专题七 选修3-3考情分析备考定向 第16讲 热学核心梳理-5-知识脉络梳理规律方法导引核心梳理-6-知识脉络梳理规律方法导引1.知识规律 (1)分子动理论:分子直径的数量级是10-10 m;分子永不停息地做 无规则 运动;分子间存在相互的引力和斥力。 (2)气体实验 定律。(3)热力学定律。 热力学第一定律:U=W+Q。 热力学第二定律:自然界中进行的涉及热现 象的宏观过 程都 具有方向性。 2.思想方法 (1)物理思想:模型思想、控制变量。 (2)物理方法:假设法、控制变量法。高频考点-7-命题热点一命题热点二命题热点三分子动理论 内能 常以选择题 形式考查分子动理论、物体内能的内容。 例1(多选)有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( ) A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变 B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈 C.物体的内能是物体中所有分子热运动动 能和分子势能的总和 D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的 E.外界对物体做功,物体的内能必定增加ABC 高频考点-8-命题热点一命题热点二命题热点三解析 温度是分子平均动能的标志,温度不变,分子的平均动能一定 不变,选项A正确;同样当物体温度升高时,分子的平均动能增加,也 就是分子运动变剧烈,选项B正确;物体的内能包括物体中所有分子 动能与分子势能的总和,选项C正确;布朗运动是由悬浮在液体中的 微粒受到液体分子无规则碰撞引起的,选项D错误;根据热力学第一 定律可知,外界对物体做功的同时,若物体放出热量,内能有可能减 小或不变,选项E错误。高频考点-9-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引 高频考点-10-命题热点一命题热点二命题热点三例2(多选)两个相距较远 的分子仅在分子力作用下由静止开始 运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是( ) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变BCE 解析 分子力F与分子间距r的关系是当 rr0时F为引力。综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到 最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,选项A错误。分子力 为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能 增大,故选项B正确,选项D错误。因仅有分子力作用,故只有分子动 能与分子势能之间发生转化,分子势能减小时分子动能增大,分子 势能增大时分子动能减小,其总和不变,选项C、E均正确。高频考点-11-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引 高频考点-12-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法分子动理论的三个核心规律 (1)分子模型、分子数。(2)分子运动:分子做永不停息的无规则运动,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。高频考点-13-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练 1(多选)下列说法正确的是( ) A.当两个分子间的距离为r0(平衡位置)时,分子势能最小 B.布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则 运动 C.一定量的气体,在体积不变时 ,单位时间 分子平均碰撞器壁的 次数随着温度降低而减小 D.液晶的光学性质不随温度、电磁作用变化而改变AC高频考点-14-命题热点一命题热点二命题热点三热力学定律 固体、液体的性质 常以选择题 的形式考查气体、固体、液体的性质。 例3(多选)下列说法正确的是( ) A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏 加德罗常数 B.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,水 蒸发越快 C.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海 水的一部分内能转化为机械能是可能的AD高频考点-15-命题热点一命题热点二命题热点三解析 阿伏加德罗常数= ,因此选项A正确;空气相对湿 度越大时,空气中水蒸气压强越接近该温度下的饱和汽压,水蒸发 越慢,选项B错误;液体表面张力的方向与液面平行,选项C错误;根据 热力学第一定律和第二定律,内能的一部分转化为机械能是可行的 ,选项D正确。高频考点-16-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引 高频考点-17-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法理想气体相关三量U、W、Q的分析思路 (1)对内能变化量U的分析思路: 由理想气体温度变化分析理想气体内能变化。温度升高,内能 增加;温度降低,内能减少。 由公式U=W+Q分析内能变化。 (2)对做功W的分析思路: 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀,气体对外界做功; 体积被压缩,外界对气体做功。 由公式W=U-Q分析气体做功情况。 (3)对气体吸、放热Q的分析思路: 一般由公式Q=U-W分析气体的吸、放热情况。高频考点-18-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练 2(多选)(2017全国卷)如图所示,用隔板将一绝热 汽 缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热 活塞之间 是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩 散至整个汽缸。待气体达 到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系 统不漏气。下列说法正确的是 。 A.气体自发扩 散前后内能相同 B.气体在被压缩 的过程中内能增大 C.在自发扩 散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩 的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩 的过程中,气体分子的平均动能不变ABD高频考点-19-命题热点一命题热点二命题热点三气体实验 定律和理想气体状态方程 常以计算题形式考查气体状态参量的变化。 例4如图所示,竖直放置、粗细均匀且足够长 的U形玻璃管与 容积为 V0=12 cm3的金属球形容器连通,用U形玻璃管中的水银柱 封闭一定质量的理想气体。开始时,U形玻璃管右侧水银面比左 侧水银面高出h1=15 cm,水银柱上方空气柱长 h0=6 cm。现在左 管中加入水银,保持温度不变,使两边水银柱在同一高度。(已知大 气压p0=1.0105 Pa,水银=13.6103 kg/m3,U形玻璃管的横截面积 为S=0.5 cm2)求:(1)需要加入的水银柱长度。 (2)此过程中被封气体是吸热还 是放热。答案 (1)27 cm (2)放热 高频考点-20-命题热点一命题热点二命题热点三解析 (1)p1=p0-ph1 V1=V0+h0S=15 cm3 p2=p0 p1V1=p2V2得V2=12 cm3 即水银刚好到球的底部,加入的水银为 h=h1+2h0=27 cm。 (2)气体温度不变,内能不变,外界对气体做功,根据热力学第一定 律U=W+Q可知气体放热。高频考点-21-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引 高频考点-22-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法应用气体实验定律的解题思路 (1)选择对象即某一定质量的理想气体。 (2)找出参量气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、 T2。 (3)认识过程认清变化过程是正确选用物理规律的前提。 (4)列出方程选用某一实验定律或气态方程,代入具体数值 求解,并讨论结果的合理性。高频考点-23-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练 3右图为 一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管,管内有 一段被水银密闭的气体,下管足够长 ,图中管的截面积分别为 S1=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长 度为h1=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm, 大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强,气体初始温度为 300 K,若缓慢升高气体温度。(g取10 m/s2)试求:(1)当粗管内的水银刚 被全部挤出时气体的温度; (2)当气体温度为525 K时,水银柱上端距玻璃管最上端的距离。答案 (1)350 K (2)24 cm 高频考点-24-命题热点一命题热点二命题热点三-25-12341.(多选)下列说法正确的是( ) A.在较暗的房间里,看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是 布朗运动 B.随着分子间距离增大,分子间作用力减小,分子势能也减小 C.“第一类永动机”不可能制成,是因为它违反了能量守恒定律 D.一定量理想气体发生绝热 膨胀时 ,其内能不变AC -26-12342.(多选)关于热现 象和热学规律,下列说法正确的是( ) A.布朗运动就是液体分子的无规则 运动 B.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点 C.热量不可能从低温物体传到高温物体 D.物体的体积增大,分子势能不一定增加 E.一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外 界吸热BDE-27-12343.一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象如图所示,它由 状态A经等容过程到状态B,再经等压过 程到状态C。设A、B、C 状态对应 的温度分别为 TA、TB、TC,则TA= TC。从状态B 到状态C过程气体 (选填“吸”或“放”)热。 -28-12344.(2016全国卷) (1)一定量的理想气体从状态a开始,经历 等温或 等压过 程ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T图象如图所示,其中对 角线ac的延长线过 原点O。下列判断正确的是 。 A.气体在a、c两状态的体积相等 B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的 功 (2)一氧气瓶的容积为 0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20倍大气 压。某实验 室每天消耗1倍大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的 压强降低到2倍大气压时 ,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求 这瓶氧气重新充气前可供该实验 室使用多少天。答案 (1)ABE (2)4天 -29-1234解析 (1)ac延长后过原点,所以ac是等容线,A选项正确;根据图象, TaTc,一定量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大 ,B选项正确;cd过程中,温度不变,内能不变,根据热力学第一定律 U=Q+W,向外界放出的热量等于外界对气体做的功,C选项错误; 在过程da中,U0,即W+Q0,吸收的热量应大于气体对外界做的 功,D选项错误;在过程da中,外界对气体做的功为W1=pd(Va-Vd)= pdVa-pdVd,d和a压强相等,所以W1=paVa-pdVd,bc过程中气体对外界做 功W2=pc(Vb-Vc),b、c压强相同,所以W2=pbVb-pcVc,c和d,a和b温度相 同,所以paVa=pbVb,pdVd=pcVc,W1=W2,E选项正确。-30-1234(2)设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2倍大气压)时 ,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1 设用去的氧气在p0(1倍大气压)压强下的体积为V0,则有 p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为联立式,并代入数据得N=4。 怎样得高分-31-汽缸、活塞类问题类问题 分析 【典例示范】 如图所示,一直立的汽缸用质量为m的活塞封闭一定质量的理想 气体,活塞横截面积为 S,气体最初的体积为 V0,最初的压强为 ,汽 缸内壁光滑且缸壁导热 性能良好。开始活塞被固定在A处,打开固 定螺栓K,活塞下落,经过 足够长时间 后,活塞停在B处。设周围环 境温度保持不变,已知大气压强为p0,重力加速度为g,若一定质量 理想气体的内能仅由温度决定。求:(1)活塞停在B处时 缸内封闭气体的体积V。 (2)整个过程中通过缸壁传递 的热量Q。怎样得高分-32-分析推理:1.汽缸内气体温度与周围环境温度相同。 2.活塞停在B处说明活塞此时受力平衡。 3.汽缸内气体内能不变。怎样