝1kg，活塞下方充有理想气体，其体积VB＝4.8L．活塞上方恰与汽缸上部接触但没有弹力．A与B间连通的细管体积不计，打开阀门K后使活塞缓慢下移．不计摩擦，g取10m/s2.(1)求稳定后活塞的位置距汽缸顶部的距离及活塞下移过程中汽缸B内气体对活塞做的功；(2)稳定后将阀门K再次关闭，然后把整个装置放置于207℃的恒温槽中．求活塞稳定后汽缸B内气体的压强．[解析](1)未打开阀门K时有pB＝p0S＋mgS＝1.01×105Pa，打开阀门后，活塞缓慢下降，如果活塞稳定时停留在汽缸底部，则此时汽缸内气体体积减小为1.2L，压强会大于pB，不符合实际，故最终活塞未与汽缸底部接触．所以气体的温度、压强均未变化，则体积也不变，设最终汽缸B中气体体积为V1，则有VB＝VA＋V1，代入数据解得V1＝3.6L，活塞下移距离为d＝VB－V1S＝4.8－3.6×10－3100×10－4m＝0.12m，所以稳定后活塞的位置距汽缸顶部的距离为0.12m.气体对活塞的作用力为pBS＝p0S＋mg＝(1×105×0.01＋10)N＝1010N，气体对活塞做的功为W＝－pBSd＝－1010×0.12J＝－121.2J.(2)阀门K关闭，整个装置放置于207℃的恒温槽中，则活塞将上升，气体发生等压变化，设最终体积为V2，根据盖—吕萨克定律