三维设计高考物理二轮复习广东专版第一部分专题热学.ppt

三维设计高考物理二轮复习广东专版第一部分专题热学 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望备考方向要明了备考方向要明了主要问题主要问题微观量的估算问题；微观量的估算问题；热力学定律的理解和应用；热力学定律的理解和应用；物物态变化中的能量问题；态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和应用气体实验定律的理解和应用主要考点主要考点应用阿伏加德罗常数解决实际问题；应用阿伏加德罗常数解决实际问题；分子间的作用力；分子间的作用力；热力学定律；热力学定律；固、液、气三态的性质；固、液、气三态的性质；气体实验定气体实验定律以及理想气体状态方程律以及理想气体状态方程主要方法主要方法油膜法测分子直径；油膜法测分子直径；微观量的估算方法；微观量的估算方法；气体压强气体压强的计算方法；的计算方法；气体实验定律的应用方法气体实验定律的应用方法主要策主要策略略复习时要加强对概念和规律的理解及应用，涉及复习时要加强对概念和规律的理解及应用，涉及到计算的问题，要注意公式的灵活选用，同时要到计算的问题，要注意公式的灵活选用，同时要注意计算过程的准确性注意计算过程的准确性2说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例(1)布朗运动。布朗运动。研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒。研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒。运动特点：无规则、永不停息。运动特点：无规则、永不停息。相关因素：颗粒大小，温度。相关因素：颗粒大小，温度。物理意义：说明液体或气体分子永不停息地做无规则物理意义：说明液体或气体分子永不停息地做无规则热运动。热运动。(2)扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。产生原因：分子永不停息地做无规则运动。产生原因：分子永不停息地做无规则运动。3分子间的相互作用力和分子势能分子间的相互作用力和分子势能(1)分子力。分子力。分子间的相互作用力是分子间引力与斥力的合力。分子分子间的相互作用力是分子间引力与斥力的合力。分子间同时存在引力和斥力，随着分子间距的增大，引力和间同时存在引力和斥力，随着分子间距的增大，引力和斥力都减小，但斥力减小得更快；随着分子间距离的减斥力都减小，但斥力减小得更快；随着分子间距离的减小而增大，但斥力增大得更快。小而增大，但斥力增大得更快。(2)分子势能。分子势能。分子势能的改变与分子力做功有关，分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；分子力做子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大，当分子间距离为负功，分子势能增大，当分子间距离为r0时，分子势能最小，但不一定等于零，时，分子势能最小，但不一定等于零，图图101如图如图101所示。所示。二、固体、液体和气体二、固体、液体和气体 1.晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同，晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同，如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性，多晶体如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性。和非晶体表现出各向同性。2.液晶既可以流动，又表现出单晶体的分子排列特点，在液晶既可以流动，又表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。液晶显示技术光学、电学物理性质上表现出各向异性。液晶显示技术有很大的应用。有很大的应用。3.液体表面张力是由液体表面层的分子结构决定的，类似液体表面张力是由液体表面层的分子结构决定的，类似的现象还有浸润、不浸润、毛细现象等。的现象还有浸润、不浸润、毛细现象等。气体实验定律和理想气体状态方程的适用条件气体实验定律和理想气体状态方程的适用条件均是一定质量的理想气体。均是一定质量的理想气体。三、物体的内能及热力学定律三、物体的内能及热力学定律1决定物体内能的因素决定物体内能的因素2热力学第一定律热力学第一定律(1)公式：公式：UQW(2)注意问题：注意问题：在应用热力学第一定律时，要充分考虑改变内能的两个因在应用热力学第一定律时，要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。做功和热传递都可以改变物体的内能，素：做功和热传递。做功和热传递都可以改变物体的内能，因此物体吸热内能不一定增加，放热内能不一定减少。因此物体吸热内能不一定增加，放热内能不一定减少。若研究对象是一定质量的理想气体，其内能完全由温度决若研究对象是一定质量的理想气体，其内能完全由温度决定。当气体被压缩时，外界对气体做正功；气体体积增大时，定。当气体被压缩时，外界对气体做正功；气体体积增大时，气体对外界做功。气体对外界做功。3热力学第二定律热力学第二定律(1)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程具有方向性。揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程具有方向性。(2)说明第二类永动机不能制造成功。说明第二类永动机不能制造成功。1学习了学习了“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验后，某校课外的实验后，某校课外物理兴趣小组做了如下实验，将体积为物理兴趣小组做了如下实验，将体积为1.2103 cm3的石的石油滴在平静的水面上，经过一段时间后，石油扩展为油滴在平静的水面上，经过一段时间后，石油扩展为3 m2的单分子油膜，请你估算一下石油分子的直径为的单分子油膜，请你估算一下石油分子的直径为 ()A6.01010 mB4.01010 mC4.0108 m D4.01012 m答案：答案：B1.热力学第一定律和第二定律的区别热力学第一定律和第二定律的区别(1)根据热力学第一定律，当摩擦力做功时，机械能可以全根据热力学第一定律，当摩擦力做功时，机械能可以全部转变为内能，而由热力学第二定律可知，这一内能不部转变为内能，而由热力学第二定律可知，这一内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能。可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能。(2)热量可以从高温物体自发地传递给低温物体，而热力学热量可以从高温物体自发地传递给低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传递给高温第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传递给高温物体。物体。(3)热力学第一定律说明，在任何过程中能量一定守恒，热热力学第一定律说明，在任何过程中能量一定守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现。力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现。(4)热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的。一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的。2热力学第二定律的微观意义热力学第二定律的微观意义系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程。程。(1)在机械能通过做功转化为内能的过程中，自然过程是大量在机械能通过做功转化为内能的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自动转变为有序运动。的热运动自动转变为有序运动。(2)热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行。不能自发地进行。(3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行，即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性向进行，即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。2密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，试分析此过程中密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，试分析此过程中瓶内空气瓶内空气(不计分子势能不计分子势能)的内能如何变化？吸热还是放的内能如何变化？吸热还是放热？气体对外界做功还是外界对气体做功？请尝试总结热？气体对外界做功还是外界对气体做功？请尝试总结解题思路。解题思路。解析：解析：根据热力学第一定律，气体的温度降低，内能减小；根据热力学第一定律，气体的温度降低，内能减小；塑料瓶变扁，气体的体积变小，外界对气体做功；再根据热塑料瓶变扁，气体的体积变小，外界对气体做功；再根据热力学第一定律可判断气体向外放出热量，最后可确定气体的力学第一定律可判断气体向外放出热量，最后可确定气体的内能减小，外界对其做功，要放出热量。内能减小，外界对其做功，要放出热量。答案：答案：见解析见解析1.选对象选对象根据题意，选出所研究的那一部分气体，这部分根据题意，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。气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。2找参量找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化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前后的一组p、V、T数值或表达式。压强的确定往往是个数值或表达式。压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定如力的平衡条件或牛顿运动定律律)才能写出表达式。才能写出表达式。3认过程认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除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。清变化过程是正确选用物理规律的前提。4列方程列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，求出结果，体状态方程或某一实验定律，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。最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。3如图如图102所示，有一装满水蒸气的高压锅，所示，有一装满水蒸气的高压锅，容积为容积为V1，此时高压锅喷嘴恰好不向外喷，此时高压锅喷嘴恰好不向外喷气，已知喷嘴上的盖帽的质量为气，已知喷嘴上的盖帽的质量为m，喷嘴的，喷嘴的口径为口径为d，当我们取下盖帽，在喷嘴上套一，当我们取下盖帽，在喷嘴上套一 图图102个气球时个气球时(假设喷嘴与气球接触良好假设喷嘴与气球接触良好)，在对气球充气的瞬，在对气球充气的瞬间认为气体温度不变，大气压为间认为气体温度不变，大气压为p0。则如何求出被吹起的。则如何求出被吹起的气球的最大体积？气球的最大体积？(不计气球膨胀而产生的附加压强不计气球膨胀而产生的附加压强)答案：答案：见解析见解析命题视角命题视角1 已知气泡内气体的密度为已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为，平均摩尔质量为0.029 kg/mol。阿伏加德罗常数。阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，取气，取气体分子的平均直径为体分子的平均直径为21010 m，若气泡内的气体能完全变，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。(结果保结果保留一位有效数字留一位有效数字)答案答案 1101104 4 命题视角命题视角2 利用油膜法可以粗略地测出阿伏加德罗常数，把密度利用油膜法可以粗略地测出阿伏加德罗常数，把密度0.8103 kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积膜，已知这滴油的体积V0.5103 cm3形成油膜面积为形成油膜面积为S0.7 m2，油的摩尔质量为，油的摩尔质量为M0.09 kg/mol。若把油膜看成是单。若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：分子层，每个油分子看成球形，那么：(计算结果保留一位有计算结果保留一位有效数字效数字)(1)油分子的直径是多少？油分子的直径是多少？(2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA是多少？是多少？自主尝试自主尝试(1)油分子的直径为油分子的直径为dV/S0.5103106/0.7 m71010 m(2)油的摩尔体积为油的摩尔体积为VAM/每个油分子的体积为每个油分子的体积为V04R3/3d3/6所以阿伏加德罗常数为所以阿伏加德罗常数为NAVA/V0由以上各式解得由以上各式解得NA(M/)/(d3/6)6M/(d3)61023 mol1。答案答案(1)71010 m(2)61023 mol1冲关锦囊冲关锦囊(1)固体、液体分子看作球体固体、液体分子看作球体(或立方体或立方体)，分子可以认为紧，分子可以认为紧靠在一起。靠在一起。(2)状态变化时分子数不变。状态变化时分子数不变。(3)阿伏加德罗常数是宏观量和微观量间的桥梁，计算时要抓阿伏加德罗常数是宏观量和微观量间的桥梁，计算时要抓 住与其有关的三个量即摩尔质量、摩尔体积和物质的量。住与其有关的三个量即摩尔质量、摩尔体积和物质的量。命题视角命题视角1(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是_。(填写选项前的字母填写选项前的字母)A气体分子间的作用力增大气体分子间的作用力增大B气体分子的平均速率增大气体分子的平均速率增大C气体分子的平均动能减小气体分子的平均动能减小D气体组成的系统的熵增加气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气的功，则此过程中的气泡泡_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)的热量是的热量是_J。气。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了体内能增加了_J。规范解题规范解题(1)气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间作用力减小，由温度不变可知现为分子间距增大，分子间作用力减小，由温度不变可知气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大。故熵增大。D项正确。项正确。(2)本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体的内能只与本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体的内能只与温度有关的特点进行处理。理想气体等温过程中内能不变，温度有关的特点进行处理。理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律由热力学第一定律UQW，气体对外做功，气体对外做功0.6 J，则一，则一定同时从外界吸收热量定同时从外界吸收热量0.6 J，才能保证内能不变。而温度，才能保证内能不变。而温度上升的过程，气体从外界吸热上升的过程，气体从外界吸热0.3 J，又对外做功，又对外做功0.1 J，所，所以内能增加了以内能增加了0.2 J。答案答案(1)D(2)吸收吸收0.60.2命题视角命题视角2(1)下列说法中正确的是下列说法中正确的是_。A“油膜法估测分子大小油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积B在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体积无关积无关C雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果力作用的结果D第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二定律定律(2)一定质量的理想气体从外界吸收了一定质量的理想气体从外界吸收了4.2105 J的热量，同时的热量，同时气体对外做了气体对外做了6.0105 J的功，问的功，问理想气体的内能如何变化？理想气体的内能如何变化？这部分理想气体的压强如何变化？这部分理想气体的压强如何变化？(回答回答“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)若这种气体的摩尔质量是若这种气体的摩尔质量是32 g/mol，则，则0.48 g该种气体内包该种气体内包含有多少个分子？含有多少个分子？(阿伏加德罗常数取阿伏加德罗常数取6.021023 mol1，结果，结果保留两位有效数字保留两位有效数字)自主尝试自主尝试(1)“油膜法估测分子大小油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸的实验中，估算油酸分子直径是用纯油酸的体积除以油膜的面积，选项分子直径是用纯油酸的体积除以油膜的面积，选项A错；错；根据饱和汽的性质知，选项根据饱和汽的性质知，选项B正确；液体由于有表面张力使正确；液体由于有表面张力使液体表面绷紧，选项液体表面绷紧，选项C正确；第一类永动机不可能制成的原正确；第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第一定律，即能量守恒定律，选项因是不符合热力学第一定律，即能量守恒定律，选项D错。错。答案答案(1)BC(2)减少减少1.8105 J减小减小9.01021个个冲关锦囊冲关锦囊(1)应用热力学第一定律时，必须理解它的物理意义，掌握应用热力学第一定律时，必须理解它的物理意义，掌握它的符号法则。如果事先不能确定正负，可以先假定它它的符号法则。如果事先不能确定正负，可以先假定它为正，在计算出结果以后再作判断。同时注意特殊过程为正，在计算出结果以后再作判断。同时注意特殊过程的含义，如绝热过程的含义，如绝热过程Q0，体积不变，体积不变W0。(2)对理想气体，因分子间无相互作用力，分子势能为对理想气体，因分子间无相互作用力，分子势能为0，所以理想气体的内能只跟温度的高低和分子个数有关。所以理想气体的内能只跟温度的高低和分子个数有关。命题视角命题视角1 (2011新课标全国卷新课标全国卷)如图如图103，一上端开口、，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，下部有长下端封闭的细长玻璃管，下部有长l166 cm的水的水银柱，中间封有长银柱，中间封有长l26.6 cm的空气柱，上部有长的空气柱，上部有长l3 44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为已知大气压强为p076 cmHg。如果使玻璃管绕底。如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。图气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。图103规范解题规范解题设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为p1p0gl3式中，式中，和和g分别表示水银的密度和重力加速度。分别表示水银的密度和重力加速度。玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则，则p2gl1，p2gxp0式中，式中，p2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律得为管内空气柱的压强。由玻意耳定律得p1(Sl2)p2(Sh)式中，式中，h是此时空气柱的长度，是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积。为玻璃管的横截面积。由由式和题给条件得式和题给条件得h12 cm从开始转动一周后，设空气柱的压强为从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则，则p3p0gx由玻意耳定律得由玻意耳定律得p1(Sl2)p3(Sh)式中，式中，h是此时空气柱的长度。由是此时空气柱的长度。由式得式得h9.2 cm答案答案12 cm9.2 cm命题视角命题视角2 (2011海南高考海南高考)(1)关于空气湿度，下列说法正确的是关于空气湿度，下列说法正确的是_(填入正确选项前的字母填入正确选项前的字母)。A当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示D空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比气中所含水蒸气的压强之比(2)如图如图104，容积为，容积为V1的容器内的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银管相连。气阀关闭时，两管中水银 图图104面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2。打。打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为已知水银的密度为，大气压强为，大气压强为p0，重力加速度为，重力加速度为g；空气；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强气的压强p1。自主尝试自主尝试(1)相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，使人错误；相对湿度较小时，使人感觉干燥，故感觉干燥，故B正确。用空气中水蒸汽的压强表示的湿度叫正确。用空气中水蒸汽的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸汽的压强与同一温度时水做空气的绝对湿度，用空气中水蒸汽的压强与同一温度时水的饱和气压之比叫做相对湿度，故的饱和气压之比叫做相对湿度，故C正确，正确，D错误。错误。冲关锦囊冲关锦囊 在应用气体实验定律和理想气体状态方程解决有关气体在应用气体实验定律和理想气体状态方程解决有关气体问题时，应注意以下几点：问题时，应注意以下几点：(1)首先确定所选取的研究对象初末状态的状态参量。首先确定所选取的研究对象初末状态的状态参量。(2)根据状态变化规律选取适当的状态方程列式。根据状态变化规律选取适当的状态方程列式。(3)气柱长度变化和压强变化之间的数量关系。气柱长度变化和压强变化之间的数量关系。点击下图进入点击下图进入