高考物理专题复习—热学

12010届高三物理专题复习第七专题热学一、知识结构1、分子热运动能量守恒2、气体二、考纲要求21、分子热运动能量守恒2、气体三、难点突破（一）、分子动理论1.物质是由大量分子组成。（1）分子体积很小，质量小。分子直径数量级，分子质量数量级～101010102726mkg（2）油膜法测分子直径：DVSS：水面上形成单层分子油膜的面积（3）阿伏伽德罗常量：16021023molNA的任何物质含有×个分子.（4）微观物理量的估算问题：mMNmNA分摩3VNVVNMNmVdVdAA分摩摩分分分ρρ固、液：球形气体：立方体1633NnNnA·：摩尔数()nmMVVmolmol2.分子永不停息做无规则热运动：（1）实验依据：扩散现象、布朗运动。（2）布朗运动：是指悬浮在液体中微粒的无规则运动。①布朗运动成因：液体分子无规则运动，对固体小颗粒碰撞不平衡。②影响布朗运动剧烈程度因素：微粒小，温度高，布朗运动剧烈。3.分子间同时存在相互作用的引力和斥力。（1）分子力：分子间引力和斥力的合力，即表现出的分子力。（2）分子间作用力的变化：f引、f斥随r变化而反相变化，但斥力比引力变化更快。rrmfff010100()引斥rrffff0引斥斥为rrffff0引斥引为rrfff10000引斥、≈≈（二）、内能、热和功1.内能：物体内所有分子热运动的动能和相互作用势能的总和。（1）分子动能：分子热运动所具有的动能。（单个分子动能无意义，整体统计）分子平均动能：标志，温度T，温度越高，分子平均动能越大。（2）分子势能：由分子间相互作用和分子间距离决定的能量。分子间距离变化时，分子势能变化。如rrrrr增加条件：分子力做负功，分子势能增加条件：分子力做正功，分子势能减少00说一下书上表述：通常情况下，r＝r0，当r变化时，分子势能增加。当r＝r0，分子势能最小。∴分子势能与宏观上物体体积有关。（3）物体内能：综合考虑：分子数N，温度T，体积V。物体温度相同，内能一定相同（×）理想气体内能：理想气体分子间无相互作用力，无分子势能，其内能仅是分子动能总和，与分子数N，温度T有关。4对一定质量理想气体，内能仅由温度T决定。（4）内能与机械能的区别：①物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和，宏观上取决于分子数N，温度，体积。②物体机械能是物体整体运动具有动能和势能总和，取决于质量m，速度v，高度h，形变。2.改变内能的两种方法：做功和热传递（）两种方法区别：热传递：内能在物体间转移高温低温内能转移量即热量做功：其它形式能与内能相互转化1()结果等效，都能改变内能。（2）内能与热量区别：内能状态量，热量是过程量，只有发生热传递，内能发生变化时，才有吸收或放出热量。3.内能变化——热力学第一定律状态变化过程通常是做功和热传递同时发生，系统内能的增加等于外界对系统做功与热传递系统从外界吸收热量的总和。公式：EWQ符号规定：内能增加内能减少外界对系统做功系统对外界做功系统吸热系统放热EEWWQQ0000004.能的转化和守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体（热传递），或从一种形式转化成另一种形式（做功）。即热力学第一定律。注：第一类永动机不可能制成。5.热力学第二定律：自然界进行的涉及热现象的过程都具有方向性，是不可逆的。热传递中，热量自发的从高温物体传向低温物体。功可以完全生热，即机械能可以完全转化为内能。不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。（空调制冷，消耗电能做功）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。（理想气体等温膨胀，体积变大）不存在热效率为100%的热机（热机的工作物质是汽油从高温热源获得热量，只能一部分用来做功，另一部分热量要排给大气，即热机肯定要排出热量。）6.第二类永动机（从单一热源不断吸收热量。使其完全转变成机械能的发动机）不可能制成，违背了热力学第二定律。7.热力学第三定律：绝对零度（0k）不可能达到。（三）、气体压强、体积、温度间的关系1.气体状态参量：（1）体积V（气体几何参量）一定质量气体所占据容器的容积。（并不是气体分子体积的总和）1110333Ldmm（2）温度T（t）（气体热学参量）摄氏温标、热力学温标关系：T＝273＋t绝对零度不能实现（3）压强p（气体力学参量）气体分子频繁碰撞器壁，作用在器壁单位时间单位面积上的压力。5宏观：气体作用在器壁单位面积上的压力，大小取决于分子数密度和温度微观：大量气体分子无规则热运动对器壁碰撞产生的，大小取决于单位体积内的分子数分子数密度和分子平均速度T()①温度一定，气体体积小（分子数密度大，单位体积的分子数）碰撞分子数大，压强大。②体积一定，温度越高，分子碰撞力越大，压强大。2.气体、压强、温度的关系：（）气态方程：一定质量理想气体定值1pVT（2）热力学第一定律应用：气体体积变大，气体体积变小，气体温度升高气体温度降低VWVWTETE0000由确定的正负，气体吸热，气体放热EWQQQQ00绝热，绝热压缩Q0四、2009年高考题解析1、气体（09年全国卷Ⅰ）14.下列说法正确的是A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C.气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D.单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大答案：A解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。2、气体（09年全国卷Ⅱ）16.如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大6D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量答案：BC解析：本题考查气体.当电热丝通电后,右的气体温度升高气体膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,内能增加,气体的温度升高.根据气体定律左边的气体压强增大.BC正确,右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错。3、布朗运动（09年北京卷）13．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。图中记录的是A．分子无规则运动的情况B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度——时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线答案：D解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故B项错误，对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度-时间图线，故C项错误；故只有D项正确。4、内能（09年上海物理）2．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的A．温度和体积B．体积和压强C．温度和压强D．压强和温度答案：A解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积。因此答案A正确。5、气体状态方程（09年上海物理）9．如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为VA、VB，压强变化量为pA、pB，对液面压力的变化量为FA、FB，则A．水银柱向上移动了一段距离B．VA＜VBC．pA＞pBD．FA＝FB7答案：AC解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：AAAAPPTT；对气体B：BBAAPPTT，又初始状态满足ABPPh，可见使A、B升高相同温度，()AAAABAATTPPPhTT，AABBBAATTPPPTT，因此ABPP，因此ABFF液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此VA=VB，所以B、D错误。6、热学基础知识（09年广东物理）13．（10分）（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法。“钻木取火”是通过方式改变物体的内能，把转变为内能。（2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的，温度，体积。答案：（1）做功，机械能；(2)热量，升高，增大解析：做功可以增加物体的内能；当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程CTPV可知，气体体积增大。8、压强的围观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律（09年山东卷）36．(8分)[物理——物理3-3]一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA=0.3m3，TA=TB=300K、TB=400K。（1）求气体在状态B时的体积。（2）说明BC过程压强变化的微观原因（3）没AB过程气体吸收热量为Q，BC过气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。8解析：设气体在B状态时的体积为VB，由盖--吕萨克定律得，ABABVVTT,代入数据得30.4BVm。(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。(3)1Q大于2Q；因为TA=TB，故AB增加的内能与BC减小的内能相同，而AB过程气体对外做正功，BC过程气体不做功，由热力学第一定律可知1Q大于2Q9、热学综合物理3-3”模块（09年浙江自选模块）14.“物理3-3”模块（10分）一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示。（1）（本小题共3分，在给出的四个选项中，可能只有一个选项正确，也可能有多个选项正确，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）关于气球内气体的压强，下列说法正确的是A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的（2）（本小题共3分，在给出的四个选项中，可能只有一个选项正确，也可能有多个选项正确，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变。下列说法正确的是A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变(3)(本小题共4分)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2.0cm的方格纸。表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图所示。若表演时大气压强为1.013105Pa，取g=10m/s2，则气球内气体的压强为9Pa。（取4位有效数字）气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？答案：（1）AD；(2)BD；（3）1.053*105Pa面积