步步高2015一轮讲义:11.1分子动理论 内能

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高三物理一轮复习精品课件1:11.1分子动理论 内能

高三物理一轮复习精品课件1:11.1分子动理论 内能
第 1 讲 分子动理论 内能
知识体系:
分子运动论的基本内容
1.物体是由大量分子组成的 (1)分子很小 ①直径数量级为 10-10 m . ②质量数量级为 10-27~10-26 kg . (2)分子数目特别大,阿伏加德罗常数 NA= 6.02×1023 mol-1.
2.分子的热运动 (1)布朗运动
【答案】 BD
【迁移应用】 2.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图 11-1 -3.图中记录的是( )
图 11-1-3 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
【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,也就无法描绘其速度-时间图线,故 C 项 错误,D 项正确.
3.分子的动能 (1)分子动能是 分子热运动 所具有的动能; (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能 的平均值, 温度 是分子热运动的平均动能的标志;
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动 能的 总和 .
4.分子的势能
(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子 具有由它们的相对位置 决定的能.
称做热运动.
3.分子间的相互作用力 (1)引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,斥力变 化更快. (2)分子力的特点 ①r=r0 时(r0 的数量级为 10-10 m),F 引=F 斥,分子力 F =0; ②r<r0 时,F 引<F 斥,分子力 F 表现为斥力; ③r>r0 时,F 引>F 斥,分子力 F 表现为引力;

步步高2015届高考物理一轮复习(新课标)配套课件:11-2固体、液体和气体

步步高2015届高考物理一轮复习(新课标)配套课件:11-2固体、液体和气体

现的是
( BD )
A.增大压强时,温度降低,体积增大
B.升高温度时,压强增大,体积减小
C.降低温度时,压强增大,体积不变
D.降低温度时,压强减小,体积增大
题组扣点
课堂探究
学科素养培养 高考模拟
课堂探究
第2课时
考点四 理想气体实验定律的微观解释
固体、液体和气体
1.等温变化 一定质量的气体,温度保持不变时,分子的平均动能一定.在这 种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大.
根据查理定律得
pTC0=pTC′′

联立②⑤⑥⑦式,并代入题
图5
题组扣点
课堂探究
给数据得 T′=364 K
学科素养培养 高考模拟
课堂探究
第2课时
固体、液体和气体
【突破训练 3】如图 6 所示,汽缸放置在 水平平台上,活塞质量为 10 kg,横截 面积为 50 cm2,厚度为 1 cm,汽缸全 长为 21 cm,汽缸质量为 20 kg,大气 压强为 1×105 Pa,当温度为 7℃时,活 塞封闭的气柱长 10 cm,若将汽缸倒过 来放置时,活塞下方的空气能通过平台 上的缺口与大气相通.g 取 10 m/s2,求:
=15 cm (2)设倒置后升温前、后封闭气柱温
图6
题组扣点
课堂探究
度分别为 T2 和 T3,升温后气柱长 度为 L3,则 T2=T1=(273+7) K= 280 K,L2=15 cm,L3=20 cm 学科素养培养 高考模拟
课堂探究
第2课时
固体、液体和气体
【突破训练 3】如图 6 所示,汽缸放置在 升温过程为等压变化,由盖—吕
【例 4】(2012·新课标全国·33(2))如图 5,由 U 形管和细管连接的玻璃泡 A、B 和 C 浸泡在 温度均为 0°C 的水槽中,B 的容积是 A 的 3 倍.阀门 S 将 A 和 B 两部分隔开.A 内为真 空,B 和 C 内都充有气体.U 形管内左边水 银柱比右边的低 60 mm.打开阀门 S,整个系 统稳定后,U 形管内左、右水银柱高度相 等.假设 U 形管和细管中的气体体积远小于 玻璃泡的容积.

(新课标)2015届高考物理一轮复习 第十一章 第1课时 分子动理论 内能PPT优选课件

(新课标)2015届高考物理一轮复习 第十一章 第1课时 分子动理论 内能PPT优选课件

布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的, 它是分子做无规则运动的反映
特别提醒
1. 扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、
气体任何两种物质之间.
2.布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映
2020/10/18
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课堂探究 【例 2】下列关于布朗运动的说法,正确的是 ( BD ) A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈 C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的 D.布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒 撞击作用的不平衡引起的
2020/10/18
解析 (1)一个汞原子的质量为 m0=NMA
(2)一个汞原子的体积为 V0=ρMNA =13.6×20100.53××61.00-×3 1023 m3 ≈2×10-29 m3
(3.6×103×2010×.5×101-06-×3 6.0×1023个 ≈4×1022 个
2020/10/18
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课堂探究
4.两种模型 (1)球体模型直径为 d= 3 6πV0. (2)立方体模型边长为 d=3 V0.
特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积
V0=VNmAol,仅适用于固体和液体,对气体不适用. 2.对于气体分子,d=3 V0的值并非气体分子的大小,而是两
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课堂探究
【突破训练 2】做布朗运动实验,得到某个观测记录如图 1.
图中记录的是( D )
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

【2015步步高】2015届高考一轮复习(题组扣点+课堂探究+学科素养培养+):第六章 动量守恒定律 专题六

【2015步步高】2015届高考一轮复习(题组扣点+课堂探究+学科素养培养+):第六章 动量守恒定律  专题六

vE=tavnDyθ=
2gRcos θ tan θ
由 A 到 E 根据机械能守恒定律:mgh=12mv2E 解得 h=2vg2E=csoins23θθR
(2)由 A 到 C 根据机械能守恒定律:mg(h+R)=12mv2C 根据牛顿第二定律:FN-mg=mvR2C
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
课堂探究
(1)释放点 A 距 B 点的高 h;
(2)物块在圆弧轨道最低点 C 受到的支持
力 FN 的大小;
图1
(3)物块与水平面间的动摩擦因数 μ.
课堂探究
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课堂探究
专题六 力学三大观点的应用
解析 (1)物块在 D 竖直方向上的分速度 vDy 满足
v2Dy=2gRcos θ
在 E 点的速度等于在 D 点的水平方向上的分速度
第六章 动量守恒定律
专题六 力学三大观点的应用
课堂探究
专题六 力学三大观点的应用
考点一 应用动量观点和能量观点处理多过程问题
综合应用动量和能量观点处理直线运动、曲线运动(或平抛运 动)和圆周运动相结合的多过程问题是我省高考的重点和热点 之一. 1.弄清有几个物体参与运动,并划分清楚物体的运动过程. 2.进行正确的受力分析,明确各过程的运动特点. 3.光滑的平面或曲面,还有不计阻力的抛体运动,机械能一定 守恒;碰撞过程、子弹打击木块、不受其他外力作用的二物 体相互作用问题,一般考虑用动量守恒定律分析. 4.如含摩擦生热问题,则考虑用能量守恒定律分析.
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
课堂探究
专题六 力学三大观点的应用
【例 2】 如图 3 所示为过山车简易模型,它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆

高三物理一轮复习优质课件1:11.1 分子动理论 内能

高三物理一轮复习优质课件1:11.1 分子动理论  内能

考点一 微观量的估算 1.两种分子模型
物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分 子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看
成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径
或立方体的棱长,所以 d=
3
6V
π(球体模型)或
d=3
V(立
方体模型)。
考点一 微观量的估算 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间
(2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和 斥力都随分子间距离的增大而 减小 ,随分子间距离的 减小而 增大 ,但斥力比引力变化的 快 。
(3)分子力与分子间距离关系图线
由分子间的作用力与分子间距离关系 图线可知:
当r=r0时,F引=F斥,分子力为 0 ; 当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为 引力 。 当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为 斥力 。
第1节 分子动理论 内能
分子动理论 [记一记]
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径(视为球模型):数量级为 10-10 m。
②分子的质量:数量级为10-26 kg。
(2)阿伏加德罗常数
①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA= _6_.0_2_×__1_0_2_3mol-1。 ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁
2.分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象 ①定义:不同 物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。
②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学 反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。
(2)布朗运动
①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地 无规则 运 动叫做布朗运动。

【步步高】(浙江专用)2015高考物理大一轮复习 第十一章 第1课时动量守恒定律及其应用课件

【步步高】(浙江专用)2015高考物理大一轮复习 第十一章 第1课时动量守恒定律及其应用课件
1.碰撞的种类及特点
分类标准 机械能是 否守恒 碰撞前后 动量是否 共线 种类 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 对心碰撞(正碰) 非对心碰撞(斜碰) 特点 动量守恒,机械能守恒 动量守恒,机械能有损失 动量守恒,机械能损失最大 碰撞前后速度共线 碰撞前后速度不共线
2. 碰撞现象满足的规律
(1)动量守恒定律. (2)机械能不增加. (3)速度要合理: ①若碰前两物体同向运动,则应有 v 后>v 前,碰后原来在前的物体速度一定增大, 若碰后两物体同向运动,则应有 v 前′≥v 后′. ②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.
高考模拟
高考题组 1 模拟题组 2 3
2. 某人站在平板车上,与车一起在光滑水平面上做直线运动,当 人相对于车竖直向上跳起时,车的速度大小将 A.增大 C.不变
解析
( C )
B.减小 D.无法判断
由于人竖直向上跳, 水平速度为零, 由系统水平方向上动
量守恒可知车的速度大小不变,选项 C 正确.
高考模拟
一方向运动,A 球的动量 pA=9 kg· m/s,B 球的动量 pB=3 kg· m/s,当 A 球追上 B 球时发生碰撞,则碰撞后 A、B 两球的动量可能的是( A ) A.pA′=6 kg· m/s,pB′=6 kg· m/s B.pA′=8 kg· m/s,pB′=4 kg· m/s C.pA′=-2 kg· m/s,pB′=14 kg· m/s D.pA′=-4 kg· m/s,pB′=17 kg· m/s
当滑块滑离小车时,A 车具有向右 1 的速度,由机械能守恒知: mAv2 0 2 1 1 2 = mAv1+ mBv2 B,知 v1 一定小于 2 2 v0,C 项错;
由于滑块滑上小车后,有竖直向

近年届高考物理一轮复习第11章热学1第一节分子动理论内能随堂检测巩固落实新人教版(2021年整理)

近年届高考物理一轮复习第11章热学1第一节分子动理论内能随堂检测巩固落实新人教版(2021年整理)

(浙江专版)2019届高考物理一轮复习第11章热学1 第一节分子动理论内能随堂检测巩固落实新人教版编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((浙江专版)2019届高考物理一轮复习第11章热学1 第一节分子动理论内能随堂检测巩固落实新人教版)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(浙江专版)2019届高考物理一轮复习第11章热学1 第一节分子动理论内能随堂检测巩固落实新人教版的全部内容。

1 第一节分子动理论内能1.(2018·苏锡常镇四市调研)某同学做了如下实验:先把空烧瓶放入冰箱冷冻,取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上,再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球迅速胀大起来,如图所示.与烧瓶放进热水前相比,放进热水后密闭气体的()A.内能减小B.分子平均动能增大C.分子对烧瓶底的平均作用力增大D.体积是所有气体分子的体积之和解析:选BC.将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,烧瓶里的气体温度升高,内能增大,故A 错误;温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子平均动能增大,故B正确;温度升高,体积膨胀,压强增大,故分子对烧瓶底的作用力增大,C正确;因气体分子可自由移动,气体的体积指的是气体分子可能达到的空间,不是所有气体分子的体积之和,故D错误.2.两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力,它们随分子之间距离r的变化关系如图所示.图中虚线是分子斥力和分子引力曲线,实线是分子合力曲线.当分子间距为r=r0时,分子之间合力为零,则下列关于该两分子组成系统的分子势能E p与两分子间距离r的关系曲线,可能正确的是()解析:选BCD.由于r=r0时,分子之间的作用力为零,当r>r0时,分子间的作用力为引力,随着分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能增加,当r<r0时,分子间的作用力为斥力,随着分子间距离的减小,分子力做负功,分子势能增加,故r=r0时,分子势能最小.综上所述,选项B、C、D正确,选项A错误.3.(2018·南京高三模拟考试)已知铜的摩尔质量是M=63.5 g/mol,铜的密度是ρ=8.9 g/cm3,那么铜原子的质量是m0=________g,铜原子的体积是V0=________cm3(取阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,结果保留两位有效数字).解析:根据m0=错误!可得铜原子的质量是m0=1.1×10-22g,铜的摩尔体积V=错误!,铜原子的体积V0=错误!,可得铜原子的体积是V0=1.2×10-23 cm3.答案:见解析4.(2018·苏锡常镇四市高三调研)关于实验“用油膜法估测分子大小”,以下说法中正确的是( )A.为了防止酒精的挥发,配置的油酸酒精溶液不能长时间放置B.用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液后,应立即将油膜的形状描下来C.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径D.若实验中撒的痱子粉过多,则计算得到的油酸分子的直径将偏大解析:选AD.配置的油酸酒精溶液长时间放置会导致酒精挥发,选项A正确;用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液后,等油膜完全展开之后,才能将油膜的形状描下来,选项B错误;处理数据时将一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径,选项C错误;若实验中撒的痱子粉过多,油膜面积比正常值要小,所以计算得到的油酸分子的直径将偏大,选项D正确.5.水的摩尔质量是M=18 g/mol,水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol-1.求:(1)一个水分子的质量;(2)一瓶600 mL的纯净水所含水分子数目.解析:(1)m0=M/N A=3×10-26kg.(2)N=nN A=错误!N A=2×1025个.答案:见解析。

步步高·2015高三物理总复习(江苏专用)【配套课件】:第十一章热学 第3课时

步步高·2015高三物理总复习(江苏专用)【配套课件】:第十一章热学   第3课时

吸收 对外做的功为 W,内能增加了 ΔU,则此过程气体________( 选填
ΔU+W. “吸收”或“放出”)的热量为________
图8
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
第3课时
热力学定律与能量守恒
再见
题组扣点 课堂探究 学科素养培养 高考模拟
B
)
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
高考模拟
高考题组
1
2
第3课时
3
热力学定律与能量守恒
4 5
模拟题组
5.一定质量的理想气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图象如图 8 所 示,AB、BC 分别与 p 轴和 T 轴平行,气体在状态 A 时的压强为 p0、体积为 V0,在状态 B 时的压强为 2p0,则气体在状态 B 时的 V0 体积为________ ; 气体从状态 A 经状态 B 变化到状态 C 的过程中, 2
题组扣点 课堂探究
第3课时
热力学定律与能量守恒
【例 1】 在如图 3 所示的坐标系中, 一定质
图3
解析 (1)由题意知从状态 A 到状 态 C 的过程,气体发生等容变化 该气体对外界做的功 W1=0 根据热力学第一定律有 ΔU1=W1+Q1 内能的增量 ΔU1=Q1=9 J. (2)从状态 A 到状态 B 的过程, 体积减小,温度升高 该气体内能的增量 ΔU2=ΔU1=9 J 根据热力学第一定律有 ΔU2=W2+Q2 从外界吸收的热量 Q2=ΔU2-W2=3 J.
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
学科素养培养
第3课时
热力学定律与能量守恒
【例 2】如图 5 所示,一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的 U 形管竖直放置,右端与 大气相通,左端封闭气柱长 l1=20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.现将右端与 一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面 h=10 cm.(环境温度不变,大 气压强 p0=75 cmHg) (1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位).

步步高2015一轮讲义:11.3热力学定律

步步高2015一轮讲义:11.3热力学定律

第3课时热力学定律考纲解读1.知道改变内能的两种方式,理解热力学第一定律.2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性,了解热力学第二定律.3.掌握能量守恒定律及其应用.1.[热力学第一定律的理解]一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0×104 J,气体内能减少1.3×105 J,则此过程()A.气体从外界吸收热量2.0×105 JB.气体向外界放出热量2.0×105 JC.气体从外界吸收热量6.0×104 JD.气体向外界放出热量6.0×104 J答案 B解析根据热力学第一定律,ΔU=W+Q,所以Q=ΔU-W=-1.3×105 J-7.0×104 J =-2.0×105 J,即气体向外界放出热量2.0×105 J.2.[热力学第二定律的理解]以下哪些现象可能发生?哪些现象不可能发生?不可能发生的现象是否违背热力学第二定律?A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热.B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能.C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离.D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体.答案见解析解析A.不可能.因为是“自动”过程,所以茶变热时的内能增量只能来源于周围环境,即周围环境中的热量会自动地收集到茶中,违背热力学第二定律,所以这是不可能发生的现象.B.不可能.蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功,即热蒸汽推动活塞做功.这一过程中,一方面由于活塞摩擦汽缸而产生热能,另一方面热蒸汽与周围环境存在温度差,蒸汽机会向周围环境散热.所以,蒸汽机把蒸汽的内能全都转化为机械能,违背热力学第二定律,是不可能的.C.可能.浑水变清,泥沙下沉,重心下降,总的重力势能减少,最终转化为内能,而机械能全部转化成内能是可能的.D.可能.冰箱通电后,消耗电能,将箱内低温物体的热量传到箱外.3.[能量守恒定律的应用]木箱静止于水平地面上,现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m,木箱受到的摩擦力为60 N,则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能E k分别是()A.U=200 J,E k=600 J B.U=600 J,E k=200 JC.U=600 J,E k=800 J D.U=800 J,E k=200 J答案 B解析由于木箱在推动中受到滑动摩擦力,其与相对位移的乘积为系统的内能的大小,即U=60×10 J=600 J,由能量守恒定律可得E k=W总-U=80×10 J-600 J=200 J.故正确答案为B.1.物体内能的改变(1)做功是其他形式的能与内能的相互转化过程,内能的改变量可用做功的数值来量度.(2)热传递是物体间内能的转移过程,内能的转移量用热量来量度.2.热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.(2)表达式:ΔU=Q+W.3.能量守恒定律第一类永动机违背了能量守恒定律.4.热力学第二定律(1)两种表述①第一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述).②第二种表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(开尔文表述).(2)第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量,使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机.这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律.考点一对热力学第一定律的理解及应用1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,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.2.对公式ΔU=Q+W符号的规定3(1)若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量.(2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加量.(3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量.例1在如图1所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9 J.图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C 两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零.求:图1(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.解析(1)由题意知从状态A到状态C的过程,气体发生等容变化该气体对外界做的功W1=0根据热力学第一定律有ΔU1=W1+Q1内能的增量ΔU1=Q1=9 J.(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9 J根据热力学第一定律有ΔU2=W2+Q2从外界吸收的热量Q2=ΔU2-W2=3 J.答案(1)09 J(2)9 J 3 JΔU=W+Q,使用时注意符号法则(简记为:外界对系统取正,系统对外界取负).对理想气体,ΔU仅由温度决定,W仅由体积决定,绝热情况下,Q=0.气体向真空膨胀不做功.突破训练1一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J解析(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化,则从状态2到状态1的内能应减少160 J,即ΔU′=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得:ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J.突破训练2图2为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中()图2A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小答案 A解析M向下滑动的过程中,气体被压缩,外界对气体做功,又因为与外界没有热交换,所以气体内能增大.考点二对热力学第二定律的理解1.在热力学第二定律的表述中,“自发地”、“不产生其他影响”的涵义.(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,但在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能,如气体的等温膨胀过程.3.两类永动机的比较例2 A .机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部用来做功转化成机械能B .凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量只能从高温物体传递给低温物体,而不能从低温物体传递给高温物体C .尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机却可以使温度降到-293° CD .第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,随着科技的进步和发展,第二类永动机可以制造出来解析 机械能可以全部转化为内能,而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能,A 正确;凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量可以自发地从高温物体传递给低温物体,也能从低温物体传递给高温物体,但必须借助外界的帮助,B 错误;尽管科技不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机也不能使温度降到-293°C ,只能无限接近-273.15°C ,却永远不能达到,C 错误;第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,而是违背了热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来,D 错误.答案 A热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必 定守恒,热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现.(1)高温物体热量Q 能自发传给热量Q 不能自发传给低温物体(2)功能自发地完全转化为不能自发地完全转化为热量(3)气体体积V 1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V 2(较大)(4)不同气体A和B能自发混合成混合气体AB不能自发分离成突破训练3地球上有很多的海水,它的总质量约为1.4×1018吨,如果这些海水的温度降低0.1°C,将要放出5.8×1023焦耳的热量,有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的,其原因是()A.内能不能转化成机械能B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D.上述三种原因都不正确答案 C解析本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用,内能可以转化成机械能,如热机,A错误;内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律,即能量守恒定律,B错误;热力学第二定律告诉我们: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,C正确.48.热力学定律与理想气体实验定律综合的解题模型例3如图3所示,一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10 cm.(环境温度不变,大气压强p0=75 cmHg)图3(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位).(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),气体将________(填“吸热”或“放热”).审题与关联解析 (1)设U 形管横截面积为S ,右端与大气相通时,左管中封闭气体的压强为p 1,右端与一低压舱接通后,左管中封闭气体的压强为p 2,气柱长度为l 2,稳定后低压舱内的压强为p .左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2①p 1=p 0②p 2=p +p h ③V 1=l 1S ④V 2=l 2S ⑤由几何关系得h =2(l 2-l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式,代入数据得p =50 cmHg(2)左管内气体膨胀,气体对外界做正功,温度不变,ΔU =0,根据热力学第一定律ΔU =Q +W 且W <0,所以Q =-W >0,气体将吸热.答案 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热突破训练4 一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变成状态C ,其中A →B 过程为等压变化,B →C 过程为等容变化.已知V A =0.3 m 3,T A =T C =300 K ,T B =400 K.(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)设A →B 过程气体吸收热量为Q 1,B →C 过程气体放出热量为Q 2,比较Q 1、Q 2的大小并说明原因.答案 (1)0.4 m 3 (2)见解析 (3)Q 1>Q 2,原因见解析解析 (1)设气体在状态B 时的体积为V B ,由盖—吕萨克定律得V A T A =V B T B, 代入数据得V B =0.4 m 3.(2)微观原因:气体体积不变,分子密集程度不变,温度变化(降低),气体分子平均动能变化(减小),导致气体压强变化(减小).(3)Q 1大于Q 2;因为T A =T C ,故A →B 增加的内能与B →C 减少的内能相同,而A →B过程气体对外界做正功,B →C 过程气体不做功,由热力学第一定律可知Q 1大于Q 2.高考题组1.(2012·福建理综·28(1))关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是( )A .一定量的气体吸收热量,其内能一定增大B .不可能使热量由低温物体传递到高温物体C .若两分子间距离增大,分子势能一定增大D .若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大答案 D解析 由热力学第一定律ΔU =W +Q 知,一定量的气体吸收热量内能不一定增大,例如气体对外做功,且W >Q ,那么内能将会减小,故A 项错误;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,如果“引起其他变化”,完全可以实现将热量从低温物体传递到高温物体,故B 项错误;当r <r 0时,分子力表现为斥力,当分子间距增大时,分子势能减小,故C 项错误;根据分子引力、斥力随分子间距的变化规律知,D 项正确.2.(2013·浙江自选·13)一定质量的理想气体,从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到A ,体积V 与温度T 的关系如图4所示.图中T A 、V A 和T D 为已知量.图4(1)从状态A 到B ,气体经历的是________过程(填“等温”、“等容”或“等压”).(2)从B 到C 的过程中,气体的内能____________(填“增大”、“减小”或“不变”).(3)从C 到D 的过程中,气体对外____________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),同时__________(填“吸热”或“放热”).(4)气体在状态D 时的体积 V D =__________.答案 (1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)T D T AV A 解析 (1)由题图可知,从状态A 到B ,气体体积不变,故是等容变化;(2)从B 到C 温度不变,即分子平均动能不变,对理想气体即内能不变;(3)从C 到D 气体体积减小,外界对气体做正功,W >0,所以气体对外做负功,同时温度降低,说明内能减小,由热力学第一定律ΔU =W +Q 知气体放热;(4)从D 到A 是等压变化,由V A T A =V D T D 得V D =T D T AV A . 3.(2013·山东·36)(1)下列关于热现象的描述正确的一项是( )A .根据热力学定律,热机的效率可以达到100%B .做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C .温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D .物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规则的(2)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米,再创载人深潜新纪录.在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K .某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化.如图5所示,导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,汽缸所处海平面的温度T 0=300 K ,压强p 0=1 atm ,封闭气体的体积V 0=3 m 3.如果将该汽缸下潜至990 m 深处,此过程中封闭气体可视为理想气体.图5①求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强).②下潜过程中封闭气体________(填“吸热”或“放热”),传递的热量________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功.答案 (1)C (2)①2.8×10-2 m3 ②放热 大于 解析 (1)热机不可能将内能全部转化为机械能,其效率不可能达到100%,A 错误.做功是通过能量转化的方式改变内能,而热传递是通过内能转移改变内能,B 错误.单个分子的运动无规则,但大量分子的运动符合统计规律,D 错误,C 的说法是正确的.(2)①以汽缸内封闭的气体为研究对象,初态压强p 0=1 atm ,温度T 0=300 K ,体积V 0=3 m 3,汽缸在990 m 深处时,气体压强p =1 atm +99010atm =100 atm ,温度T =280 K ,设体积变为V .由理想气体状态方程有p 0V 0T 0=pV T,代入数据解得V =2.8×10-2 m 3. ②封闭气体的体积减小,外界对气体做功,而气体的温度降低,内能减小,由热力学第一定律可知,气体要放热,且传递的热量大于外界对气体所做的功.模拟题组4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减为原来的一半,不计温度变化,则此过程中( )A .封闭气体对外界做正功B .封闭气体向外界传递热量C .封闭气体分子的平均动能增大D .封闭气体从外界吸收热量答案 B解析 因为气体的温度不变,所以气体分子的平均动能不变,C 错误;当气体体积减小时,外界对气体做功,A 错误;由热力学第一定律可得,封闭气体将向外界传递热量,B 正确,D 错误.5.一定质量的理想气体压强p 与热力学温度T 的关系图象如图5所示,AB 、BC 分别与p轴和T 轴平行,气体在状态A 时的压强为p 0、体积为V 0,在状态B 时的压强为2p 0,则气体在状态B 时的体积为________;气体从状态A 经状态B 变化到状态C 的过程中,对外做的功为W ,内能增加了ΔU ,则此过程气体________(选填“吸收”或“放出”)的热量为________.图5答案 V 02吸收 ΔU +W 解析 对AB 过程,温度不变,由玻意耳定律可知,气体在状态B 时的体积为V =V 02;气体从状态A 经状态B 变化到状态C 的过程中,对外做的功为W ,内能增加了ΔU ,由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为ΔU +W .(限时:30分钟)►题组1 热力学第一定律的理解1.如图1所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施加一竖直向下的压力F ,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则被密封的气体( )图1A.温度升高,压强增大,内能减少B.温度降低,压强增大,内能减少C.温度升高,压强增大,内能增加D.温度降低,压强减小,内能增加答案 C解析向下压活塞,力F对气体做功,气体的内能增加,温度升高,对活塞受力分析可得出气体的压强增大,故选项C正确.2.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成.开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图2所示.在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体()图2A.对外做正功,分子的平均动能减小B.对外做正功,内能增大C.对外做负功,分子的平均动能增大D.对外做负功,内能减小答案 A解析气体膨胀,气体对外界做正功,又因气体与外界无热交换,由热力学第一定律可知气体内能减小,因忽略气体分子间相互作用,即不考虑分子势能,所以分子的平均动能减小,选项A正确.3.“温泉水滑洗凝脂,冬浴温泉正当时”,在寒冷的冬天里泡一泡温泉,不仅可以消除疲劳,还可扩张血管,促进血液循环,加速人体新陈代谢.设水温恒定,则温泉中正在缓慢上升的气泡()A.压强增大,体积减小,吸收热量B.压强增大,体积减小,放出热量C.压强减小,体积增大,吸收热量D.压强减小,体积增大,放出热量答案 C解析气泡上升的过程中,压强减小,体积增大,温度不变,必然会吸收热量,对比各选项可知,答案选C.4.如图3,一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中()图3A.气体对外界做功,内能减少B.气体不做功,内能不变C.气体压强变小,温度降低D.气体压强变小,温度不变答案BD解析因b内为真空,所以抽开隔板后,a内气体可以“自发”进入b,气体不做功.又因容器绝热,不与外界发生热量传递,根据热力学第一定律可以判断其内能不变,温度不变.由理想气体状态方程可知:气体体积增大,温度不变,压强必然变小,综上可判断B、D项正确.►题组2热力学定律、两类永动机的理解5.(2012·新课标全国·33(1))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答案ACE6.关于热力学定律,下列说法正确的是()A.在一定条件下物体的温度可以降到0 KB.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C.吸收了热量的物体,其内能一定增加D.压缩气体总能使气体的温度升高答案 B7.关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是()A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热源吸收热量,完全变成功也是可能的答案 D解析第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机违反热力学第二定律,A、B错;由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU=W+Q可以等于0,C错;由热力学第二定律可知D中现象是可能的,但会引起其他变化,D对.8.图4为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是()图4A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律答案BC解析热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能量守恒定律的具体表现,适用于所有的热现象,故C正确,D错误;根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误,B正确,故选B、C.9.用隔板将一容器隔成A和B两部分,A中盛有一定量的气体,B为真空(如图5甲所示),现把隔板抽去,A中的气体将自动充满整个容器(如图乙所示),这个过程称为气体的自由膨胀.则关于气体的自由膨胀,下列说法中正确的是()图5A.在自由膨胀过程中,所有气体分子的运动方向相同B.在自由膨胀过程中,只要把握好隔板插入的时机,全部气体就能到达B部分C.气体充满整个容器后,只要时间足够长,还能全部自动回到A部分D.气体充满整个容器后,B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分答案 D解析气体分子在永不停息地做无规则运动,在自由膨胀过程中也不例外,选项A错误;在自由膨胀过程中,气体分子将充满所能到达的空间,即整个容器,选项B错误;热力学第二定律指出具有大量分子参与的宏观过程都具有方向性,所以选项C错误;气体充满整个容器后,气体分子朝各个方向运动的机会均等,所以B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分,选项D正确.►题组3热力学定律与气体实验定律的组合应用10.图6是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的()图6A.温度升高,内能增加600 JB.温度升高,内能减少200 JC.温度降低,内能增加600 JD.温度降低,内能减少200 J答案 A解析对一定质量的气体,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800 J+(-200 J)=600 J,ΔU为正表示内能增加了600 J,对气体来说,分子间距较大,分子势能为零,内能等于所有分子动能的和,内能增加,气体分子的平均动能增加,温度升高,选项A 正确.11.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a,然后经过过程ab达到状态b或经过过程ac达到状态c,b、c状态温度相同,如图7所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为p b和p c,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac,则()图7A.p b>p c,Q ab>Q ac B.p b>p c,Q ab<Q acC.p b<p c,Q ab>Q ac D.p b <p c,Q ab<Q ac。

【步步高】(新课标)2015届高考物理一轮复习 专题十 电磁感应中的动力学和能量问题课件

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B .导体棒 EF 与轨道之间的最大静摩擦力为
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【突破训练 1】如图 2 所示,相距为 L 的两条足 够长的平行金属导轨,与水平面的夹角为 θ,导 轨上固定有质量为 m、电阻为 R 的两根相同的 导体棒, 导体棒 MN 上方轨道粗糙、 下方轨道光 滑,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场, 由于当 MN 下滑速度最大时, EF 磁感应强度为 B.将两根导体棒同时释放后,观 察到导体棒 MN 下滑而 EF 保持静止, 当 MN 下 滑速度最大时,EF 与 轨道间的摩擦力刚好达 到最大静摩擦力,下列叙述正确的是( AC ) 2mgRsin θ A.导体棒 MN 的最大速度为 B2L2
图3
解析 (1)m1、m2 运动过程中,以整 体法有 m1gsin θ-μm2g=(m1+m2)a 为 m2=0.4 kg 的物体相连,动摩擦因数 μ=0.4, a=2 m/s2 (取 g=10 m/s2,sin 37° =0.6,cos 37° =0.8)求: 以 m2 为研究对象有 FT - μm2g =
课堂探究
电磁感应与动力学问题的解题策略 此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约,解决问题前首 先要建立“动→电→动”的思维顺序,可概括为: (1)找准主动运动者, 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电 动势的大小和方向. (2)根据等效电路图,求解回路中感应电流的大小及方向. (3)分析安培力对导体棒运动速度、 加速度的影响, 从而推理得出对 电路中的感应电流有什么影响, 最后定性分析导体棒的最终运动情 况. (4)列牛顿第二定律或平衡方程求解.
图1
解析 (1) 设金属棒开始下滑时的 加速度大小为 a,则 mgsin θ-μmgcos θ=ma a=2.0 m/s2 (2)设金属棒到达 cd 位置时速度大 小为 v、 电流为 I, 金属棒受力平衡, 有 mgsin θ=BIL+μmgcos θ BLv I= R , 解得 v=2.0 m/s (3)设金属棒从 ab 运动到 cd 的过程 中,电阻 R 上产生的热量为 Q,由 能量守恒,有 1 mgssin θ= mv2+μmgscos θ+Q 2 解得 Q=0.10 J

高三物理一轮复习精品课件4:11.1分子动理论 内能

高三物理一轮复习精品课件4:11.1分子动理论 内能

球表面上分布的水分子数目约为( B )
A.7×103个
B.7×106个
C.7×1010个
D.7×1012个
[解析]1 kg 水中的水分子总数 n=MmNA=1.8×110-2×6.02×1023 个=13×1026 个 地球表面积 S=4πR2=4×3.14×(6.4×106)2 m2≈5×1018 cm2 则 1 cm2 的地球表面上分布的水分子数 n′=nS≈7×106 个,故选项 B 正确.
典例 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触 蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越 来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排 出液化水 的体积 V=1.0×103 cm3.已 知水的密度 ρ= 1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏 加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.试求:(结果均保留一 位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N; (2)一个水分子的直径d.
4.两种模型
(1)球体模型直径为 d= 3 6πV0.
(2)立方体模型边长为 d=3 V0. 特别提醒:(1)固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起 的.分子的体积 V0=VNmA,仅适用于固体和液体,对气体不适 用.
(2)对于气体分子,d= 3 V0的值并非气体分子的大小,而是 两个相邻的气体分子之间的平列说法正确的 是( AB ) A.-33.15 ℃=240 K B.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 K C.摄氏温度和热力学温度的零度是相同的 D.温度由t ℃升到2t ℃时,对应的热力学温度由T K升至2T K
5.关于物体的内能,下列说法中正确的是( B )
A.温度升高时,每个分子的动能都增大 B.温度升高时,分子的平均动能增大 C.机械能越大,分子的平均动能就越大 D.机械能越大,物体的内能就越大
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考点内容要求考纲解读分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级,即理解物理概念和物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,以及它们在简单情况下的应用.题型多为选择题和填空题.绝大多数选择题只要求定性分析,极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算).2.高考热学命题的重点内容有:(1)分子动理论要点,分子力、分子大小、质量、数目估算;(2)内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素;(3)理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化;(4)热现象实验与探索过程的方法.3.近两年来热学考题中还涌现出了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题.多以科技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用.说明:(1)要求会正确使用的仪器有:温度计;(2)要求定性了解分子动理论与统计观点的内容.阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度是分子平均动能的标志、内能Ⅰ固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅰ理想气体Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ要知道中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位,包括摄氏度(°C)、标准大气压Ⅰ实验:用油膜法估测分子的大小第1课时 分子动理论 内能考纲解读1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化.1.[微观量的估算]已知铜的摩尔质量为M (kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A (mol -1).下列判断错误的是( ) A .1 kg 铜所含的原子数为N AMB .1 m 3铜所含的原子数为MN AρC .1个铜原子的质量为MN A (kg)D .1个铜原子的体积为M ρN A (m 3)答案 B解析 1 kg 铜所含的原子数N =1M N A =N A M ,A 正确;同理1 m 3铜所含的原子数N =ρM N A=ρN A M ,B 错误;1个铜原子的质量m 0=M N A (kg),C 正确;1个铜原子的体积V 0=M ρN A (m 3),D 正确.2.[分子热运动与布朗运动的理解]下列关于布朗运动的说法,正确的是( )A .布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B .布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动C .悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著D .当物体温度达到0°C 时,物体分子的热运动就会停止 答案 B解析 布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,A 错;布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,B 对;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,C 错;热运动在0°C 时不会停止,D 错.3.[分子间作用力]分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生,并随着分子间距的变化而变化,则( )A.分子间引力随分子间距的增大而增大B.分子间斥力随分子间距的减小而增大C.分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D.分子间相互作用力随分子间距的减小而增大答案 B解析根据分子动理论,分子间的引力和斥力是同时存在的,分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小、随分子间距的减小而增大.分子间的相互作用力指的是引力和斥力的合力.分子间相互作用力随分子间距的增大先减小后增大再减小.当分子间距r =r0时,分子间的相互作用力为0,所以B正确.4.[物体的内能]关于物体的内能,以下说法正确的是()A.不同物体,温度相等,内能也相等B.所有分子的势能增大,物体内能也增大C.温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D.只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等答案 C1.物体是由大量分子组成的(1)多数分子大小的数量级为10-10 m.(2)一般分子质量的数量级为10-26 kg.2.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象.温度越高,扩散越快.(2)布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动.布朗运动反映了液体内部的分子的无规则运动.颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈.3.分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力.(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力比引力变化得快.4.物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量.(2)对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定.考点一 微观量的估算1.微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.2.宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. 3.关系(1)分子的质量:m 0=M N A =ρV molN A .(2)分子的体积:V 0=V mol N A =MρN A.(3)物体所含的分子数:N =V V mol ·N A =m ρV mol ·N A 或N =m M ·N A =ρVM ·N A.4.两种模型(1)球体模型直径为d = 36V 0π.(2)立方体模型边长为d =3V 0.特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积V 0=V molN A,仅适用于固体和液体,对气体不适用.2.对于气体分子,d =3V 0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.例1 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V =1.0×103 cm 3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3、摩尔质量M =1.8×10-2 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1.试求:(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N ; (2)一个水分子的直径d . 解析 (1)水的摩尔体积为V mol =M ρ=1.8×10-21.0×103 m 3/mol =1.8×10-5 m 3/mol水分子总数为N =VN A V mol =1.0×103×10-6×6.0×10231.8×10-5≈3×1025(个). (2)建立水分子的球体模型,有V mol N A =16πd 3,可得水分子直径:d = 36V mol πN A =36×1.8×10-53.14×6.0×1023≈4×10-10(m). 答案 (1)3×1025个 (2)4×10-10m突破训练1 已知汞的摩尔质量为M =200.5×10-3 kg/mol ,密度为ρ=13.6×103 kg/m 3,阿伏加德罗常数为N A =6.0×1023 mol -1.求: (1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可); (2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字);(3)体积为1 cm 3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字). 答案 (1)M N A(2)2×10-29 m 3 (3)4×1022个 解析 (1)一个汞原子的质量为m 0=MN A(2)一个汞原子的体积为 V 0=M ρN A=200.5×10-313.6×103×6.0×1023 m 3 ≈2×10-29 m 3(3)1 cm 3的汞中含汞原子个数N =ρVN A M =13.6×103×1×10-6×6.0×1023200.5×10-3个≈4×1022个考点二 布朗运动与分子热运动大得多的分子团的运动,较大的颗粒不做布朗运动,但它本身的以及周围的分子仍在做热运动论大小都做热运动,热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动,都随温度的升高而变得更加激烈,都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运动的反映特别提醒 1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间.2.布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映.例2下列关于布朗运动的说法,正确的是()A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的解析布朗运动的研究对象是固体小颗粒,而不是液体分子,故A选项错误;影响布朗运动的因素是温度和颗粒大小,温度越高、颗粒越小,布朗运动就越明显,故B选项正确;布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的,不是由液体各部分的温度不同而引起的,故C选项错误,D选项正确.答案BD突破训练2做布朗运动实验,得到某个观测记录如图1.图中记录的是()图1A.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解析微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下,做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹;按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则性,也能反映微粒布朗运动的无规则性.图中记录描绘的正是按等时间间隔记录的某个运动微粒位置的连线,故D正确.考点三分子间作用力分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力,“分子力”是引力与斥力的合力.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快.如图2所示.图2(1)当r=r0时,F引=F斥,F=0;(2)当r<r0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F引<F斥,F表现为斥力;(3)当r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引>F斥,F表现为引力;(4)当r>10r0(10-9 m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F=0).例3关于分子间的相互作用力,以下说法中正确的是()A.当分子间距离r=r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力B.分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力C.当分子间的距离r<r0时,随着距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快,故分子力表现为斥力D.当分子间的距离r>10-9 m时,分子间的作用力可以忽略不计解析分子间距离为r0时分子力为零,并不是分子间无引力和斥力,A错误;当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力比引力减小得快,故分子力表现为引力,B错误.答案CD突破训练3清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠.这一物理过程中,水分子间的()A.引力消失,斥力增大B.斥力消失,引力增大C.引力、斥力都减小D.引力、斥力都增大答案 D解析当水汽凝结成水珠时,水分子之间的距离减小,分子间的引力和斥力同时增大,只是斥力比引力增加得更快一些.45.用统计规律法理解温度的概念对微观世界的理解离不开统计的观点.单个分子的运动是不规则的,但大量分子的运动是有规律的,如对大量气体分子来说,朝各个方向运动的分子数目相等,且分子的速率按照一定的规律分布.宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的,如温度是分子热运动平均动能的标志.但要注意:统计规律的适用对象是大量的微观粒子,若对“单个分子”谈温度是毫无意义的.例4关于温度的概念,下列说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则物体的分子平均动能越大B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时,其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大解析分子由于不停地运动而具有的能叫分子动能.分子的运动是杂乱的,同一物体内各个分子的速度大小和方向是不同的.从大量分子的总体来看,速率很大和速率很小的分子数比较少,具有中等速率的分子数比较多.在研究热现象时,有意义的不是一个分子的动能,而是大量分子的平均动能.从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能就越大;反之亦然.注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同.答案 A46.用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系1.重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增大.同样,分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大.因此我们可用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系.2.分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为:(1)当r>r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大;(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,分子斥力做负功,分子势能增大;(3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零;(4)分子势能曲线如图3所示.图3例5两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图4中曲线所示,曲线与r 轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子只在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是()图4A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变解析由E p-r图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确.在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故选项B错误.在r=r0时,分子势能最小,动能最大,故选项C正确.在r=r0时,分子势能最小,但不为零,故选项D错误.在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变,故选项E正确.答案ACE突破训练4分子甲和乙相距较远(此时它们的分子力近似为零),如果甲固定不动,乙逐渐向甲靠近越过平衡位置直到不能再靠近.在整个过程中()A.先是乙克服分子力做功,然后分子力对乙做正功B.先是分子力对乙做正功,然后乙克服分子力做功C.两分子间的斥力不断减小D.两分子间的引力不断减小答案 B解析乙逐渐向甲靠近至到达平衡位置的过程中,分子力表现为引力,分子力对乙做正功,越过平衡位置后,分子力表现为斥力,分子力对乙做负功,即乙克服分子力做功,所以选项A错误,B正确;两分子间距逐渐减小时,两分子间的引力和斥力均逐渐增大,选项C、D错误.高考题组1.(2013·北京理综·13)下列说法正确的是()A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少答案 A解析由布朗运动的定义可知,选项A正确;布朗运动不是分子的运动,但是它间接地反映了液体分子运动的无规则性,所以选项B错误;改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,物体从外界吸收热量,同时它可能对外做功,其内能不一定增加,选项C错误;物体对外界做功,同时它可能从外界吸收热量,其内能不一定减小,选项D 错误,综上所述正确的答案为A.2.(2013·福建·29(1))下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()答案 B解析分子间作用力f的特点是:r<r0时f表现为斥力,r=r0时f=0,r>r0时f表现为引力;分子势能E p的特点是r=r0时E p最小,因此只有B项正确.3.(2013·新课标Ⅰ·33(1))两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不能再靠近.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答案BCE解析由分子动理论的知识,在两个分子相互靠近,直至不能再靠近的过程中,分子力先是表现为分子引力且先增大后减小,之后表现为分子斥力,一直增大,所以A错误;先是分子引力做正功,然后分子斥力做负功,故分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小,所以B、C正确,D错误.因为只有分子力做功,所以分子势能和分子动能的总和保持不变,E正确.模拟题组4.从微观的角度来看,一杯水是由大量水分子组成的,下列说法中正确的是() A.当这杯水静止时,水分子也处于静止状态B.每个水分子都在运动,且速度大小相等C.水的温度越高,水分子的平均动能越大D.这些水分子的动能总和就是这杯水的内能答案 C解析水分子不停地做无规则运动,A错;水分子的速度不相等,B错;温度是分子平均动能的标志,温度升高,水分子的平均动能增大,故C对;内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和,D错.5.我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作.PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物,其飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧是形成PM2.5的主要原因.下列关于PM2.5的说法中正确的是() A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C.PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的D.倡导低碳生活,减少煤和石油等燃料的使用,能有效减小PM2.5在空气中的浓度E.PM2.5必然有内能答案DE解析PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多,A错误.PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动,B错误.PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的,C错误.倡导低碳生活,减少煤和石油等燃料的使用,能有效减小PM2.5在空气中的浓度,PM2.5必然有内能,D、E正确.(限时:30分钟)►题组1微观量的估算1.关于分子,下列说法中正确的是()A.把分子看成球形是对分子的简化模型,实际上分子的形状并不真的都是球形B.所有分子的直径都相同C.不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致D .测定分子大小的方法有多种,油膜法只是其中的一种答案 ACD解析 把分子看作球形是将实际问题理想化,A 对;不同分子直径大小不同,但数量级除有机物的大分子外,一般都是10-10 m ,B 错,C 对;测定分子大小可以有多种方法,油膜法只是常见的一种方法,D 对.2.若以μ表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 表示阿伏加德罗常数,m 0、V 0分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系错误的有( )A .N A =ρV m 0B .ρ=μN A V 0C .ρ<μN A V 0D .m 0=μN A答案 B解析 由于μ=ρV ,则N A =μm 0=ρV m 0,变形得m 0=μN A,故A 、D 正确;由于分子之间有空隙,所以N A V 0<V ,水的密度为ρ=μV <μN A V 0,故B 错误,C 正确.所以选B. 3.清晨,湖中荷叶上有一滴体积约为0.1 cm 3的水珠,已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3,水的摩尔质量M =1.8×10-2 kg/mol ,试估算:(1)这滴水珠中约含有多少个水分子;(2)一个水分子的直径多大.(以上计算结果均保留两位有效数字)答案 (1)3.3×1021个 (2)3.9×10-10 m解析 (1)N =m M N A =ρV M N A =1.0×103×1×10-71.8×10-2×6.0×1023=3.3×1021个. (2)建立水分子的球体模型,有43π(d 2)3=M ρN A所以d = 36M πρN A=3.9×10-10 m ►题组2 布朗运动与分子热运动4.关于分子热运动,下列说法中正确的是( )A .布朗运动就是液体分子的热运动B .布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹C .当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大D .物体温度改变时,物体分子的平均动能不一定改变答案 C解析布朗运动是悬浮颗粒的运动,布朗运动图中不规则折线是将间隔相等时间描出的点用直线连接起来得到的,不表示液体分子的运动轨迹,A、B均错;当分子间的距离变小时,分子间作用力如果表现为引力,则分子力可能增大也可能减小,分子间作用力如果表现为斥力,则分子力增大,C对;温度是分子平均动能的标志,物体温度改变时,物体分子的平均动能一定改变,D错.5.下列叙述中正确的是()A.布朗运动是液体分子热运动的反映B.分子间距离越大,分子势能越大,分子间距离越小,分子势能也越小C.两个铅块挤压后能紧连在一起,说明分子间有引力D.压缩理想气体时需用力,说明理想气体分子间有斥力答案AC6.关于布朗运动的下列说法中正确的是()A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的反映C.布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D.观察时间越长,布朗运动就越显著E.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动答案 C解析布朗运动是固体颗粒的无规则运动,所以布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体或气体分子的无规则运动,所以A、B都错,C对.做布朗运动的颗粒很小,通常在显微镜下才能看到,用肉眼在阳光下看到的尘埃,其尺寸比布朗运动中的颗粒大得多,空气分子对它的碰撞的不平衡性已不明显,它们的运动在空气中看起来无序,实际上是有一定的运动方向的,主要是由于重力、空气浮力和气流的共同作用决定的,E错.►题组3物体的内能、温度7.关于对内能的理解,下列说法不正确的是()A.系统的内能是由系统的状态决定的B.做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能C.不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能D.1 g 100°C水的内能小于1 g 100°C水蒸气的内能答案BC解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A正确;做功和热传递都可以改变系统的内能,B错误;质量和温度相同的氢气和氧气的分子平均动能相同,但它们的摩尔数不同,内能不同,C错误;在1 g 100°C的水变成100°C水蒸气的过程中,分子间距增大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以1 g 100°C水的内能小于1 g 100°C水蒸气的内能,D正确.8.相同质量的氧气和氦气,温度相同,下列说法正确的是()A.每个氧分子的动能都比氦分子的动能大B.每个氦分子的速率都比氧分子的速率大C.两种气体的分子平均动能一定相等D.两种气体的分子平均速率一定相等答案 C解析温度是分子平均动能的标志,氧气和氦气的温度相同,其分子的平均动能相同,但分子的运动速率有的大,有的小,各个分子的动能并不相同,A、B错误,C正确;两种气体的分子质量不同,则平均速率不同,D错误.9.下列关于温度及内能的说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的温度高B.两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同C.质量和温度相同的冰和水,内能是相同的D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化答案 D解析温度是分子平均动能的标志,对个别分子没有意义,A项错误;物体的内能与质量、温度、体积有关,所以B项错误;质量和温度相同的冰和水,分子平均动能相同,但是分子势能不同,冰熔化为水要吸收热量,所以水的内能大,C项错误;一定质量的某种物质,即使温度不变,体积变化也会引起内能的变化,D项正确.10.关于热力学温度与摄氏温度,下列说法中正确的是()A.-33.15℃=240 KB.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 KC.摄氏温度与热力学温度的零度是相同的D.温度由t℃升到2t℃时,对应的热力学温度由T K升至2T K答案AB解析热力学温度与摄氏温度的关系:T=(t+273.15)K,由此可知:-33.15°C=240 K,。

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