网校教育资源平台

A版2019版高考物理一轮复习考点考法第16章热学课件新人教版

评价文档:
文档评论: 0

相关文档推荐

2018-2019学年同步课堂人教必修2:模块复习课
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:模块复习课
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:模块综合测评
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:重难强化训练4 动能定理的综合应用
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:重难强化训练1 运动的合成与分解应用
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:重难强化训练2 平抛运动规律的应用
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:重难强化训练3 竖直面内的圆周运动问题
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 4.重力势能
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 7.动能和动能定理
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 习题课4 动能定理的综合应用
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 10.能量守恒定律与能源
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 1.追寻守恒量——能量 2.功
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 5.探究弹性势能的表达式
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 3.功率
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 8.机械能守恒定律
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 9.实验:验证机械能守恒定律
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 章末复习课
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 6.实验:探究功与速度变化的关系
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 4.重力势能
免费
2018-2019学年同步课堂人教必修2:第7章 机械能守恒定律 9.实验:验证机械能守恒定律
免费
分享到:
4积分 下载
           第16章      热   学

 考点38  分子动理论

 考点39  气体,    液体,   固体

 考点40  热力学定律和能量守恒定律

 考点41  实验:用油膜法估测分子大小
       考点38     分子动理论
必备知识      全面把握
核心方法      重点突破
  考法1   分子热运动
  考法2   分子间作用力和分子势能
考法例析      成就能力
  题型1   分子热运动
  题型2   分子力及分子运动
          必备知识          全面把握
1.物质是由大量分子组成的
(1) 分子的体积
    ①分子的体积很小,它的直径数量级约为10-10               m.

                                                   V
                                         d=             
    ②油膜法测分子的直径:让油酸液滴在水面上散开                          S
  形成单分子油膜,如图所          示,设油酸的体积为V,在
  水面铺开的面积为S,则油酸分子的直径


(2) 分子的质量
    分子质量很小,一般分子质量的数量级是10-26              kg.
2.分子做永不停息的无规则运动
(1)扩散现象
  两种不同的物质接触后,彼此进入对方的现象
 叫扩散现象.温度越高,扩散越快.

(2)布朗运动
  悬浮在液体(或气体)中的小颗粒在永不停息地
 做无规则运动.
  ①特点:颗粒越小,温度越高,布朗运动越显
 著.
  ②原因:小颗粒受周围液体(或气体)分子的撞击
  1.对扩散现象的理解
 (1)扩散现象是从浓度大处向浓度小处扩散.(2)扩散现象不是外界作用(例
如:对流、重力作用等),也不是化学反应的结果,而是物质分子永不停息地
做无规则运动的结果.(3)虽然分子热运动的剧烈程度受到温度影响,温度越
高,分子热运动越剧烈,但分子的热运动永远不会停止.

  2.对布朗运动的理解
 (1)固体颗粒足够小,很难直接用肉眼观察,一般都是在显微镜下观察.
 (2)观察到的是固体颗粒的无规则运动,反映了液体分子热运动的无规则性
.
 (3)温度越高,布朗运动越剧烈,说明温度越高,液体分子的无规则运动越
剧烈.分子的运动是看不见的,布朗运动虽然不是分子的运动,却可以间接证
明分子永不停息地做无规则运动.,注意:布朗运动只能在气体或者液体中发生
,扩散现象可以在固体、液体、气体中发生.
3.分子间存在相互作用的引力和斥力
    分子间的引力和斥力同时存在,通常分子力是指
  分子间引力和斥力的合力.


 分子力与分子间距离的关系如图所示,由图可知,分子间的引力和斥力
都随分子间距离的增大而减小.但斥力比引力的变化快.

  (1)当r=r0(平衡位置)时,F引=F斥,分子力合力为零.
(2)当r>r  时,F   >F  ,分子力表现为引力.
         0    引   斥
  (3)当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力.
                   -9
  (4)当r≥10r0(即r>10    m)时,分子力已经变得十分微弱,可以忽略
不计,可认为分子间分子力为零.
4.分子势能
     分子间存在相互作用力.分子间具有由它们
 的相对位置决定的势能叫分子势能.分子势能的
 改变与分子力做功有关:分子力做正功,分子势
 能减小,分子力做负功,分子势能增加,且分子
 力做多少功,分子势能就改变多少.
  分子势能与分子间距的关系:

 (1)当r  >r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,
 分子力做负功,分子势能增加.
                                    考点38
 (2)当r<r0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,
 分子力做负功,分子势能增加.
        核心方法        重点突破
考法1     分子热运动
  【注】对分子热运动的考查主要集中在两个方面:布朗运动和扩散现象.
  扩散现象是分子的运动,而布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体颗粒的
  运动,是液体(或气体)分子无规则运动的反映.
 例1

  [课标全国Ⅱ2015·33(1),5分](多选)关于扩散
 现象,下列说法正确的是(            )
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
例1

【解析】

      扩散现象是物质分子做无规则运
动产生的,在气体、液体、固体中都能发
生;温度越高,扩散现象越明显;这是一
种物理现象,不是化学反应,所以选项A、
C、D正确,选项B、E错误.
考法2     分子间作用力和分子势能
(1)分子力是分子间引力与斥力的合力,分子间的
 引力和斥力同时存在,且引力和斥力均随分子间
 距的增大而减小,随分子间距的减小而增大,但
 斥力变化比引力快.
(2)判断分子力随分子间距离的变化情况时,可根
 据图像来判断,这样比较直观.
(3)判断分子势能变化的两种方法
方法一:根据分子力做功判断.分子力做正功,
 分子势能减少;分子力做负功,分子势能增加.
方法二:利用分子势能与分子间距离的关系图像
 判断,如图所示.
例2
[课标全国Ⅰ2013·33(1),6分](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
 例2

【解析】

  两相距较远的分子在靠近的过程中,分子力先表现为引力且先增大后减
小,到平衡位置时,分子力为零,之后分子力表现为斥力且越来越大,A
选项错误;分子力先做正功后做负功,B选项正确;分子势能先减小后增
大,动能先增大后减小,C选项正确,D选项错误;只有分子力做功,分子
势能和分子动能相互转化,总和不变,E选项正确.


【答案】B、C、E

                                                      考点38
               考法例析               成就能力
题型1           分子热运动
   【注】能够说明分子做无规则运动的是布朗运动,高考题中常涉及对
 布朗运动的考查,关键是要弄清布朗运动的本质.

   例1
        [山东理综2015·37(1),5分](多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关
   于该现象的分析正确的是(            )
     A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
     B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动
     C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速
     D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的
例1
 【解析】
       墨滴入水,扩而散之,属于扩散现象,主
要是由于水分子无规则运动造成的,与碳粒所受重
力无关,选项A错误;根据分子动理论,任何分子都
永不停息地做无规则运动,在混合均匀的过程中,
水分子做无规则运动,而碳粒的运动是布朗运动,
布朗运动是水分子无规则运动的表现,故碳粒也做
无规则运动,选项B正确;颗粒越小、水温度越高,
布朗运动越剧烈,选项C正确;墨汁的扩散运动是由
于碳粒和水分子都做无规则运动产生的,选项D错
误.
题型2           分子力及分子力做功
   例2

     [山西晋城2017二模]将一个分子P固定在O点,另一个
   分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与
   间距关系的图像如图所示,则下列说法正确的是(                                   )
   A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速
   B.分子Q在C点时分子势能最小
   C.分子Q在C点时加速度大小为零
   D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再
  增大
   E.该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律
例2

【解析】
  分子Q由A运动到C的过程中,一直受吸引力作用,
速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点
的分子势能最小,选项A错误,B正确;分子Q在C点
时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,
选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过
程中,分子间先是吸引力先增大后减小,然后到C
点左侧时分子力为斥力逐渐变大,故加速度先增大
后减小再增大,选项D正确;该图只能表示固、液
  第16章
两种状态下分子力随分子间距变化的规律,气体分

子距离一般大于10r0,选项E错误;故选B、C、D.
    考点39     气体,液体,固体
必备知识     全面把握
核心方法     重点突破
  考法3   气体压强的微观意义的理解
  考法4   气体实验定律的简单应用
  考法5    气体实验定律的图像问题
  考法6    理想气体状态方程的应用
  考法7    固体和液体
考法例析     成就能力
  题型3   气体的状态变化与微观解释
  题型4   一定质量的理想气体问题
考法例析      成就能力
  题型6   气体状态变化中的图像问题
  题型7   两部分气体的状态变化问题
          必备知识          全面把握
1.气体
(1)气体分子运动的特点
   分子间距离大约是分子直径的10倍,分子间作用力十
  分微弱,可忽略不计;分子沿各个方向运动的机会均等;
  分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律
  分布.

(2)描述气体的状态参量
  ①温度:T=t+273 K,温度是分子平均动能的标志.
  ②体积:气体分子占据的空间,即气体所充满的容器
  的容积.
(3)三个实验定律
                                玻意耳定律                查理定律            盖-吕萨克定律
                                                 一定质量的理想气体,         一定质量的理想气体,
                             一定质量的理想气体,
                                                 在体积不变的情况下,         在压强不变的情况下,
                             在温度不变的情况下,
             内容                                   压强与热力学温度成         体积与热力学温度成正
                               压强与体积成反比
                                                        正比                  比
             表达                   p V  p V
                                   1 1= 2 2或        P /T =P /T          V /V =T /T
              式                     pV=C             1   1  2  2         1  2  1  2

             图像


                             一定质量的某种理想气           一定质量的某种理想
                                                                   一定质量的某种理想气
                             体,温度保持不变时,           气体,体积保持不变
                                                                   体,温度升高时,分子
                               分子的平均动能一           时,分子的密集程度
             微观                                                    的平均动能增大,只有
                             定.在这种情况下,体           保持不变.在这种情
                                                                   气体的体积同时增大,
             解释              积减小时,分子的密集           况下,温度升高时,
                                                                   使分子的密集程度减小,
                             程度增大,气体的压强          分子的平均动能增大,
                                                                     才能保持压强不变
                                    就增大            气体的压强就增大
(4)理想气体
  ①在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体.

  ②理想气体状态方程:p        V   p V   pV
                    1 1=  2 2或   =C. 
                    T     T    T
(5)气体分子运动的规律1             2
  温度是分子平均动能的标志.对确定的气体而言,温度与分子运动的平均速
率有关,温度越高,反映气体分子热运动的平均速率越大.
  分子的速率按一定的规律分布,呈“中间多,两头少”的分布规律,且这个
分布状态与温度有关,温度升高时,平均速率会增大,如图所示.


                  (氧气分子的速率分布图像)
(6)气体压强的微观解释
  ①气体压强的产生原因(微观解释)
  大量分子频繁地碰撞器壁,对器壁产生持续、均匀的压力,产生压强.
  ②影响气体压强的两个因素
  a.气体分子的平均动能,从宏观上看由气体的温度决定.
  b.单位体积内的分子数,从宏观上看与气体的体积有关.
(7)饱和汽与饱和汽压
  ①动态平衡
  在相同时间内回到水中的分子数等于离开水面的分子数,这时,水蒸气的
密度不再增大,液体水也不再减少,液体与气体之间达到了平衡状态.这种平
衡是一种动态平衡.
  ②饱和汽与未饱和汽
  与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽.没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和
汽.
  ③饱和汽压
  在一定温度下,饱和汽的压强一定,叫饱和汽压.未饱和汽的压强小于饱
和汽压.饱和汽压随温度的升高而增大,与液体的种类有关,与体积无关.
(8)空气的湿度
 ①空气的绝对湿度
 空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强来表示,这样表示的湿度
叫空气的绝对湿度.
 ②空气的相对湿度
 用空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比来描述空气的
潮湿程度,这样表示的湿度叫空气的相对湿度.


                                                                                                水蒸气的实际压强
                         相对湿度=                                                                                                                                                                             ×100%. 
                                                                                    同温度下水的饱和汽压
2.固体
 (1)定义
  固体是指以固态形式存在的物质的总称,是物质的一种凝聚态.
 (2)特点
  ①有一定的体积和形状,在外力作用下显示出一定的刚性.
  ②固体没有流动性,可压缩性也很小.
  (3)晶体与非晶体
                 分类
                比较
                晶体
               单晶体           多晶体                       非晶体
                外形            规则            不规则        不规则
                熔点            确定            确定         不确定
                                                       各向同
              物理性质          各向异性           各向同性
                                                         性
                                        多晶体的每个晶
              原子排列            规则                       不规则
                                        体间排列不规则
                         石英、云母、食        玻璃、蜂蜡、松
              典型物质
                           盐、硫酸铜             香
①要判断一种物质是晶体还是非晶体,关键是看有无确定的
熔点,有确定熔点的是晶体,无确定熔点的是非晶体.
②几何外形是指自然生成的形状,若形状规则,是单晶体;
若形状不规则,有两种可能,即为多晶体或非晶体,凭此一项
不能最终确定物质是否为晶体.
③从导电、导热等物理性质来看,物理性质各向异性的是单
晶体,各向同性的可能是多晶体,也可能是非晶体.
3.液体                                                               考点39
  液体的性质介于气体和固体之间.液体一方面像固体,具有一定的体积,不易压缩;
另一方面又像气体,没有一定的形状,具有流动性.
  (1)液体表面张力
  ①形成的原因:液体表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大,分子间作用力表
现为引力.
  ②表面特征:表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层张
紧的弹性薄膜.
  ③表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线.
  ④表面张力的效果:使液体表面具有收缩的趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积
相同的条件下,球形表面积最小.
  (2)浸润与不浸润
  一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫浸润.一种液体不会润
湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面,这种现象叫不浸润.
  (3)毛细现象
  浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象
.
  (4)液晶
  有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,
人们把这些化合物叫液晶.它是一种介于固态和液态之间的中间态物质.
          核心方法          重点突破
考法3       气体压强的微观意义的理解
【注】要理解影响气体压强的微观因素,可以联想雨天打
  伞的情况.在雨天,单个雨滴对伞面的冲力是短暂的,
  但是大量密集的雨滴接连不断地打在伞面上,对伞面就
  形成了一个持续均匀的压力.雨滴的动能越大,雨滴越
 例1
  密集,伞面单位面积上的压力(即压强)就越大.在这里
  雨滴的动能相当于气体分子的平均动能,雨滴的密集程
  度相当于气体分子的密集程度.


     将H2、N2、O2三种气体分别充入不同的容器中,
  使它们的温度、密度相同,则其压强p的大小关系
              气体压强是气体分子对器壁频繁碰撞产生的,从微观角度考虑,气体压强大小由两个因
例素决定:一是气体分子的平均动能1                                                                          ,二是分子的密集程度(即单位体积内的分子数). 
              将            、           、           三种气体分别充入不同的容器中,由于它们的温度相同,所以它们的分子
【解析】                 H2         O2          N2
  热运动的平均动能相同.它们的压强大小是由分子的密集程度决定的,因为密度相同即单位

  体积内质量                          m     相同,不同气体摩尔质量                                                      M     不同,所以单位体积内气体的物质的量不同.M(O2)
                                                                   m
  >M(N               )>M(H                ),由             n=           可知            n(O        )<n(N              )<n(H               ),即            p(H        )>p(N              )>p(O               ). 
                   2                    2                         M                           2                  2                   2                         2                  2                   2
  【答案】C 
考法4       气体实验定律的简单应用
  例2

   [课标全国Ⅱ2017·33(2),10分]一热气球体积为V,

  内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb.
  已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0,该气球
  内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g.
    (1)求该热气球所受浮力的大小;
    (2)求该热气球内空气所受的重力;

    (3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托
  起的最大质量.
                                                                                       m
      (1)设  1 个大气压下质量为            m  的空气在温度为          T0 时的体积为        V0,密度为      ρ0=    ① 
                                                                                       V0
                                                   m
      在温度为       T 时的体积为        VT,密度为      ρ(T)=    ② 
                                                   VT
                            V    V
      由盖-吕萨克定律得               0=   T③ 
                            T0    T
                                 T
      联立①②③式得           ρ(T)=ρ    0④ 
                                0 T

      气球所受的浮力           f=ρ(Tb)gV⑤ 

                             T0
      联立④⑤式得          f=ρ0gV    ⑥ 
                             Tb

      (2)气球内热空气所受的重力为                  G=ρ(Ta)gV⑦ 

                               T0
      联立④⑦式得          G=ρ0gV     ⑧ 
                               Ta

      (3)设该气球还能托起的最大质量为                     m1,由力的平衡条件得              m1g=f-G-m0g⑨ 
                                    1    1
例2                                        
      联立⑥⑧⑨式得           m1=ρ0T0V      -     -m0. 
【解析】                               Tb  Ta

                        T0          T0
      【答案】(1)ρ0gV           (2)ρ0gV    
                        Tb          Ta
                1   1 
      (3)ρ0T0V    -     -m0 
               Tb   Ta
考法5           气体实验定律的图像问题
   例3

      [辽宁六校2018联考]一定质量的理想气体,从状态A变化到状态B,再
变化到状态C,其状态变化过程的p-V图像如图所示,已知气体处于状态A时的
温度为300 K,则下列判断正确的是(             )


    A.气体处于状态B时的温度为900 K
    B.气体处于状态C时的温度为300 K
    C.从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大
    D.从状态A变化到状态B过程气体放热
    E.从状态B变化到状态C过程气体放热
                                                                                                                                                                                     -3
                                                                                                                  VA        TA                            VB             3×10
          由题知            TA=300            K,A→B               过程为等压变化,则根据                                              =        ,解得             TB=            TA=                  -3
                                                                                                                  VB        TB                            VA             1×10

                                                                                                                       pB       TB                       pC           1
×300 K=900 K.故                             A   正确.B→C                    过程是等容变化,则有                                        =         ,得        TC=           TB=         ×900 K
                                                                                                                       pC       TC                       pB           3
例
=3   300 K,故               B   正确.从状态                       A   变化到状态                   C    的过程,气体的温度先升高后降低,则气体的
【解析】内能先增大后减小,故                                  C   错误.由               A→B          气体的温度升高,内能增大,体积增大,气体对外
做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q                                                             知,气体吸热,故                              D     错误.B→C                    过程气体的体积不
变,不做功,温度降低,气体的内能减小,由热力学第一定律ΔU=W+Q                                                                                                                    知,气体放热,故
E   正确.故选                    A、B、E. 
          【答案】ABE 
考法6             理想气体状态方程的应用
     【注】理想气体状态方程揭示了一定质量的理想气体压强、温度、体积三者之间
  的关系,三个气体实验定律是理想气体状态方程在不同条件下的三个特例,应用理
  想气体状态方程可以处理变质量理想气体的问题.

  例4
      [吉林省实验中学2018一模]如图所示,内径均匀的弯曲玻璃管ABCDE两端开口,AB、
  CD段竖直,BC、DE段水平,AB=90 cm,BC=40 cm,CD=60 cm,竖直段CD内有一长10 cm
  的水银柱.在环境温度为300 K时,保持BC段水平,将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银
  槽中,使A端在水银面下10 cm,此时CD段中的水银柱上端距C点10 cm.已知大气压为75 
  cmHg且保持不变.


  (1)环境温度缓慢升高,求温度升高到多少时,CD段中水银柱下端刚刚接触D点;
  (2)环境温度在(1)问的基础上再缓慢升高,求温度升高到多少时,CD段中水银柱刚好全
部进入水平管DE.(计算结果保留三位有效数字)
        (1)由题意知,在没有升温前,AB                                      管内槽中水银面以上的水银柱高度为                                              10 cm,封闭气体

的长度为             L1=(90-10-10) cm+40 cm+10 cm=120 cm,压强为                                                      p1=75 cmHg-10 cmHg=

65 cmHg,温度为                   T1=300 K;在升温后让                          CD    段中水银柱下端刚刚接触                                D   点,气体做等压变

化,气体的长度为                        L2=(90-10-10) cm+40 cm+(60-10) cm=160 cm,设温度为                                                             T2,玻璃

                                                                V1      V2                     V2         160S
管横截面积为                  S,由盖-吕萨克定律得                                 =      ,解得          T2=       T1=            ×300 K=400 K; 
                                                                T1      T2                     V1         120S

例4      (2)CD      段中水银柱刚好全部进入水平管                                        DE     时,压强为               p3=75       cmHg,气体的长度为                          L3
【解析】
                                                                                                                                   p1V1      p3V3
=(90-10) cm+40 cm+60 cm=180 cm,设温度为                                                  T3,由理想气体状态方程得                                       =          , 
                                                                                                                                    T1         T3

                        p3V3          75×180S
        解得       T3=           T1=                   ×300 K=519 K. 
                        p1V1          65×120S
        【答案】(1)400 K                     (2)519 K 

                         考点39
               考法例析          成就能力
题型4          一定质量的理想气体问题

  例1

   [课标全国Ⅱ2016·33(2),10分]一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始
  时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧
  气0.36 m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,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.
 例1
【解析】

    设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积
  为V2.设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有
    p1V1=p2V2+Np0V0
    解得氧气可用的天数为N=4(天)


【答案】4天
题型5             一定质量的理想气体的多过程问题
    例2


    [课标全国Ⅰ2015·33(2),10分]如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴

 圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积
             2                                              2
 为S1=80.0 cm  ;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm             ;两活塞
 用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00×105                       Pa,
 温度为T=303 K.初始时大活塞与大圆筒底部相距1/2,两活塞间封闭气体的温度

 为T1=495 K.现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸之
 间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2.求:
    (1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;
    (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强.
      (1)设初始时气体体积为                    V1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为

V2,温度为          T2,由题给条件得 
                    l         l
         =     l-    +      ①
      V1    S2     2    S12      

      V2=S2l② 

      在活塞缓慢下移的过程中,用                           p1 表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得 

      S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)③ 
      故缸内气体的压强不变. 
                                 V     V
      由盖-吕萨克定律得                    1=    2④ 
                                 T1    T2

      联立①②④式并代入题给数据得                             T2=330 K⑤ 

      (2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为                                                  p1.在此后与汽缸外大气达到

例热平衡的过程中2            ,被封闭气体的体积不变.设达到热平衡时被封闭气体的压强为                                                        p′,由查理
【解析】     p′   p
定律有        =    1⑥ 
         T    T2
      联立③⑤⑥式并代入题给数据得 
      p′=1.01×105 Pa⑦ 
      【答案】(1)330 K              (2)1.01×105 Pa 
题型6           气体状态变化中的图像问题
   例3

   [课标全国Ⅰ2014·33 (1),6分](多选)一定量的理想气体从状态a开始,
 经历三个过程ab、      bc、  ca回到原状态,其p-T图像如图所示.下列判断
 正确的是(       )


   A.过程ab中气体一定吸热
   B.过程bc中气体既不吸热也不放热
   C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
   D.a、  b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小
   E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次
 数不同
                                                                                           p        p
          从     a    到     b  的过程,根据图线过原点可得                                                   a=       b,所以             a  到     b  为等容变化过程,气体没有
                                                                                           Ta       Tb
 对外做功,外界也没有对气体做功,所以温度升高,只能是吸热的结果,                                                                                                                        A   正确;从                b   到    c
 的过程,温度不变,压强变小,说明体积膨胀,对外做功,理应内能减少,温度降低,而温
例度不变说明从外界吸热3                                    ,B       错误;从                c    到     a  的过程,压强不变,温度降低,体积缩小,内能
【解析】减少,所以外界对气体做的功小于气体放出的热量,                                                                                    C    错误;分子的平均动能与温度有关,
 状态          a   的温度最低,所以分子平均动能最小,D                                                                 正确;             b  和     c  两个状态温度相同,即分子运
 动的平均速率相等,单个分子对容器壁的平均撞击力相等,根据状态                                                                                                                b  的压强大,可判断状
 态      b    单位时间内容器壁受到分子撞击的次数多,E                                                                         正确. 
          【答案】ADE 
题型7             两部分气体的状态变化问题
    例4

     [课标全国Ⅰ2017·33(2),10分]

     如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中
   部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽
   略).初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,
   使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃,汽缸导热.
     (1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;
     (2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;
     (3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强.
      (1)设打开       K2 后,稳定时活塞上方气体的压强为                             p1,体积为        V1,依题意,被活塞分开的

 两部分气体都经历等温过程,由玻意耳定律得                                     p0V=p1V1① 

      (3p0)V=p1(2V-V1)② 
                              V
      联立①②式得            V  =   ③ 
                          1   2

      p1=2p0④ 

      (2)打开     K3  后,由④式知,活塞必定上升.设在活塞下方气体与                                           A  中气体的体积之和为

 V2(V2≤2V)时,活塞下方气体压强为                         p2,由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2⑤ 
                        3V
      由⑤式得        p2=      p0⑥ 
                        V2
                                                                                     3
      由⑥式知,打开              K  后活塞上升直到              B 的顶部为止,此时                p′   =   p  . 
                             3                                                   2   2  0

      (3)设加热后活塞下方气体的压强为                           p3,气体温度从            T1=300 K     升高到       T2=320 K     的等容

例4                           p′    p
 过程中,由查理定律得                    2=   3⑦ 
【解析】                         T1    T2

      将有关数据代入⑦式得                   p3=1.6p0⑧ 
                     V
      【答案】(1)            2p     (2)活塞位于汽缸            B  顶部 
                     2      0

 (3)1.6p0           第16章
    考点40     热力学定律和能量
             守恒定律
必备知识      全面把握
核心方法      重点突破
  考法8   物理的内能
  考法9   热力学第一定律的应用
  考法10   对热力学第二定律的理解
考法例析      成就能力
  题型8   对热力学定律的理解
  题型9    内能与热力学第一定律的综合性
 问题
             必备知识               全面把握
1.物体的内能
   (1)分子的平均动能
   物体内部大量分子动能的平均值叫分子的平均动能.
   ①温度是大量分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动
  能越大.
   ②种类不同的物质,温度相同,平均动能相同,但它们的平均
  速率不同.
   ③分子的平均动能与物体机械运动的速率无关.
   (做热运动的分子具有的动能叫分子动能,在研究热现象时,
  由于单个分子运动的无规则性,研究单个分子的动能是不可能的
  ,也是毫无意义的,有意义的是分子热运动的平均动能,而温度
  是大量分子平均动能的标志,对个别的分子来讲就毫无意义,即
  个别的分子速率大,物体的温度不一定高)
 (2)物体的内能
  ①物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能.
  a.物体的内能跟分子数、温度和体积有关.
  b.理想气体内无分子力,无分子势能,所以理想气体的内能只跟温度
和分子数有关.
  c.物体的内能和机械能有着本质的区别.物体具有内能,同时可能具
有机械能,也可能不具有机械能.
  ②改变物体内能有两种方式:
  a.做功:其他形式的能与内能相互转化的过程,外界对物体做功,物
体的内能增加;物体对外做功,物体的内能减少.
  b.热传递:是物体间内能转移的过程,只要两物体存在温度差,内能
就可由高温物体转移给低温物体.
  做功与热传递对改变物体的内能是等效的.
2.能量守恒定律
  (1)内容
   能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一
 种形式,或从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中其总量
 保持不变.
  (2)第一类永动机
   不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功的机器叫第一类永动机.
 能量守恒定律使人们认识到第一类永动机是不可能制成的.
 3.热力学第一定律
   外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体内能的增加量.
 即W+Q=ΔU.
   应用热力学第一定律时必须掌握的符号法则:
  (1)外界对物体做功W>0,物体对外界做功W<0;
  (2)物体吸热Q>0,物体放热Q<0;
  (3)物体内能增加ΔU>0,物体内能减少ΔU<0.
4.热力学第二定律
    (1)两种表述
    ①克劳修斯表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其
   他变化.
    ②开尔文表述:不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功,而不
   引起其他变化.
    (第一种表述是按照热传导过程的方向性表述的,第二种表述则是按照机
   械能与内能转化过程的方向性来表述的.两种表述是等价的,可以从一种表
   述推导出另一种表述,它们从不同的角度描述了与热现象有关的宏观过程是
   有方向的,是不可逆的,所以都称为热力学第二定律.)
  (2)第二类永动机
   能从单一热源吸热并把它全部用来做功,而不引起其他变化的热机称为第
 二类永动机.
   第二类永动机没有违背能量守恒定律,但它违背了热力学第二定律,也是
 不可能制成的,因为机械能与内能之间的转化具有方向性,机械能可全部转
 化为内能,但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化,热机效率不可

 能达到100%.                                                考点40
        核心方法      重点突破
考法8     物体的内能
  例1
      [课标全国Ⅲ2016·33(1),5分](多
 选)关于气体的内能,下列说法正确的是
 (    )
   A.质量和温度都相同的气体,内能一定
 相同
   B.气体温度不变,整体运动速度越大,
 其内能越大
   C.气体被压缩时,内能可能不变
 例1
【解析】
   物体内大量分子做无规则运动具有的动能和分子势能的总和叫
 内能.质量和温度都相同的气体,内能不一定相同,其内能还与
 气体的体积有关,故选项A错误;气体内能的大小与气体的质量
 和温度等有关,而与气体整体的运动速度无关,选项B错误;气
 体被压缩时外界对气体做功,若在此过程中同时放出热量,根据
 ΔU=W+Q可知,内能可能不变,选项C正确;理想气体的内能只
 考虑分子动能,表现在宏观上只与温度有关,选项D正确;一定
 量的某种理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,内能一定
 增加,选项E正确.
   【答案】C、D、E
考法9           热力学第一定律的应用
  例2
     [课标全国Ⅱ2017·33(1),5分](多选)如图,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
 例2
【解析】
   气体向真空自发扩散过程中,气体不对外界做功,C错误,由热力学第一定
 律W+Q=ΔU知,W=0,Q=0,则内能不变,A正确;气体被压缩的过程中,
 外界对气体做功,W>0,Q=0,由热力学第一定律W+Q=ΔU可知ΔU>0,B、
 D正确;由于理想气体的内能只与温度有关,所以气体被压缩的过程中,温度
 升高,气体分子的平均动能增大,E错误.

   【答案】A、B、D
   【反思】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变物体内能的
 方式是等效的,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.
考法10         对热力学第二定律的理解

  例3
      [课标全国2012·33(1),6分](多选)关于热力学定律,下
  列说法正确的是(         )
    A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量
    B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加
    C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
    D.不可能使热量从低温物体传向高温物体
    E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
例3
【解析】
  为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传
 递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使
 该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源
 吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,
 选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,
 选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆
 过程,选项E正确.
  【答案】A、C、E


                                          考点40
           考法例析          成就能力
题型8       对热力学定律的理解
  例1
    [课标全国Ⅰ2016·33(1),5分](多选)关于热力学定
 律,下列说法正确的是(           )
  A.气体吸热后温度一定升高
  B.对气体做功可以改变其内能
  C.理想气体等压膨胀过程一定放热
  D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
  E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热
 平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
 例1
                 由热力学第一定律ΔU=W+Q,可知气体内能的改变与做功和热传递两个因素有关,所
【解析】                                                                                                                                                                                                                          pV
 以气体吸热后温度不一定升高,故                                                                                                         A      错误;由理想气体状态方程                                                                                           =C             知,等压膨胀过程气
                                                                                                                                                                                                                                T
 体的温度一定升高,内能增大,又对外做功,结合ΔU=W+Q                                                                                                                                                                                           知,气体一定吸收热量,C                                                                                错
 误. 
                 【答案】BDE 
题型9           内能与热力学第一定律的综合性问
  例题2

     [课标全国Ⅱ2016·33(1),5分](多选)

   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图像如图所示,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
                                                               pV                                                p
           根据理想气体状态方程                                               =C,知               a、c        两状态               相等,则                a、c       两状态体积相等,A                                    正确;
                                                                T                                                T
 理想气体在状态                              a   时比在状态                      c   时温度高,内能大,B                                       正确;根据热力学第一定律ΔU=W+
例2
 Q,过程                cd    为等温变化,温度不变,气体的内能不变,ΔU=0,即气体向外界放出的热量等
【解析】于外界对气体做的功,C                                          错误;过程                      da    为等压变化,气体升温膨胀,内能增加,ΔU>0,同
 时还对外界做功,W<0,则由ΔU=W+Q                                                                          可知         Q>0,即必须从外界吸热,且从外界吸收的热
 量大于气体对外界做的功,D                                                      错误;由于                     a、c         两状态体积相等,根据热力学第一定律ΔU=
 W+Q,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,E                                             正确. 
           【答案】ABE 
题型10           热力学第一定律与理想气体状态
  例方程相结合3
     [福建理综2015·29(2),6分]如图,一定质量的理想气体,由a经
   过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状

   态c的温度分别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.
   则(    )

     A.Tb>Tc,Qab>Qac      B.Tb>Tc,Qab<Qac
     C.Tb=Tc,Qab>Qac  D.Tb=Tc,Qab<Qac
 例3

【解析】                                                                                                                             p       V                  p       V
                     根据理想气体状态方程有                                                                                                      c        c=                b        b,代入题中数 
                                                                                                                                     Tc                         Tb

                     据可得                             Tb=Tc;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,又                                                                                                                                                                               Tb=Tc,故两过程的ΔU                                                                                           相同,从

  a      到            c     过程                    W=0,从                                        a       到           b      过程                    W<0,所以                                                 Qab>Qac,故                                                 C        正确. 
  【答案】C 


                                                                第16章
    考点41   实验:用油膜法估
           测分子大小
必备知识     全面把握
核心方法     重点突破
  考法11   油膜法测分子直径
考法例析     成就能力
              必备知识               全面把握
1.实验目的
  (1)会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积.
  (2)估测油酸分子的大小.
2.实验原理
  将一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上,让油酸尽可能散开,可认
为油酸在水面上形成了单分子油膜层,如果把分子看成球形,单分子油膜层的
厚度就可以看成油酸分子的直径,事先测出油酸的体积V和油膜的面积S,就可
以利用d=估算出油酸分子的直径d.
3.实验器材
  浅水盘(边长为30~40 cm)、水、注射器(或滴管)、坐标纸、玻璃板、痱子粉
、酒精、油酸、量筒、彩笔等.
4.实验步骤
 (1)配制油酸酒精溶液.取油酸1 mL,注入500 mL的容量瓶中,然后向容量瓶
内注入酒精,直到液面达到500 mL刻线为止,摇动容量瓶,使油酸充分溶解在
酒精中,这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液.
 (2)在浅盘中盛入适量的水(约2 cm深),将痱子粉均匀地撒在水面上,使水处
于稳定状态.
 (3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下量筒中滴入1 mL溶
液所需加入油酸酒精溶液的滴数n,计算出每滴中的纯油酸的体积V.
 (4)用注射器(或滴管)靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面中央.
 (5)待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油膜的形状
.
 (6)把玻璃板放在坐标纸上,采用“不足半格的舍去,等于或多于半格的算一
格”的方法,数出轮廓内正方形的个数,再根据方格的面积,求出油酸膜的面
积S.

    根据         求出油酸分子的直径.
  (7)        ,         V
        d=                    
                        S
5.注意事项

 (1)实验前应检查浅盘是否干净,如果有油渍将影响实验结果.
 (2)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免酒精蒸发导致浓度改
变,使实验误差变大.
 (3)在浅盘的中央加痱子粉且要适量,使痱子粉自动扩散均匀.
 (4)由于油酸膜要经过先扩大后收缩的过程,因此画轮廓时要待油酸
膜稳定后再画,画时视线要与玻璃板垂直,动作要轻而迅速.
 (5)本实验只要求估算分子大小,实验结果数量级符合要求即可.


                                                      考点41
              核心方法               重点突破
考法11             油膜法测分子直径
     例


  [湖北荆门2016调考]在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用注射器将一
滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在
玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐
标纸上正方形小方格的边长为10 mm,该油酸膜的面积是________m2;若一滴油
酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10-6            mL,则油酸分子的直径是
________m.(上述结果均保留一位有效数字)
 例

【解析】                 在围成的方格中,不足半格的舍去,多于半格的算一格,共取                                                                                                                                                                                                                                               80          个方格,故油酸膜的面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ×                   -6×                         -6
                                                                                           -3          2           2                                     -3                2                                                                                                    V                4              10                          10
  积为                   S=80×(10×10                                                                  )      m          =8×10                                       m           .油酸分子的直径为                                                                          d=                    =                                                -                          m=5×10
                                                                                                                                                                                                                                                                                S                              8×10                          3
  -10 m. 
                     【答案】8×10-3                                                                         5×10-10 
考点41      第16章
4积分下载