2014届高考物理一轮复习 分子动理论 热力学定律与能量守恒教学案

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高三物理一轮复习全套教案完整版

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高三物理一轮复习全套教案完整版一、教学内容本节课为高三物理一轮复习,教材选用人民教育出版社的《高中物理》。

复习内容为第五章“动量守恒定律”,具体包括:5.1动量守恒定律,5.2动量守恒定律的应用。

二、教学目标1. 让学生掌握动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

2. 培养学生运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

3. 通过对动量守恒定律的复习,提高学生对物理概念的理解和运用能力。

三、教学难点与重点重点:动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

难点:动量守恒定律在实际问题中的应用。

四、教具与学具准备教具:多媒体课件、黑板、粉笔。

学具:教材、笔记本、练习册。

五、教学过程1. 实践情景引入:讲述一个关于动量守恒的日常生活实例,如碰撞现象,引导学生关注动量守恒在实际生活中的应用。

2. 知识回顾:复习动量的定义、表达式,回顾动量守恒定律的发现过程,引导学生理解动量守恒定律的意义。

3. 教材内容梳理:讲解动量守恒定律的定义、表达式及适用条件,通过示例让学生了解动量守恒定律在实际问题中的应用。

4. 例题讲解:选取典型例题,讲解动量守恒定律的运用方法,引导学生学会分析问题、解决问题。

5. 随堂练习:布置随堂练习题,让学生运用动量守恒定律解决问题,及时巩固所学知识。

6. 板书设计:板书动量守恒定律的定义、表达式及适用条件,突出重点,便于学生复习。

7. 作业设计:布置作业题,让学生运用动量守恒定律解决实际问题,提高学生的应用能力。

作业题目:1. 一辆质量为m的小车以速度v1与质量为M的大车以速度v2相碰撞,求碰撞后两车的速度。

答案:2. 课后反思及拓展延伸:六、教学内容拓展动量守恒定律在现代物理学中的应用,如粒子物理学、宇宙学等。

引导学生关注动量守恒定律在其他领域的应用,提高学生的学科素养。

七、课后作业布置1. 复习动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

2. 完成课后练习题,运用动量守恒定律解决问题。

3. 查阅相关资料,了解动量守恒定律在实际应用中的更多例子。

高考物理一轮复习 分子动理论 热力学定律与能量守恒教学案

高考物理一轮复习 分子动理论 热力学定律与能量守恒教学案

分子动理论热力学定律与能量守恒1.分子动理论的基本观点:⑴ 物体是由大量分子组成的:① 分子的大小:分子直径的数量级: m,用油膜法估测.② 分子的质量:分子质量的数量级:kg;③ 阿伏加德罗常数:1mol的任何物质中含有相同的粒子数,用符号N A表示,N A = mol-1,N A是联系宏观量和微观量的桥梁,N A = ,N A = V mol/V分子.④ 分子模型:球体模型直径为V0 = ;立方体模型边长为V0 = d3.⑵分子永不停息地做无规则热运动:①扩散现象:相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高,扩散.②布朗运动的特点:永不停息、无规则运动;颗粒,运动越剧烈;温度越高,⑶分子间存在着相互作用力:分子间存在相互作用的引力和斥力;分子力是分子间引力和斥力的;r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为10-10 m,如图所示,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_______,随分子间距离的减小而,但总是斥力变化得较.①r =r0时,F引 = F斥,分子力F= 0;②r < r0时,F引和F斥都随距离的减小而,但F斥比F引增大得更,分子力F表现为;③r > r0时,F引和F斥都随距离的增大而,但F斥比F引减小得更,分子力F表现为;④ r > 10r0(10-9 m)时,F引、F斥迅速,几乎为零,分子力F≈ 0.2.气体分子运动速率的统计分布规律:气体和气体分子运动的特点如图所示.3.温度和内能:⑴温度和温标:两个系统处于时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度.一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.⑵两种温标:摄氏温标和热力学温标,T = (T热力学温标,t摄氏温标)4.ΔU= .5.能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式为另一种形式,或者是从一个物体到别的物体,在或的过程中其总量保持不变.能量守恒定律是自然界的普遍规律,不需要条件的.但是,某一种具体形式的能是否守恒却是有条件的,例如,机械能守恒是有条件的.第一类永动机是指能量,却源源不断地对外的机器,第一类永动机是不能制成的,因为它违背了.若过程是绝热的,则Q = 0,W =ΔU;若过程中不做功,即W = 0,Q = ΔU;若过程的始、末状态物体的内能不变,即ΔU = 0,则W + Q = 0或W =–Q.6.用油膜法估测分子的大小:⑴实验目的:学会一种估测分子大小的方法.⑵实验原理:将油酸滴在水面上,让油酸尽可能,可认为油酸在水面上形成油膜层.如果把分子看作球形,单分子油膜层的就可以看作油酸分子的直径.事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S,就可以算出分子的直径d = .⑶实验器材:盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔⑷实验装置与模型:如图所示.⑸实验步骤:①在方盘中盛入适量的水(约2cm深),使水处于状态;②用注射器(或胶头滴管)取事先配好的油酸酒精溶液,逐滴滴入量筒,记下量筒中滴入1 mL溶液加入溶液的滴数n;③将痱子粉地撒在水面上;④用注射器(或胶头滴管)靠近水面将1滴油酸酒精溶液滴在水面上;⑤待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在方盘上,用笔描绘出油膜的.⑥记录数据:油酸精液中油酸的体积,油膜的面积.⑹注意事项:实验前应检查方盘是否;方盘中的水应保持状态,最好静置一段时间,痱子粉均匀撒在水面上;向水面滴油酸酒精溶液时,针尖应、靠近水面,如果离水面太高,可能无法形成油膜.最好在1 cm左右;计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算,不足半个的舍去,多于半个的算1个.1.以下关于分子动理论的说法中不正确的是()A.物质是由大量分子组成的B.-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小2.如图所示是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布,由图可得信息()A.同一温度下,氧气分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D.随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小3.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 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4.给旱区送水的消防车停于水平地面上,在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体()A.从外界吸热 B.对外界做负功 C.分子平均动能减小 D.内能增加5.用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格的两个格算一格,多于半个格的算一格.上述实验步骤中有遗漏和错误遗漏的步骤是____________________________________________________________________;错误的步骤是__________________________________________________(指明步骤,并改正);油酸分子直径的表达式d = _____________.〖考点1〗分子模型、与阿伏加德罗常数相关的估算【例1】某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ = 0.895×103 kg·m-3.若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?(取N A= 6.02×1023mol-1,球的体积V与直径D的关系为V= πD3/6,结果保留一位有效数字)【变式跟踪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= 1.0×103cm3.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A= 6.0×1023mol -1.试求:(结果均保留一位有效数字)⑴该液化水中含有水分子的总数N;⑵一个水分子的直径d.〖考点2〗分子间作用力、分子势能与分子间距的关系【例2】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________(填入正确选项前的字母)A.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【变式跟踪2】如图所示为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是()A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功〖考点3〗热力学第一定律及能量守恒定律的应用【例3】如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置.一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2.则在此过程中,气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化了________.【变式跟踪3】⑴第一类永动机不可能制成是因为其违反了______________________________.⑵在一个大气压下,水在沸腾时,1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态,其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3,求:① 1 g水所含的分子个数;②体积膨胀时气体对外界做的功;③气体的内能变化(大气压强p0 = 1.0×105 Pa,水的摩尔质量为M = 18 g/mol,阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol-1).1.【2013·全国新课标】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【预测1】下列关于热现象的描述正确的是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律的2.【2013·北京】下列说法正确的是A.液体中悬浮颗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【预测2】下列说法正确的是A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,为是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故3.【2013·福建】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(填选图下方的字母)【预测3】如图所示,用F表示两分子间的作用力,E p表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中A.F不断增大,E p不断减小B.F先增大后减小,E p不断减小C.F不断增大,E p先增大后减小D.F、E p都是先增大后减小1.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,悬浮粒子越小,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.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的3.一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸,滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,下列表达式中正确的有()A.油酸分子的直径d = M/ρS B.油酸分子的直径d = m/ρSC.油酸所含的分子数N = (m/M)N A D.油酸所含的分子数N = (M/m)N A4.在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水.待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定;③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小;④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列问题:⑴上述步骤中,正确的顺序是(填写步骤前面的数字)⑵将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)5.物体由大量分子组成,下列说法正确的是()A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C.物体的内能跟物体的温度和体积有关D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能6.一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104 J,气体对外界做功1.0×104 J,则该理想气体的()A.温度降低,密度增大 B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增大 D.温度升高,密度减小7.如图所示,一绝热容器被隔板K隔开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()A.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8.根据热力学定律,下列说法正确的是()A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”9.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10.已知汞的摩尔质量为M = 200.5×10-3 kg/mol,密度为ρ = 13.6×103 kg/m3,阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol-1.求:⑴一个汞原子的质量;(用相应的字母表示即可)⑵一个汞原子的体积;(结果保留一位有效数字)⑶体积为1 cm3的汞中汞原子的个数.(结果保留一位有效数字)参考答案:1.10 10 6.02×10 mol /m 分子 πd 3/6 越快 越小 同时 合力 减小 增大 快 增大 快 斥力 减小 快 引力 减弱3.热平衡 273.15 + t 快慢 温度 体积 物质的量 做功 热传递 4.Q + W5.转化 转移 转化 转移 不消耗任何 做功 能量守恒定律6.散开 单分子 厚度 V /S 稳定 均匀 形状 干净 稳定 竖直1.B ;物质是由大量分子组成的,A 正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B 错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做正功,后是分子引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C 正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D 正确.2.A ;由题图可知,其横轴为氧气分子的速率,纵轴表示氧气分子所占的比例(不是总数而是占全部分子数的比例),图象成峰状,这表明,不论是0 ℃还是在100 ℃下,氧气分子都呈现了“中间多,两头少”,即分子速率特大或特小的分子数比例都较小,绝大多数分子具有中等的速率.又由图知t = 100 ℃时,“峰”向右移动,表明占总数比例最大的那部分分子的速率增大了,但仍有速率较小或较大的分子,只是这些分子所占的比例较0 ℃时有所减小.3.BC ;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平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C 错误;在1 g 100 ℃的水变成100 ℃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 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能,D 正确.4.A ;胎内气体发生的是等温变化,在缓慢放水过程中,压强减小,体积增大,因温度不变,所以分子平均动能和内能不变,而体积增大,气体膨胀对外界做正功,根据热力学第一定律可知气体一定从外界吸热,A 对.5.答案:将痱子粉均匀撒在水面上 错误的步骤是 ⑥,应该是不足半个格的舍去,多于半个格的算一格 V 1V 0/(NV 2a 2n )解析:为了使油膜不分裂成几块,需在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算,在数油膜所覆盖的坐标格数时,大于半个格的算一个格,少于半个格的舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜,油膜厚度可看成分子直径,由题意可知,油酸溶液的浓度为 V 1/V 2,一滴油酸溶液的体积为 V 0/n ,一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V 1V 0/nV 2,一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na 2,所以油膜厚度即分子直径d = V 1V 0/(NV 2a 2n ).例1 答案:1×10 m解析:一个油酸分子的体积 V = M /ρN A ,由球的体积与直径的关系得分子直径D =36AN Mπρ,单分子油膜的面积S = 1×10-8m 3/D ,代入数据得S = 1×101m 2.变式1 答案:⑴ 3×1025个 ⑵ 4×10-10m解析:⑴ 水的摩尔体积为V 0 M /ρ = 1.8×10-2/1.0×103 m 3/mol = 1.8×10-5 m 3/mol ,水分子数:N= VN A /V 0 = 1.0×103×10-6×6.0×1023/1.8×10-5≈ 3×1025个.⑵ 建立水分子的球模型有 V 0/N A = πd 3/6,可得水分子直径:d = 36AN M π= 4×10-10m例2 ACE ;由E p - r 图可知:在r > r 0阶段,当r 减小时F 做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A 正确; 在r < r 0阶段,当r 减小时F 做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B 错误; 在r = r 0时,分子势能最小,动能最大,故C 正确; 在r = r 0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.变式2 BC ;分子间距等于r 0时分子势能最小,即r 0 = r 2;当r 小于r 1时分子力表现为斥力;当r 大于r 1小于r 2时分子力表现为斥力;当r 大于r 2时分子力表现为引力,A 错误,B 、C 正确;在分子间距离r 由r 1变到r 2的过程中,分子斥力做正功,分子势能减小,D 错误. 例3答案:增大 Q – p 0(V 2–V 1)解析:由于对汽缸缓慢加热,温度升高,气体分子平均动能增大;根据热力学第一定律W + Q = ΔU ,其中气体对外做功W = – p 0(V 2–V 1),气体内能变化ΔU = Q – p 0(V 2–V 1). 变式3 答案:⑴ 能量守恒定律 ⑵ ①3.3×1022个 ②167.5 J ③增加 2 096.3 J解析:⑵ ① 1 g 水所含的分子个数为n = (1/18)×6×1023 = 3.3×1022个.② 气体体积膨胀时对外做的功为W = p 0ΔV = 105×(1676 – 1.043)×10-6J = 167.5 J . ③ 根据热力学第一定律有:ΔU = W + Q = (2263.8 – 167.5) J = 2 096.3 J1.BCE ;由分子力随分子间距离变化关系分析知,分子力先增大,然后减小,再增大,A 选项错误;分子从相距很远处开始运动,则r > r 0时合力为引力,力和位移的夹角小于90°,分子力做正功,分子动能大.r > r 0时合力为斥力,力和位移的夹角大于90°,分子力做负功,分子动能减小,BC 选项正确;由分子力做功与分子势能变化关系知,分子势能先减小,后增大,D 选项错误;分子仅在分子力作用下运动,只有分子力做功,分子势能和动能之间相互转化,分子势能和动能之和不变;E 选项正确. 预测1 C2.A ;布朗运动不是液体分子的运动,而是小颗粒的运动;内能的变化由做功和热传递二者共同决定;内能的变化由做功和热传递二者共同决定;所以BCD 错,A 对. 预测2 ACD 3.A预测3 B ;由图象可知F 先增大后减小,E p 则不断减小,B 正确1.D ;因为空气中水汽凝结成水珠时水分子间距离减小,再根据分子力与分子间距离的关系可知,当分子间距离减小时斥力、引力同时增大,所以只有D 项正确.2.BD ;布朗运动是悬浮在液体中的粒子的无规则运动,而不是液体分子的无规则运动,A 项错误.液体温度越高,分子热运动越剧烈,液体分子对悬浮粒子撞击力越大;悬浮粒子越小,对其撞击的液体分子数越少,悬浮粒子受到液体分子撞击作用的平衡性越弱,因而布朗运动越剧烈,B 、D 正确,C 项错误.3.BC ;设油酸分子的直径为d ,则有dS = m /ρ ⇒ d = m /ρS ,故B 正确;设油酸所含的分子数为N ,则有N = (m /M )N A ,故C 正确.4.答案:⑴ ④①②⑤③ ⑵ 5×10-10解析:纯油酸的体积V 和油膜面积S ,可计算出油膜的厚度L ,把油膜厚度L 视为油酸分子的直径,则d = V /S ,每滴油酸酒精溶液的体积是 1/50 cm 3,而1 cm 3的油酸溶于酒精,制成300 cm 3的油酸酒精溶液,则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V= 1300×150 cm 3,则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10-10m .5.C ;分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但不一定是每个分子的动能都大,故A 错.分子间的引力和斥力都是随着分子间距离的减小而增大,故B 错.物体的内能由物质的量、物态、体积及温度决定,即所有分子动能和分子势能之和,故C 正确.物体内能的变化由做功和热传递共同决定,故D 错.6.D ;由ΔU = W + Q 可得理想气体内能变化ΔU = –1.0×104 J + 2.5×104 J = 1.5×104J >0,故温度升高,A 、B 两项均错.因为气体对外做功,所以气体一定膨胀,体积变大,由ρ = m /V 可知密度变小,故C 项错误,D 项正确.7.BD ;绝热容器a 内的稀薄气体与外界没有热传递,Q = 0;稀薄气体向真空扩散不做功,W = 0;根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变,则温度不变;稀薄气体扩散体积增大,压强必然减小.故选B 、D . 8.AB9.A ;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;分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的,宏观上取决于气体的体积.因此选项A 正确. 10.⑴ 一个汞原子的质量为m 0 = M /N A .⑵ 一个汞原子的体积为 V 0 = V mol N A = M ρN A = 200.5×10-313.6×103×6.0×1023 m 3 = 2×10-29 m 3. ⑶ 1cm 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= 4×1022.。

高考物理一轮复习 专题11.3 热力学定律与能量守恒定律教学案

高考物理一轮复习 专题11.3 热力学定律与能量守恒定律教学案

专题11.3 热力学定律与能量守恒定律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.一、热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功;(2)热传递。

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)ΔU=Q+W中正、负号法则:1.内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者是从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。

2.条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律,某一种形式的能是否守恒是有条件的。

3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。

知识点三、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

(2)开尔文表述: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。

或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。

2.用熵的概念表示热力学第二定律:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。

3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。

高频考点一热力学第一定律与能量守恒定律例1.(多选)下列说法中正确的是( )A.尽管技术不断进步,但热机的效率仍不能达到100%,而制冷机却可以使温度降到热力学零度B.雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的C.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关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气中所含水蒸气压强的比值E.悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,布朗运动越不明显答案:BCE【变式探究】一定质量的理想气体经历如图A→B→C→D→A所示循环过程,该过程每个状态视为平衡态。

人教版高考物理一轮总复习教学案设计第60讲分子动理论内能

人教版高考物理一轮总复习教学案设计第60讲分子动理论内能

[研读考纲明方向]考纲要求复习指南主题内容要求 考情分析:本章在高考中属于选考内容,总分值为15分,一般分为两小题。

第一个小题常考查分子动理论、固体、液体、热力学定律等基本内容,总计5分,多以选择或填空的形式呈现;第二个小题重点考查气体实验定律、热力学第一定律等,总计10分,以计算题形式呈现,要求稍高。

命题趋势:继续做为高考中的选考部分,总分值15分,分两小题,第一个小题继续以选择或填空的形式呈现,考查分子动理论、固体、液体、热力学定律等基础知识,题目中可能会以分子动理论 与统计观点分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ 阿伏加德罗常数 Ⅰ 气体分子运动速率的统计分布 Ⅰ 温度、内能 Ⅰ 固体、液体 与气体固体的微观结构、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 Ⅱ 理想气体 Ⅰ 饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压 Ⅰ 相对湿度Ⅰ 热力学定律热力学第一定律Ⅰ[重读教材定方法](对应人教版选修3-3的页码及相关问题)1.P4[问题与练习]T4,从题中数据能求出氧气分子的大小吗?提示:氧气分子间相距很大,所以由题给数据只能得出氧气分子占据的空间体积的平均值,不能求出氧气分子的体积。

2.P6阅读“布朗运动”部分,布朗运动说明固体小颗粒的分子做无规则运动,这种说法对吗?提示:不对,布朗运动只能说明固体小颗粒周围的液体分子做无规则运动。

3.P14图7.5-1,两分子由相距无穷远逐渐靠近直到不可再靠近,它们之间的分子势能怎样变化?提示:开始分子力做正功,然后分子力做负功,所以分子势能先减小再增大。

4.P25图8.3-2,A和B状态的压强哪个大?提示:p A V AT A =p B V BT B,而V A=V B,T A<T B,所以p A<p B,B状态压强大。

5.P28图8.4-3,由图中雨滴类比气体分子,分析气体分子产生的压强与什么有关?提示:雨滴动能越大,撞击力越大,压强越大;雨滴越密集,压强越大,所以气体分子碰撞引起的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。

高三物理一轮复习教学案热学

高三物理一轮复习教学案热学

35、热和功能量守恒(1)[学习目标]1、知道物体的内能及改变物体的内能的两种方式。

2、知道热力学第一、第二、第三定律及其简单应用。

3、理解能量守恒定律及其应用。

[学习内容]一、物体的内能1、分子平均动能是指物体内所有分子动能的____________ ,它的大小是由物体的________决定的。

2、分子势能是指由分子间_________决定的势能,它的大小是由物体的__________决定的。

3、物体中所有分子做热运动的_________和__________的总和,叫做_______,也叫做________________。

它的大小是由物体的___________、___________和_______决定的。

4、改变物体的内能有两种:__________和____________。

它们在改变物体内能上是等效的,但本质不一样。

例1、下列说法正确的是()A、温度是分子内能大小的标志B、物体吸热,温度一定升高C、物体不吸热温度可能升高D、温度高的物体内能一定大例2、有关物体的内能,以下说法正确的是()A、1g、00C的水的内能比1g、00C冰的内能大B、电流通过电阻后发热,它的内能增加是通过“热传递”方式实现的C、气体膨胀,它的内能一定减少D、同温度的氢气和氧气分子的平均动能一样大二、热力学定律1、热力学第一定律定律表示的是____________、____________跟___________改变之间的定量关系。

用公式表示为______________________。

式中在___________时,Q取正值,______________时,Q取负值;在______________________时,W取正值,在________________时,W取负值。

△U取正值表示___________________,取负值表示______________________-。

例3、空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2.0×105J的功,同时空气的内能增加了1.5×105J,则说明空气_________________ (填吸收或放出)热量_________________J。

2014届高考物理一轮复习第48讲热力学定律与能量守恒ppt课件

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2014届高考物理一轮复习
第48讲:热力学定律 能量守恒
学习目标
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.
一、回归训练
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 J B.气体向外界放出热量 2.0×105 J C.气体从外界吸收热量 6.0×104 J D.气体向外界放出热量 6.0×104 J (
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 Ek 分别是 A.U=200 J,Ek=600 J B.U=600 J,Ek=200 J C.U=600 J,Ek=800 J D.U=800 J,Ek=200 J
C .(填选项前的字母) 减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则被密封的气体________
A.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
图1
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.
方法提炼
1. 在气体状态变化过程中,三个状态参量 (p、V、T)遵循理想气体状态方程 p1V1 p2V2 = (或 T1 T2

2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧):选修3-3 第3讲 热力学定律与能量守恒 46ppt

2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧):选修3-3 第3讲 热力学定律与能量守恒 46ppt

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备课札记
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一、热力学定律及能量守恒 1.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不 计分子势能) ( ).
A.内能增大,放出热量
B.内能减小,吸收热量 C.内能增大,对外界做功 D.内能减小,外界对其做功
功,而 不产生其他影响 .
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3.能量守恒定律
(1)内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能 从一种形式转化为另一种形式,或者是从一个物体 转移 到 别的物体,在转化或转移的过程中其总量保持不变. (2)条件性:能量守恒定律是自然界的普遍规律,某一种形
热量从低温物体传向高温物体,D错;涉及热现象的宏观过
程都具有方向性,故E对. 答案 ACE
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【典例2】 (2011·江苏卷)如图11-3-1所示,内壁光滑的汽缸
水平放置.一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内, 外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q 后,体积由V1 增大为V2.则在此过程中,气体分子平均 动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”),
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
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解析
内能的改变可以通过做功或热传递进行,故A对;对
某物体做功,若物体向外放热,则物体的内能不一定增加, B错;在引起其他变化的情况下,从单一热源吸收热量可以 将其全部变为功,C对;在引起其他变化的情况下,可以将

高三物理一轮复习(江苏)教案第十一章第3课时热力学定律与能量守恒

高三物理一轮复习(江苏)教案第十一章第3课时热力学定律与能量守恒

第3课时热力学定律与能量守恒考纲解读 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.考点一热力学第一定律的理解及应用1.热力学第一定律的理解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,温度升高由题意可知,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)0 9 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.递进题组1.[热力学第一定律的理解]一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104J,气体对外界做功1.0×104J,则该理想气体的( )A.温度降低,密度增大B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增大D.温度升高,密度减小答案 D解析理想气体从外界吸热大于对外界做功,所以内能增大,温度是理想气体内能的标志,内能增大,温度一定升高;气体对外做功,体积膨胀,质量不变,所以密度要减小.D正确.2.[热力学第一定律的应用]如图2所示,一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340 J的热量,并对外做功120 J.若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,则这一过程中气体______(填“吸收”或“放出”)热量______J.图2答案吸收260解析对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c,由热力学第一定律可得:ΔU=Q+W=340 J+(-120 J)=220 J,即从a状态到c状态,理想气体的内能增加了220 J;若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,此过程理想气体的内能还是增加220 J,所以可以判定此过程是吸收热量,再根据热力学第一定律可得:ΔU =Q′+W′,得Q′=ΔU-W′=220 J-(-40 J)=260 J. 3.[热力学第一定律的应用]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的热量,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量应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化量,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.4.图3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3A.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.考点二热力学定律与气体实验定律综合问题例2一定质量的理想气体,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.(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=________.图4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,该理想气体的内能不变;(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 . 答案 (1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)T D T AV A 递进题组5.[热力学定律与等温变化的结合]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l 1=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p 0=75 cmHg)图5(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”). 答案 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热解析 (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p1V1=p2V2①p1=p0②p2=p+p h③V1=l1S④V2=l2S⑤由几何关系得h=2(l2-l1)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.6.[热力学定律与理想气体状态方程的结合]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6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T0=300 K,压强p0=1 atm,封闭气体的体积V0=3 m3.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.(1)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.图6答案 (1)2.8×10-2 m 3 (2)放热 大于解析 (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,封闭气体的压强p =1 atm +99010atm =100 atm ,温度T =280 K ,设封闭气体的体积变为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,外界对封闭气体做正功,而封闭气体的温度降低,内能减小,由热力学第一定律可知,封闭气体要放热,且传递的热量大于外界对封闭气体所做的功.7.[热力学定律与图象的结合]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7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a (a >0),内能增加了b (b >0),则此过程气体______(选填“吸收”或“放出”)的热量为______.图7答案 V 02 吸收 a +b解析 对A 到B 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a,内能增加了b,由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为a+b.高考模拟明确考向1.(2014·广东·17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图8所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体( )图8A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小答案AC解析充气袋被挤压时,气体体积减小,外界对气体做正功,由于袋内气体与外界无热交换,故由热力学第一定律知,气体内能增加,故选项A、C正确;气体体积减小,内能增加,由理想气体状态方程可知气体压强变大,选项B、D错误.2.(2014·重庆·10(1))重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( )A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做功,分子平均动能减小答案 B解析质量一定的气体,体积不变,当温度升高时,是一个等容变化,据压强的微观解释:温度升高,气体的平均动能增加;单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多,可知压强增大.由于温度升高,所以分子平均动能增大,物体的内能变大;体积不变,对内外都不做功,内能增大,所以只有吸收热量,故A、C、D错误;B正确.3.(2014·山东·37(1))如图9所示,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,缸内气体______.(双选,填正确答案标号)图9A.内能增加 B.对外做功C.压强增大 D.分子间的引力和斥力都增大答案AB解析根据理想气体状态方程,缸内气体压强不变,温度升高,体积增大,对外做功,理想气体不计分子间的作用力,温度升高,内能增加.选项A、B正确.4.如图10所示,固定在水平面上的汽缸内封闭着一定质量的理想气体,汽缸壁和活塞绝热性能良好,汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计,则以下说法正确的是( )图10A.使活塞向左移动,汽缸内气体对外界做功,内能减少B.使活塞向左移动,汽缸内气体内能增大,温度升高C .使活塞向左移动,汽缸内气体压强减小D .使活塞向左移动,汽缸内气体分子无规则运动的平均动能减小 答案 B解析 使活塞向左移动,外界对缸内气体做功,故W 0,汽缸壁的绝热性能良好,由热力学第一定律:ΔU =W +Q 得,汽缸内气体的内能增大,所以缸内气体温度增大,所以汽缸内气体分子的平均动能增大,压强增大,故B 正确,A 、C 、D 错误.5.某次科学实验中,从高温环境中取出一个如图11所示的圆柱形导热汽缸,把它放在大气压强p 0=1 atm 、温度t 0=27 ℃的环境中自然冷却.该汽缸内壁光滑,容积V =1 m 3,开口端有一厚度可忽略的活塞.开始时,汽缸内密封有温度t =447 ℃、压强p =1.2 atm 的理想气体,将汽缸开口向右固定在水平面上,假设汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:图11(1)活塞刚要向左移动时,汽缸内气体的温度t 1;(2)最终汽缸内气体的体积V 1;(3)在整个过程中,汽缸内气体对外界______(选填“做正功”、“做负功”或“不做功”),汽缸内气体放出的热量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)气体内能的减少量.答案 (1)327 ℃ (2)0.5 m 3 (3)做负功 大于解析 (1)汽缸内的气体做等容变化,T =(273+447) K =720 K 由查理定律得p T =p 0T 1解得T 1=600 K ,即t 1=327 ℃.(2)最终汽缸内气体的压强为p 0,温度为T 0,且T 0=(273+27) K =300K ,由理想气体状态方程得pV T =p 0V 1T 0解得V 1=0.5 m 3.(3)体积减小,汽缸内气体对外界做负功,由ΔU =W +Q 知,汽缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量.6.(1)下列说法正确的是( )A .布朗运动就是液体分子的无规则运动B .晶体规则外形是晶体内部微粒在空间有规则排列的结果C .液体很难压缩是因为液体分子间只有斥力没有引力的缘故D .液体表面具有收缩的趋势是由于液体存在表面张力的缘故图12(2)某同学从冰箱冷冻室中取出经较长时间冷冻的空烧瓶后,迅速把一个气球紧密地套在瓶口上,并将烧瓶放进盛有热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图12所示.烧瓶和气球里的气体内能________(选填“增大”“不变”或“减小”),外界对气体________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)(3)如图13所示,一端开口、另一端封闭的细长薄壁玻璃管水平放置,内有用水银柱封闭的体积为10 mL 的某种理想气体.外界大气压为1标准大气压,环境温度为27℃,阿伏伽德罗常数约为6,标准状况下1 mol 该气体体积约为22.4 L .求:图13①当环境温度降为0℃时(设大气压强不变)气体的体积; ②估算管中气体分子数目.(结果保留两位有效数字)答案 见解析解析 (1)BD (2)增大 做负功 (3)由理想气体状态方程知:V 1T 1=V 2T 2V 2=9.1 mLn =V 2V 0N A 代入数据得n =2.4×1020(个) 练出高分一、单项选择题1.(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答案 C解析 根据热力学第二定律可知,热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,因此,热机的效率不可能达到100%,选项A 错误;做功是通过能量转化的方式改变系统的内能,热传递是通过能量的转移的方式改变系统的内能,选项B 错误;温度是表示热运动的物理量,热传递过程中达到热平衡时,温度相同,选项C 正确;单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动表现出统计规律,选项D 错误.2.已知理想气体的内能与温度成正比,如图1所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( )图1A .先增大后减小B .先减小后增大C .单调变化D .保持不变答案 B解析 题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程pV T=C 知,在V 一定时p ∝1T,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先减小后增大,即理想气体的内能先减小后增大,B 正确.3.如图2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2A.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对容器中的气体做功,气体的内能增加,温度升高,对活塞受力分析可得出容器中的气体的压强增大,故选项C 正确.4.一物理爱好者利用如图3所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的关系.导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止,现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则( )图3A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.外界对气体做功,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大答案 B解析题中“导热良好的汽缸”和“细沙缓慢漏出”表明缸内气体温度不变,等于环境温度,所以温度计示数不变,气体内能不变,细沙漏出的过程活塞向上移动,外界对气体做功,B 正确.二、多项选择题5.对于一定量的理想气体,下列说法中正确的是( )A .若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B .若气体的内能不变,其状态也一定不变C .若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大D .气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关E .当气体温度升高时,气体的内能一定增大答案 ADE解析 理想气体的内能只由温度决定,故E 正确.由理想气体状态方程pV T=C 可知,若气体的压强和体积都不变,温度T 也不变,所以内能也一定不变,A 正确.若气体的内能不变,则温度T 不变,但气体的压强和体积可以改变,B 错误.若气体的温度升高,体积增大,其压强可以不变,C 错误.由热力学第一定律,ΔU =Q +W 知,D 正确.6.(2013·广东·18)图4为某同学设计的喷水装置,内部装有2 L 水,上部密封1 atm 的空气0.5 L ,保持阀门关闭,再充入1 atm 的空气0.1 L ,设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变,下列说法正确的有( )图4A .充气后,密封气体压强增加B .充气后,密封气体分子的平均动能增加C .打开阀门后,密封气体对外界做正功D .打开阀门后,不再充气也能把水喷光答案 AC解析 由pV =nRT 知,当V 、T 不变时,n 增加,p 增大,故A 对.密封气体的温度不变,密封气体分子的平均动能就不变,故B 错.通过公式p 1V 1+p 2V 2=pV 1计算出,密封气体压强变为1.2 atm ,大于外界压强,故打开阀门后气体就会压水把水喷出,显然密封气体对外界做正功,密封气体体积变大,压强变小,当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候,就不再喷水了,故C 对,D 错.7.如图5所示,在开口向下的竖直导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的气体,活塞与汽缸壁之间无摩擦,汽缸外温度不变,且不考虑汽缸内气体的分子势能,若在活塞下面悬挂一个小重物,则稳定后( )图5A .缸内气体的压强不变B .缸内气体对外做功C .缸内气体从外界吸收热量D .缸内气体内能增大答案 BC解析 不挂小重物时,汽缸内气体压强p =p 0-m 活塞g S,若活塞下挂一小重物,设小重物的质量为m ,则p ′=p 0-(m 活塞+m )g S,即缸内气体压强变小,A 错误.由于汽缸内的气体等温变化,故缸内气体内能不变,D 错误;由pV T=C 可知,缸内压强减小,体积增大,缸内气体对外做功,B 正确;由ΔU =W +Q 可知,缸内气体从外界吸收热量,C 正确.8.如图6,一绝热容器被隔板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6A .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.三、非选择题9.气体温度计结构如图7所示.玻璃测温泡A 内充有理想气体,通过细玻璃管B 和水银压强计相连.开始时A 处于冰水混合物中,左管C 中水银面在O 点处,右管D 中水银面高出O 点h 1=14 cm ,后将A 放入待测恒温槽中,上下移动D ,使C 中水银面仍在O 点处,测得D 中水银面高出O 点h 2=44 cm.(已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76 cmHg)图7(1)求恒温槽的温度.(2)此过程A 内气体内能________(填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将________(填“吸热”或“放热”).答案 (1)364 K(或91 ℃) (2)增大 吸热解析 (1)设恒温槽的温度为T 2,由题意知T 1=273 KA 内气体发生等容变化,根据查理定律得p 1T 1=p 2T 2① p 1=p 0+p h 1②p 2=p 0+p h 2③联立①②③式,代入数据得T 2=364 K(或91 ℃)10.(2014·江苏·12A)一种海浪发电机的气室如图8所示.工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭.气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电.气室中的空气可视为理想气体.图8(1)下列对理想气体的理解,正确的有________.A .理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型B .只要气体压强不是很高就可视为理想气体C .一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D .在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律(2)压缩过程中,两个阀门均关闭.若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了 3.4×104 J ,则该气体的分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功________(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104 J.(3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27℃,体积为0.224 m 3,压强为1个标准大气压.已知1 mol 气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4 L ,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1.计算此时气室中气体的分子数.(计算结果保留一位有效数字)答案 (1)AD (2)增大 等于 (3)5×1024个解析 (1)理想气体是一种理想化模型,温度不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体;只有理想气体才遵循气体的实验定律,选项A 、D 正确,选项B 错误.一定质量的理想气体的内能完全由温度决定,与体积无关,选项C 错误.(2)因为理想气体的内能完全由温度决定,当气体的内能增加时,气体的温度升高,温度是分子平均动能的标志,则气体分子的平均动能增大.根据热力学第一定律,ΔU =Q +W ,由于Q =0,所以W =ΔU =3.4×104 J.(3)设气体在标准状态时的体积为V 1,等压过程为:V T =V 1T 1气体物质的量为:n =V 1V 0,且分子数为:N =nN A 解得N =VT 1V 0TN A 代入数据得N ≈5×1024个11.(2013·江苏·12)如图9所示,一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A .其中,A ―→B 和C ―→D 为等温过程,B ―→C 和D ―→A 为绝热过程(气体与外界无热量交换),这就是著名的“卡诺循环”.图9(1)该循环过程中,下列说法正确的是________.A .A ―→B 过程中,外界对气体做功B .B ―→C 过程中,气体分子的平均动能增大C .C ―→D 过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D .D ―→A 过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中,内能减小的过程是________(选填“A ―→B ”、“B ―→C ”、“C ―→D ”或“D ―→A ”).若气体在A ―→B 过程中吸收63 kJ 的热量,在C ―→D 过程中放出38 kJ 的热量,则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.答案 (1)C (2)B ―→C 25解析 (1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析,A ―→B 为等温过程,内能不变,气体的体积增大,气体对外做功,A 错;B ―→C 过程为绝热过程,气体体积增大,气体对外做功,因此内能减小,气体分子的平均动能减小,B错;C―→D为等温过程,气体体积减小,单位体积内的分子数增多,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,C正确;D―→A为绝热过程,气体体积减小,外界对气体做功,内能增大,温度升高,因此气体分子的速率分布曲线变化,D错.(2)在以上循环过程中,内能减少的过程是B―→C.由热力学第一定律ΔU=Q+W得W=25 kJ.12.(1)在下列说法中正确的是( )A.在分子间距离增大的过程中,分子间的作用力可能增加也可能减小B.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少C.布朗运动说明悬浮在液体中花粉颗粒的分子在永不停息地做热运动D.给自行车轮胎打气,越来越费力,主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大,引力逐渐减小的缘故(2)已知气泡内气体的密度为30 g/m3,平均摩尔质量为1.152 g/mol.阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,估算气体分子间距离d=________m,气泡的体积为 1 cm3,则气泡内气体分子数为________个.(3)如图10所示,在倾角为θ光滑斜面上,有一个质量为M的汽缸,缸内有一个轻质活塞密封一部分气体,活塞可以在缸内无摩擦滑动.活塞的面积为S.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0.在气体从外界吸收热量Q的过程中,活塞相对于汽缸缓慢上升d后再次平衡,则在此过程中密闭气体的内能ΔE增加了多少?。

高三物理一轮复习 3311:分子动理论 热力学定律与能量守恒课件

高三物理一轮复习 3311:分子动理论 热力学定律与能量守恒课件
做功而不产生其他影响,但在“产生其他影响的情况”下,也可以从单一热
D.压缩气体总能使气体的温度升高
源吸收热量全部用来做功,所以B项正确;内能的改变与热传递和做功同时 有关,所以C、D错误. 答案:B
7.下列说法中正确的有( )
A.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背
了能量守恒定律
B.热机的效率从原理上讲可达100%
子势能增大,故B错C对;对D:若在r>r0内体积减小,分子势能减小,故D 不对. 答案:C
一、能量守恒定律 内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,
它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一 个物体转移到另一个物体,在能的转化或转移过 程中其总量不变.
二、热力学第一定律
1.内容:一般情况下,如果物体跟外界同时发生做功 和热传递的过程,外
(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
解析:(1)一个汞原子的质量为m0= (2)一个汞原子的体积为v0= m3=2×10-29 m3.
(3)1 cm3的汞中含汞原子个数n= 个
=4×1022个.
答案:(1)
(2)2×10-29 m3 (3)4×1022个
减少
②热传体递内:当能热就传递使物体多的内少能;发生物改体变的对时外候界,物做体了吸收多了少多少功热,量,物物 体体内内能能就增就加 多少;物多体少放出.了多少热量,物体内能就减少 多少.
(2)两种改变方式间的关系
①两者在 内能改变 上是等效的.
②两者的本质区别:做功是其他形式的能和内能的相互 转化 ,
(2)对于气体分子,d=
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.

(浙江专用)2014届高考物理一轮复习教学案ⅠB部分第十三章第一节《分子动理论内能》

(浙江专用)2014届高考物理一轮复习教学案ⅠB部分第十三章第一节《分子动理论内能》

一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子大小①分子直径的数量级:________。

②油膜法测分子直径:d =______;V 是油滴的体积;S 是水面上形成单分子油膜的面积。

(2)分子质量的数量级:10-26 kg(3)阿伏加德罗常数:1 mol 任何物质含有的分子数,N A =________________。

2.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象,温度____,扩散越快。

(2)布朗运动:是指悬浮在液体或气体中______的无规则运动,布朗运动间接反映了______分子的无规则热运动。

①成因:液体分子无规则运动,对固体小颗粒碰撞不平衡造成的。

②特点:永不停息、无规则运动;颗粒____,运动越剧烈;温度____,运动越剧烈;运动轨迹不确定。

3.分子间存在着引力和斥力(1)分子间同时存在相互作用的__________,分子力为它们的______。

(2)分子力的特点(r 0的数量级为10-10 m)①f 引、f 斥随r ______。

③分子力的作用使分子聚集在一起,而分子的无规则运动使它们趋于分散,正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态。

二、物体的内能1.分子的平均动能(1)概念:物体内所有分子动能的______。

(2)大小的标志:____是分子平均动能大小的标志,____越高,分子的平均动能越大。

2.分子势能(1)概念:由分子间的相互作用和相对位置决定的能量。

(2)分子势能大小的相关因素①微观上:分子势能的大小与________有关。

如图所示,当r=r0时,分子势能______。

②宏观上:与________有关。

大多数物体是体积越大,分子势能越大,也有少数物体,比如“冰”,体积变大,分子势能反而变小。

3.物体的内能(1)定义:物体内所有分子热运动的____和分子____的总和叫做物体的内能。

(2)决定内能的因素①微观上:________、________、________。

高考物理一轮复习第十三章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律学案

高考物理一轮复习第十三章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律学案

第 3 讲热力学定律与能量守恒定律一、热力学第必定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功; (2) 热传达.2.热力学第必定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做功的和.(2)表达式: U= Q+ W.(3)U= Q+ W中正、负号法例:物理量意义W Q U 符号+外界对物体做功物体汲取热量内能增添-物体对外界做功物体放出热量内能减少二、能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝,它只好从一种形式转变为另一种形式,或许是从一个物体转移到其余物体,在转变或转移的过程中,能量的总量保持不变.2.条件性能量守恒定律是自然界的广泛规律,某一种形式的能能否守恒是有条件的.3.第一类永动机是不行能制成的,它违反了能量守恒定律.三、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不可以自觉地从低温物体传到高温物体.(2)开尔文表述:不行能从单调热库汲取热量,使之完整变为功,而不产生其余影响.或表述为“第二类永动机是不行能制成的.”2.用熵的观点表示热力学第二定律在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.3.热力学第二定律的微观意义全部自觉过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.4.第二类永动机不行能制成的原由是违反了热力学第二定律.1.判断以下说法能否正确.(1)为了增添物体的内能,一定对物体做功或向它传达热量,做功和热传达的本质是同样的.(×)(2)绝热过程中,外界压缩气体做功20J,气体的内能可能不变. ( × )(3) 在给自行车打气时,会发现打气筒的温度高升,这是由于打气筒从外界吸热.( × )(4) 能够从单调热源汲取热量,使之完整变为功.( √ )2.必定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0 ×104J,气体内能减少 1.3 × 105J,则此过程 ( )A.气体从外界汲取热量 2.0 ×105JB.气体向外界放出热量 2.0 ×105JC.气体从外界汲取热量 6.0 ×104JD.气体向外界放出热量 6.0 ×104J答案 B3.木箱静止于水平川面上,此刻用一个80N 的水平推力推进木箱行进10m,木箱遇到的摩擦力为 60N,则转变为木箱与地面系统的内能U和转变为木箱的动能E k分别是( )A.= 200J,k = 600JUEB.= 600J,k= 200JU EC.= 600J,k= 800JU ED.U= 800J,E k= 200J答案 B分析U= F f x=60×10J=600JE k=F· x- U=80×10J-600J=200J4. ( 人教版选修3-3P61 第 2 题改编 ) 以下现象中能够发生的是()A.一杯热茶在翻开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能所有转变为机械能C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上边的水变清,泥、水自动分别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CD5. ( 粤教版选修3- 3P73 第 3 题 ) 在一个密闭隔热的房间里,有一电冰箱正在工作,假如打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会()A.降低 B.不变C.高升 D.没法判断答案 C命题点一热力学第必定律与能量守恒定律1.热力学第必定律不单反应了做功和热传达这两种改变内能的过程是等效的,并且给出了内能的变化量和做功与热传达之间的定量关系.此定律是标量式,应用时功、内能、热量的单位应一致为国际单位焦耳.2.三种特别状况(1)若过程是绝热的,则 Q=0, W= U,外界对物体做的功等于物体内能的增添;(2)若过程中不做功,即 W=0,则 Q= U,物体汲取的热量等于物体内能的增添;(3) 若过程的初、末状态物体的内能不变,即U=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 (2016 ·全国Ⅲ卷· 33(1)) 对于气体的内能,以下说法正确的选项是()A.质量和温度都同样的气体,内能必定同样B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.必定量的某种理想气体的内能只与温度相关E.必定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能必定增添答案CDE分析质量和温度都同样的气体,固然分子均匀动能同样,可是不一样的气体,其摩尔质量不同,即分子个数不一样,因此分子总动能不必定同样,A 错误;宏观运动和微观运动没相关系,pV因此宏观运动速度大,内能不必定大, B 错误;依据T =C可知,假如等温压缩,则内能不变;等压膨胀,温度增大,内能必定增大,C、 E 正确;理想气体的分子势能为零,因此一定量的某种理想气体的内能只与分子均匀动能相关,而分子均匀动能和温度相关,D正确.1.对于必定质量的理想气体,以下说法正确的选项是()A.保持气体的压强不变,改变其体积,能够实现其内能不变B.保持气体的压强不变,改变其温度,能够实现其内能不变C.若气体的温度渐渐高升,则其压强能够保持不变D.气体温度每高升1K 所汲取的热量与气体经历的过程相关E.当气体体积渐渐增大时,气体的内能必定减小答案CD分析必定质量的某种理想气体的内能只与温度相关系,温度变化则其内能必定变化, B 项错;保持气体的压强不变,改变其体积,则其温度必定改变,故内能变化, A 项错误;气体pV温度高升的同时,若其体积也渐渐变大,由理想气体状态方程T= C可知,则其压强能够不变, C项正确;由热力学第必定律U=Q+ W知,气体温度每高升 1 K 所汲取的热量Q与做功 W相关,即与气体经历的过程相关, D 选项正确;当气体做等温膨胀时,其内能不变, E项错.故C、 D 正确.2.(2015 ·北京理综· 13) 以下说法正确的选项是()A.物体放出热量,其内能必定减小B.物体对外做功,其内能必定减小C.物体汲取热量,同时对外做功,其内能可能增添D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变答案 C分析由热力学第必定律U= W+ Q可知,改变物体内能的方式有两种:做功和热传达.若但 Q 未知,所之内能不必定减小, B 选项错误;物体汲取热量 Q > 0,同时对外做功 W < 0,W+ Q 可正、可负、还可为 0,所之内能可能增添,故C 选项正确;物体放出热量<0,同时Q对外做功< 0,因此< 0,即内能必定减小,D 选项错误.W U命题点二 热力学第二定律1.热力学第二定律的涵义(1) “自觉地” 指了然热传达等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界供给能量的帮助.(2) “不产生其余影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内达成,对四周环境不产生热力学方面的影响, 如吸热、放热、 做功等.在产生其余影响的条件下内能能够所有转变为机械能,如气体的等温膨胀过程.2.热力学第二定律的本质 热力学第二定律的每一种表述,都揭露了大批分子参加的宏观过程的方向性,从而令人们认识到自然界中进行的波及热现象的宏观过程都拥有方向性.3.热力学过程方向性实例热量 Q 能自觉传给(1) 高温物体?????????????低温物体.热量 Q 不可以自觉传给能自觉地完整转变为 (2) 功 ????????????热.不可以自觉地转变为能自觉膨胀到 (3) 气体体积V??????????气体体积 V ( 较大 ) .1不可以自觉缩短到2能自觉混淆成(4) 不一样气体A 和B ??????????? 混淆气体 AB .不可以自觉分别成4.热力学第一、第二定律的比较热力学第必定律热力学第二定律它从能量守恒的角度揭露了功、 热量它指出自然界中出现的过程是有定律揭露的问题和内能改变量三者的定量关系方向性的机械能和内能的当摩擦力做功时, 机械能能够所有转 内能不行能在不惹起其余变化的转变化为内能状况下完整变为机械能表述形式只有一种表述形式有多种表述形式在热力学中,二者既互相独立,又互为增补,共同组成了热力学知识的两定律的关系理论基础5. 两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料,却能不停地对从单调热源汲取热量,使之完整变为功,设计要求外做功的机器而不产生其余影响的机器不行能制不违反能量守恒定律,违反热力学第二违反能量守恒定律成的原由定律例 2 (2016 ·全国Ⅰ卷· 33(1)) 对于热力学定律,以下说法正确的选项是()A.气体吸热后温度必定高升B.对气体做功能够改变其内能C.理想气体等压膨胀过程必定放热D.热量不行能自觉地从低温物体传到高温物体E.假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡,那么这两个系统相互之间也必定达到热均衡答案BDE分析气体内能的改变U= Q+ W,故对气体做功可改变气体内能, B 选项正确;气体吸热为 Q,但不确立外界做功W的状况,故不可以确立气体温度变化, A 选项错误;理想气体等压pV膨胀, W<0,由理想气体状态方程T =C,p不变,V增大,气体温度高升,内能增大,U>0,由 U= Q+ W,知 Q>0,气体必定吸热,C选项错误;由热力学第二定律,D选项正确;依据热均衡性质, E 选项正确.3.依据热力学定律,以下说法正确的选项是()A.电冰箱的工作表示,热量能够从低温物体向高温物体传达B.空调机在制冷过程中,从室内汲取的热量少于向室外放出的热量C.科技的不停进步使得人类有可能生产出从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化的热机D.即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失,热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能E.对能源的过分耗费使自然界的能量不停减少,形成“能源危机”答案ABD分析热量能够在外界做功的状况下从低温物体向高温物体传达,但不可以自觉进行,A正确;空调机在制冷过程中,从室内汲取的热量少于向室外放出的热量, B 正确;不行能从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化,故 C 错误;依据热力学第二定律,即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失,热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能,故 D 正确;对能源的过分耗费将形成“能源危机”,但自然界的总能量守恒,故 E 错误.4.对于热力学定律,以下说法正确的选项是()A.热量能够自觉地从高温物体传到低温物体B.不行能使热量从低温物体传向高温物体C.第二类永动机违犯了热力学第二定律D.气体向真空膨胀的过程是不行逆过程E.功转变为热的本质宏观过程是可逆过程答案ACD命题点三热力学定律与气体实验定律的综合解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路例 3 (2016 ·全国Ⅱ卷· 33(1)) 必定量的理想气体从状态 a 开始,经历等温或等压过程ab、bc、 cd、 da 回到原状态,其pT图象如图 1 所示,此中对角线ac 的延伸线过原点O.以下判断正确的选项是 ()图 1A.气体在a、 c 两状态的体积相等B.气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C .在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D .在过程 da 中气体从外界汲取的热量小于气体对外界做的功E .在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功对角线 ac 的延伸线过原点 O .答案 ABEpVC分析 由理想气体状态方程 T =C 得, p =V T ,由图象可知, V a = V c ,选项 A 正确;理想气体的内能只由温度决定,而a > c ,故气体在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能,选项 BT T正确;由热力学第必定律U =Q + W 知, cd 过程温度不变,内能不变,则 Q =- W ,选项 C错误; da 过程温度高升,即内能增大,则汲取的热量大于对外界做的功,选项D 错误;由p a V a p b V b p c V c p d V d= C ,即 p a V a = CT a , p b V b = CT b , p c V c = CT c , p d V d 理想气体状态方程知: T a =T b=T c =T d =CT . 设过程 bc 中压强为 p 0= p = p ,过程 da 中压强为 p 0′= p = p . 由外界对气体做功 Wdb cd a= p ·Δ V 知,过程 bc 中外界对气体做的功 W bc = p 0( V b -V c ) = C ( T b - T c ) ,过程 da 中气体对外界做的功 W da = p 0′ ( V a - V d ) = C ( T a - T d ) , T a =T b , T c = T d ,故 W bc =W da ,选项 E 正确.例 4必定质量的理想气体被活塞关闭在汽缸内,如图2 所示水平搁置.活塞的质量m =220kg ,横截面积 S = 100cm ,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气,开始使汽缸水平搁置,活塞与汽缸底的距离 L 1= 12cm ,离汽缸口的距离L 2= 3cm.外界气温为 27℃,大气压强为 1.05× 10 Pa ,将汽缸迟缓地转到张口向上的竖直地点,待稳固后对缸内气体渐渐加热,使活塞上表面恰巧与汽缸口相平,已知g = 10m/s 2,求:图 2(1) 此时气体的温度为多少?(2) 在对缸内气体加热的过程中,气体膨胀对外做功,同时汲取Q = 370J 的热量,则气体增加的内能U 多大?①迟缓、稳固;②活塞上表面恰巧与汽缸口相平.答案(1)450K (2)310J分析(1)当汽缸水平搁置时, p0=1.0×105Pa,V0=L1S, T0=(273+27) K=300 K当汽缸口向上,活塞抵达汽缸口时,活塞的受力剖析如下图,有p S=p S+ mg1 0则1=mg 5Pa +200 5Pa 0+=1.0 × 10 - 2 Pa=1.2×10p p S 10 V=(L+L)S1 1 2由理想气体状态方程得p0L1S p1 L1+ L2 S0 = 1T Tp1 L1+ L2 5则 T1= 1.2 ×10 ×150 1 T0=1.0 ×105×12×300 K=450 K.p L(2)当汽缸口向上,未加热稳准时:由玻意耳定律得p L S=p LS0 1 1则 L=p0L1 1.0 × 105× 121 = 1.2×105cm = 10 cm p加热后,气体做等压变化,外界对气体做功为W=- p0( L1+ L2-L) S- mg( L1+ L2- L)=-60 J依据热力学第必定律U= W+ Q得U=310 J.5.必定质量的理想气体经历了如图 3 所示的A→B→C→D→A循环,该过程每个状态视为均衡态,各状态参数如下图. A 状态的压强为1×105Pa,求:图 3(2)达成一次循环,气体与外界热互换的热量.答案(1)600 K(2) 放热 150 J分析(1) 理想气体从A状态到B状态的过程中,压强保持不变,依据盖—吕萨克定律有A BV =VA BT TV B代入数据解得T B=T A=600 KV A(2)理想气体从 A 状态到 B 状态的过程中,外界对气体做功W1=- p A( V B- V A)解得 W1=-100 J气体从 B 状态到 C状态的过程中,体积保持不变,依据查理定律有p B p C=T B T C解得 p C=2.5×105Pa从 C状态到 D状态的过程中,外界对气体做功W2=p C( V B- V A)解得 W2=250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W= W1+ W2=150 J理想气体从 A 状态达成一次循环,回到A状态,始末温度不变,所之内能不变.依据热力学第必定律有U=W+Q解得 Q=-150 J故达成一次循环,气体向外界放热150 J.6. 如图 4 所示,用轻质活塞在汽缸内关闭必定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间摩擦忽视不计,开始时活塞距离汽缸底部高度H 1= 0.60m ,气体的温度 T 1= 300K ;现给汽缸迟缓加热至2=480K ,活塞迟缓上涨到距离汽缸底部某一高度2处,此过程中缸内气体增添的内能UTH=300J .已知大气压强p 0= 1.0 ×105Pa ,活塞横截面积= 5.0 × 10-3m 2. 求:S图 4(1) 活塞距离汽缸底部的高度 H 2 ;(2) 此过程中缸内气体汲取的热量Q . 答案(1)0.96m(2)480JH 1S H 2S 分析 (1)气体做等压变化,依据盖—吕萨克定律得:T = T120.60 mH2即 300 K =480 K解得 H 2= 0.96 m(2) 在气体膨胀的过程中,气体对外做功为:W =p5-0.60) ×5.0 ×10- 30 V =[1.0 ×10 ×(0.96]J =180J依据热力学第必定律可得气体内能的变化量为U =- W 0+ Q ,得 Q = U + W 0= 480 J.题组 1 热力学第必定律的理解和应用1.在装有食品的包装袋中充入氮气,而后密封进行加压测试,测试时,对包装袋迟缓施加压力,将袋内的氮气视为理想气体,在加压测试过程中,以下说法中正确的选项是( )A .包装袋内氮气的压强增大B .包装袋内氮气的内能不变C .包装袋内氮气对外做功D.包装袋内氮气放出热量E.包装袋内氮气的所有分子运动速率都保持不变答案ABD2.以下说法中正确的选项是()A.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大B.必定质量气体的体积增大,但既不吸热也不放热,内能减小C.同样质量的两种物体,提升同样的温度,内能的增量必定同样D.物体的内能与物体的温度和体积都相关系E.凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性答案BDE分析速度增大,不会改变物体的分子的动能,故 A 错误;体积增大时,气体对外做功,不吸热也不放热时,内能减小,故 B 正确;质量同样,但物体的物质的量不一样,故温度提升相同的温度时,内能的增量不必定同样,故C错误;物体的内能取决于物体的温度和体积,故D正确;由热力学第二定律可知,凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,故 E 正确.题组 2热力学第二定律的理解3.依据你学过的热学中的相关知识,判断以下说法中正确的选项是()A.机械能能够所有转变为内能,内能也能够所有用来做功转变为机械能B.凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,在热传达中,热量只好从高温物体传达给低温物体,而不可以从低温物体传达给高温物体C.只管科技不停进步,热机的效率仍不可以达到100%,制冷机却能够使温度降到-293℃D.第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机不违反能量守恒定律,跟着科技的进步和发展,第二类永动机能够制造出来答案 A分析机械能能够所有转变为内能,而内能在惹起其余变化时也能够所有转变为机械能, A 正确;凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,在热传达中,热量能够自觉地从高温物体传达给低温物体,也能从低温物体传达给高温物体,但一定借助外界的帮助, B 错误;只管科技不停进步,热机的效率仍不可以达到100%,制冷机也不可以使温度降到-293 ℃,只好无限靠近- 273.15℃,C错误;第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机不违反能量守恒定律,而是违反了热力学第二定律,第二类永动机不行能制造出来, D 错误.A .第二类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第必定律B .第一类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第二定律C .由热力学第必定律可知做功不必定改变内能,热传达也不必定改变内能,但同时做功和 热传达必定会改变内能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,从单调热源汲取热量, 完整变为功也是可能的答案D分析第一类永动机违犯能量守恒定律,第二类永动机违犯热力学第二定律,A 、B 错;由热力学第必定律可知W ≠ 0,Q ≠0,但 U =W + Q 能够等于 0, C 错;由热力学第二定律可知D 中现象是可能的,但会惹起其余变化,D 对.题组 3热力学定律与气体实验定律的综合5.(2015 ·福建· 29(2)) 如图 1,必定质量的理想气体,由状态 a 经过 ab 过程抵达状态 b或许经过 ac 过程抵达状态 c . 设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 T b 和 T c ,在过程 ab 和 ac 中汲取的热量分别为ab和ac,则 ()Q Q图 1A .T >T ,Q >QB .T >T ,Q <QbcabacbcabacC . T b = T c , Q ab > Q acD . T b = T c , Q ab < Q ac答案 C2 0分析 a →b 过程为等压变化,由盖-吕萨克定律得: V V baT a = T b ,得T = 2T ,a → c 过程为等容变化,由查理定律得: p 0 =2p 0ca bcTT,得 T= 2T ,因此T =T .a c由热力学第必定律, a → b : W ab + Q ab = U aba → c : W ac + Q ac = U ac又 W ab < 0, W ac = 0,U ab = U ac >0,则有 Q ab > Q ac ,故 C 项正确.6. 如图 2 所示,必定质量的理想气体从状态A 变化到状态,再由状态 B 变化到状态. 已知B C状态 A 的温度为 300K.图 2(1) 求气体在状态 B 的温度;(2) 由状态 B 变化到状态 C 的过程中,气体是吸热仍是放热?简要说明原由. 答案(1)1 200 K(2) 放热,原由看法析p V p V(1) 由理想气体的状态方程 A A B B分析 T A=T B解得气体在状态 B 的温度 T B = 1 200 Kp B p C(2) 由 B → C ,气体做等容变化,由查理定律得:=T B T CT C =600 K气体由 B 到 C 为等容变化,不做功,但温度降低,内能减小,依据热力学第必定律,U = W+Q ,可知气体要放热.7. 如图 3 所示,体积为 V 、内壁圆滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽视的活塞;汽缸内密封有温度为 2.4 0、压强为 1.2的理想气体,p 0与 0 分别为大气的压强和温度. 已T p T知:气体内能 U 与温度 T 的关系为 U = αT , α 为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是迟缓的.求:图 3(1) 汽缸内气体与大气达到均衡时的体积V 1;(2) 在活塞降落过程中,汽缸内气体放出的热量Q .答案 看法析分析 (1) 在气体由压强 p = 1.2 p 0 降落到 p 0 的过程中, 气体体积不变, 温度由 T = 2.4 T 0 变为1,由查理定律得: p =p 0,TT T 1解得 T 1= 2T 0在气体温度由 T 1 变为 T 0 过程中,体积由 V 减小到 V 1,气体压强不变,由盖—吕萨克定律得V V 1T 1=T 01得 V 1= 2V(2) 在活塞降落过程中,活塞对气体做的功为W = p 0( V - V 1)在这一过程中,气体内能的减少为U =α( T 1- T 0)由热力学第必定律得,汽缸内气体放出的热量为Q =W + U1解得 Q = 2p 0V + αT 0.8.如图 4 所示,一个绝热的汽缸竖直搁置,内有一个绝热且圆滑的活塞,中间有一个固定的导热性能优秀的隔板,隔板将汽缸分红两部分,分别密封着两部分理想气体A 和B .活塞的质量为 m ,横截面积为 S ,与隔板相距 h . 现经过电热丝迟缓加热气体,当A 气体汲取热量Q 时,活塞上涨了 h ,此时气体的温度为 T 1. 已知大气压强为 p 0,重力加快度为 g .图 4(1) 加热过程中,若 A 气体内能增添了U ,求 B 气体内能增添量U .12(2) 现停止对气体加热,同时在活塞上迟缓增添砂粒,当活塞恰巧回到本来的地点时 A 气体的温度为2.求此时增添砂粒的总质量.Tm22答案 (1)1T -1)( SpQ - ( mg + p S ) h - U (2)( T 1 g + m )分析(1) B 气体对外做的功: = =( 0 +)W pShp S mg h由热力学第必定律得 U 1+ U 2=Q - W解得U 2= Q - ( mg + p 0S ) h -U 1(2) 停止对气体加热后, B 气体的初状态:mg p 1=p 0+SV 1=2hS , T 1B 气体的末状态:m + mgp 2=p 0+SV2=hS, T2由理想气体状态方程p1V1 T1=解得p2V2T22T2Sp0m=(T1-1)(g +m).。

高三物理教案:分子动理论复习学案

高三物理教案:分子动理论复习学案

高三物理教案:分子动理论复习学案高三物理教案:分子动理论复习学案【】步入高中,相比初中更为紧张的学习随之而来。

在此高三物理栏目的小编为您编辑了此文:高三物理教案:分子动理论复习学案希望能给您的学习和教学提供帮助。

本文题目:高三物理教案:分子动理论复习学案1.本章主要是研究物体的组成、分子热运动、分子间的作用力以及物体的内能。

2.本章主要内容为分子动理论,以分子动理论为基础,将宏观物理量温度和物体的内能联系起来。

属模块中高考必考内容。

3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解,以计算题形式进行宏观量与微观量间的计算。

第一课时分子动理论【教学要求】1.知道物体是由大量分子组成的,理解阿伏加德罗常数。

2.知道分子热运动,分子热运动与布朗运动关系。

3.知道分子间的作用力和一些宏观解释。

【知识再现】一、物质是由大量分子组成的1.分子体积很小,它的直径数量级是 m.2.油膜法测分子直径:d=V/S,V是,S是水面上形成成的单分子油膜的面积.体积、分子数目等,微观量中的分子质量、分子大小(体积与直径),气体问题一般用正方体模型,固体、液体分子一般用球模型。

【应用1】( 07南京调研)铜的摩尔质量为,密度为,阿伏加德罗常数为,则下列说法正确的是( )A.1kg铜所含的原子数是B.1m3铜所含的原子数是C.1个铜原子的质量是D.1个铜原子所占的体积是导示: 1kg铜的量为,原子数是,A错。

1m3铜质量为,摩尔数为,原子数是,B错。

1摩尔铜原子的质量是M,1个铜原子的质量是,C对。

1摩尔铜的体积为,一个铜原子所占的体积为,D对。

故本题选CD。

物质密度等于质量与体积之比,也等于摩尔质量与摩尔体积之比。

摩尔质量为分子质量的6.0223倍。

摩尔体积为分子占据体积的6.0223倍。

知识点二布朗运动的理解布朗运动是花粉小颗粒的运动,它体现了分子运动的特点,不是分子运动。

由于分子运动,对花粉小颗粒产生随机的碰撞,这种不平衡,使得花粉小颗粒运动起来。

高考物理一轮复习 11.1 分子动理论 热力学定律与能量守恒 教学案

高考物理一轮复习 11.1 分子动理论 热力学定律与能量守恒 教学案

【2013考纲解读】按照考纲的要求,本章内容均为Ⅰ级要求,在复习过程中,不再细分为几个单元。

本章重点是分子动理论、热和功、物体的内能。

难点是对热力学第一定律、第二定律的理解。

1、物质是由大量分子组成的,分子的热运动、布朗运动,分子间的相互作用力Ⅰ2、分子热运动的动能。

温度是物体分子热运动平均动能的标志,物体分子间的相互作用势能,物体的内能Ⅰ3、做功和热传递是改变物体内能的两种方式,热量,能量守恒定律Ⅰ4、热力学第一定律Ⅰ5、热力学第二定律Ⅰ【重要知识梳理】一、分子动理论热学是物理学的一个组成部分,它研究的是热现象的规律。

描述热现象的一个基本概念是温度。

凡是跟温度有关的现象都叫做热现象。

分子动理论是从物质微观结构的观点来研究热现象的理论。

它的基本内容是:物体是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则运动;分子间存在着相互作用力。

1.物体是由大量分子组成的这里的分子是指构成物质的单元,可以是原子、离子,也可以是分子。

在热运动中它们遵从相同的规律,所以统称为分子。

(1)这里建立了一个理想化模型:把分子看作是小球,所以求出的数据只在数量级上是有意义的。

一般认为分子直径大小的数量级为10-10m。

(2)固体、液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的,每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。

分子体积=物体体积÷分子个数。

(3)气体分子仍视为小球,但分子间距离较大,不能看作一个挨一个紧密排列,所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。

每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体。

(4)阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,是联系微观世界和宏观世界的桥梁。

它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。

2.分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动,这种运动跟温度有关,所以通常把分子的这种运动叫做热运动。

《热力学定律、气体、分子动理论》教案设计

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《热力学定律、气体、分子动理论》教案设计《《热力学定律、气体、分子动理论》教案设计》这是优秀的教学设计文章,希望可以对您的学习工作中带来帮助!第四章热力学定律【复习目标】1. 知道做功和热传递都能改变物体的内能,理解热力学第一定律并能熟练应用;能熟练复述热力学第二定律的两种经典表述并理解热力学第二定律的意义和微观解释;。

2.熟练掌握应用分析处理问题上的方法和技巧3.了解能量守恒定律建立的过程,把握勇于探索、锲而不舍的科学精神。

【复习重难点】1.重点:热力学第一定律的应用和热力学第二定律的意义。

2.难点:热力学第一定律的在理想气体中的应用。

【复习方法】讲授法、自主复习法、讨论法、练习法等。

【课时安排】 1课时【教学过程】一.基本知识点1. 自主复习回顾(1)改变物体内能的两种方式分别是什么?复述热力学第一定律的内容。

(2)复述热力学第二定律的两种经典表述及意义。

2. 热力学第一定律(1)内容表述:一个热力学系统的内能增量等于外界向她传递的热量与外界对她所做的功的和。

(2)公式表达: ,注意:是外界向系统传递的热,系统吸热取、放热取 ;是外界对系统做的功,外界对系统做正功取,系统对外界做了正功取 ;,表示系统内能增加,表示系统内能减少①绝热过程:,则。

②单独的热传递过程:,则,热量是热传递过程中内能转移的量度。

3.能量守恒定律(1)定律建立:不同领域的多位科学家共同努力,经历了一个漫长曲折、由浅入深、由含糊到清晰的认识过程(2)能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,她只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。

(3)违背能量守恒定律的永动机,称为第一类永动机。

第一类永动机不可能制成。

4.热力学第二定律(1)在物理学中,反映宏观过程的方向性的定律就是热力学第二定律,其意义是指出一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

(2)两种经典表述:①克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

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分子动理论热力学定律与能量守恒一.考点整理基本概念1.分子动理论的基本观点:⑴ 物体是由大量分子组成的:① 分子的大小:分子直径的数量级: m,用油膜法估测.② 分子的质量:分子质量的数量级:kg;③ 阿伏加德罗常数:1mol的任何物质中含有相同的粒子数,用符号N A表示,N A = mol-1,N A是联系宏观量和微观量的桥梁,N A = ,N A = V mol/V分子.④ 分子模型:球体模型直径为V0 = ;立方体模型边长为V0 = d3.⑵分子永不停息地做无规则热运动:①扩散现象:相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高,扩散.②布朗运动的特点:永不停息、无规则运动;颗粒,运动越剧烈;温度越高,运动越剧烈;运动轨迹不确定.③布朗运动和热运动的比较:布朗运动热运动共同点都是无规则运动,都随温度的升高而变得更加剧烈不同点运动物体小颗粒分子运动观察光学显微镜电子显微镜联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运动的反映⑶分子间存在着相互作用力:分子间存在相互作用的引力和斥力;分子力是分子间引力和斥力的;r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为10-10 m,如图所示,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_______,随分子间距离的减小而,但总是斥力变化得较.①r =r0时,F引 = F斥,分子力F= 0;②r < r0时,F引和F斥都随距离的减小而,但F斥比F引增大得更,分子力F表现为;③r > r0时,F引和F斥都随距离的增大而,但F斥比F引减小得更,分子力F表现为;④ r > 10r0(10-9 m)时,F引、F斥迅速,几乎为零,分子力F≈ 0.2.气体分子运动速率的统计分布规律:气体和气体分子运动的特点如图所示.3.温度和内能:⑴温度和温标:两个系统处于时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度.一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.⑵两种温标:摄氏温标和热力学温标,T = (T热力学温标,t摄氏温标)⑶分子动能、分子势能和物体的内能分子动能分子势能内能定义分子无规则运动的动能(即热运动)分子间有作用力,由分子间相对位置决定的势能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和影响因素微观分子运动的分子相对位置,分子力分子动能与分子势能之和宏观温度、体积、改变方式升高或降低温度增大或减小体积______和4.热力学第一定律: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,ΔU= .5.能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式为另一种形式,或者是从一个物体到别的物体,在或的过程中其总量保持不变.能量守恒定律是自然界的普遍规律,不需要条件的.但是,某一种具体形式的能是否守恒却是有条件的,例如,机械能守恒是有条件的.第一类永动机是指能量,却源源不断地对外的机器,第一类永动机是不能制成的,因为它违背了.若过程是绝热的,则Q = 0,W = ΔU;若过程中不做功,即W = 0,Q = ΔU;若过程的始、末状态物体的内能不变,即ΔU = 0,则W + Q = 0或W =–Q.6.用油膜法估测分子的大小:⑴实验目的:学会一种估测分子大小的方法.⑵实验原理:将油酸滴在水面上,让油酸尽可能,可认为油酸在水面上形成油膜层.如果把分子看作球形,单分子油膜层的就可以看作油酸分子的直径.事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S,就可以算出分子的直径d = .⑶实验器材:盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔⑷实验装置与模型:如图所示.⑸实验步骤:①在方盘中盛入适量的水(约2cm深),使水处于状态;②用注射器(或胶头滴管)取事先配好的油酸酒精溶液,逐滴滴入量筒,记下量筒中滴入1 mL溶液加入溶液的滴数n;③将痱子粉地撒在水面上;④用注射器(或胶头滴管)靠近水面将1滴油酸酒精溶液滴在水面上;⑤待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在方盘上,用笔描绘出油膜的.⑥记录数据:油酸精液中油酸的体积,油膜的面积.⑹注意事项:实验前应检查方盘是否;方盘中的水应保持状态,最好静置一段时间,痱子粉均匀撒在水面上;向水面滴油酸酒精溶液时,针尖应、靠近水面,如果离水面太高,可能无法形成油膜.最好在1 cm左右;计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算,不足半个的舍去,多于半个的算1个.二.思考与练习思维启动1.以下关于分子动理论的说法中不正确的是()A.物质是由大量分子组成的B.-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小2.如图所示是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布,由图可得信息()A.同一温度下,氧气分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D.随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小3.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 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4.给旱区送水的消防车停于水平地面上,在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体()A.从外界吸热 B.对外界做负功 C.分子平均动能减小 D.内能增加5.用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格的两个格算一格,多于半个格的算一格.上述实验步骤中有遗漏和错误遗漏的步骤是____________________________________________________________________;错误的步骤是__________________________________________________(指明步骤,并改正);油酸分子直径的表达式d = _____________.三.考点分类探讨典型问题〖考点1〗分子模型、与阿伏加德罗常数相关的估算【例1】某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ = 0.895×103 kg·m-3.若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?(取N A= 6.02×1023mol-1,球的体积V与直径D的关系为V= πD3/6,结果保留一位有效数字)【变式跟踪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= 1.0×103cm3.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A= 6.0×1023mol -1.试求:(结果均保留一位有效数字)⑴该液化水中含有水分子的总数N;⑵一个水分子的直径d.〖考点2〗分子间作用力、分子势能与分子间距的关系【例2】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________(填入正确选项前的字母)A.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【变式跟踪2】如图所示为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是()A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功〖考点3〗热力学第一定律及能量守恒定律的应用【例3】如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置.一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2.则在此过程中,气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化了________.【变式跟踪3】⑴第一类永动机不可能制成是因为其违反了______________________________.⑵在一个大气压下,水在沸腾时,1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态,其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3,求:① 1 g水所含的分子个数;②体积膨胀时气体对外界做的功;③气体的内能变化(大气压强p0 = 1.0×105 Pa,水的摩尔质量为M = 18 g/mol,阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol-1).四.考题再练高考试题1.【2013·全国新课标】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【预测1】下列关于热现象的描述正确的是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律的2.【2013·北京】下列说法正确的是A.液体中悬浮颗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【预测2】下列说法正确的是A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,为是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故3.【2013·福建】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(填选图下方的字母)【预测3】如图所示,用F表示两分子间的作用力,E p表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中A.F不断增大,E p不断减小B.F先增大后减小,E p不断减小C.F不断增大,E p先增大后减小D.F、E p都是先增大后减小五.课堂演练自我提升1.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,悬浮粒子越小,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.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的3.一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸,滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,下列表达式中正确的有()A.油酸分子的直径d = M/ρS B.油酸分子的直径d = m/ρSC.油酸所含的分子数N = (m/M)N A D.油酸所含的分子数N = (M/m)N A4.在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水.待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定;③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小;④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列问题:⑴上述步骤中,正确的顺序是(填写步骤前面的数字)⑵将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)5.物体由大量分子组成,下列说法正确的是()A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C.物体的内能跟物体的温度和体积有关D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能6.一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104 J,气体对外界做功1.0×104 J,则该理想气体的()A.温度降低,密度增大 B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增大 D.温度升高,密度减小7.如图所示,一绝热容器被隔板K隔开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()A.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8.根据热力学定律,下列说法正确的是()A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”9.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10.已知汞的摩尔质量为M = 200.5×10-3 kg/mol,密度为ρ = 13.6×103 kg/m3,阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol-1.求:⑴一个汞原子的质量;(用相应的字母表示即可)⑵一个汞原子的体积;(结果保留一位有效数字)⑶体积为1 cm3的汞中汞原子的个数.(结果保留一位有效数字)参考答案:一.考点整理 基本概念1.10-10 10-26 6.02×1023 M mol /m 分子 πd 3/6 越快 越小 同时 合力 减小 增大 快 增大 快 斥力 减小 快 引力 减弱3.热平衡 273.15 + t 快慢 温度 体积 物质的量 做功 热传递 4.Q + W5.转化 转移 转化 转移 不消耗任何 做功 能量守恒定律6.散开 单分子 厚度 V /S 稳定 均匀 形状 干净 稳定 竖直 二.思考与练习 思维启动1.B ;物质是由大量分子组成的,A 正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B 错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做正功,后是分子引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C 正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D 正确.2.A ;由题图可知,其横轴为氧气分子的速率,纵轴表示氧气分子所占的比例(不是总数而是占全部分子数的比例),图象成峰状,这表明,不论是0 ℃还是在100 ℃下,氧气分子都呈现了“中间多,两头少”,即分子速率特大或特小的分子数比例都较小,绝大多数分子具有中等的速率.又由图知t = 100 ℃时,“峰”向右移动,表明占总数比例最大的那部分分子的速率增大了,但仍有速率较小或较大的分子,只是这些分子所占的比例较0 ℃时有所减小.3.BC ;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平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C 错误;在1 g 100 ℃的水变成100 ℃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 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能,D 正确.4.A ;胎内气体发生的是等温变化,在缓慢放水过程中,压强减小,体积增大,因温度不变,所以分子平均动能和内能不变,而体积增大,气体膨胀对外界做正功,根据热力学第一定律可知气体一定从外界吸热,A 对.5.答案:将痱子粉均匀撒在水面上 错误的步骤是 ⑥,应该是不足半个格的舍去,多于半个格的算一格 V 1V 0/(NV 2a 2n )解析:为了使油膜不分裂成几块,需在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算,在数油膜所覆盖的坐标格数时,大于半个格的算一个格,少于半个格的舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜,油膜厚度可看成分子直径,由题意可知,油酸溶液的浓度为 V 1/V 2,一滴油酸溶液的体积为 V 0/n ,一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V 1V 0/nV 2,一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na 2,所以油膜厚度即分子直径d = V 1V 0/(NV 2a 2n ). 三.考点分类探讨 典型问题例1 答案:1×101 m2解析:一个油酸分子的体积 V = M /ρN A ,由球的体积与直径的关系得分子直径D =36AN Mπρ,单分子油膜的面积S = 1×10-8m 3/D ,代入数据得S = 1×101m 2.变式1 答案:⑴ 3×1025个 ⑵ 4×10-10m解析:⑴ 水的摩尔体积为V 0 M /ρ = 1.8×10-2/1.0×103 m 3/mol = 1.8×10-5 m 3/mol ,水分子数:N= VN A /V 0 = 1.0×103×10-6×6.0×1023/1.8×10-5≈ 3×1025个.⑵ 建立水分子的球模型有 V 0/N A = πd 3/6,可得水分子直径:d = 36AN M π= 4×10-10m例2 ACE ;由E p - r 图可知:在r > r 0阶段,当r 减小时F 做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A 正确; 在r < r 0阶段,当r 减小时F 做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B 错误; 在r = r 0时,分子势能最小,动能最大,故C 正确; 在r = r 0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.变式2 BC ;分子间距等于r 0时分子势能最小,即r 0 = r 2;当r 小于r 1时分子力表现为斥力;当r 大于r 1小于r 2时分子力表现为斥力;当r 大于r 2时分子力表现为引力,A 错误,B 、C 正确;在分子间距离r 由r 1变到r 2的过程中,分子斥力做正功,分子势能减小,D 错误. 例3答案:增大 Q – p 0(V 2–V 1)解析:由于对汽缸缓慢加热,温度升高,气体分子平均动能增大;根据热力学第一定律W + Q = ΔU ,其中气体对外做功W = – p 0(V 2–V 1),气体内能变化ΔU = Q – p 0(V 2–V 1). 变式3 答案:⑴ 能量守恒定律 ⑵ ①3.3×1022个 ②167.5 J ③增加 2 096.3 J解析:⑵ ① 1 g 水所含的分子个数为n = (1/18)×6×1023 = 3.3×1022个.② 气体体积膨胀时对外做的功为W = p 0ΔV = 105×(1676 – 1.043)×10-6J = 167.5 J . ③ 根据热力学第一定律有:ΔU = W + Q = (2263.8 – 167.5) J = 2 096.3 J四.考题再练 高考试题1.BCE ;由分子力随分子间距离变化关系分析知,分子力先增大,然后减小,再增大,A 选项错误;分子从相距很远处开始运动,则r > r 0时合力为引力,力和位移的夹角小于90°,分子力做正功,分子动能大.r > r 0时合力为斥力,力和位移的夹角大于90°,分子力做负功,分子动能减小,BC 选项正确;由分子力做功与分子势能变化关系知,分子势能先减小,后增大,D 选项错误;分子仅在分子力作用下运动,只有分子力做功,分子势能和动能之间相互转化,分子势能和动能之和不变;E 选项正确. 预测1 C2.A ;布朗运动不是液体分子的运动,而是小颗粒的运动;内能的变化由做功和热传递二者共同决定;内能的变化由做功和热传递二者共同决定;所以BCD 错,A 对. 预测2 ACD 3.A预测3 B ;由图象可知F 先增大后减小,E p 则不断减小,B 正确 五.课堂演练 自我提升1.D ;因为空气中水汽凝结成水珠时水分子间距离减小,再根据分子力与分子间距离的关系可知,当分子间距离减小时斥力、引力同时增大,所以只有D 项正确.2.BD ;布朗运动是悬浮在液体中的粒子的无规则运动,而不是液体分子的无规则运动,A 项错误.液体温度越高,分子热运动越剧烈,液体分子对悬浮粒子撞击力越大;悬浮粒子越小,对其撞击的液体分子数越少,悬浮粒子受到液体分子撞击作用的平衡性越弱,因而布朗运动越剧烈,B 、D 正确,C 项错误.3.BC ;设油酸分子的直径为d ,则有dS = m /ρ ⇒ d = m /ρS ,故B 正确;设油酸所含的分子数为N ,则有N = (m /M )N A ,故C 正确.4.答案:⑴ ④①②⑤③ ⑵ 5×10-10解析:纯油酸的体积V 和油膜面积S ,可计算出油膜的厚度L ,把油膜厚度L 视为油酸分子的直径,则d = V /S ,每滴油酸酒精溶液的体积是 1/50 cm 3,而1 cm 3的油酸溶于酒精,制成300 cm 3的油酸酒精溶液,则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V= 1300×150 cm 3,则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10-10m .5.C ;分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但不一定是每个分子的动能都大,故A 错.分子间的引力和斥力都是随着分子间距离的减小而增大,故B 错.物体的内能由物质的量、物态、体积及温度决定,即所有分子动能和分子势能之和,故C 正确.物体内能的变化由做功和热传递共同决定,故D 错.6.D ;由ΔU = W + Q 可得理想气体内能变化ΔU = –1.0×104 J + 2.5×104 J = 1.5×104J >0,故温度升高,A 、B 两项均错.因为气体对外做功,所以气体一定膨胀,体积变大,由ρ = m /V 可知密度变小,故C 项错误,D 项正确.7.BD ;绝热容器a 内的稀薄气体与外界没有热传递,Q = 0;稀薄气体向真空扩散不做功,W = 0;根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变,则温度不变;稀薄气体扩散体积增大,压强必然减小.故选B 、D . 8.AB9.A ;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;分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的,宏观上取决于气体的体积.因此选项A 正确. 10.⑴ 一个汞原子的质量为m 0 = M /N A .⑵ 一个汞原子的体积为 V 0 = V mol N A = M ρN A = 200.5×10-313.6×103×6.0×1023 m 3 = 2×10-29 m 3. ⑶ 1cm 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= 4×1022.。

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