《北京市2018屆高考物理二輪復習 專題10 熱學學案（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《北京市2018屆高考物理二輪復習 專題10 熱學學案（含解析）（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題10 熱學 考向預測 本專題全國卷的命題形式都是一大一小組成的，小題是以選擇題的形式，分值為5分(或6分)，主要考查分子動理論、內(nèi)能、熱力學定律、固體、液體、氣體等方面的基本知識；大題以計算題的形式，分值為10分(或9分)，主要考查對氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的理解。 高頻考點：分子大小的估算；對分子動理論內(nèi)容的理解；物態(tài)變化中的能量問題；氣體實驗定律的理解和簡單計算；固、液、氣三態(tài)的微觀解釋和理解；熱力學定律的理解和簡單計算；用油膜法估測分子大小。知識與技巧的梳理 考點一、分子動理論、內(nèi)能及熱力學定律 例 (2017·全國Ⅱ卷)(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽

2、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，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸。待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是(　　) A．氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同 B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大 C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功 D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功 E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變 【審題立意】本題考查了氣體在自發(fā)擴散和被壓縮過程中所伴隨的內(nèi)能變化、分子分子平均動能的變化以及氣體做功情況的判斷，意在考查考生對熱力學過程中基本概念以及熱力學定律的理解和掌握程度。 【

3、解題思路】抽開隔板，氣體自發(fā)擴散過程中，氣體對外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，A項正確，C項錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，D項正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動能增大，B項正確，E項錯誤。 【參考答案】ABD 【知識建構(gòu)】必須掌握的兩個要點 1. 估算問題 (1)油膜法估算分子直徑：d＝。 V為純油酸體積，S為單分子油膜面積。 (2)分子總數(shù)：N＝nNA＝·NA＝NA。 注意：對氣體而言，N≠。 (3)兩種分子模型： 球模型：V＝πR3(適用于估算液體、固體

4、分子直徑)。 立方體模型：V＝a3(適用于估算氣體分子間距)。 2. 反映分子運動規(guī)律的兩個實例 布朗運動 液體內(nèi)固體小顆粒永不停息、無規(guī)則的運動，顆粒越小、溫度越高，運動越劇烈 擴散現(xiàn)象 分子永不停息的無規(guī)則運動，溫度越高，擴散越快 3. 對熱力學定律的理解 (1)改變物體內(nèi)能的方式有兩種，只敘述一種改變方式是無法確定內(nèi)能變化的。 (2)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W中W和Q的符號可以這樣確定：只要此項改變對內(nèi)能增加有正貢獻的即為正。 (3)對熱力學第二定律的理解：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但不引起其他變化是不可能的。 【變

5、式訓練】(2018屆高三·江西五市八校聯(lián)考)下列說法中正確的是(　　) A．布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動 B．氣體的溫度升高，每個氣體分子運動的速率都增加 C．一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加 D．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 E．空調(diào)機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機的工作不遵守熱力學第二定律 解析：布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動，故A正確；溫度是分子平均動能的標志，氣體溫度升高，分子的平均動能增加，其中有些分子的速率增加，但也有些分子的速率會減小，只是

6、分子的平均速率增加，故B錯誤；一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，溫度沒有變化，分子的平均動能不變，但是在這個過程中要吸熱，內(nèi)能增加，所以分子之間的勢能必定增加，故C正確；溫度是分子平均動能的標志，只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低，故D正確；空調(diào)機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，產(chǎn)生了其他影響，即消耗了電能，所以不違背熱力學第二定律，故E錯誤。 答案：ACD 考點二、固體、液體和氣體 例 (2017·吉林省實驗中學模擬)下列關于熱學中的相關說法正確的是(　　) A．液晶既有液體的流動性，又具有單晶體的各向異性 B．燃氣由液態(tài)

7、變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能增加 C．氣體的溫度升高時，分子的熱運動變得劇烈，分子的平均動能增大，故氣體的壓強一定增大 D．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，可以使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶 E．某種液體的飽和汽壓不一定比未飽和汽壓大 【審題立意】液晶既有液體的流動性，又有單晶體的各向異性；根據(jù)體積變化判斷做功情況、分子勢能的變化，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程分析狀態(tài)參量的變化。 【解題思路】根據(jù)液晶特點和性質(zhì)可知：液晶既有液體的流動性，又具有單晶體的各向異性，故A正確；燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要吸收熱量，故分子的分子勢能增加，選項B正確；若氣體溫度升高的同

8、時，體積膨脹，壓強可能不變，故C錯誤；由熱力學第二定律可知，能源的能量耗散后品質(zhì)降低，不可能自發(fā)轉(zhuǎn)變成新能源，且不能自發(fā)地分離，選項D錯誤；液體的飽和汽壓與液體的溫度有關，隨溫度的升高而增大，不一定比未飽和汽壓大，選項E正確。 【參考答案】ABE 【知識構(gòu)建】1．晶體和非晶體 比較 晶體 非晶體 單晶體 多晶體 形狀 規(guī)則 不規(guī)則 不規(guī)則 熔點 固定 固定 不固定 特性 各向異性 各向同性 各向同性 注意：(1)晶體熔化時，溫度不變，吸收的熱量全部用于增加分子勢能； (2)晶體與非晶體可以相互轉(zhuǎn)化； (3)有些晶體屬于同素異構(gòu)體，如金剛石和石墨。

9、 2．液晶的性質(zhì)：液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點，在光學性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。 3．液體的表面張力：使液體表面有收縮到球形的趨勢，表面張力的方向跟液面相切。 4．飽和汽壓的特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關。 5．相對濕度：某溫度時空氣中水蒸氣的實際壓強與同溫度水的飽和汽壓的百分比。即：B＝×100%。 6．對氣體壓強的理解 (1)氣體對容器壁的壓強是氣體分子頻繁碰撞的結(jié)果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強就越大。 (2)地球表面大氣壓強可認為是由于大氣重力產(chǎn)生的。

10、 【變式訓練】下列說法正確的是(　　) A．液晶具有流動性，光學性質(zhì)各向異性 B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力 C．氣體的壓強是由氣體分子間斥力產(chǎn)生的 D．氣球等溫膨脹，球內(nèi)氣體一定向外放熱 E．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強不變 解析：液晶具有流動性，光學性質(zhì)具有各向異性，選項A正確；液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力，選項B正確；氣體的壓強是由大量分子對容器器壁的碰撞造成的，選項C錯誤，E正確；根據(jù)ΔE＝W＋Q，氣球等溫膨脹時，ΔE＝0，W<0，則Q>0，即氣體吸熱，選項D錯誤。 答案：ABE

11、 考點三、氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程 例1．(2017·全國Ⅰ卷)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時，三個閥門均打開，活塞在B的底部；關閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關閉K1。已知室溫為27 ℃，汽缸導熱。 (1)打開K2，求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強； (2)接著打開K3，求穩(wěn)定時活塞的位置； (3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃，求此時活塞下方氣體的壓強。 【解題思路】(1)設打開K2后

12、，穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1，體積為V1。依題意，被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程。由玻意耳定律得 p0V＝p1V1① 3p0V＝p1(2V—V1)② 聯(lián)立①②式得V1＝③ p1＝2p0。④ (2)打開K3后，由④式知，活塞必定上升。設在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時，活塞下氣體壓強為p2。由玻意耳定律得 3p0V＝p2V2⑤ 由⑤式得p2＝p0⑥ 由⑥式知，打開K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時p2為p2′＝p0。 (3)設加熱后活塞下方氣體的壓強為p3，氣體溫度從T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容過程中，由查理定律得 ＝⑦

13、將有關數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0。⑧ 【參考答案】(1)　2p0　(2)在汽缸B的頂部　(3)1.6p0 【技能提升】1. 壓強的計算 (1)被活塞、汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應用平衡條件或牛頓第二定律列式計算。 (2)被液柱封閉的氣體的壓強，若應用平衡條件或牛頓第二定律求解，得出的壓強單位為Pa。 2. 合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程 (1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列方程求解。 (2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應的實驗定律列方程求解。 3. 多個研究對象的問題 由活塞、液柱相聯(lián)系的“兩

14、團氣”問題，要注意尋找“兩團氣”之間的壓強、體積或位移關系，列出輔助方程，最后聯(lián)立求解。 【變式訓練】 U形管左右兩管粗細不等，左側(cè)A管開口向上，封閉的右側(cè)B管橫截面積是A管的3倍。管中裝入水銀，大氣壓強為p0＝76 cmHg，環(huán)境溫度為27 ℃。A管中水銀面到管口的距離為h1＝24 cm，且水銀面比B管內(nèi)高Δh＝4 cm。B管內(nèi)空氣柱長為h2＝12 cm，如圖所示。欲使兩管液面相平，現(xiàn)用小活塞把開口端封住，并給A管內(nèi)氣體加熱，B管內(nèi)氣體溫度保持不變，當兩管液面相平時，試求此時A管內(nèi)氣體的溫度為多少？ 解析：設A管橫截面積為S，則B管橫截面積為3S。以B管封閉氣體為研究對象 初狀態(tài)：p1

15、＝p0＋ρgΔh＝80 cmHg，V1＝3Sh2 設末狀態(tài)的壓強為p2，體積為V2。從初狀態(tài)到末狀態(tài)，設A管水銀面下降Δh1，B管水銀面上升Δh2，則 Δh1＋Δh2＝Δh，Δh1S＝3Δh2S 故Δh1＝3Δh2＝0.75Δh＝3 cm 末狀態(tài)的體積V2＝3S(h2－Δh2) 由等溫變化有p1V1＝p2V2 由以上各式得p2＝87.3 cmHg 以A管被活塞封閉的氣體為研究對象 初狀態(tài)：p3＝p0＝76 cmHg，V3＝Sh1，T1＝300 K 末狀態(tài)：p4＝p2＝87.3 cmHg，體積V4＝S(h1＋Δh1)， 由理想氣體方程：＝ 由以上各式得T2＝387.7 K。 5