2019届高考物理二轮复习专题10热学学案
高三物理专题复习专题热学优质教案
高三物理专题复习专题热学优质教案一、教学内容本节课我们将复习高三物理热学专题，主要涉及教材第十四章“热力学第一定律”和第十五章“热力学第二定律”的相关内容。
详细内容包括热力学第一定律的能量守恒原理，热力学第二定律与熵的概念，以及热力学过程和循环。
二、教学目标1. 让学生掌握热力学第一定律和第二定律的基本原理，并能运用其分析实际问题。
2. 培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力，提高学生的科学思维。
3. 培养学生对热学现象的观察能力，提高学生的热学素养。
三、教学难点与重点重点：热力学第一定律和第二定律的基本原理，以及热力学过程和循环的分析方法。
难点：热力学第二定律的理解，熵的概念及其应用。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔、热力学演示装置。
学具：笔记本、教材、物理常数表。
五、教学过程1. 导入：通过展示热力学在日常生活中的应用实例，引起学生对热学现象的兴趣，导入新课。
2. 知识回顾：带领学生回顾热力学第一定律和第二定律的基本原理，巩固基础知识。
3. 实践情景引入：呈现一个实际热力学问题，引导学生运用所学知识进行分析。
4. 例题讲解：针对热力学第一定律和第二定律的典型例题进行讲解，引导学生逐步解题。
5. 随堂练习：设计具有代表性的练习题，让学生独立完成，巩固所学知识。
6. 知识拓展：介绍热力学在新能源、环保等方面的应用，拓展学生视野。
六、板书设计1. 热力学第一定律：能量守恒原理2. 热力学第二定律：熵的增加原理3. 热力学过程与循环七、作业设计1. 作业题目：（1）证明热力学第一定律的数学表达式。
（2）解释热力学第二定律的含义，并举例说明。
（3）分析一个热力学循环过程，计算其热效率。
答案：（1）略。
（2）热力学第二定律指出，孤立系统的熵总是增加，不可能自发减少。
例如，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
（3）略。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过复习热力学第一定律和第二定律，使学生掌握了热学基本原理，并能运用其分析实际问题。
2019-2020高中物理第十章热力学定律2热和内能课堂互动学案新人教版选修3_3
内能在单独的传热过程中，由始末状态决定，与传热方式无关.
热量是热传递过程中，物体内能改变的量度.
2.“温度”、“热量”、“功”、“内能”四个量的区别与联系
功、热量是能量转化的量度，是过程量.内能是状态量，内能大并不意味着功或热量就多，只有内能变化越大，功或热量才越多.温度是物体分子平均动能的标志.物体的内能除与温度有关外，还与物体的质量、体积物态等因素有关.
解析：火山喷发，工业生产，都产生大量CO2导致温室效应气温升高.
答案：ABC
【例3】 到达地球表面的太阳辐射功率在与阳光垂直的表面上每平方米约为P=1 400 W，如果用面积S=2 m2的反射镜把阳光聚集到盛有m=1 kg水的容器上，水的初温为20℃，需经过多少时间才能使水温达到100℃？假如太阳能的80%被水吸收.
3.做功和热传递的理解
做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但有本质区别.做功使物体内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化，如摩擦生热是机械能转化为内能.热传递改变物体的内能是物体间内能的转移，如太阳照射冰，使冰化成水，就是通过热辐射的方式.此时太阳的内能传递给冰，使冰的内能增加.
各个击破
【例1】 关于热传递，下列说法正确的是( )
A.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B.经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命
C.由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高
D.现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能
答案：B
类题演练热传递实质上就是( )
A.能量从内能大的物体传给内能小的物体
高三物理专题复习专题热学精品教案
高三物理专题复习专题热学精品教案一、教学内容本节课选自高三物理教材热学章节，详细内容包括热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论以及分子运动论等核心概念。
着重对热力学第一、第二定律的应用及气体动理论的基本原理进行深入解析。
二、教学目标1. 让学生掌握热力学第一、第二定律的基本原理，并能应用于实际问题中。
2. 使学生理解气体动理论的基本观点，了解分子运动与宏观热现象之间的关系。
3. 培养学生的科学思维和创新能力，提高解决实际热学问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：热力学第二定律的理解和应用，气体动理论与宏观热现象的联系。
教学重点：热力学第一定律的运用，气体动理论的基本原理。
四、教具与学具准备教具：PPT、黑板、粉笔、实验器材（如温度计、气压计等）。
学具：笔记本、教材、练习本。
五、教学过程1. 导入：通过分析生活中的热现象，引入热学的基本概念。
2. 知识讲解：（1）热力学第一定律：能量守恒原理在热现象中的应用。
（2）热力学第二定律：宏观热现象的规律性，如熵增原理。
（3）气体动理论：分子运动与宏观热现象的联系。
3. 例题讲解：针对热力学第一、第二定律以及气体动理论，选取具有代表性的例题进行讲解。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识解决实际问题，巩固所学内容。
5. 实践情景引入：结合生活实际，让学生探讨热学现象在生活中的应用。
六、板书设计1. 热力学第一定律：能量守恒原理。
2. 热力学第二定律：熵增原理。
3. 气体动理论：分子运动与宏观热现象的联系。
七、作业设计1. 作业题目：（1）运用热力学第一定律，计算一个热现象的能量变化。
（2）分析一个实际热现象，说明热力学第二定律的应用。
（3）结合气体动理论，解释一个宏观热现象。
2. 答案：（1）能量变化计算示例：一个热机在工作过程中，吸收热量Q=1000J，对外做功W=800J，求热机内能的变化。
解：根据热力学第一定律，内能变化ΔU=QW=1000J800J=200J。
2019高中物理 第十章 热力学定律 课时4 热力学第二定律学案 新人教版选修3-3
学案4 热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因.2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题．一、热力学第二定律[问题设计]两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，结果使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案不会．热传递具有方向性．[要点提炼]1．两种常见表述(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．(阐述的是热传递的方向性)(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．(阐述的是机械能与内能转化的方向性)2．热力学第二定律的理解(1)克劳修斯表述指明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，其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的．(2)开尔文表述中的“单一热库”指温度恒定且均匀的热库．“不产生其他影响”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物质实质揭示了热变功过程是不可逆的．(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的方向性．进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．[延伸思考]热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．二、两个热力学定律的比较与应用[问题设计]地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J 的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？答案这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功．[要点提炼]1．两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)．2．两类永动机的比较：第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)．第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)．3．第一类永动机和第二类永动机都不可能制成第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律．一、热力学第二定律的基本考查例1关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D．热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义解析热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的．它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．答案 B例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是( )A．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B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B 选项错误；热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确．答案AD二、热力学第一定律和热力学第二定律例3关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确．答案 B例4第二类永动机不可能制成是因为( )A．违背了能量守恒定律B．违背了热力学第二定律C．机械能不能全部转变为内能D．内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响答案BD1．(热力学第二定律)下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发，这也就说明了这些过程中的一些，其逆过程在某些条件下是可以发生的，但也有的是不可能发生的．2．(热力学第二定律的应用)下列说法正确的是( )A．热量不能由低温物体传递到高温物体B．外界对物体做功，物体的内能必定增加C．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律D．电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但不违反热力学第二定律答案 D解析根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以选项A错误；外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以选项B错误；第二类永动机不可能制成，并不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律中热机效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以选项C错误；电冰箱虽然从低温物体吸收了热量，但产生了其他影响，消耗了电能，选项D正确．3．(热力学定律的应用)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( ) A ．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 B ．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C ．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成D ．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105J ，同时空气向外界放出热量1.5×105J ，则空气的内能增加了0.5×105J 答案 D4．(热力学定律的应用)下列说法中正确的是( ) A ．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律 B ．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律 C ．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的 D ．热力学第二定律的两种表述是等效的 答案 ACD解析 第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故选项A 正确，选项B 错误；热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C 正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D 正确．热力学第二定律⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧ 传热的方向 自然界的客观规律两种表述⎩⎪⎨⎪⎧克劳修斯表述开尔文表述实质：都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性第二类永动机⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧热机⎩⎪⎨⎪⎧概念原理效率：η＝W Q第二类永动机⎩⎪⎨⎪⎧概念原因结果：不可能制成题组一 热力学第二定律的基本考查 1．下列说法正确的是( )A ．热量能自发地从高温物体传给低温物体B ．热量不能从低温物体传到高温物体C ．热传导是有方向性的D ．气体向真空的自由膨胀的过程是有方向性的 答案 ACD解析 如果是自发的过程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A 、C 对，B 错；气体向真空的自由膨胀的过程也是不可逆的，具有方向性，选项D 对． 2．关于热机的效率，下列说法正确的是( ) A ．有可能达到80% B ．有可能达到100% C ．有可能超过80% D ．有可能超过100% 答案 AC解析 由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不产生其他影响，所以热机的效率永远也达不到100%.3．下列过程中可能发生的是( )A ．某种物质从高温热源吸收20 kJ 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B ．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C ．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D ．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 答案 C解析 根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C 项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A 项错；气体膨胀具有方向性，故B 项错；扩散现象也有方向性，故D 项错． 4．下列说法中正确的是( )A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1 答案 D解析 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性．开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他影响，比如气体等温膨胀过程，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误，D 正确．5．如图1中气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )图1A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对答案 C解析由于气缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以气缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生．6．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A．违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案 C解析不同形式的能量可以相互转化，机械能可以转化为内能，在一定的条件下，内能也能转化为机械能，能量的转化都是通过做功来实现的．7．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图2所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是( )图2A．这一实验过程不违反热力学第二定律B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，故选项A、B正确，C、D错误．题组二两个热力学定律的应用8．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 B解析绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，A错误；物体从单一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功，物体的内能都不一定增加，C、D错误．9．下列有关能量转化的说法中正确的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行D．外界对物体做功，物体的内能必然增加答案 A解析由热力学第二定律的开尔文表述可知A对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒定律的过程未必能自发进行，任何过程一定遵循热力学第二定律，C错；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错．10．下列说法正确的是( )图3A．对物体做功不可能使物体的温度升高B．一个由不导热的材料做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图3所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为TC．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D．从单一热源吸收热量使之全部变成有用的机械能是不可能的答案 B解析对物体做功可使物体的内能增加，温度升高，如用打气筒打气时筒壁变热，A错误；提起隔板后，气体向真空自由膨胀，不对外做功，W＝0，且Q＝0，则内能不变，温度不变，仍为T，B正确；在一定条件下，热量可以由低温物体传到高温物体，但引起了外界变化，C错；从单一热源吸热，并使之全部变成有用功也是可能的，只是会引起其他变化，D错误．11．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，必定会使该物体的内能增加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ACE解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知A正确，B错误；由热力学第二定律知，C、D这些过程在借助于外界帮助的情况下是可以实现的，所以C正确，D错误；由于自然界中一切与热现象有关的过程都是不可逆的，所以E正确，故正确答案为A、C、E.12．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背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律答案BC解析热力学第一定律适用于所有的热学过程，选项C正确，选项D错误；热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功，选项A错误，选项B正确．13．热力学第二定律常见的表述有两种：第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；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．图5甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述在图乙中完成示意图．根据你的理解，热力学第二定律的实质是____________________________________________．答案一切与热现象有关的宏观过程均具有方向性。
高三物理第二轮复习：热学 学案-精选教育文档
2019届高三物理第二轮复习热学学案含答案目的：1、掌握压强的计算；2、能分析清楚是什么状态变化并能列出方程重点：压强计算及状态变化分析 难点：状态变化分析一、例题分析例1、如图示，外界大气压P 0=76cmHg,，U 型管左端A 被水银封闭一段气体，右端开口，用水银封闭一段气体,则A 部分气体的压强P A = cmHg例2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为1 2.50kg m =，横截面积为2180.0cm s =，小活塞的质量为2 1.50kg m =，横截面积为2240.0cm s =；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为40.0cm l =，气缸外大气压强为51.0010Pa p =⨯，缸内封闭有温度为T=300K 的气体．初始时大活塞与大圆筒底部相距2l ，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g 取210/m s ．此时缸内气压多大？若给两活塞间封闭气体升温至T 1=325K ，缸内气压多大？活塞移动的距离？例3、如图所示，两端封闭的U 形玻璃管，内径均匀，两边水银柱等高。
水银柱上方封闭的空气柱长度l 1＝30 cm ，l 2＝38 cm ，现从阀门C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升5 cm ，右管中水银面上升6 cm ，求封闭端气体原来的压强。
例4、在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下h ＝10 cm 处有长为l ＝4 cm 的空气柱。
开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为7 ℃，后来对水加热，使水温上升到77 ℃，并通过调节压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置。
若大气压P 0=76cmHg ，求：(1)加热后左管空气柱的长度l ′；(2)加热后压强计两管水银面的高度差Δh 。
二、相关练习1、一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，开始时内部封闭气体的压强为p 0。
高中物理热学备课教案设计
高中物理热学备课教案设计课题：热力学基础学科：物理年级：高中课时：1课时教学目标：1. 了解热力学基本概念，包括热量、内能、热容等。
2. 掌握热力学基本定律，包括热传递、热平衡等。
3. 能运用热力学知识解决简单问题。
教学内容：1. 热力学基本概念：热量、内能、热容。
2. 热力学基本定律：热传递、热平衡。
教学重点：1. 热力学基本概念的理解和应用。
2. 热力学基本定律的掌握和运用。
教学步骤：一、导入（5分钟）1. 出示一个热力学实验，引导学生讨论热力学的概念和意义。
2. 提出本节课的学习目标，并激发学生的学习兴趣。
二、讲解（10分钟）1. 讲解热力学基本概念，包括热量、内能、热容的定义和计算方法。
2. 讲解热力学基本定律，包括热传递、热平衡的原理和应用。
三、实践（15分钟）1. 组织学生进行热力学实验，观察热传递、热平衡的现象。
2. 让学生根据实验数据计算热量、内能、热容等参数，并进行讨论。
四、总结（5分钟）1. 总结本节课的重点内容，强化学生对热力学基础知识的掌握。
2. 提出学生可能存在的问题，并指导学生继续深入学习。
五、作业布置（5分钟）1. 布置相关的课外阅读和练习题，巩固学生的学习成果。
2. 提醒学生按时完成作业，以便下节课进行复习和进一步学习。
教学反思：本节课通过引导学生参与实践活动，激发了学生的学习兴趣，并帮助学生巩固了热力学基础知识。
但是，在实践环节中，学生的合作能力有待提高，需要更多的组织和指导。
下节课将重点强化学生的实践能力和问题解决能力，帮助学生更好地理解和应用热力学知识。
最新版高中物理第10章热力学定律章末复习课学案新人教版选修3-3
热力学定律[体系构建][核心速填］1．内能（1）功和内能:在绝热情况下,功是能量变化的量度．（2)热和内能:只有热传递时,热量是内能变化的量度．(3）做功和热传递在改变物体的内能上呈等效的．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功W和传递的热量Q的总和．(2）表达式：ΔU＝Q＋W.(3)能量守恒定律：不创生,不消失，只能转化和转移，总量不变．（4)第一类永动机不能制成，违背了能量守恒定律．3．热力学第二定律（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．（3)微观解释：一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行．（4）熵增加原理:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减少．(5)第二类永动机不能制成,违背了热力学第二定律．4．能源与可持续发展（1)能量耗散:一切能量最终要转化成不可回收的能量．（2)环境污染:温室效应，酸雨，光化学烟雾．(3）开发新能源：太阳能，生物质能，风能，水能等．热力学第一定律及其应用12．注意各物理量符号和理想气体的特点（1)各物理量符合的意义物理量ΔU W Q大于零物体的内能增加外界对物体做功物体吸热小于零物体的内能减少物体对外界做功物体放热等于零物体内能不变物体对外界(或外界对物体)不做功物体与外界绝热①只有绝热过程Q＝0,ΔU＝W，用做功可判断内能的变化．②只有在气体体积不变时,W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化．③若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反．大小相等,因此判断内能变化问题一定要全面考虑．④对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化，气体体积缩小，W〉0;气体体积增大，W<0.【例1】(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大C．若气体温度升高1 K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量D．在完全失重状态下，气体的压强为零E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大ACE ［一定质量的理想气体的内能与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变,A正确；由错误!＝C知，气体的温度不断升高,压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；气体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误;温度升高,理想气体的内能一定增大，E正确．］［一语通关］(1）对于气体要抓住体积V变化是做功的标志(气体自由膨胀除外，一般情况下，V变大,对外做功，W＜0，反之，对内做功，W＞0)．（2）对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志（T升高，内能增加ΔU＞0，反之，内能减少ΔU＜0)．1．在如图所示的坐标系中，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：（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）0 9 J （2)9 J 3 J热力学第二定律及其应用1（1）热传递具有方向性两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量,必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化．(2）气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．（3）机械能和内能的转化过程具有方向性物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后,在地面上重新运动起来．（4）气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空．2．深刻理解热力学第二定律的内涵掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质,即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的．【例2】（多选）下列说法正确的是( ）A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律B．空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多C．自发的热传导是不可逆的D．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其它影响E．气体向真空膨胀具有方向性BCE ［有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量,A错误,B正确；不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其它影响,这违背了热力学第二定律,D错误，C正确；气体可自发地向真空容器膨胀，E正确．］［一语通关]（1)自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,都是不可逆的．(2)理解的关键是“自发”和“不引起其他变化"．2．（多选）地球上有很多的海水,它的总质量约为1。
高中物理热学备课教案模板
高中物理热学备课教案模板一、教学目标：1. 理解热学的基本概念和热力学定律。
2. 掌握热量的传递方式和热平衡的条件。
3. 能够运用热学知识解决实际问题。
二、教学重点和难点：重点：热平衡的条件和热传递的方式。
难点：应用热学知识解决实际问题。
三、教学内容安排：1. 热学的基本概念和热力学定律。
2. 热量的传递方式和热平衡的条件。
3. 热学问题的计算和实际应用。
四、教学过程安排：第一节：热学的基本概念和热力学定律1. 师生互动，引入热学知识，让学生了解热学的研究对象和基本概念。
2. 讲解热力学定律，包括热力学第一定律和热力学第二定律的内容。
3. 练习题目，让学生掌握热力学定律的应用。
第二节：热量的传递方式和热平衡的条件1. 讲解热量的传递方式，包括导热、对流和辐射等方式。
2. 解释热平衡的条件，让学生了解热平衡是什么以及如何判断热平衡。
3. 练习题目，帮助学生掌握热量传递方式和热平衡条件的应用。
第三节：热学问题的计算和实际应用1. 案例分析，让学生运用热学知识解决实际问题。
2. 讨论热学在生活和工作中的应用，激发学生对物理学的兴趣。
3. 思考题目，让学生思考热学知识对环境保护和节能减排的重要性。
五、教学反馈及总结：1. 回顾本节课所学内容，让学生总结重点知识点。
2. 解答学生提出的问题，帮助学生消化和吸收知识。
3. 布置课外作业，巩固本节课所学内容。
六、教学资源准备：1. 教科书、课件、实验器材等教学资料。
2. 多媒体设备、投影仪等教学工具。
七、教学效果评估：1. 课堂表现评价。
2. 作业成绩评价。
3. 学生学习情况调查。
高中物理第十章热力学定律章末复习课学案新人教版选修3-3(2021年整理)
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第十章热力学定律章末复习课【知识体系】［答案填写] ①无②ΔU＝W③pΔV④温度差⑤做功⑥ΔU＝Q⑦W＋Q⑧不可能⑨自发的⑩单一⑪100％⑫增大⑬低品质主题1 热力学第一定律1．做功与热传递的区别与联系．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的,但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．2．热力学第一定律．ΔU＝W＋Q。
正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．(1)外界对物体做功，W〉0;物体对外做功，W<0；(2）物体从外界吸热，Q〉0；物体放出热量，Q〈0;（3）ΔU>0,物体的内能增加；ΔU〈0，物体的内能减少．分析题干，确定内能改变的方式（W,Q)→判断W，Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论：错误!【例1】（2016·全国Ⅱ卷)(多选)一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p-T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是________．A．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中气体从外界吸收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解析：由理想状态方程知ca为等容线，体积相等则A正确；a、c两状态a的温度大于c 的温度，则a的内能大于c的内能故B正确；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，cd过程温度不变（内能不变）,则Q＝－W，故C错误;da过程温度升高内能增大，则吸收的热量大于对外做的功,故D错误；bc过程温度降低量和da过程温度的升高量相同则内能的变化量相同，由热力学第一定律知E正确．答案：ABE针对训练1．(2015·重庆卷)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列正确的是( ）A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功,内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：对车胎内的理想气体分析知,因为是理想气体分子势能认为是0,内能只看分子动能,中午温度升高,分子平均动能增大故内能增大，体积增大为气体对外做功，故选D。
高考物理二轮复习 专题10 热学学案-人教版高三全册物理学案
10 热学本专题全国卷的命题形式都是一大一小组成的，小题是以选择题的形式，分值为5分(或6分)，主要考查分子动理论、内能、热力学定律、固体、液体、气体等方面的基本知识；大题以计算题的形式，分值为10分(或9分)，主要考查对气体实验定律和理想气体状态方程的理解。
高频考点：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小。
一．物质是由大量分子组成 *计算分子质量：Amol A mol N V N M m ρ==计算分子的体积：A mol A mol N M N V v ρ== 分子（或其所占空间）直径：球体模型 36πVd =，立方体模型 3V d =分子直径数量级10-10m 。
二．分子永不停息地做无规则热运动 布朗运动是分子无规则热运动的反映。
三．分子间存在着相互作用力 分子间引力和斥力都随距离的增大而减小。
四．物体的内能1．分子动能：温度是分子平均动能大小的标志．分子势能 ：与体积有关 r=r 0时分子势能最小 分子力做正功分子势能减小。
物体的内能：所有分子的动能和势能的总和。
（理想气体不计分子势能）2．改变物体的内能 做功和热传递在改变内能上是等效的，但本质有区别。
Q W E ±±=∆1．(2018年普通高等学校招生全国统一考试)如图，一定量的理想气体，由状态a 等压变化到状态b ，再从b 等容变化到状态c 。
a 、c 两状态温度相等。
下列说法正确的是。
_______。
(填入正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分)A ．从状态b 到状态c 的过程中气体吸热B ．气体在状态a 的内能等于在状态c 的内能C ．气体在状态b 的温度小于在状态a 的温度D．从状态a到状态b的过程中气体对外做正功2．一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B，活寨可无摩擦地滑动。
2019版高考物理二轮复习专题七选考部分第17讲热学学案
第17讲热学知识规律思想方法1．(2018·高考全国卷Ⅰ，33)(1)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________．A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小(2)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管理与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V 6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．解析 (1)A 错：过程①中，气体由a 到b ，体积V 不变、T 升高，则压强增大．B 对：过程②中，气体由b 到c ，体积V 变大，对外界做功．C 错：过程④中，气体由d 到e ，温度T 降低，内能ΔU 减小，体积V 不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，得Q <0，即气体放出热量．D 对：状态c 、d 温度相同，所以内能相同．E 对：由b 到c 的过程，作过状态b 、c 的等压线，分析可得p b >p c ，由c 到d 的过程，温度不变，V c <V d ，所以p c >p d ，所以p b >p c >p d .(2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p 0V 2＝p 1V 1① p 0V 2＝p 2V 2②由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ③ V 2＝V 2－V 6＝V 3④设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg ⑤联立以上各式得m ＝15p 0S 26g⑥ 答案 (1)BDE (2)15p 0S 26g2．(2018·高考全国卷Ⅱ，33)(1)对于实际的气体，下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)A ．气体的内能包括气体分子的重力势能B ．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C ．气体的内能包括气体整体运动的动能D ．气体的体积变化时，其内能可能不变E ．气体的内能包括气体分子热运动的动能(2)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞持量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g .解析 (1)A 错：气体的内能不考虑气体自身重力的影响，故气体的内能不包括气体分子的重力势能．B 、E 对：实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分．C 错：气体整体运动的动能属于机械能，不是气体的内能．D 对：气体体积变化时，分子势能发生变化，气体温度也可能发生变化，即分子势能和分子动能的和可能不变．(2)开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ②联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0③此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2④ 式中V 1＝SH ⑤V 2＝S (H ＋h )⑥联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h ⑧答案 (1)BDE (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg )h 3．(2018·高考全国卷Ⅲ，33)如图，一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p －V 图中从a 到b 的直丝所示．在此过程中( )A ．气体温度一直降低B ．气体内能一直增加C ．气体一直对外做功D ．气体一直从外界吸热E ．气体吸收的热量一直全部用于对外做功(2)在两端封闭、粗细均匀的U 形玻璃管内有一段水银柱、水银柱的两端各封闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm ，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．解析 (1)A 错：在p －V 图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a 到b 温度升高．B 对：一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大．C对：气体体积膨胀，对外做功．D对：根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q ＝ΔU－W，由于ΔU>0、W<0，故Q>0，气体吸热．E错：由Q＝ΔU－W可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能．(2)设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p.此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l′2④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm⑤l2′＝7.5 cm⑥答案(1)BCD (2)22.5 cm 7.5 cm[考情分析]1．高考考查特点本考点为高考热点，题型多为计算题，题目综合难度较大，一般结合气体实验定律、气体压强的微观解释、热力学第一定律、气体图象进行命题．常考类型有：(1)“汽缸”类①一部分气体多状态变化②两部分气体状态变化(2)“液柱”类①“U形管”类：两部分气体状态变化②“直玻璃管”类a．两部分气体状态变化b．一部分气体状态变化(管转动)(3)“打气、抽气”类2．解题的常见误区及提醒(1)没有弄清理想气体状态方程的应用条件是一定质量的理想气体是常见的解题误区；(2)对于多过程问题不能判断状态参量中的不变量，错误的选取气体实验定律．高频考点一 分子运动理论、内能及热力学定律[备考策略]1．必须掌握的三个问题(1)必须掌握微观量估算的两个模型球模型：V ＝43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径)． 立方体模型：V ＝a 3(适用于估算气体分子间距)．(2)必须明确反映分子运动规律的两个实例①布朗运动研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒．运动特点：无规则、永不停息．相关因素：颗粒大小、温度．②扩散现象产生原因：分子永不停息地无规则运动．相关因素：温度．(3)必须弄清的分子力和分子势能①分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r 0(分子间的距离为r 0时，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小．2．物体的内能与热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．(2)热力学第一定律①公式：ΔU ＝W ＋Q ；②符号规定：外界对系统做功，W >0；系统对外界做功，W <0.系统从外界吸收热量，Q >0；系统向外界放出热量Q <0.系统内能增加，ΔU >0；系统内能减少，ΔU <0.(3)热力学第二定律的表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)或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(按机械能和内能转化的方向性表述)．第二类永动机是不可能制成的．[题组突破]1－1.(多选)下列说法正确的是( )A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低．E．分子力只要增大，分子间的分子势能就要增大ACD [布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，而不是分子的运动，故A对．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的速率都增大，故B错．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，虽然温度没有升高，但此过程必须吸热，而吸收的热量使分子之间的距离增大，分子势能增加，故C对．温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对．由E p－r和F－r图象比较可知，分子力增大，分子间的分子势能不一定增大，E错．]1－2.(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压加到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是( )A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变ABD [由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，没有热量交换，根据ΔU＝W＋Q，气体的内能增大，故选项B、D正确；气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项E错误．]1－3.(多选)下列说法中正确的是( )A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E ．某气体的摩尔体积为V ，每个分子的体积为V 0，则阿伏加德罗常数可表示为N A ＝V V 0 ABC [气体放出热量，同时外界对气体做功，温度可能升高，其分子的平均动能增大，故A 正确；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，故B 正确；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故C 正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D 错误；某固体或液体的摩尔体积为V ，每个分子的体积为V 0，则阿伏加德罗常数可表示为N A ＝V V 0，而气体分子间距较大此式不成立，故E 错误．]1－4.(2018·湖北襄阳二模)(1)(多选)给体积相同的两个容器A 、B 分别装满温度为60 ℃的热水和6 ℃的冷水，下列说法中正确的是( )A ．由于温度是分子平均动能的标志，所以容器A 中水分子的平均动能比容器B 中水分子的平均动能大B ．由于温度越高，布朗运动越剧烈，所以容器A 中水分子的布朗运动比容 B 中水分子的布朗运动更剧烈C ．若把A 、B 两个容器靠在一起，则A 、B 两容器内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递D ．由于A 、B 两容器内水的体积相等，所以A 、B 两容器中水分子间的平均距离相等E ．已知水的相对分子质量是18，若容器B 中水的质量为3 kg ，水的密度为1.0×103kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，则容器B 中水分子个数约为1.0×1026(2)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 ＝1.0×103cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、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)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)布朗运动不是水分子的运动，而是水中小颗粒的无规则运动，所以选项B 错误．由于A 、B 两容器中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A 、B 两容器中水质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，选项D 错误．根据题意，水的摩尔质量为18 g/mol ，容器B 中水的物质的量为n ＝3 00018mol ＝5003mol ，所以容器B 中水分子个数约为N ＝nN A ＝1.0×1026，选项E 正确．(2)①水的摩尔体积为V 0＝M ρ＝1.8×10－5m 3/mol ， 水分子数为：N ＝VV 0N A ＝3×1025个 ②建立水分子的球模型有V 0N A ＝16πd 3， 水分子的直径为d ＝36V 0πN A ＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023m≈4×10－10m. 答案 (1)ACE (2)①3×1025个 ②4×10－10m [归纳反思] 热学中的估算问题(1)油膜法估算分子直径：d ＝VSV 为纯油酸体积，S 为单分子油膜面积．(2)分子总数：N ＝nN A ＝mM m ·N A ＝V V mN A . M m 为摩尔质量．V m 为摩尔体积．[注意] 对气体而言，N ≠V V 个. V 个为一个分子的体积． (3)两种模型：球模型：V ＝43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径) 立方体模型：V ＝a 3(适用于估算气体分子间距)高频考点二 固体、液体和气体[备考策略]1．晶体和非晶体2.液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切与分界线垂直．4．饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．5．相对湿度某温度时空气中水蒸气的压强占同一温度时水的饱和汽压的百分比，即：B＝pp s×100%.6．正确理解温度的物理意义(1)温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大．(2)温度越高，一定质量的某种物质分子动能总和增大，但物体的内能不一定越大．7．对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子密度越大，气体的压强就越大．(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的．[题组突破]2－1.(2018·江西南昌模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．晶体的导热性能一定是各向异性B．封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关C．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发D．虽然大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布E．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势CDE [单晶体的导热性能一定是各向异性，多晶体的导热性能是各向同性的，选项A 错误；封闭气体的压强与分子的密集程度和气体分子的平均速率有关，选项B错误；夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发，选项C正确；虽然大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布，选项D正确；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，选项E正确．]2－2.(2018·山东泰安模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果B．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力C．干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远D ．常见的金属都是非晶体E ．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性ACE [空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩趋势，A 正确；给车胎打气，越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大的结果，不是由于分子间存在斥力，B 错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡温度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，C 正确；常见的金属都是晶体，D 错误；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，E 正确．故选ACE.]2－3.(2018·揭阳市揭东一中检测)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A ．当气体温度变化时，气体内能一定变化B ．若气体的内能不变，其状态也一定变化C ．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变D ．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大E ．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ACE [一定质量理想气体的内能由温度决定，温度变化气体内能一定变化，故A 正确；若气体的内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能发生变化，气体的状态可能变化，故B 错误；由理想气体状态方程pVT＝C ，可知若气体的压强和体积都不变，则温度不变，所以其内能也一定不变，故C 正确；由理想气体状态方程pV T＝C 知，温度T 升高，pV 一定增大，但压强不一定增大，故D 错误；气体绝热压缩或膨胀时，气体不吸热也不放热，气体内能发生变化，温度升高或降低，在非绝热过程中，气体内能变化，要吸收或放出热量，由此可知气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关，故E 正确．]2－4.(2018·东北三省四市二模)下列说法正确的是( )A ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故B ．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性就表现得越明显C ．在单晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D ．水在蒸发的过程中，既有水分子从液面飞出，又有水分子从空气撞到水面回到水中E ．密封在容积不变的容器内的理想气体，若气体从外界吸热，则温度一定升高 CDE [气体失去了容器的约束会散开，是因为气体分子在永不停息地做规则运动，选项A 错误；悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动越不明显，选项B 错误；根据单晶体的特点知，选项C 正确；蒸发过程中是一个动态过程，既会有水分子从液面飞出，也有水分子进入水面，选项D 正确；等容过程，体积不变，气体不对外做功，若从外界吸热，内能一定增加，温度一定升高，选项E 正确．]高频考点三 气体实验定律和理想气体状态方程[备考策略]一、必须理清的知识联系二、必须掌握的三个要点 1．压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解．(2)应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.若应用p ＝p 0＋h 或p ＝p 0－h 来表示压强，则压强p 的单位为cmHg 或mmHg.2．气体实验定律(1)等温变化：pV ＝C 或p 1V ＝p 2V 2； (2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2； (3)等压变化：V T＝C 或V 1T 1＝V 2T 2； (4)理想气体状态方程：pV T＝C 或p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或p 1V 1T 1＋p 2V 2T 2＝p 3V 3T 3. 3．应用气体实验定律的三个重点环节(1)正确选择研究对象：对于变质量问题要保证研究质量不变的部分或把变质量问题转化为定质量问题处理；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系．(2)列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律．(3)认清变化过程：准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律．[命题视角]考向1 一部分气体多个状态变化过程问题例1 (2018·届湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)如图所示，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖的质量为m ，杯身与热水的总质量为M ，杯盖的面积为S .初始时，杯内气体的温度为T 0，压强与大气压强P 0相等．因杯子保温，杯内气体温度逐渐降低，不计摩擦，不考虑杯内水的汽化和液化，重力加速度为g.(ⅰ)求温度降为T 1时杯内气体的压强P 1；(ⅱ)杯身保持静止，温度为Ti 时缓慢起杯盖所需的力至少多大？ (ⅲ)温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？ 解析 (ⅰ)降温过程，由查理定律p 0T 0＝p 1T 1① 温度降为T 1时，杯内气体的压强p 1＝p 0T 0T 1②(ⅱ)对杯盖受力分析，如图(a)所示，当杯盖与杯身间的弹力恰好为零时，拉力最小． 由平衡条件p 1S ＋F ＝p 0S ＋mg ③ 最小拉力F ＝p 0S ＋mg －T 1T 0p 0S ④(ⅲ)设提起杯子时气体压强为p 2，温度为T 2，杯身受力如图(b )所示． 由平衡条件p 0S ＝p 2S ＋Mg ⑤ 由查理定律p 0T 0＝p 2T 2⑥ 此时温度T 2＝T 0－MgT 0p 0S⑦答案 (1)p 0T 0T 1 (2)p 0S ＋mg －T 1T 0p 0S (3)T 0－MgT 0p 0S考向2 涉及多部分气体相联的问题例2 (2018·济宁市高三第二次模拟)如图所示，开口向上竖直放置内壁光滑的气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m 的密闭活塞，活塞A 导热，活塞B 绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l 0，温度为T 0.设外界大气压强p 0保持不变，活塞的横截面积为S ，且mg ＝0.1 p 0S ，环境温度保持不变．在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m 时，两活塞在某位置重新处于平衡．求：(ⅰ)此时第Ⅱ部分气体的长度；(ⅱ)若只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A 回到初始位置，求此时Ⅱ气体的温度． 解析 (ⅰ)初状态Ⅱ气体压强p 2＋2mgS＝1.2p 0加铁砂后Ⅱ气体压强p 2′＝p 0＋4mgS＝1.4p 0由玻意耳定律p 2l 0S ＝p 2′l 2S 解得：l 2＝67l 0；(ⅱ)初状态Ⅰ气体压强p 1＝p 0＋mg S ＝1.1p 0 加铁砂后Ⅰ气体压强p 1′＝p 0＋3mgS＝1.3p 0由玻意耳定律p 1l 0S ＝p 1′l 1S 解得：l 1＝1113l 0当活塞A 回到原来位置时Ⅱ气体长度l 2′＝2l 0－l 1＝1513l 0由公式l 0S T 0＝l 2′S T 2解得：T 2＝3526T 0.答案 (1)67l 0 (2)3526T 0考向3 变质量问题例3 如图所示，总体积为V 的圆柱形汽缸中，有一个厚度不计的轻质活塞，活塞横截面积为S ，与汽缸壁之间可以无摩擦滑动．在温度为T 0，大气压强为p 0的环境中，用活塞密封一定质量的空气，并在活塞上放一个质量为m 的重物(mg ＝p 0S )，系统达到平衡状态后，系统的体积为V2，并与环境温度相同．为使活塞升至汽缸顶部，现用一个打气筒对汽缸充气，打气筒一次可以把一个标准大气压下体积为V100的空气充入汽缸．(空气看作理想气体2＝1.414)(1)在缓慢充气的情况下，缸内气体温度不变，求至少充气多少次才能使活塞升至汽缸顶部？(2)在快速充气的情况下，缸内气体来不及散热，且每次充气可以使缸内气体温度升高T 0100，求至少充气多次次才能使活塞升至汽缸顶部？ 解析 (1)设至少充气n 次，则n 次充气的气体体积为nV100，压强为p 0，充气后压强为2p 0，体积为V 2，由玻意耳定律p 0nV 100＝2p 0V2解得n ＝100次(2)设至少充气N 次，则N 次充气的气体体积为NV100，压强为p 0，温度为T 0；汽缸原有气体体积V 2，压强为2p 0，温度为T 0；充气后体积为V ，压强为2p 0，温度为T 0＋NT 0100；由理想气体状态方程，得p 0NV 100＋2p 0V2T 0＝2p 0VT 0＋NT 0100整理得到⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋N 1002＝2解得N ＝100(2－1) 根据题意，取N ＝42次 答案 (1)100次 (2)42次 [归纳反思]气体计算题解题注意： 1．压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算．(2)被液柱封闭的气体的压强，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p 、V 、T 均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解． (2)若气体质量一定p 、V 、T 中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解．3．多个研究对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最后联立求解．高频考点四 热力学定律和气体状态变化的综合应用[备考策略]1．物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．2．牢记以下几个结论(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体．(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的，压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密度程度有关．(3)做功和热传递都可以改变物体的内能，一定质量的某咱理想气体的内能只与温度有关．(4)温度变化时，意味着物体内分子的平均动能随之变化，并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化．[题组突破]4－1.(2018·湖南省益阳市高三模拟)如图所示，一定量的理想气体最初处于状态A ，之后经历从状态A →状态B →状态C 的系列变化．已知状态A 时气体的温度为200 K ，体积。
北京市高考物理二轮复习 专题10 热学学案(含解析)
专题10 热学本专题全国卷的命题形式都是一大一小组成的，小题是以选择题的形式，分值为5分(或6分)，主要考查分子动理论、内能、热力学定律、固体、液体、气体等方面的基本知识；大题以计算题的形式，分值为10分(或9分)，主要考查对气体实验定律和理想气体状态方程的理解。
高频考点：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小。
考点一、分子动理论、内能及热力学定律例 (2017·全国Ⅱ卷)(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是( )A ．气体自发扩散前后内能相同B ．气体在被压缩的过程中内能增大C ．在自发扩散过程中，气体对外界做功D ．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E ．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变【审题立意】本题考查了气体在自发扩散和被压缩过程中所伴随的内能变化、分子分子平均动能的变化以及气体做功情况的判断，意在考查考生对热力学过程中基本概念以及热力学定律的理解和掌握程度。
【解题思路】抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A 项正确，C 项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D 项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B 项正确，E 项错误。
【参考答案】ABD【知识建构】必须掌握的两个要点 1. 估算问题(1)油膜法估算分子直径：d ＝V S。
V 为纯油酸体积，S 为单分子油膜面积。
(2)分子总数：N ＝nN A ＝m M m ·N A ＝V V m N A 。
高中物理_高三二轮复习：热学教学设计学情分析教材分析课后反思
高三二轮复习：热学考纲解读网络构建要点必备1.分子动理论:分子直径的数量级是m;分子永不停息地做运动;分子间存在着相互作用的引力和。
2.气体实验定律和理想气体状态方程3.热力学定律(1)热力学第一定律:ΔU=。
(2)热力学第二定律:自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有。
高考真题1.(2017全国Ⅰ卷)(1)(多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
下列说法正确的是A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。
已知室温为27 ℃,汽缸导热。
(ⅰ)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(ⅱ)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。
2.(2016全国Ⅱ卷)(1)(多选)一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p-T图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。
下列判断正确的是()A.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中气体从外界吸收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(2)一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。
高中物理二轮复习 热学 教学设计
活
塞
模
型
投影例题1，引导学生用牛顿定律法进行分析，求出气体的压强。
对学生展示的成果进行点评。
展示正确解题步骤。
用投影仪展示解题步骤，并ຫໍສະໝຸດ 行说明。其余同学进行点评。
对照正确答案进行修正。
通过例题来学习用牛顿定律法计算气体压强。
投影2015年全国卷高考真题。
对学生展示的成果进行点评。
展示正确解题步骤。
学生当堂练习，并板演展示，进行说明。
其余同学进行点评。
对照正确答案进行修正。
巩固加深对运用牛顿定律法计算气体压强的理解。
液
柱
模
型
投影例题2，引导学生用连通器等压面法进行分析，求出气体的压强。
对学生展示的成果进行点评。
展示正确解题步骤。
用投影仪展示解题步骤，并进行说明。
学
情
分
析
通过第一轮复习，学生大都掌握了热学中的基本概念、规律及其一般的应用。但这些方面的知识，总体感觉是比较零碎的，对于综合方面的应用存在较大的问题。在第二轮复习中，首要的任务是能够把整个热学的知识网络化、系统化。另外，要在理解的基础上，能够综合各部分的内容，进一步提高解题能力。
三
维
目
标
知识
与
技能
1、掌握分子动理论、内能、热力学定律以及固、液、气的散碎知识点；
设计意图
教师活动
学生活动
展
示
思
维
导
图
通过手写屏展示热学部分的思维导图，并结合思维导图说明考纲要求，说明对应的题型。
对照自己学案上的思维导图整理考纲要求和对应的题型
明确考纲要求和对应题型，让学生们在接下来的复习中明确重点。
高考物理《热学》专题教案 新人教版
热学热学知识在奥赛中的要求不以深度见长，但知识点却非常地多（考纲中罗列的知识点几乎和整个力学——前五部分——的知识点数目相等）。
而且，由于高考要求对热学的要求逐年降低（本届尤其低得“离谱”，连理想气体状态方程都没有了），这就客观上给奥赛培训增加了负担。
因此，本部分只能采新授课的培训模式，将知识点和例题讲解及时地结合，争取让学员学一点，就领会一点、巩固一点，然后再层叠式地往前推进。
一、分子动理论1、物质是由大量分子组成的（注意分子体积和分子所占据空间的区别）对于分子（单原子分子）间距的计算，气体和液体可直接用3分子占据的空间，对固体，则与分子的空间排列（晶体的点阵）有关。
【例题1】如图6-1所示，食盐（N a Cl ）的晶体是由钠离子（图中的白色圆点表示）和氯离子（图中的黑色圆点表示）组成的，离子键两两垂直且键长相等。
已知食盐的摩尔质量为58.5×10－3kg/mol ，密度为2.2×103kg/m 3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol －1，求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离。
【解说】题意所求即图中任意一个小立方块的变长（设为a ）的2倍，所以求a 成为本题的焦点。
由于一摩尔的氯化钠含有N A 个氯化钠分子，事实上也含有2N A 个钠离子（或氯离子），所以每个钠离子占据空间为 v = AmolN 2V 而由图不难看出，一个离子占据的空间就是小立方体的体积a 3，即 a 3=A mol N 2V = Am ol N 2/M，最后，邻近钠离子之间的距离l = 2a 【答案】3.97×10－10m 。
〖思考〗本题还有没有其它思路？〖答案〗每个离子都被八个小立方体均分，故一个小立方体含有81×8个离子 = 21分子，所以…（此法普遍适用于空间点阵比较复杂的晶体结构。
）2、物质内的分子永不停息地作无规则运动固体分子在平衡位置附近做微小振动（振幅数量级为0.1A 0），少数可以脱离平衡位置运动。
2019版高考物理二轮复习 专题七 选考部分 第17讲 热学学案
第17讲热学1．(2018·高考全国卷Ⅰ，33)(1)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________．A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小(2)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管理与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V 6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．解析 (1)A 错：过程①中，气体由a 到b ，体积V 不变、T 升高，则压强增大．B 对：过程②中，气体由b 到c ，体积V 变大，对外界做功．C 错：过程④中，气体由d 到e ，温度T 降低，内能ΔU 减小，体积V 不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，得Q <0，即气体放出热量．D 对：状态c 、d 温度相同，所以内能相同．E 对：由b 到c 的过程，作过状态b 、c 的等压线，分析可得p b >p c ，由c 到d 的过程，温度不变，V c <V d ，所以p c >p d ，所以p b >p c >p d .(2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p 0V 2＝p 1V 1① p 0V 2＝p 2V 2②由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ③ V 2＝V 2－V 6＝V 3④设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg ⑤联立以上各式得m ＝15p 0S 26g⑥ 答案 (1)BDE (2)15p 0S 26g2．(2018·高考全国卷Ⅱ，33)(1)对于实际的气体，下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)A ．气体的内能包括气体分子的重力势能B ．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C ．气体的内能包括气体整体运动的动能D ．气体的体积变化时，其内能可能不变E ．气体的内能包括气体分子热运动的动能(2)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞持量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g .解析 (1)A 错：气体的内能不考虑气体自身重力的影响，故气体的内能不包括气体分子的重力势能．B 、E 对：实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分．C 错：气体整体运动的动能属于机械能，不是气体的内能．D 对：气体体积变化时，分子势能发生变化，气体温度也可能发生变化，即分子势能和分子动能的和可能不变．(2)开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ②联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0③此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2④ 式中V 1＝SH ⑤V 2＝S (H ＋h )⑥联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h ⑧答案 (1)BDE (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg )h 3．(2018·高考全国卷Ⅲ，33)如图，一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p －V 图中从a 到b 的直丝所示．在此过程中( )A ．气体温度一直降低B ．气体内能一直增加C ．气体一直对外做功D ．气体一直从外界吸热E ．气体吸收的热量一直全部用于对外做功(2)在两端封闭、粗细均匀的U 形玻璃管内有一段水银柱、水银柱的两端各封闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm ，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．解析 (1)A 错：在p －V 图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a 到b 温度升高．B 对：一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大．C对：气体体积膨胀，对外做功．D对：根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q ＝ΔU－W，由于ΔU>0、W<0，故Q>0，气体吸热．E错：由Q＝ΔU－W可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能．(2)设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p.此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l′2④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm⑤l2′＝7.5 cm⑥答案(1)BCD (2)22.5 cm 7.5 cm[考情分析]1．高考考查特点本考点为高考热点，题型多为计算题，题目综合难度较大，一般结合气体实验定律、气体压强的微观解释、热力学第一定律、气体图象进行命题．常考类型有：(1)“汽缸”类①一部分气体多状态变化②两部分气体状态变化(2)“液柱”类①“U形管”类：两部分气体状态变化②“直玻璃管”类a．两部分气体状态变化b．一部分气体状态变化(管转动)(3)“打气、抽气”类2．解题的常见误区及提醒(1)没有弄清理想气体状态方程的应用条件是一定质量的理想气体是常见的解题误区；(2)对于多过程问题不能判断状态参量中的不变量，错误的选取气体实验定律．高频考点一 分子运动理论、内能及热力学定律[备考策略]1．必须掌握的三个问题(1)必须掌握微观量估算的两个模型球模型：V ＝43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径)． 立方体模型：V ＝a 3(适用于估算气体分子间距)．(2)必须明确反映分子运动规律的两个实例①布朗运动研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒．运动特点：无规则、永不停息．相关因素：颗粒大小、温度．②扩散现象产生原因：分子永不停息地无规则运动．相关因素：温度．(3)必须弄清的分子力和分子势能①分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r 0(分子间的距离为r 0时，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小．2．物体的内能与热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．(2)热力学第一定律①公式：ΔU ＝W ＋Q ；②符号规定：外界对系统做功，W >0；系统对外界做功，W <0.系统从外界吸收热量，Q >0；系统向外界放出热量Q <0.系统内能增加，ΔU >0；系统内能减少，ΔU <0.(3)热力学第二定律的表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)或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(按机械能和内能转化的方向性表述)．第二类永动机是不可能制成的．[题组突破]1－1.(多选)下列说法正确的是( )A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低．E．分子力只要增大，分子间的分子势能就要增大ACD [布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，而不是分子的运动，故A对．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的速率都增大，故B错．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，虽然温度没有升高，但此过程必须吸热，而吸收的热量使分子之间的距离增大，分子势能增加，故C对．温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对．由E p－r和F－r图象比较可知，分子力增大，分子间的分子势能不一定增大，E错．]1－2.(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压加到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是( )A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变ABD [由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，没有热量交换，根据ΔU＝W＋Q，气体的内能增大，故选项B、D正确；气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项E错误．]1－3.(多选)下列说法中正确的是( )A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E ．某气体的摩尔体积为V ，每个分子的体积为V 0，则阿伏加德罗常数可表示为N A ＝V V 0 ABC [气体放出热量，同时外界对气体做功，温度可能升高，其分子的平均动能增大，故A 正确；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，故B 正确；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故C 正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D 错误；某固体或液体的摩尔体积为V ，每个分子的体积为V 0，则阿伏加德罗常数可表示为N A ＝V V 0，而气体分子间距较大此式不成立，故E 错误．]1－4.(2018·湖北襄阳二模)(1)(多选)给体积相同的两个容器A 、B 分别装满温度为60 ℃的热水和6 ℃的冷水，下列说法中正确的是( )A ．由于温度是分子平均动能的标志，所以容器A 中水分子的平均动能比容器B 中水分子的平均动能大B ．由于温度越高，布朗运动越剧烈，所以容器A 中水分子的布朗运动比容 B 中水分子的布朗运动更剧烈C ．若把A 、B 两个容器靠在一起，则A 、B 两容器内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递D ．由于A 、B 两容器内水的体积相等，所以A 、B 两容器中水分子间的平均距离相等E ．已知水的相对分子质量是18，若容器B 中水的质量为3 kg ，水的密度为1.0×103kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，则容器B 中水分子个数约为1.0×1026(2)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 ＝1.0×103cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、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)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)布朗运动不是水分子的运动，而是水中小颗粒的无规则运动，所以选项B 错误．由于A 、B 两容器中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A 、B 两容器中水质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，选项D 错误．根据题意，水的摩尔质量为18 g/mol ，容器B 中水的物质的量为n ＝3 00018mol ＝5003mol ，所以容器B 中水分子个数约为N ＝nN A ＝1.0×1026，选项E 正确．(2)①水的摩尔体积为V 0＝M ρ＝1.8×10－5m 3/mol ， 水分子数为：N ＝VV 0N A ＝3×1025个 ②建立水分子的球模型有V 0N A ＝16πd 3， 水分子的直径为d ＝36V 0πN A ＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023m≈4×10－10m. 答案 (1)ACE (2)①3×1025个 ②4×10－10m [归纳反思] 热学中的估算问题(1)油膜法估算分子直径：d ＝VSV 为纯油酸体积，S 为单分子油膜面积．(2)分子总数：N ＝nN A ＝mM m ·N A ＝V V mN A . M m 为摩尔质量．V m 为摩尔体积．[注意] 对气体而言，N ≠V V 个. V 个为一个分子的体积． (3)两种模型：球模型：V ＝43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径) 立方体模型：V ＝a 3(适用于估算气体分子间距)高频考点二 固体、液体和气体[备考策略]1．晶体和非晶体2.液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切与分界线垂直．4．饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．5．相对湿度某温度时空气中水蒸气的压强占同一温度时水的饱和汽压的百分比，即：B＝pp s×100%.6．正确理解温度的物理意义(1)温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大．(2)温度越高，一定质量的某种物质分子动能总和增大，但物体的内能不一定越大．7．对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子密度越大，气体的压强就越大．(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的．[题组突破]2－1.(2018·江西南昌模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．晶体的导热性能一定是各向异性B．封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关C．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发D．虽然大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布E．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势CDE [单晶体的导热性能一定是各向异性，多晶体的导热性能是各向同性的，选项A 错误；封闭气体的压强与分子的密集程度和气体分子的平均速率有关，选项B错误；夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发，选项C正确；虽然大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布，选项D正确；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，选项E正确．]2－2.(2018·山东泰安模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果B．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力C．干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远D ．常见的金属都是非晶体E ．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性ACE [空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩趋势，A 正确；给车胎打气，越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大的结果，不是由于分子间存在斥力，B 错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡温度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，C 正确；常见的金属都是晶体，D 错误；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，E 正确．故选ACE.]2－3.(2018·揭阳市揭东一中检测)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A ．当气体温度变化时，气体内能一定变化B ．若气体的内能不变，其状态也一定变化C ．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变D ．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大E ．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ACE [一定质量理想气体的内能由温度决定，温度变化气体内能一定变化，故A 正确；若气体的内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能发生变化，气体的状态可能变化，故B 错误；由理想气体状态方程pVT＝C ，可知若气体的压强和体积都不变，则温度不变，所以其内能也一定不变，故C 正确；由理想气体状态方程pV T＝C 知，温度T 升高，pV 一定增大，但压强不一定增大，故D 错误；气体绝热压缩或膨胀时，气体不吸热也不放热，气体内能发生变化，温度升高或降低，在非绝热过程中，气体内能变化，要吸收或放出热量，由此可知气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关，故E 正确．]2－4.(2018·东北三省四市二模)下列说法正确的是( )A ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故B ．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性就表现得越明显C ．在单晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D ．水在蒸发的过程中，既有水分子从液面飞出，又有水分子从空气撞到水面回到水中E ．密封在容积不变的容器内的理想气体，若气体从外界吸热，则温度一定升高 CDE [气体失去了容器的约束会散开，是因为气体分子在永不停息地做规则运动，选项A 错误；悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动越不明显，选项B 错误；根据单晶体的特点知，选项C 正确；蒸发过程中是一个动态过程，既会有水分子从液面飞出，也有水分子进入水面，选项D 正确；等容过程，体积不变，气体不对外做功，若从外界吸热，内能一定增加，温度一定升高，选项E 正确．]高频考点三 气体实验定律和理想气体状态方程[备考策略]一、必须理清的知识联系二、必须掌握的三个要点 1．压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解．(2)应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.若应用p ＝p 0＋h 或p ＝p 0－h 来表示压强，则压强p 的单位为cmHg 或mmHg.2．气体实验定律(1)等温变化：pV ＝C 或p 1V ＝p 2V 2； (2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2； (3)等压变化：V T＝C 或V 1T 1＝V 2T 2； (4)理想气体状态方程：pV T＝C 或p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或p 1V 1T 1＋p 2V 2T 2＝p 3V 3T 3. 3．应用气体实验定律的三个重点环节(1)正确选择研究对象：对于变质量问题要保证研究质量不变的部分或把变质量问题转化为定质量问题处理；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系．(2)列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律．(3)认清变化过程：准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律．[命题视角]考向1 一部分气体多个状态变化过程问题例1 (2018·届湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)如图所示，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖的质量为m ，杯身与热水的总质量为M ，杯盖的面积为S .初始时，杯内气体的温度为T 0，压强与大气压强P 0相等．因杯子保温，杯内气体温度逐渐降低，不计摩擦，不考虑杯内水的汽化和液化，重力加速度为g.(ⅰ)求温度降为T 1时杯内气体的压强P 1；(ⅱ)杯身保持静止，温度为Ti 时缓慢起杯盖所需的力至少多大？ (ⅲ)温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？ 解析 (ⅰ)降温过程，由查理定律p 0T 0＝p 1T 1① 温度降为T 1时，杯内气体的压强p 1＝p 0T 0T 1②(ⅱ)对杯盖受力分析，如图(a)所示，当杯盖与杯身间的弹力恰好为零时，拉力最小． 由平衡条件p 1S ＋F ＝p 0S ＋mg ③ 最小拉力F ＝p 0S ＋mg －T 1T 0p 0S ④(ⅲ)设提起杯子时气体压强为p 2，温度为T 2，杯身受力如图(b )所示． 由平衡条件p 0S ＝p 2S ＋Mg ⑤ 由查理定律p 0T 0＝p 2T 2⑥ 此时温度T 2＝T 0－MgT 0p 0S⑦答案 (1)p 0T 0T 1 (2)p 0S ＋mg －T 1T 0p 0S (3)T 0－MgT 0p 0S考向2 涉及多部分气体相联的问题例2 (2018·济宁市高三第二次模拟)如图所示，开口向上竖直放置内壁光滑的气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m 的密闭活塞，活塞A 导热，活塞B 绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l 0，温度为T 0.设外界大气压强p 0保持不变，活塞的横截面积为S ，且mg ＝0.1 p 0S ，环境温度保持不变．在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m 时，两活塞在某位置重新处于平衡．求：(ⅰ)此时第Ⅱ部分气体的长度；(ⅱ)若只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A 回到初始位置，求此时Ⅱ气体的温度． 解析 (ⅰ)初状态Ⅱ气体压强p 2＋2mgS＝1.2p 0加铁砂后Ⅱ气体压强p 2′＝p 0＋4mgS＝1.4p 0由玻意耳定律p 2l 0S ＝p 2′l 2S 解得：l 2＝67l 0；(ⅱ)初状态Ⅰ气体压强p 1＝p 0＋mg S ＝1.1p 0 加铁砂后Ⅰ气体压强p 1′＝p 0＋3mgS＝1.3p 0由玻意耳定律p 1l 0S ＝p 1′l 1S 解得：l 1＝1113l 0当活塞A 回到原来位置时Ⅱ气体长度l 2′＝2l 0－l 1＝1513l 0由公式l 0S T 0＝l 2′S T 2解得：T 2＝3526T 0.答案 (1)67l 0 (2)3526T 0考向3 变质量问题例3 如图所示，总体积为V 的圆柱形汽缸中，有一个厚度不计的轻质活塞，活塞横截面积为S ，与汽缸壁之间可以无摩擦滑动．在温度为T 0，大气压强为p 0的环境中，用活塞密封一定质量的空气，并在活塞上放一个质量为m 的重物(mg ＝p 0S )，系统达到平衡状态后，系统的体积为V2，并与环境温度相同．为使活塞升至汽缸顶部，现用一个打气筒对汽缸充气，打气筒一次可以把一个标准大气压下体积为V100的空气充入汽缸．(空气看作理想气体2＝1.414)(1)在缓慢充气的情况下，缸内气体温度不变，求至少充气多少次才能使活塞升至汽缸顶部？(2)在快速充气的情况下，缸内气体来不及散热，且每次充气可以使缸内气体温度升高T 0100，求至少充气多次次才能使活塞升至汽缸顶部？ 解析 (1)设至少充气n 次，则n 次充气的气体体积为nV100，压强为p 0，充气后压强为2p 0，体积为V 2，由玻意耳定律p 0nV 100＝2p 0V2解得n ＝100次(2)设至少充气N 次，则N 次充气的气体体积为NV100，压强为p 0，温度为T 0；汽缸原有气体体积V 2，压强为2p 0，温度为T 0；充气后体积为V ，压强为2p 0，温度为T 0＋NT 0100；由理想气体状态方程，得p 0NV 100＋2p 0V2T 0＝2p 0VT 0＋NT 0100整理得到⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋N 1002＝2解得N ＝100(2－1) 根据题意，取N ＝42次 答案 (1)100次 (2)42次 [归纳反思]气体计算题解题注意： 1．压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算．(2)被液柱封闭的气体的压强，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p 、V 、T 均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解． (2)若气体质量一定p 、V 、T 中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解．3．多个研究对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最后联立求解．高频考点四 热力学定律和气体状态变化的综合应用[备考策略]1．物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．2．牢记以下几个结论(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体．(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的，压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密度程度有关．(3)做功和热传递都可以改变物体的内能，一定质量的某咱理想气体的内能只与温度有关．(4)温度变化时，意味着物体内分子的平均动能随之变化，并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化．[题组突破]4－1.(2018·湖南省益阳市高三模拟)如图所示，一定量的理想气体最初处于状态A ，之后经历从状态A →状态B →状态C 的系列变化．已知状态A 时气体的温度为200 K ，体积。
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10 热学本专题全国卷的命题形式都是一大一小组成的，小题是以选择题的形式，分值为5分(或6分)，主要考查分子动理论、内能、热力学定律、固体、液体、气体等方面的基本知识；大题以计算题的形式，分值为10分(或9分)，主要考查对气体实验定律和理想气体状态方程的理解。
高频考点：分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小。
一．物质是由大量分子组成 *计算分子质量：Amol A mol N V N M m ρ==计算分子的体积：A mol A mol N M N V v ρ== 分子（或其所占空间）直径：球体模型 36πVd =，立方体模型 3V d =分子直径数量级10-10m 。
二．分子永不停息地做无规则热运动 布朗运动是分子无规则热运动的反映。
三．分子间存在着相互作用力 分子间引力和斥力都随距离的增大而减小。
四．物体的内能1．分子动能：温度是分子平均动能大小的标志．分子势能 ：与体积有关 r=r 0时分子势能最小 分子力做正功分子势能减小。
物体的内能：所有分子的动能和势能的总和。
（理想气体不计分子势能）2．改变物体的内能 做功和热传递在改变内能上是等效的，但本质有区别。
Q W E ±±=∆1．(2018年普通高等学校招生全国统一考试)如图，一定量的理想气体，由状态a 等压变化到状态b ，再从b 等容变化到状态c 。
a 、c 两状态温度相等。
下列说法正确的是。
_______。
(填入正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分)A ．从状态b 到状态c 的过程中气体吸热B ．气体在状态a 的内能等于在状态c 的内能C ．气体在状态b 的温度小于在状态a 的温度D ．从状态a 到状态b 的过程中气体对外做正功活塞，A中气体体积为2.5×10-4m3，温度为27℃，压强为6.0×104Pa；B中气体体积为4.0×10-4m3，温度为-17℃，压强为2.0×104Pa。
现将A中气体的温度降至-17℃，然后拔掉销钉，并保持A、B中气体温度不变，求稳定后A和B中气体的压强。
1.（全国II卷)如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。
已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。
开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。
现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。
求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。
重力加速度大小为g。
1．如图所示，开口向上、放在地面上的气缸内用活塞封闭一定质量的气体，活塞的质量为m，横截面的面积为S。
一质量为2m的物块放在缸底，用细线(不可伸长)与活塞相连接且细线刚好拉直，这时缸内气体的温度为T0，大气压强为P0，不计活塞与缸壁间的摩擦，现对缸内气体缓慢加热，重力加速度为g。
(i)当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体温度T1为多大?(ⅱ)当缸内气体体积为原来的1.2倍时，缸内气体温度是多少?若此时细线断了，细线断开的一瞬问，活塞的加速度多大?端口的距离为h2=20cm，水银柱下端封闭了一段长度为L=30m的理想气体。
此时管中气体温度为t=27℃，当地大气压强p0为75cmHg，水银密度为p=13.6×103kg/m3，整个气缸均是绝热的。
水银柱的下端粘有一薄层轻质绝热材料。
在气体中有一段金属丝(图中未画出)和外界组成电路，可以通过给金属丝通电来加热气体，重力加速度g=10m/s2(i)若给管中封闭的气体缓缓加热，气体吸收热量Q=188J后温度为127℃，求此过程中气体内能的变化?(ⅱ)若管中封闭的气体缓缓加热到477℃稳定下来，求系统静止后封闭气体的体积?3．如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，气缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。
初态时气体压强为一个大气压、温度为27℃，活塞到汽缸底部距离为30cm。
现对缸内气体缓慢加热到427℃，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了100J。
已知汽缸横截面积为50cm2，总长为50cm，大气压强为1.0×105Pa。
气缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。
(1)末态时(427℃)缸内封闭气体的压强(2)封闭气体共吸收了多少热量。
4．如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的气缸，气缸内有一导热活塞，活塞底面与气缸底面平行，一定量的气体做密封在气缸内。
当平台倾角为37°时，气缸内气体体积为V，然后将平台顺时针缓慢转动直至水平，该过程中，可以认为气缸中气体温度与环境温度相同，始终为T0，平台转至水平时，气缸内气体压强为大气压强p0的2倍。
已知sin37°=0.6，cs37°=0.8。
(1)当平合处于水平位置时，求气缸内气体的体积；(2)若平台转至水平后，经过一段时间，坏境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变)，该过程中气缸内气体放出0.38p0V的热量，求该过程中气体内能的变化量△U。
5．如图所示，导热性能良好的气缸内封有一定质量的理想气体。
气缸的内部深度h=48cm，活塞质量m=1kg，活塞面积S=10cm2。
活塞与气缸壁无摩擦、不漏气且不计活塞的厚度。
室内的温度为27℃，当气缸放在地面上静止时，活塞刚好位于气缸的正中间，现在把气缸放在加速上升的电梯中且a=10m/s2。
待封闭气体再次稳定后，求：(已知大气压恒为P=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2)(1)缸内气体的压强P1(2)缸中活塞到缸底的高度h06．如图所示，有一圆柱形绝热气缸，气缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在气缸顶部，外界大气压为10105Pa，温度为27℃现在活塞上放重物，当活塞向下运动到离底部L高处，活塞静止，气体的温度57℃．1求活塞向下运动到离底部L高处时的气体压强；2若活塞横截面积012，重力加速度102，求活塞上所放重物的质量．参考答案1．【解题思路】内能（internalenergy）是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和，由于理想气体的不考虑分子势能内能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程pbVb/Tb=pcVc/Tc可知，当Vb=Vc，pb>pc时，Tb>TC，故 c 0，根据热力学第一定律 c ，体积V不变，故W=0，所以0，从状态b到状态c的过程中气体放热，选项A错误；同理，气体在状态a的温度等于在状态c的温度，故气体在状态a的内能等于在状态c的内能，，选项B正确；由理想气体状态方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，当pa=pb，Va<Vb时，Ta<Tb，选项C错误；从状态a到状态b的过程中气体膨胀对外做正功，故D正确。
【答案】1．BD2．【解题思路】A气体的温度由27℃降至-17℃，由查理定律得P P，，①拔掉销钉后，A、B中气体的压强相同，根据玻意耳定律，对A气体有P，P ，②对B气体有P P ，③由已知条件得 ，，2510-434010-43④联立以上各式得p327104Pa【答案】p=3.2×104Pa1.【解析】开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。
设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有0 011①根据力的平衡条件有10②11③此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a 处和b处时气体的体积分别为V1和V2。
根据盖—吕萨克定律有1 122④式中V1=SH⑤V2=S（H+h）⑥联立③④⑤⑥式解得211⑦从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为0⑧故本题答案是：01．【解析】(i)缸内气体的温度为T0时，缸内气体的压强p=p0+当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体压强p1=p0+3气体发生等容变化，则根据查理定律有01 1解得：T1=03(ii)当缸内气体体积为原来的1.2倍时，设气体的温度为T2，从温度T1变到温度T2，此过程气体发生的是等压变化，根据盖－吕萨克定律有112 2解得:T2=12003此时细线断了，当细线断开的一瞬间，根据牛顿第二定律有(p2－p)S＝ma解得a＝2g2．【解析】（1）假设封闭气体做等压变化，h0=75cm=0.75m，温度T1=(273+27)K，压强p1=(h0+h1)cmHg；末态：体积V2=L1S，温度T2=(273+127)K；根据等压变化规律：112 2解得L1=40cm；L1<L+h2，说明水银没有到细管部分，所以气体做等压变化，外界对气体做功1011816; 对封闭气体，绝热过程，设内能变化为∆U，由热力学第一定律∆U=W+Q解得∆U=106.4J；（2）假设水银都到细管中，则封闭气体压强p3=(h0+3h1)cmHg；体积V3=(L+h1+h2)S1+hS2；T3=(273+477)K；根据气态方程：11133 3解得h=35cm，说明水银都到了细管，则 3=5×10-3m3为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，塞愉好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖吕萨克定律可知：1122，又T1=300 K解得：T2=500 K．即227℃因为227℃<427℃，所以气体接着发生等容变化，设当气体温度达到427℃时，封闭气体的压强为p，由查理定律可以得到：101052427273代人数据整理可以得到：p=l.4×l05 Pa。
(2)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离050302，故大气压力对封闭气体所做的功为0代人数据解得：w=-100 J由热力学第一定律得到：2004．【解析】（1）设活塞质量为m，活塞面积为S，当平台倾角为370时气缸内气体的压强为10c s370气体的体积V1=V当平台水平时，气缸内气体的压强220=0解得p1=1.8p0平台从倾斜转至水平过程中，由玻意耳定律：p1V1= p2V2解得V2=0.9V（2）降温过程，气缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律：23 00解得V3=0.81V活塞下降过程，外界对气体做W=p2(V2-V3)已知气缸内气体吸收的热量Q=-0.38p0V由热力学第一定律得气缸内气体内能变化量∆U=W+Q解得∆U=-0.2p0V，即气体的内能减小了0.2p0V.5．【解析】 (1)根据牛顿第二定律可得：10解得：1012105(2)当气缸放在地面上静止时,根据平衡有：0解得：011105根据玻意耳定律可得：210解得：021226．【解析】：1设气缸横截面积为S，开始时活塞处在气缸顶部，气体体积12，压强110105，温度为1300活塞向下运动到离底部L高处时，气体体积2，温度为2330，2？根据理想气体状态方程：11122 2代入数据得：222105；30001 1012若活塞横截面积00012，由压强公式可得活塞上所放重物的质量1210。