高考物理大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 專題八 第1講 熱學(xué)課件（選考部分）.ppt

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專題八選考部分 3 3 3 4 3 5 本專題用三講時分別解決選修3 3 3 4 3 5中高頻考查問題 高考對本部分內(nèi)容考查的重點和熱點有 選修3 3 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(xué)定律的理解和簡單計算 用油膜法估測分子大小等內(nèi)容 專題定位 選修3 4 波的圖象 波長 波速和頻率及其相互關(guān)系 光的折射及全反射 光的干涉 衍射及雙縫干涉實驗 簡諧運動的規(guī)律及振動圖象 電磁波的有關(guān)性質(zhì) 選修3 5 動量守恒定律及其應(yīng)用 原子的能級躍遷 原子核的衰變規(guī)律 核反應(yīng)方程的書寫 質(zhì)量虧損和核能的計算 原子物理部分的物理學(xué)史和 三種射線的特點及應(yīng)用等 選修3 3內(nèi)容瑣碎 考查點多 復(fù)習(xí)中應(yīng)以四塊知識 分子動理論 從微觀角度分析固體 液體 氣體的性質(zhì) 氣體實驗定律 熱力學(xué)定律 為主干 梳理出知識點 進行理解性記憶 選修3 4內(nèi)容復(fù)習(xí)時 應(yīng)加強對基本概念和規(guī)律的理解 抓住波的傳播和圖象 光的折射定律這兩條主線 強化訓(xùn)練 提高對典型問題的分析能力 應(yīng)考策略 選修3 5涉及的知識點多 而且多是科技前沿的知識 題目新穎 但難度不大 因此應(yīng)加強對基本概念和規(guī)律的理解 抓住動量守恒定律和核反應(yīng)兩條主線 強化典型題目的訓(xùn)練 提高分析綜合題目的能力 高考題型1熱學(xué)基本知識 高考題型2熱力學(xué)定律的理解 高考題型3氣體實驗定律的應(yīng)用 高考題型4熱學(xué)中的綜合問題 欄目索引 第1講熱學(xué) 高考題型1熱學(xué)基本知識 解題方略 1 分子動理論 1 分子大小 阿伏加德羅常數(shù) NA 6 02 1023mol 1 2 分子熱運動的實驗基礎(chǔ) 擴散現(xiàn)象和布朗運動 擴散現(xiàn)象特點 溫度越高 擴散越快 布朗運動特點 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 3 分子間的相互作用力和分子勢能 分子力 分子間引力與斥力的合力 分子間距離增大 引力和斥力均減小 分子間距離減小 引力和斥力均增大 但斥力總比引力變化得快 分子勢能 分子力做正功 分子勢能減小 分子力做負功 分子勢能增大 當分子間距為r0 分子間的距離為r0時 分子間作用的合力為0 時 分子勢能最小 2 固體和液體 1 晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同 表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同 晶體具有確定的熔點 單晶體表現(xiàn)出各向異性 多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性 晶體和非晶體在適當?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化 2 液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài) 所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間 液晶具有流動性 在光學(xué) 電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性 3 液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢 表面張力的方向跟液面相切 例1關(guān)于熱學(xué)基本知識的易錯點辨析 正確的打 號 錯誤的打 號 1 布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動 2 布朗運動并不是液體分子的運動 但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 3 液體溫度越高 布朗運動會越激烈 4 布朗運動反映了懸浮顆粒中分子運動的不規(guī)則性 5 懸浮在液體中的固體微粒越小 布朗運動就越明顯 6 懸浮在液體中的微粒越小 受到液體分子的撞擊就越容易平衡 7 布朗運動是由于液體各部分溫度不同而引起的 8 在較暗的房間里 看到透過窗戶的 陽光柱 里粉塵的運動不是布朗運動 9 布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的液體分子的無規(guī)則運動 10 顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運動 這反映了液體分子運動的無規(guī)則性 11 懸浮在空氣中做布朗運動的PM2 5微粒 氣溫越高 運動越劇烈 12 擴散運動就是布朗運動 13 擴散現(xiàn)象與布朗運動都與溫度有關(guān) 14 擴散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中 固體中也可以 15 酒香不怕巷子深 與分子熱運動有關(guān) 16 水不容易被壓縮說明分子間存在分子力 17 用力拉鐵棒的兩端 鐵棒沒有斷 說明此時分子間只存在引力而不存在斥力 18 分子間引力總是隨著分子間的距離減小而減小 19 將一個分子從無窮遠處無限靠近另一個分子 則這兩個分子間的分子力先增大后減小最后再增大 20 當分子間距離增大時 分子間的引力減少 斥力增大 21 若兩分子間距離減小 分子間斥力增大 引力減小 合力為斥力 22 當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時 分子間的距離越大 分子勢能越小 23 分子間同時存在著引力和斥力 當分子間距增加時 分子間的引力增大 斥力減小 24 分子間引力總是隨著分子間的距離減小而減小 25 分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大 先減小后增大 26 分子間距離增大時 分子間的引力 斥力都減小 27 隨著分子間距離增大 分子間作用力減小 分子勢能也減小 28 分子間的距離為r0時 分子間作用力的合力為零 分子勢能最小 29 同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn) 30 大顆粒的鹽磨成了細鹽 就變成了非晶體 31 單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性 而多晶體和非晶體是各向同性的 32 單晶體和多晶體都有確定的熔點 非晶體沒有確定的熔點 33 晶體在各個方向上的導(dǎo)熱性能相同 體現(xiàn)為各向同性 34 單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性 35 太空中水滴成球形 是液體表面張力作用的結(jié)果 36 漂浮在熱菜湯表面上的油滴 從上面的觀察是圓形的 是油滴液體呈各向同性的緣故 37 液體與大氣相接觸 表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引 38 由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 液面分子間只有引力 沒有斥力 所以液體表面具有收縮的趨勢 39 液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部 40 液體表面的分子距離大于分子間的平衡距離 使得液面有表面張力 41 葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 42 肥皂水的水面能托住小的硬幣主要與液體的表面張力有關(guān) 43 雨水沒有透過布雨傘是因為液體表面存在張力 44 液晶具有液體的流動性 同時具有晶體的各向異性特征 45 液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點 46 當人們感到潮濕時 空氣的絕對濕度一定較大 47 空氣相對濕度越大時 空氣中水蒸氣壓強越接近飽和汽壓 水蒸發(fā)越快 48 只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量 就可以計算出阿伏加德羅常數(shù) 49 用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度 就可以求出該種氣體的分子質(zhì)量 50 已知某氣體的摩爾體積V 再知道阿伏加德羅常數(shù)NA 就可以求出一個氣體分子的體積 51 只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù) 就可以算出氣體分子的體積 52 用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度 就一定可以求出該種氣體的分子質(zhì)量 53 達到熱平衡的兩個物體具有相同的熱量 54 物體的溫度越高 分子熱運動越劇烈 分子的平均動能越大 55 溫度升高時物體內(nèi)的每個分子的運動速率一定增大 56 物體中所有分子的熱運動動能的總和叫做物體的內(nèi)能 57 物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和 58 溫度升高 物體內(nèi)每個分子的動能一定增大 59 相同質(zhì)量0 的水的分子勢能比0 的冰的分子勢能大 60 氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力 61 單位體積的氣體分子數(shù)增加 氣體的壓強一定增大 62 氣體的壓強是由于大量分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的 63 若氣體的溫度不變 壓強增大 說明每秒撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多 64 一定質(zhì)量的理想氣體壓強不變時 氣體分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)隨著溫度升高而減少 65 從微觀角度看氣體壓強只與分子平均動能有關(guān) 66 氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁發(fā)生碰撞的次數(shù) 與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度都有關(guān) 67 單位時間內(nèi)氣體分子對容器壁單位面積上碰撞次數(shù)減少 氣體的壓強一定減小 預(yù)測1 2015 新課標全國卷 33 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)化為非晶體 某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體 E 在熔化過程中 晶體要吸收熱量 但溫度保持不變 內(nèi)能也保持不變解析晶體有固定的熔點 并不會因為顆粒的大小而改變 即使敲碎為小顆粒 仍舊是晶體 選項A錯誤 固體分為晶體和非晶體兩類 有些晶體在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同 表現(xiàn)為晶體具有各向異性 選項B正確 同種元素構(gòu)成的固體可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶體 如金剛石和石墨 選項C正確 晶體的分子排列結(jié)構(gòu)如果遭到破壞就可能形成非晶體 反之亦然 選項D正確 熔化過程中 晶體要吸熱 溫度不變 但是內(nèi)能增大 選項E錯誤 答案BCD 預(yù)測2下列說法正確的是 A 布朗運動反映了液體分子在永不停息的做無規(guī)則熱運動B 氣體分子的平均動能增大 壓強也一定增大C 不同溫度下 水的飽和汽壓都是相同的D 完全失重狀態(tài)下懸浮的水滴呈球狀是液體表面張力作用的結(jié)果E 分子動理論認為 單個分子的運動是無規(guī)則的 但是大量分子的運動仍然有一定規(guī)律 解析布朗運動是花粉的無規(guī)則運動 間接反映了液體分子在永不停息的做無規(guī)則熱運動 故A正確 氣體分子的平均動能增大 溫度升高 但是若體積增大 則單位時間內(nèi)打在器壁上的分子數(shù)會減少 故氣體壓強不一定增大 故B錯誤 水的飽和氣壓隨溫度升高而增大 故C錯誤 完全失重狀態(tài)下懸浮的水滴呈球狀是液體表面張力作用的結(jié)果 故D正確 分子動理論認為 單個分子的運動是無規(guī)則的 但是大量分子的運動仍然有一定規(guī)律 基本呈現(xiàn)的是速度大小中間多兩頭少的規(guī)律 故E正確 答案ADE 高考題型2熱力學(xué)定律的理解 解題方略 1 物體內(nèi)能變化的判定 溫度變化引起分子平均動能的變化 體積變化 分子間的分子力做功 引起分子勢能的變化 2 熱力學(xué)第一定律 1 公式 U W Q 2 符號規(guī)定 外界對系統(tǒng)做功 W 0 系統(tǒng)對外界做功 W0 系統(tǒng)向外界放出熱量 Q0 系統(tǒng)內(nèi)能減少 U 0 3 熱力學(xué)第二定律的表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 按熱傳遞的方向性表述 不可能從單一熱庫吸收熱量 使之完全變成功 而不產(chǎn)生其他影響 按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述 第二類永動機是不可能制成的 例2關(guān)于熱力學(xué)定律的理解 下列說法是否正確 正確的打 號 錯誤的打 號 1 外界對系統(tǒng)做功 其內(nèi)能一定增加 2 系統(tǒng)從外界吸收熱量 其內(nèi)能一定增加 3 一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時 其內(nèi)能不變 4 一定質(zhì)量的理想氣體 在等壓膨脹過程中 氣體分子的平均動能增大 5 在輪胎爆裂這一短暫過程中 氣體膨脹 溫度下降 6 密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁 此過程外界對其做功 瓶內(nèi)空氣內(nèi)能增加 7 熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳導(dǎo)到低溫物體 但不能自發(fā)地從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體 8 利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機 將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能是可能的 9 自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 是不可逆的 10 功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程一定是可逆過程 11 空調(diào)既能制熱又能制冷 說明熱傳遞不存在方向性 12 不斷改進工藝 熱機的效率可能達到100 13 熱量不可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體 是因為違背了熱力學(xué)第一定律 14 第一類永動機 不可能制成 是因為它違反了能量守恒定律 15 第二類永動機 不可能制成是因為它違反了能量守恒定律 預(yù)測3下列說法中正確的是 A 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 制冷機的制冷溫度可以降到 280 B 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 熱機的效率可以達到100 D 無論科技怎樣發(fā)展 第二類永動機都不可能實現(xiàn)E 無論科技怎樣發(fā)展 都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的 解析熱力學(xué)溫度與分子的平均動能成正比 分子熱運動的平均動能不可能為零 制冷機的制冷溫度不可以降到 273 以下 故A錯誤 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 熱量可以從低溫物體傳到高溫物體 故B正確 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 熱機的效率不可以達到100 故C錯誤 不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響 即第二類永動機都不可能實現(xiàn) 故D正確 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能 無論科技怎樣發(fā)展 都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的 故E正確 答案BDE 預(yù)測4一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷三個過程ab bc ca回到原狀態(tài) 其V T圖象如圖1所示 Pa Pb Pc分別表示狀態(tài)a b c的壓強 下列判斷正確的是 A 過程ab中氣體一定吸熱B Pc Pb PaC 過程bc中分子勢能不斷增大D 過程bc中每一個分子的速率都減小E 過程ca中氣體吸收的熱量等于對外做的功 圖1 解析由a到b 氣體做等容變化 根據(jù) U Q W 溫度升高 內(nèi)能增大 故氣體一定吸熱 故A正確 從b到c做的是等壓變化 故Pc Pb a到b為等容變化 溫度升高 壓強變大 Pb Pa 故B正確 氣體沒有分子勢能 故C錯誤 b到c 溫度降低 分子平均動能降低 平均速率減小 但不是每一個分子的速率都減小 故D錯誤 c到a 氣體等溫變化 根據(jù) U Q W 氣體吸收的熱量等于對外做的功 故E正確 故選A B E 答案ABE 1 氣體實驗定律 1 等溫變化 pV C或p1V1 p2V2 高考題型3氣體實驗定律的應(yīng)用 解題方略 2 應(yīng)用氣體實驗定律的三個重點環(huán)節(jié) 1 正確選擇研究對象 對于變質(zhì)量問題要保證研究質(zhì)量不變的部分 對于多部分氣體問題 要各部分獨立研究 各部分之間一般通過壓強找聯(lián)系 2 列出各狀態(tài)的參量 氣體在初 末狀態(tài) 往往會有兩個 或三個 參量發(fā)生變化 把這些狀態(tài)參量羅列出來會比較準確 快速的找到規(guī)律 3 認清變化過程 準確分析變化過程以便正確選用氣體實驗定律 圖2 在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間 汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度 答案330K 缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時 缸內(nèi)封閉氣體的壓強 T3 T 303K解得p2 1 01 105Pa答案1 01 105Pa 預(yù)測5如圖3所示 一汽缸質(zhì)量為M 60kg 汽缸的厚度忽略不計且透熱性良好 開口向上放在水平面上 汽缸中有橫截面積為S 100cm2的光滑活塞 活塞質(zhì)量m 10kg 汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體 此時氣柱長度為L1 0 4m 已知大氣壓為p0 1 105Pa 現(xiàn)用力緩慢向上拉動活塞 若使汽缸能離開地面 氣柱的長度至少是多少 取重力加速度g 10m s2 圖3 汽缸脫離地面有F mg Mg 700N 由玻意耳定律得p1V1 p2V2解得L2 1 1m即氣柱的長度至少是1 1m 答案1 1m 預(yù)測6如圖4 上粗下細且上端開口的薄壁玻璃管內(nèi)有一部分水銀封住密閉氣體 橫截面積分別為S1 1cm2 S2 2cm2 細管內(nèi)水銀長度為h1 4cm 封閉氣體長度為L 6cm 大氣壓強為p0 76cmHg 氣體初始溫度為T1 288K 上管足夠長 圖4 1 緩慢升高氣體溫度 求水銀剛好全部進入粗管內(nèi)時的溫度T2 解析初狀態(tài) p1 p0 ph1 V1 LS1末狀態(tài) p2 p0 ph2 V2 L h1 S1又有 S1h1 S2h2 由以上各式并代入數(shù)據(jù)解得 T2 468K 答案468K 2 氣體溫度保持T2不變 為使封閉氣體長度變?yōu)?cm 需向開口端注入的水銀柱的體積為多少 解析氣體等溫變化有 p2V2 p3V3解得p3 97 5cmHg 設(shè)此時水銀柱的液面高度差為h3 有 h3 97 5cm 76cm 21 5cm注入的水銀柱體積V注 21 5 2 2cm3 2 1cm3 4 1cm3 37cm3 答案37cm3 高考題型4熱學(xué)中的綜合問題 例4 2015 新課標全國 33 2 如圖5 一粗細均勻的U形管豎直放置 A側(cè)上端封閉 B側(cè)上端與大氣相通 下端開口處開關(guān)K關(guān)閉 A側(cè)空氣柱的長度為l 10 0cm B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h 3 0cm 現(xiàn)將開關(guān)K打開 從U形管中放出部分水銀 當兩側(cè)水銀面的高度差為h1 10 0cm時將開關(guān)K關(guān)閉 已知大氣壓強p0 75 0cmHg 圖5 求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度 解析以cmHg為壓強單位 設(shè)A側(cè)空氣柱長度l 10 0cm時的壓強為p 當兩側(cè)水銀面的高度差為h1 10 0cm時 空氣柱的長度為l1 壓強為p1 由玻意耳定律得pl p1l1 由力學(xué)平衡條件得p p0 h 打開開關(guān)K放出水銀的過程中 B側(cè)水銀面處的壓強始終為p0 而A側(cè)水銀面處的壓強隨空氣柱長度的增加逐漸減小 B A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小 直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止 由力學(xué)平衡條件有p1 p0 h1 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得l1 12 0cm 答案12 0cm 此后再向B側(cè)注入水銀 使A B兩側(cè)的水銀面達到同一高度 求注入的水銀在管內(nèi)的長度 解析當A B兩側(cè)的水銀面達到同一高度時 設(shè)A側(cè)空氣柱的長度為l2 壓強為p2 由玻意耳定律得pl p2l2 由力學(xué)平衡條件有p2 p0 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得l2 10 4cm 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度 h 依題意得 h 2 l1 l2 h1 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得 h 13 2cm答案13 2cm 預(yù)測71mol理想氣體的壓強p與體積V的關(guān)系如圖6所示 氣體在狀態(tài)A時的壓強為p0 體積為V0 熱力學(xué)溫度為T0 在狀態(tài)B時的壓強為2p0 體積為2V0 AB為直線段 已知該氣體內(nèi)能與溫度成正比U CVT CV為比例系數(shù) 求 圖6 1 氣體在B狀態(tài)時的熱力學(xué)溫度 解得TB 4T0 答案4T0 2 氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收的熱量 U CV 4T0 T0 預(yù)測8在某高速公路發(fā)生一起車禍 車禍系輪胎爆胎所致 已知汽車行駛前輪胎內(nèi)氣體壓強為2 5atm 溫度為27 爆胎時胎內(nèi)氣體的溫度為87 輪胎中的空氣可看做理想氣體 1 求爆胎時輪胎內(nèi)氣體的壓強 解析初狀態(tài) p1 2 5atm T1 27 273 K 300K末狀態(tài) T2 87 273 K 360K爆胎之前氣體狀態(tài)變化為等容變化 答案3atm 2 從微觀上解釋爆胎前胎內(nèi)氣體壓強變化的原因 解析氣體體積不變 分子密集程度不變 溫度升高時 分子平均動能增大 單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多 分子的平均撞擊力增大 所以氣體壓強增大 答案見解析 3 爆胎后氣體迅速外泄 來不及與外界發(fā)生熱交換 判斷此過程胎內(nèi)原有氣體內(nèi)能如何變化 簡要說明理由 解析氣體迅速膨脹對外做功 但短時間內(nèi)與外界幾乎不發(fā)生熱量傳遞 由熱力學(xué)第一定律 U W Q得 U 0 氣體的內(nèi)能減少 答案見解析