（天津专用）2020届高考物理一轮复习 专题十四 热学教师用书（PDF，含解析）

十四　热学１２１　　专题十四热学对应学生用书起始页码Ｐ２０３考点一分子动理论　　一、分子的体积、质量与物体的体积、质量的关系阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁。１．分子的质量：ｍ０＝ＭｍｏｌＮＡ＝ρＶｍｏｌＮＡ。２．分子的体积：Ｖ０＝ＶｍｏｌＮＡ＝ＭｍｏｌρＮＡ（固、液）。３．物体所含的分子数：ｎ＝ＶＶｍｏｌ·ＮＡ＝ＭｍｏｌρＶｍｏｌ·ＮＡ（固、液）或ｎ＝ＭＭｍｏｌ·ＮＡ＝ρＶＭｍｏｌ·ＮＡ。４．分子的大小：球体模型直径ｄ＝３６Ｖ０π，立方体模型边长ｄ＝３Ｖ０。　　已知油酸的摩尔质量为Ｍ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为ＮＡ。若用ｍ表示一个油酸分子的质量，用Ｖ０表示一个油酸分子的体积，则下列表达式中正确的是　　（　　）Ａ．ｍ＝ＮＡＭＢ．ｍ＝ＭＮＡＣ．Ｖ０＝ＭＮＡρＤ．Ｖ０＝ρＮＡＭ解析　阿伏加德罗常数ＮＡ是联系宏观世界与微观世界的物理量，对固体和液体而言，摩尔质量与分子质量的关系为ＮＡ＝Ｍｍ，摩尔体积与分子体积的关系为ＮＡ＝ＶＶ０，物质的密度、摩尔质量与每个分子体积的关系为ρ＝ＭＮＡＶ０，Ｖ０＝ＭρＮＡ，Ａ、Ｃ、Ｄ错误，Ｂ正确。答案　Ｂ　　二、分子热运动１．布朗运动与分子热运动的比较布朗运动热运动共同点都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加剧烈不同点运动物体小颗粒分子环境对象液体或气体之中任何物体运动类型机械运动，是热运动的反映热运动联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子的撞击力不平衡而引起的，它是分子做无规则热运动的间接反映　　２．温度温度是物体中分子平均动能的标志。３．分子运动速率的统计分布规律　　三、分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力Ｆ与分子间距离的关系分子势能Ｅｐ与分子间距离的关系图像　　由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ｅｐ随分子间距离ｒ变化的图像，取ｒ趋近于无穷大时Ｅｐ为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（　　）Ａ．假设将两个分子从ｒ＝ｒ２处释放，它们将相互远离Ｂ．假设将两个分子从ｒ＝ｒ２处释放，它们将相互靠近Ｃ．假设将两个分子从ｒ＝ｒ１处释放，它们的加速度先增大后减小Ｄ．假设将两个分子从ｒ＝ｒ１处释放，当ｒ＝ｒ２时它们的速度最大解析　将两个分子从ｒ＝ｒ２处释放，其相互作用的引力和斥力大小相等，方向相反，将静止，Ａ、Ｂ选项错误；分子由静止释放后，分子的动能跟分子势能的总和保持不变，故分子应向势能减少的方向运动，分子势能最小时分子具有最大动能，故Ｄ选项正确；两分子从ｒ＝ｒ１处释放，加速度减小，当ｒ＝ｒ２时减为０，故选项Ｃ错误。答案　Ｄ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１２２　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）１．下列说法正确的是（　　）Ａ．液体分子的无规则运动称为布朗运动Ｂ．分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大Ｃ．当分子引力等于分子斥力时，分子势能最大Ｄ．物体对外做功，其内能一定减小１．答案　Ｂ　布朗运动指悬浮颗粒的无规则运动，Ａ错。分子势能最小时，分子引力等于分子斥力，Ｃ错。改变内能的方式有做功和热传递两种，物体对外做功，其内能不一定减小，Ｄ错。采分要点　理解布朗运动、分子势能变化及改变内能的方式。２．下列说法正确的是（　　）Ａ．对于温度不同的物体，温度低的物体内能一定小Ｂ．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动Ｃ．一定质量的理想气体，当温度不变、压强增大时，其体积可能增大Ｄ．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强２．答案　Ｂ　物体中所有分子的动能与分子的势能之和叫做物体的内能，温度仅反映分子平均动能，所以温度低的物体内能不一定小，故Ａ错误；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，故Ｂ正确；一定质量的理想气体，当温度不变，压强增大时，其体积一定减小，故Ｃ错误；密闭容器里的气体对容器壁的压强，是由大量气体分子对容器壁频繁碰撞产生的，与是否处于完全失重状态无关，故Ｄ错误。解题关键　熟悉内能、布朗运动、气体压强影响因素及其本质等热学相关知识。３．下列说法中正确的是（　　）Ａ．仅利用氧气的摩尔质量和氧气的密度这两个已知量，便可计算出阿伏加德罗常数Ｂ．气体压强的大小只与气体的温度有关Ｃ．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用Ｄ．只要物体与外界不发生热量交换，其内能就一定保持不变３．答案　Ｃ　氧气的摩尔质量与单个氧分子的质量之比等于阿伏加德罗常数，Ａ错误；一定质量气体的压强大小的影响因素有两个，气体的温度和体积，Ｂ错误；改变物体内能的方式有热传递和做功两种，Ｄ错误。４．已知铜的摩尔质量为Ｍ，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为ＮＡ，下列说法正确的是（　　）Ａ．１个铜原子的质量为ＮＡＭＢ．１个铜原子的质量为ＭＮＡＣ．１个铜原子所占的体积为ＭＮＡρＤ．１个铜原子所占的体积为ρＭＮＡ４．答案　Ｂ　由题知１个铜原子的质量为ＭＮＡ，１个铜原子所占的体积为ＭＮＡρ，Ｂ正确，Ａ、Ｃ、Ｄ错误。５．如果将两个分子看成质点，当这两个分子之间的距离为ｒ０时分子力为零，则分子力Ｆ及分子势能Ｅｐ随着分子间距离ｒ的变化而变化的情况是（　　）Ａ．当ｒ＞ｒ０时，随着ｒ变大，Ｆ变小，Ｅｐ变小Ｂ．当ｒ＞ｒ０时，随着ｒ变大，Ｆ变小，Ｅｐ变大Ｃ．当ｒ＜ｒ０时，随着ｒ变小，Ｆ变大，Ｅｐ变小Ｄ．当ｒ＜ｒ０时，随着ｒ变小，Ｆ变大，Ｅｐ变大５．答案　Ｄ　当ｒ＞ｒ０时，ｒ变大，则分子力Ｆ先变大后变小，分子力做负功而分子势能变大，所以Ａ、Ｂ选项错误；当ｒ＜ｒ０时，ｒ变小，则分子力Ｆ变大，分子力做负功，分子势能变大，所以Ｃ选项错误、Ｄ选项正确。考点二热力学定律　　一、内能、热量、功的比较内能热量功含义物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能是热传递过程中内能的改变量，热量用来量度热传递过程中内能转移的多少做功过程是其他形式的能和内能之间的转化过程关系内能是状态量，热量和功则是过程量。热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移　　二、对热力学第一定律的理解与应用１．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。ΔＵ＝Ｑ＋Ｗ是标量式，应用时各量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。２．公式ΔＵ＝Ｑ＋Ｗ中各量“＋”“－”号的规定符号ＷＱΔＵ＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少　　三、对热力学第二定律的理解１．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。２．热力学过程方向性实例（１）高温物体热量Ｑ能自发传给热量Ｑ不能自发传给􀜩􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑低温物体（２）功能自发地完全转化为不能自发地完全转化为􀜩􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑内能（３）气体体积Ｖ１（较小）能自发膨胀到不能自发收缩到􀜩􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑气体体积Ｖ２（较大）（４）不同气体Ａ和Ｂ能自发混合成不能自发分离成􀜩􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑混合气体ＡＢ　　如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉。在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中（　　）Ａ．气体对外界做正功，气体内能增加Ｂ．外界对气体做正功，气体内能增加Ｃ．气体的温度升高，压强不变Ｄ．气体的体积减小，压强不变􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋十四　热学１２３　　解析　气体被迅速压缩，外界对气体做正功，气体内能增加，温度升高到硝化棉的燃点即可使其点燃，由理想气体状态方程ｐＶＴ＝Ｃ知，温度升高、体积减小，则压强增大，Ｂ项正确，Ａ、Ｃ、Ｄ项错误。答案　Ｂ１．对于一定质量的气体，忽略分子间的相互作用力。当气体温度降低时，下列说法中正确的是（　　）Ａ．气体分子的平均动能减小Ｂ．气体的内能增加Ｃ．气体一定向外界放出热量Ｄ．气体一定对外界做功１．答案　Ａ　温度是物体分子平均动能的标志，Ａ正确；一定质量的理想气体，温度降低时内能减小，Ｂ错误；改变物体内能的方式有做功和热传递两种，故Ｃ、Ｄ错误。解题关键　知道温度是物体分子平均动能的标志和改变物体内能的两种方式。２．一定质量的气体，不计分子之间作用力，在压缩过程中与外界没有热交换，则（　　）Ａ．外界对气体做功，温度降低，内能减小Ｂ．外界对气体做功，温度升高，内能增大Ｃ．气体对外界做功，温度降低，内能增大Ｄ．气体对外界做功，温度升高，内能减小２．答案　Ｂ　压缩过程中外界对气体做功，由ΔＵ＝Ｗ＋Ｑ、Ｑ＝０知，内能增大，不计分子势能变化，则分子平均动能增大，温度升高，Ｂ正确。易错警示　没有看到“不计分子之间作用力”，而考虑了分子势能的变化。３．（多选）当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是（　　）Ａ．两种气体分子的平均动能相等Ｂ．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率Ｃ．两种气体分子热运动的总动能相等Ｄ．两种气体分子热运动的平均速率相等３．答案　ＡＢ　因温度是分子平均动能的标志，所以选项Ａ正确，因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且Ｍ（Ｈ２）＜Ｍ（Ｏ２），平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故选项Ｄ错，选项Ｂ正确。虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不等，因此选项Ｃ错。故本题应选Ａ、Ｂ。４．下列说法正确的是（　　）Ａ．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增加Ｂ．液体中的悬浮微粒越小，布朗运动越明显Ｃ．封闭在汽缸中的气体，体积减小，压强一定减小Ｄ．两块纯净的铅板压紧后能合在一起，说明此时分子间不存在斥力４．答案　Ｂ　做功和热传递均可改变气体的内能，只知道吸热无法判断其内能变化情况，故Ａ错误；悬浮微粒越小，某一瞬间液体分子对悬浮微粒的撞击作用越不平衡，布朗运动越明显，故Ｂ正确；封闭在汽缸中的气体，体积减小，温度变化情况未知，因此无法判断压强变化情况，故Ｃ错误；分子间一定同时存在引力和斥力的作用，铅板能合在一起是由于引力大于斥力，故Ｄ错误。５．根据你学的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（　　）Ａ．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能Ｂ．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体Ｃ．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到１００％，制冷机却可以使温度降到－２７３．１５℃Ｄ．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来５．答案　Ａ　机械能可以全部转化为内能，而在引起其他变化时内能也可以全部转化为机械能，Ａ正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，Ｂ错误；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到１００％，制冷机也不能使温度降到－２７３．１５℃，只能无限地接近－２７３．１５℃，永远不能达到，Ｃ错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可以制造出来，Ｄ错误。考点三固体、液体和气体　　一、固体的微观结构１．固体分类固体可分为晶体、非晶体两类。２．晶体与非晶体的比较宏观外形物理性质晶体单晶体有天然规则的形状（１）有确定的熔点（２）各向异性多晶体没有确定的形状（１）有确定的熔点（２）各向同性非晶体没有确定的形状（１）没有确定的熔点（２）各向同性　　３．晶体的微观结构（１）规则性：单晶体的物质微粒（原子、分子或离子）是按