（江蘇專用）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第13單元 熱學(xué)學(xué)案

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1、 第13單元 熱學(xué) 高考熱點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 要求 2014年 2015年 2016年 2017年 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 分子動(dòng)理論 Ⅰ 33(1) 33(1) 33(1) 固體、液體和氣體 Ⅰ 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 33(1) 33(2) 33(1) 氣體實(shí)驗(yàn)定律、狀態(tài)方程 Ⅱ 33 33(2) 33(2) 33(2) 33 33 33 33(2) 33 33 熱力學(xué)定律和能量守恒定律 Ⅰ 33(1)

2、33(1) 33(1) 33 33(2) 33 33 考情分析 1.本單元的主要內(nèi)容是分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)、固體和液體的基本性質(zhì)、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律,分子動(dòng)理論、阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用、氣體實(shí)驗(yàn)定律及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用是高考命題的熱點(diǎn). 2.擴(kuò)散和布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、阿伏伽德羅常數(shù)、分子力和分子勢(shì)能、分子平均動(dòng)能和溫度、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋、油膜法測(cè)分子直徑、晶體與液晶、液體的表面張力等是本單元的基礎(chǔ)知識(shí),氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)定律是本單元的重點(diǎn)知識(shí),應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律的解題方法是教學(xué)重點(diǎn). 第32講　分子動(dòng)理論　內(nèi)能　用油膜

3、法估測(cè)分子的大小 一、分子動(dòng)理論 1.物體是由大量分子組成的 (1)分子直徑大小的數(shù)量級(jí)為　　　　 m.? (2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)為　　　　 kg.? (3)阿伏伽德羅常數(shù)NA:1 mol的任何物質(zhì)所含的分子數(shù),NA=　　　　mol-1.? 2.分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng) (1)擴(kuò)散現(xiàn)象:相互接觸的物體的分子或原子彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象.溫度越　　　　,擴(kuò)散越快.? (2)布朗運(yùn)動(dòng):在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的微小顆粒的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng).布朗運(yùn)動(dòng)反映了　　　　的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),顆粒越　　　　,運(yùn)動(dòng)越明顯;溫度越　　　　,運(yùn)動(dòng)越劇烈.? 3.分子力 (1)分子間同時(shí)存

4、在著　　　　和　　　　,實(shí)際表現(xiàn)的分子力是它們的　　　　.? (2)引力和斥力都隨著距離的增大而　　　　,但分子間距離變化相等時(shí)斥力比引力變化得　　　　.? (3)分子間的作用力隨分子間距離r變化的關(guān)系如圖32-1所示:當(dāng)rr0時(shí),表現(xiàn)為　　　　;當(dāng)r>10r0時(shí),分子力變得十分微弱,可忽略不計(jì).? 圖32-1 二、物體的內(nèi)能 1.分子的平均動(dòng)能:物體內(nèi)所有分子動(dòng)能的平均值.　　　　是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,物體溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的　　　　增大.? 2.分子勢(shì)能:與分子　　　　有關(guān).分子勢(shì)能的大小隨分子間距離的變化曲

5、線如圖32-2所示(規(guī)定分子間距離無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零).? 圖32-2 3.物體的內(nèi)能:物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)　　　　與　　　　的總和.物體的內(nèi)能跟物體的　　　　、　　　　及物體的　　　　都有關(guān)系.? 三、用油膜法估測(cè)分子的大小 將油酸滴在水面上,讓油酸盡可能散開,可認(rèn)為油酸在水面上形成　　　　油膜,如果把分子看作　　　　,單層分子油膜的厚度就可以看作油酸分子的直徑,如圖32-3所示,測(cè)出油酸的體積V和油膜的面積S,就可以算出分子的直徑d,則d=　　　　.? 圖32-3 【思維辨析】 (1)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng). (　　) (2)溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈.

6、(　　) (3)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大. (　　) (4)-33 ℃=240 K. (　　) (5)分子動(dòng)能指的是由于分子定向移動(dòng)具有的能. (　　) (6)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大. (　　) (7)內(nèi)能相同的物體,它們的分子平均動(dòng)能一定相同. (　　) 【思維拓展】 分子的體積如何表示? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 考點(diǎn)一　阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用 宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁 作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度ρ與作為微觀量的分子直徑d、分

7、子質(zhì)量m、分子體積V0都可通過阿伏伽德羅常數(shù)聯(lián)系起來.如圖32-4所示. ρ　 圖32-4 (1)一個(gè)分子的質(zhì)量:m=. (2)一個(gè)分子所占的體積:V0=(估算固體、液體分子的體積或氣體分子平均占有的空間). (3)1 mol物體的體積:Vmol=. (4)質(zhì)量為M的物體中所含的分子數(shù):n=NA. (5)體積為V的物體中所含的分子數(shù):n=NA. 考向一　液體、固體分子模型 1 [2017·江蘇卷] 科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究生物蛋白分子.資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol,其分子可視為半徑為3×10-9 m的球,已知阿伏伽德羅常數(shù)為6.0×102

8、3 mol-1.請(qǐng)估算該蛋白的密度.(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) ■ 建模點(diǎn)撥 固體、液體分子一個(gè)一個(gè)緊密排列,可將分子看成球體或立方體,如圖32-5所示,分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長,所以d=(球體模型)或d=(立方體模型). 圖32-5 考向二　氣體分子模型 2 已知地球大氣層的厚度h遠(yuǎn)小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,地面大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度大小為g.由此可估算得,地球大氣層空氣分子總數(shù)為　　　　,空氣分子之間的平均距離為　　　　.? ■ 建模點(diǎn)撥 氣體分子不是一個(gè)一

9、個(gè)緊密排列的,它們之間的距離很大,所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間.如圖32-6所示,此時(shí)每個(gè)分子占有的空間視為棱長為d的立方體,所以d=. 圖32-6 考點(diǎn)二　分子動(dòng)理論的應(yīng)用 考向一　布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng) 項(xiàng)目 布朗運(yùn)動(dòng) 分子熱運(yùn)動(dòng) 活動(dòng)主體 固體小顆粒 分子 區(qū)別 　是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng),能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到 　是分子的運(yùn)動(dòng),分子不論大小都做熱運(yùn)動(dòng),熱運(yùn)動(dòng)不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到 共同點(diǎn) 　都是永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng),都隨溫度的升高而變得更加劇烈,都是肉眼所不能看見的 聯(lián)系 　布朗運(yùn)動(dòng)是小顆粒受到周圍做熱運(yùn)動(dòng)的分子撞擊作用不平衡而

10、引起的,它是分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 3 (多選)[2016·江蘇漣水中學(xué)質(zhì)檢] 關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng),下列說法不正確的是 (　　) A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.布朗運(yùn)動(dòng)就是懸浮的固體微粒分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.氣體分子的運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng) D.液體中的懸浮微粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)就越不明顯 E.布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬? 考向二　分子間的作用力與分子勢(shì)能 4 (多選)[2017·山西晉城二模] 將一個(gè)分子P固定在O點(diǎn),另一個(gè)分子Q從圖中的A點(diǎn)由靜止釋放,兩分子之間的作用力與間距關(guān)系的圖像如圖32-7所示,則下列說法正確的是 (　　) 圖3

11、2-7 A.分子Q由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中,先加速再減速 B.分子Q在C點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小 C.分子Q在C點(diǎn)時(shí)加速度大小為零 D.分子Q由A點(diǎn)釋放后運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)左側(cè)的過程中,加速度先增大后減小再增大 E.該圖能表示固、液、氣三種狀態(tài)下分子力隨分子間距變化的規(guī)律 ■ 方法技巧 (1)分子勢(shì)能在平衡位置有最小值,無論分子間距離如何變化,靠近平衡位置,分子勢(shì)能減小,反之增大. (2)判斷分子勢(shì)能的變化有兩種方法 ①看分子力的做功情況. ②直接由分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷,但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別. 考向三　物體的內(nèi)能 1.物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較

12、 內(nèi)能 機(jī)械能 定義 　物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和 　物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱 決定因素 　與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān) 　跟宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、參考系和零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān) 量值 　任何物體都有內(nèi)能 　可以為零 測(cè)量 　無法測(cè)量 　可測(cè)量 本質(zhì) 　微觀分子的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果 　宏觀物體的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果 運(yùn)動(dòng)形式 　熱運(yùn)動(dòng) 　機(jī)械運(yùn)動(dòng) 聯(lián)系 　在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,能的總量守恒 2.內(nèi)能和熱量的比較 內(nèi)能 熱量 區(qū)別 　是狀態(tài)量,狀態(tài)確定,系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確定.一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的

13、內(nèi)能 　是過程量,它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過程中轉(zhuǎn)移的能量 聯(lián)系 　在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下,物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量 5 (多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法不正確的是 (　　) A.溫度相等的1 kg和100 g的水內(nèi)能相同 B.物體內(nèi)能增加,一定要從外界吸收熱量 C.熱量只能從內(nèi)能多的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能少的物體 D.在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,它的內(nèi)能會(huì)減少 E.物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的內(nèi)能不一定比靜止時(shí)的內(nèi)能大 式題 (多選)[2017·太原二模] 如圖32-8所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,兩分子之間的相互作用力的合力F

14、與兩分子間距離x的關(guān)系如圖中曲線所示,F>0表現(xiàn)為斥力,F<0表現(xiàn)為引力,a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置,現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放,則 (　　) 圖32-8 A.乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng),由b到c做減速運(yùn)動(dòng) B.乙分子從a到c做加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)速度最大 C.乙分子由a到c的過程中,兩分子組成的系統(tǒng)的分子勢(shì)能一直減少 D.乙分子由a到d的過程中,兩分子組成的系統(tǒng)的分子勢(shì)能一直減少 E.乙分子位于c點(diǎn)時(shí),兩分子組成的系統(tǒng)的分子勢(shì)能最小 考點(diǎn)三　用油膜法估測(cè)分子的大小 (1)油膜體積的測(cè)定——積聚法:由于一滴純油酸中含有的分子數(shù)仍很大,形成的單層分子所占面積太大,不便

15、于測(cè)量,故實(shí)驗(yàn)中先把油酸溶于酒精中稀釋,測(cè)定其濃度,再測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù),取一滴用于實(shí)驗(yàn),最后計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積作為油膜的體積. (2)油膜面積的測(cè)定:如圖32-9所示,將畫有油酸薄膜輪廓的有機(jī)玻璃板取下放在坐標(biāo)格紙上,以邊長為1 cm的方格為單位,數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的格數(shù)(不足半格的舍去,超過半格的計(jì)為1格),計(jì)算出油膜的面積S. 圖32-9 6 [2017·江蘇聯(lián)考] “用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①向體積為V1的純油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液總體積為V2; ②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0

16、; ③先往邊長為30~40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水; ④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓; ⑤將描有油酸薄膜輪廓的玻璃板,放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標(biāo)紙上,讀出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N. 上述過程中遺漏的步驟是 　　　　;油酸分子直徑的表達(dá)式是d=　　　　.? 式題 [2017·鄭州質(zhì)檢] 在“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中,將一滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻痱子粉的水槽中,待油膜充分散開后,在玻璃板上描出油膜的輪廓,隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上,其形狀如圖32-10所示.坐標(biāo)紙上正方形小

17、方格的邊長為1 cm,該油膜的面積是　　　　m2;已知油酸酒精溶液中油酸濃度為0.2%,400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的體積是1.2 mL,則油酸分子的直徑為　　　　m.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)? 圖32-10 ■ 規(guī)律總結(jié) 1.注意事項(xiàng) (1)油酸在水面上形成油膜時(shí)先擴(kuò)散后收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓. (2)在有機(jī)玻璃板上描繪油酸薄膜輪廓時(shí)動(dòng)作要輕而迅速,視線要始終與玻璃板垂直. 2.誤差分析 (1)油酸酒精溶液配制后長時(shí)間放置,溶液的濃度容易改變,會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來較大誤差; (2)利用小格子數(shù)計(jì)算輪廓面積時(shí),輪廓的不規(guī)則性容易帶來計(jì)算誤差; (3)測(cè)量量筒內(nèi)溶液增加1 m

18、L的滴數(shù)時(shí),產(chǎn)生誤差; (4)油膜形狀的畫線誤差. 第33講　固體、液體、氣體的性質(zhì)　熱力學(xué)定律 一、固體和液體 1.固體可以分為晶體和　　　　兩種,晶體又分為單晶體和　　　　.? 2.晶體的微觀結(jié)構(gòu):晶體的形狀和物理性質(zhì)與非晶體不同,晶體中原子(或分子、離子)按照一定的規(guī)則排列,具有空間上的　　　　性.? 3.液體的表面張力:液體的表面張力使液面具有　　　　的趨勢(shì),表面張力跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直.? 4.液晶:具有液體的　　　　性,具有晶體的光學(xué)各向　　　　性.? 二、氣體 1.氣體的狀態(tài)參量 (1)壓強(qiáng):氣體壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁撞擊的宏觀表現(xiàn),其決

19、定因素有　　　　和單位體積內(nèi)的　　　　數(shù).? (2)體積:氣體分子所能到達(dá)空間的體積,即氣體所充滿的容器的容積. (3)溫度:宏觀上溫度表示物體的冷熱程度,微觀上溫度是　　　　的標(biāo)志,熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T=(t+　　　　) K.? 2.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) (1)氣體分子之間的距離大約是分子直徑的　　　　倍,氣體分子之間的相互作用力十分微弱,可忽略不計(jì).? (2)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)速率分布表現(xiàn)為“　　　　　　　　”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.? (3)溫度一定時(shí),某種氣體分子速率分布是確定的,平均速率是確定的.溫度升高時(shí),氣體分子的　　　　增大,但并非每個(gè)分子的速率都增大.? 3.氣體實(shí)驗(yàn)

20、定律 定律 項(xiàng)目　　　　　 玻意耳定律 查理定律 蓋—呂薩克定律 內(nèi)容 　一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)與體積成　　　　比? 　一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成　　　　比? 　一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,體積與熱力學(xué)溫度成　　　　比? 表達(dá)式 　　　? 　　　? 　　　? 圖像 4.理想氣體狀態(tài)方程 (1)理想氣體:把在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從　　　　　　　　的氣體稱為理想氣體.在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時(shí),實(shí)際氣體可以看作理想氣體.理想氣體的分子間除碰撞外不考慮其他作用,一定質(zhì)量的某種理想

21、氣體的內(nèi)能僅由　　　　決定.? (2)理想氣體狀態(tài)方程:　　　　　　　　(質(zhì)量一定的理想氣體).? 三、熱力學(xué)定律 1.熱力學(xué)第一定律:一般情況下,如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程,那么外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體　　　　的增量.表達(dá)式為ΔU=　　　　.? 2.熱力學(xué)第二定律 (1)內(nèi)容:不可能使熱量由　　　　溫物體傳遞到　　　　溫物體,而不引起其他變化;不可能從　　　　熱源吸收熱量并把它全部用來對(duì)外　　　　,而不引起其他變化.? (2)微觀意義:一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性　　　　的方向進(jìn)行.? 3.熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)零度不可能達(dá)

22、到. 四、物體的內(nèi)能 1.能量守恒定律:能量既不會(huì)　　　　,也不會(huì)　　　　,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從　　　　轉(zhuǎn)移到　　　　,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量　　　　.? 2.永動(dòng)機(jī):第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的,因?yàn)樗`反了　　　　　　　　;第二類永動(dòng)機(jī)也是不可能制成的,因?yàn)樗`反了　　　　　　　　.? 【思維辨析】 (1)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的. (　　) (2)液晶是液體和晶體的混合物. (　　) (3)水蒸氣達(dá)到飽和時(shí),水蒸氣的壓強(qiáng)不再變化,這時(shí)水不再蒸發(fā)和凝結(jié). (　　) (4)壓強(qiáng)極大的氣體不遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律. (　　) (5)做功和熱傳遞

23、的實(shí)質(zhì)是相同的. (　　) (6)絕熱過程中,外界壓縮氣體做功20 J,氣體的內(nèi)能一定減少. (　　) (7)物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變. (　　) (8)熱機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化. (　　) 【思維拓展】 　　試推導(dǎo)理想氣體壓強(qiáng)公式,并說明影響氣體壓強(qiáng)的因素. 假設(shè)有一個(gè)容積為V的容器,容器內(nèi)所裝氣體分子的總數(shù)為N,容器內(nèi)單位體積分子數(shù)為n,其中n=,每個(gè)氣體分子質(zhì)量為m,我們?cè)谶@個(gè)容器的內(nèi)壁附近作一個(gè)小的正立方體,小立方體與容器內(nèi)壁相接觸的面積為S,令小立方體的邊長為l=vΔt,其中v為氣體分子平均速率,Δt是我們所取的一小段考查的時(shí)間

24、間隔.小立方體內(nèi)氣體分子的總數(shù)為N',N'=nSl=nSvΔt,在Δt內(nèi),這個(gè)小立方體內(nèi)的氣體分子有六分之一都將與接觸面發(fā)生碰撞. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 考點(diǎn)一　固體和液體的性質(zhì) 考向一　固體的性質(zhì) 1 (多選)[2015·全國卷Ⅰ] 下列說法正確的是 (　　) A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體 B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以

25、轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變 ■ 規(guī)律總結(jié) (1)單晶體具有各向異性,但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性. (2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體,且是單晶體. (3)只要是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體,反之,必是非晶體. (4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化. 考向二　液體的性質(zhì) 2 (多選)下列說法正確的是 (　　) A.把一枚針輕放在水面上,它會(huì)浮在水面.這是因?yàn)樗砻娲嬖诒砻鎻埩? B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干凈的玻璃板上卻不能,這是因?yàn)橛椭顾谋砻鎻埩υ龃? C.在圍繞地球飛行的宇宙飛船中

26、,自由飄浮的水滴呈球形,這是表面張力作用的結(jié)果 D.在毛細(xì)現(xiàn)象中,毛細(xì)管中的液面有的升高,有的降低,這與液體的種類和毛細(xì)管的材質(zhì)有關(guān) E.當(dāng)兩薄玻璃板間夾有一層水膜時(shí),在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開,這是由于水膜具有表面張力的緣故 ■ 規(guī)律總結(jié) (1)表面張力的形成原因:表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力. (2)表面張力的方向:和液面相切,垂直于這部分液面的分界線. (3)表面張力的效果:表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì),使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小. 考向三　飽和汽壓和濕度的理解 3 (多選)關(guān)于飽

27、和汽壓和相對(duì)濕度,下列說法中正確的是 (　　) A.溫度相同的不同飽和汽的飽和汽壓都相同 B.溫度升高時(shí),飽和汽壓增大 C.在相對(duì)濕度相同的情況下,夏天比冬天的絕對(duì)濕度大 D.飽和汽壓和相對(duì)濕度都與體積無關(guān) E.水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)越大,人感覺越潮濕 ■ 規(guī)律總結(jié) (1)飽和汽壓跟液體的種類有關(guān),在相同的溫度下,不同液體的飽和汽壓一般是不同的. (2)飽和汽壓跟溫度有關(guān),飽和汽壓隨溫度的升高而增大. (3)飽和汽壓跟體積無關(guān),在溫度不變的情況下,飽和汽壓不隨體積的變化而變化. 考點(diǎn)二　氣體實(shí)驗(yàn)定律和氣體壓強(qiáng)的微觀解釋 1.三大氣體實(shí)驗(yàn)定律 (1)玻意耳定律(等溫變化):

28、p1V1=p2V2或pV=C(常數(shù)). (2)查理定律(等容變化): =C(常數(shù)). (3)蓋—呂薩克定律(等壓變化): =C(常數(shù)). 2.利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問題的基本思路 考向一　玻意耳定律 4 [2017·全國卷Ⅲ] 一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖33-1甲所示,玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2.K1長為l,頂端封閉,K2上端與待測(cè)氣體連通;M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通.開始測(cè)量時(shí),M與K2相通;逐漸提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高,此時(shí)水銀已進(jìn)入K1,且K1中水銀面比頂端低h,如圖乙所示.設(shè)測(cè)量過程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓

29、強(qiáng)均保持不變.已知K1和K2的內(nèi)徑均為d,M的容積為V0,水銀的密度為ρ,重力加速度大小為g.求: (1)待測(cè)氣體的壓強(qiáng); (2)該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng). 圖33-1 考向二　查理定律 5 [2017·山西三模] 如圖33-3所示,橫截面積為S的熱水杯蓋扣在水平桌面上,開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的溫度為27 ℃,壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)p0.當(dāng)封閉氣體溫度上升至30 ℃時(shí),水杯蓋恰好被整體頂起,放出少許氣體后又落回桌面,其內(nèi)部壓強(qiáng)立即減為p0,溫度仍為30 ℃.再經(jīng)過一段時(shí)間,由于室溫的降低,內(nèi)部氣體溫度

30、降至21 ℃.整個(gè)過程中封閉氣體均可視為理想氣體.求: (1)當(dāng)封閉氣體溫度上升至30 ℃且水杯蓋未被頂起時(shí)的壓強(qiáng)p1; (2)當(dāng)封閉氣體溫度下降至21 ℃時(shí),豎直向上提起杯蓋所需的最小力Fmin. 圖33-2 考向三　蓋—呂薩克定律 6 [2017·全國卷Ⅱ] 一熱氣球體積為V,內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣,氣球外冷空氣的溫度為Tb.已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度T0時(shí)的密度為ρ0,該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓,重力加速度大小為g. (1)求該熱氣球所受浮力的大小; (2)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力;

31、 (3)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0,求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量. 考點(diǎn)三　氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像問題 (1)利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量,不同溫度的兩條等溫線,不同體積的兩條等容線,不同壓強(qiáng)的兩條等壓線的關(guān)系. 例如:在圖33-3甲中,虛線為等容線,A、B分別是虛線與T2、T1兩條等溫線的交點(diǎn),可以認(rèn)為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài),溫度必然升高,所以T2>T1. 圖33-3 又如圖乙所示,A、B兩點(diǎn)的溫度相等,從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大,體積一定減小,所以V2

32、過程 　　類別 圖線　　 特點(diǎn) 示例 等溫過程 p-V pV=CT(其中C為恒量),即p、V之積越大的等溫線溫度越高,線離原點(diǎn)越遠(yuǎn) p- p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,溫度越高 等容過程 p-T p=T,斜率k=,即斜率越大,體積越小 等壓過程 V-T V=T,斜率k=,即斜率越大,壓強(qiáng)越小 7 [2017·蘭州一模] 一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖33-4所示,氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pA=p0,溫度TA=T0,線段AB與V軸平行,BC的延長線過原點(diǎn).求: (1)氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB; (2)氣體在狀態(tài)C時(shí)的

33、壓強(qiáng)pC和溫度TC. 圖33-4 式題 [2017·上海靜安質(zhì)檢] 一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化,其p-圖線如圖33-5所示,變化順序?yàn)閍→b→c→d→a,圖中ab線段延長線過坐標(biāo)原點(diǎn),cd線段與P軸垂直,da線段與軸垂直.氣體在此狀態(tài)變化過程中 (　　) 圖33-5 A.a→b,壓強(qiáng)減小、溫度不變、體積增大 B.b→c,壓強(qiáng)增大、溫度降低、體積減小 C.c→d,壓強(qiáng)不變、溫度升高、體積減小 D.d→a,壓強(qiáng)減小、溫度升高、體積不變 ■ 方法總結(jié) 氣體狀態(tài)變化的圖像的應(yīng)用技

34、巧 (1)明確點(diǎn)、線的物理意義:求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題,應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài),它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量;圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程. (2)明確斜率的物理意義:在V-T圖像(或p-T圖像)中,比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小,可以比較表示這兩個(gè)狀態(tài)的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的大小,其規(guī)律是:斜率越大,壓強(qiáng)(或體積)越小;斜率越小,壓強(qiáng)(或體積)越大. 考點(diǎn)四　理想氣體狀態(tài)方程的求解 1.理想氣體 (1)宏觀上,理想氣體是指在任何條件下始終遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體,實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣

35、體. (2)微觀上,理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,分子本身沒有體積,即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間. 2.狀態(tài)方程:=C. 3.應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象,即某一定質(zhì)量的理想氣體; (2)確定氣體在始、末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2; (3)由狀態(tài)方程列式求解; (4)討論結(jié)果的合理性. 8 [2017·福建廈門一檢] 如圖33-6所示,內(nèi)壁光滑的水平放置氣缸被兩個(gè)活塞分成A、B、C三部分,兩活塞間用輕桿連接,活塞厚度不計(jì),在E、F兩處設(shè)有限制裝置,使左邊活塞只能在E、F之間運(yùn)動(dòng),E、F之間的容積為0.1V0.開始時(shí)左邊活塞

36、在E處,A部分的容積為V0,A部分內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng)),溫度為297 K;B部分的容積為1.1V0,B部分內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0,溫度恒為297 K;C部分內(nèi)為真空.現(xiàn)緩慢加熱A部分內(nèi)氣體,直至溫度升為399.3 K.求: (1)活塞剛離開E處時(shí)的溫度TE; (2)A部分內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)p. 圖33-6 式題 [2017·南昌十校二模] 如圖33-7所示,兩端開口、粗細(xì)均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中,管的上部有一定長度的水銀柱,兩段空氣柱被封閉在左、右兩側(cè)的豎直管中.開啟上部連通左、右水銀的閥門A,當(dāng)溫度為300

37、K時(shí),平衡時(shí)水銀柱的位置如圖所示,h1=h2=5 cm,L1=50 cm,大氣壓強(qiáng)為75 cmHg. (1)求右管內(nèi)空氣柱的長度L2; (2)關(guān)閉閥門A,當(dāng)溫度升至405 K時(shí),求左側(cè)豎直管內(nèi)空氣柱的長度L3.(大氣壓強(qiáng)保持不變) 圖33-7 ■ 方法總結(jié) 對(duì)于兩部分氣體的問題,一定要找好兩部分氣體之間的關(guān)系,比如壓強(qiáng)關(guān)系、體積關(guān)系等,分別找出兩部分氣體的初、末狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解. 考點(diǎn)五　熱力學(xué)定律的理解與應(yīng)用 考向一　熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用 1.改變內(nèi)能的兩種方式的比較 做功 熱傳

38、遞 區(qū)別 內(nèi)能變化情況 　外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對(duì)外界做功,物體的內(nèi)能減少 　物體吸收熱量,內(nèi)能增加;物體放出熱量,內(nèi)能減少 從運(yùn)動(dòng)形式上看 　宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)向物體的微觀分子熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化 　通過分子之間的相互作用,使同一物體的不同部分或不同物體間的分子熱運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化,是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 從能量的角度看 　其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程 　不同物體之間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 能的性質(zhì)變化情況 　能的性質(zhì)發(fā)生了變化 　能的性質(zhì)不變 聯(lián)系 　做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的 2.溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較 含義

39、 特點(diǎn) 溫度 　表示物體的冷熱程度,是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn),對(duì)個(gè)別分子來說,溫度沒有意義 狀態(tài)量 內(nèi)能 　物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和,它是由大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子的相對(duì)位置所決定的 熱量 　是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量,熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少 過程量 功 　做功過程是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程 3.對(duì)公式ΔU=Q+W符號(hào)的規(guī)定 符號(hào) W Q ΔU + 外界對(duì)物體做功 物體吸收熱量 內(nèi)能增加 - 物體對(duì)外界做功 物體放出熱量 內(nèi)能減少 4.幾種特殊情況 (1)若過程

40、是絕熱的,則Q=0,W=ΔU,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量. (2)若過程中不做功,即W=0,則Q=ΔU,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量. (3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即ΔU=0,則W+Q=0或W=-Q,外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量. 9 (多選)[2017·全國卷Ⅱ] 如圖33-8所示,用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分,隔板左側(cè)充有理想氣體,隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開,氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸.待氣體達(dá)到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是(　　) 圖33-8 A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同

41、 B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大 C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中,氣體對(duì)外界做功 D.氣體在被壓縮的過程中,外界對(duì)氣體做功 E.氣體在被壓縮的過程中,氣體分子的平均動(dòng)能不變 式題 (多選)[2017·全國卷Ⅲ] 如圖33-9所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是 (　　) 圖33-9 A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加 B.在過程ca中外界對(duì)氣體做功 C.在過程ab中氣體對(duì)外界做功 D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量 E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量 ■ 規(guī)律總結(jié) (1)做

42、功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對(duì)外做功,W為負(fù);體積縮小,外界對(duì)氣體做功,W為正. (2)如果研究對(duì)象是理想氣體,由于理想氣體沒有分子勢(shì)能,所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí),主要體現(xiàn)在分子平均動(dòng)能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化. 考向二　熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用 1.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解 (1)“自發(fā)地”說明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需要借助外界提供能量的幫助. (2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成,對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響.如吸熱、放熱、做功等. 2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與宏觀

43、過程的方向性,進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性. 10 (多選)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是 (　　) A.不可能從單一熱源吸收熱量,并把它全部用來做功 B.可能從單一熱源吸收熱量,并把它全部用來做功 C.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體 D.機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程 E.與熱現(xiàn)象有關(guān)的變化過程都具有方向性 ■ 規(guī)律總結(jié) 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,但在有外界影響的條件下,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,例如電冰箱;在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,例如氣體的等溫膨脹過程. 式題 (多選)關(guān)于第二

44、類永動(dòng)機(jī),下列說法正確的是(　　) A.能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機(jī)叫作第二類永動(dòng)機(jī) B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能在不引起其他變化的同時(shí)全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 E.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反熱力學(xué)第二定律 ■ 規(guī)律總結(jié) 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 第一類永動(dòng)機(jī) 第二類永動(dòng)機(jī) 　不消耗能量卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器 　從單一熱源吸熱,全部用來對(duì)外做功而不引起其

45、他變化的機(jī)器 　違背能量守恒定律,不可能實(shí)現(xiàn) 　不違背能量守恒定律,但違背熱力學(xué)第二定律,不可能實(shí)現(xiàn) 第34講　選修3-3計(jì)算題型突破 考點(diǎn)一　變質(zhì)量氣體計(jì)算題 　　分析變質(zhì)量問題時(shí),可以通過巧妙地選擇合適的研究對(duì)象,使這類問題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問題,用相關(guān)規(guī)律求解. 1.充氣問題 向球、輪胎等封閉容器中充氣是一個(gè)典型的變質(zhì)量的氣體問題.只要選擇容器內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對(duì)象,就可把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題. 2.抽氣問題 從容器內(nèi)抽氣的過程中,容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小,這屬于變質(zhì)量問題.分析時(shí),將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體

46、作為研究對(duì)象,可把抽氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題. 3.分裝問題 將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問題也是一個(gè)典型的變質(zhì)量問題.分析這類問題時(shí),可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體看成整體來作為研究對(duì)象,可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題. 4.漏氣問題 容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,屬于變質(zhì)量問題,不能用相關(guān)方程求解.如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象,便可使問題變成一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化,再用相關(guān)方程求解即可. 1 容積為5×10-3 m3的容器內(nèi)盛有理想氣體,若用最大容積為0.1×10-3 m3的活塞抽氣筒抽氣,在溫度不變的情況下抽氣10次,容器內(nèi)剩

47、余氣體的壓強(qiáng)是最初壓強(qiáng)的幾分之幾? 式題 [2017·廣東惠州模擬] 如圖34-1所示,噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器,其藥液桶的總?cè)莘e為14 L,裝入藥液后,封閉在藥液上方的空氣體積為2 L,氣壓為1 atm.打氣筒活塞每次可以打進(jìn)氣壓為1 atm、體積為0.2 L的空氣.(不考慮環(huán)境溫度的變化) (1)要使藥液上方的氣體壓強(qiáng)增大到5 atm,應(yīng)打氣多少次? (2)如果藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到5 atm時(shí)停止打氣,并開始向外噴藥,那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時(shí),筒內(nèi)剩下的藥液還有多少升? 圖34-

48、1 考點(diǎn)二　“氣缸類”計(jì)算題 　　“氣缸類”計(jì)算題解題的關(guān)鍵是壓強(qiáng)的計(jì)算,對(duì)于活塞和氣缸封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,可根據(jù)情況靈活地隔離活塞或氣缸為研究對(duì)象,受力分析時(shí)一定要找到研究對(duì)象跟哪些氣體接觸,接觸氣體對(duì)它都有力的作用,氣體的壓力一定與接觸面垂直并指向受力物體. 2 [2017·山西聯(lián)考] 如圖34-2所示,上端開口的光滑圓柱形絕熱氣缸豎直放置,質(zhì)量m=5 kg,橫截面積S=50 cm2的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi),在氣缸內(nèi)距缸底某處設(shè)有體積可忽略的卡環(huán)a、b,使活塞只

49、能向上滑動(dòng),開始時(shí)活塞擱在a、b上,缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng),溫度為300 K.現(xiàn)通過內(nèi)部電熱絲緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體,直至活塞恰好離開 a、b.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2. (1)求加熱后氣缸內(nèi)氣體的溫度; (2)繼續(xù)加熱氣缸內(nèi)的氣體,使活塞緩慢上升H=0.1 m(活塞未滑出氣缸),若氣體的內(nèi)能的變化量為18 J,則此過程中氣體是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少? 圖34-2 式題 [2017·全國卷Ⅰ] 如圖34-3所示,容積均為V的氣缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通,閥門K2位于細(xì)管的

50、中部,A、B的頂部各有一閥門K1、K3;B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略).初始時(shí),三個(gè)閥門均打開,活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3,通過K1給氣缸充氣,使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27 ℃,氣缸導(dǎo)熱. (1)打開K2,求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng); (2)接著打開K3,求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置; (3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃,求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng). 圖34-3 考點(diǎn)三　“液柱類”計(jì)算題 　　對(duì)于水和水銀封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,我們經(jīng)常用參考液片法,選取假想的液體薄片

51、(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等,進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng).例如,圖34-4中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A,在其最低處取一液片B,由其兩側(cè)受力平衡可知(pA+ph0)S=(p0+ph+ph0)S,即pA=p0+ph. 圖34-4 3 [2016·全國卷Ⅲ] 一U形玻璃管豎直放置,左端開口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞.初始時(shí),管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖34-5所示.用力向下緩慢推活塞,直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止.求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離.已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動(dòng)的過程中,沒有

52、發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強(qiáng)p0=75.0 cmHg.環(huán)境溫度不變. 圖34-5 式題 [2016·全國卷Ⅰ] 在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng),兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp=,其中σ=0.070 N/m.現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升,已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2. (1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差; (2)忽略水溫隨水深的變化,在氣泡上升到十分接近水

53、面時(shí),求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值. 考點(diǎn)四　“狀態(tài)圖線綜合應(yīng)用類”計(jì)算題 (1)p-V圖像、V-T圖像、p-T圖像的理解. ①要能夠識(shí)別p-V圖像、p-T圖像、V-T圖像中的等溫線、等容線和等壓線,能從圖像上解讀出狀態(tài)參量和狀態(tài)變化過程. ②依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,得到p=CT··T,認(rèn)識(shí)p-圖像、V-T圖像、p-T圖像斜率的意義. ③作平行于橫軸(或縱軸)的平行線,與同一坐標(biāo)系內(nèi)的兩條p-V線(或p-線)、兩條V-T線或兩條p-T線交于兩點(diǎn),兩點(diǎn)橫坐標(biāo)(或縱坐標(biāo))

54、相同,依據(jù)縱坐標(biāo)(或橫坐標(biāo))關(guān)系,比較第三物理量的關(guān)系. (2)對(duì)于熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題,主要是會(huì)根據(jù)圖像判斷做功情況和內(nèi)能變化情況,然后根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷吸、放熱情況. ①做功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對(duì)外做功,W為負(fù);體積縮小,外界對(duì)氣體做功,W為正. ②如果研究對(duì)象是理想氣體,則由于理想氣體沒有分子勢(shì)能,所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí),主要體現(xiàn)在分子平均動(dòng)能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化. 4 [2017·大連二模] 一定質(zhì)量的理想氣體,狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖34-6所示的p-V圖線描述,其中D→A為等溫線,氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為TA=30

55、0 K,求: (1)氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度; (2)若氣體在A→B過程中吸熱1000 J,則在A→B過程中氣體內(nèi)能如何變化?變化了多少? 圖34-6 式題 [2017·黑龍江牡丹江一中摸底] 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖像如圖34-7所示.已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃. (1)該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少攝氏度? (2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少? 圖34-7

56、 教師詳解(聽課手冊(cè)) 第十三單元　熱學(xué) 第32講　分子動(dòng)理論　內(nèi)能　用油膜法估測(cè)分子的大小 【教材知識(shí)梳理】 核心填空 一、1.(1)10-10　(2)10-26　(3)6.02×1023 2.(1)高　(2)液體分子　小　高 3.(1)引力　斥力　合力　(2)減小　快 (3)斥力　零　引力 二、1.溫度　平均動(dòng)能　2.間距 3.動(dòng)能　分子勢(shì)能　溫度　體積　分子的摩爾數(shù)(或分子數(shù)) 三、單層分子　球形　 思維辨析 (1)(×)　(2)(√)　(3)(

57、×)　(4)(√)　(5)(×) (6)(√)　(7)(×) 思維拓展 (1)球體模型:將分子視為球體,V0=(d表示分子直徑); (2)立方體模型:將分子視為立方體V0=d3(d表示分子間距). 固體、液體分子體積V0=(V表示摩爾體積),但對(duì)氣體V0表示一個(gè)氣體分子平均占據(jù)的體積,因?yàn)闅怏w分子之間的間隙不能忽略. 【考點(diǎn)互動(dòng)探究】 考點(diǎn)一 例1　1×103 kg/m3 [解析] 摩爾體積V=πr3NA 由密度ρ=,解得ρ= 代入數(shù)據(jù)得ρ=1×103 kg/m3 例2　 [解析] 大氣壓是由地球大氣層的重力產(chǎn)生,設(shè)大氣層質(zhì)量為m,地球表面積為S 可知mg=p0S,

58、S=4πR2 大氣分子數(shù)n= 氣體分子間距大,所以把每一個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間認(rèn)為是一個(gè)立方體模型,立方體邊長即為分子間平均距離,假設(shè)為a, 因?yàn)榇髿鈱拥暮穸冗h(yuǎn)小于地球半徑,所以大氣層每一層的截面積都為地球的表面積S,大氣層體積V=Sh=4πR2h,V=na3 聯(lián)立解得a= 考點(diǎn)二 例3　ABC　[解析] 布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子撞擊懸浮微粒的不平衡引起的,間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,E正確;氣體分子的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與液體的溫度以及顆粒的大小有關(guān),液體中的懸浮微粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)就越不明顯,選項(xiàng)D正確. 例4　BCD　[解析] 分子

59、Q由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中,一直受引力作用,速度一直增大,動(dòng)能增加,分子勢(shì)能減少,在C點(diǎn)的分子勢(shì)能最小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;分子Q在C點(diǎn)時(shí)受到的分子力為零,故在C點(diǎn)時(shí)的加速度大小為零,選項(xiàng)C正確;分子Q由A點(diǎn)釋放后運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中,受到先增大后減小的引力,然后再向C點(diǎn)左側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)則受到逐漸增大的斥力,故加速度先增大后減小再增大,選項(xiàng)D正確;此圖只能表示固、液兩種狀態(tài)下分子力隨分子間距變化的規(guī)律,氣體分子間距一般大于10r0,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. 例5　ABC　[解析] 影響內(nèi)能大小的因素是體積、溫度、物態(tài)和分子總數(shù),1 kg水和100 g水的質(zhì)量不同,水分子總數(shù)不同,所以內(nèi)能不同,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;改變內(nèi)

60、能有做功和熱傳遞兩種方式,所以物體內(nèi)能增加,不一定要從外界吸收熱量,也可以是外界對(duì)物體做功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;熱量能從內(nèi)能多的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能少的物體,也能從內(nèi)能少的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能多的物體,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,分子的平均動(dòng)能減小,內(nèi)能減少,選項(xiàng)D正確;物體運(yùn)動(dòng)的快慢與分子運(yùn)動(dòng)的快慢無關(guān),物體運(yùn)動(dòng)快,分子的平均動(dòng)能不一定大,內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)E正確. 變式題　BCE　[解析] 根據(jù)圖像可以看出分子力的大小變化,在橫軸下方的為引力,上方的為斥力,分子力做正功,分子勢(shì)能減小,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增大,分子乙從a到b受到引力作用,從靜止開始做加速運(yùn)動(dòng),從b到c,仍受引力繼續(xù)加速,選

61、項(xiàng)A錯(cuò)誤;從a到c,一直受引力,故一直加速,所以到c點(diǎn)時(shí),速度最大,選項(xiàng)B正確;從a到c的過程中,分子乙受到引力作用,力的方向與運(yùn)動(dòng)方向一致,故分子力做正功,所以分子勢(shì)能減小,選項(xiàng)C正確;從a到c,分子力做正功,分子勢(shì)能減小,從c到d,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)E正確. 考點(diǎn)三 例6　將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上　 [解析] 在步驟③中,應(yīng)將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上;油酸分子直徑為d=,一滴純油酸的體積為V=,油膜的面積為S=Na2,聯(lián)立解得d=. 變式題　8.0×10-3　7.5×10-10 [解析] 在圍成的方格中,不足半格的舍去,多于半格的算一個(gè),共

62、有80個(gè)方格,故油酸薄膜的面積為S=80×1 cm×1 cm=80 cm2=8.0×10-3 m2. 每滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積V=×0.2% mL=6×10-6 cm3. 油酸分子的直徑為d= m=7.5×10-10 m. 1.(多選)下列關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)的說法不正確的是 (　　) A.氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),僅與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān) B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng),它說明分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時(shí),分子勢(shì)能最小 D.如果氣體分子總數(shù)不變,而氣體溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能一定增大,因此壓強(qiáng)也一定增大 E.內(nèi)能不同的物

63、體,它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同 [解析] ABD　氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),除了與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)外,還與分子的平均速率有關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn),它說明分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時(shí),即r=r0時(shí),分子勢(shì)能最小,選項(xiàng)C正確;如果氣體分子總數(shù)不變,而氣體溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能一定增大,壓強(qiáng)不一定增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)內(nèi)能的物理意義及溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志可知,內(nèi)能不同的物體,它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同,選項(xiàng)E正確. 2.(多選)下列說法正確的是

64、 (　　) A.0 ℃的冰與0 ℃的水分子的平均動(dòng)能相同 B.質(zhì)量相等的兩個(gè)物體,溫度高的內(nèi)能不一定大 C.分子間作用力的合力總是隨分子間距離的增大而減小 D.即使制冷技術(shù)不斷提高,絕對(duì)零度也不能達(dá)到 E.用打氣筒向籃球內(nèi)充氣時(shí)需要用力,說明氣體分子間有斥力 [解析] ABD　溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,選項(xiàng)A正確;物體的內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的量均有關(guān),質(zhì)量相等的兩個(gè)物體,溫度高的內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)B正確;當(dāng)rr0時(shí),分子間作用力的合力隨分子間距離的增大先增大后減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;絕對(duì)零度永遠(yuǎn)不可能達(dá)到,選項(xiàng)D正確;用打氣筒

65、向籃球內(nèi)充氣時(shí),氣體壓強(qiáng)增大,對(duì)活塞的壓力增大,所以打氣時(shí)需要用力推動(dòng)活塞,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. 3.(多選)[2016·唐山摸底] 對(duì)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能的理解,下列說法正確的是 (　　) A.溫度高的物體內(nèi)能不一定大,但分子平均動(dòng)能一定大 B.外界對(duì)物體做功,物體內(nèi)能一定增加 C.溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 D.當(dāng)分子間的距離增大時(shí),分子間作用力的合力就一直減小 E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大 [解析] ACE　溫度高的物體分子平均動(dòng)能一定大,但是內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)A正確;外界對(duì)物體做功,若物體向外放熱,其內(nèi)能不一定增加,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;溫度越高,布朗運(yùn)

66、動(dòng)越顯著,選項(xiàng)C正確;當(dāng)分子間的距離增大時(shí),分子間作用力的合力可能先增大后減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大,選項(xiàng)E正確. 4.(多選)[2016·豫東、豫北名校聯(lián)考] 關(guān)于分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)依據(jù),下列說法正確的是 (　　) A.大多數(shù)分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10 m B.掃地時(shí)揚(yáng)起的塵埃在空氣中的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng) C.懸浮在液體中的微粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯 D.在液體表面分子力表現(xiàn)為引力 E.隨著分子間距離的增大,分子勢(shì)能一定增大 [解析] ABD　多數(shù)分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10 m,選項(xiàng)A正確;掃地時(shí)揚(yáng)起的塵埃比做布朗運(yùn)動(dòng)的微粒大得多,而且揚(yáng)起的塵埃是空氣的流動(dòng)造成的,不是布朗運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;懸浮在液體中的微粒越大,液體分子的撞擊對(duì)微粒影響越小,布朗運(yùn)動(dòng)就越不明顯,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;液體表面分子之間距離較大,分子力表現(xiàn)為引力,選項(xiàng)D正確;分子勢(shì)能變化與分子力做功有關(guān),在平衡距離以內(nèi)斥力大于引力,分子力表現(xiàn)為斥力,若在此范圍內(nèi)分子間距離增大,分子力做正功,分子勢(shì)能減小;在平衡距離以外引力大于斥力,分子力表現(xiàn)為引力,若分