2022届新高考物理冲刺精准复习：热学

2022届新高考物理冲刺精准复习

热学

分子动理论

1、物体是由大量分子构成的。

（1）分子的大小：除一些有机物的大分子外，一般分子直径的数量级都是10%（分

子通常看成为小球，原子核大小的数量级为10%）。油膜法测分子直径d=v/s（V:单分

子油膜的体积，S:油膜表面枳）

（2）阿伏加德罗常数：N=6.02X1023mol'.它的含义是Imol的任何纯物质所含的粒

子数是恒定的，都是6.02X1023mol"个。它是连接宏观与微观的一个重要桥梁。分子质

MV

量：m="'»l=n.otP，固体和液体的分子体积：V-YBSL-^LSSL。

'N“NANANAP

（3）分子间有空隙。具体事例：扩散现象；气体能够被压缩：水和酒精混合后总体积减

小。

2、分子在永不停息地做无规则运动一一热运动

（1）例证：布朗运动、扩散。

（2）布朗运动：悬浮在液体中的小颗粒做无规则运动（显微镜下看不到分子，只能看到

许多分子的集合起来的整体一小颗粒）。说明分子在永不停息地做无规则运动（即热运动，

1827年法国植物学家布朗发现，扩散现象也能说明分子的无规则运动）。

布朗运动的剧烈程度、扩散现象的快慢都说明/分子的无规则运动（热运动）跟温度

有关，温度越高，分子的无规则运动就越剧烈。

3、分子间有相互作用力：

（1）分子间同时存在引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。

（2）分子力与分子间距离的关系：

引力和斥力都随着分子距离的增大而减小，但间距对斥力的影响最大（如果增加相同的距

离，则斥力减少的更多）。

•当「=「。时，f可=/斥，引力与斥力大小相等方向相反，表现出的分子力为零。

■当r<r。时，如果r减小，九।和f斥都增大，但/亦/斥，表现出的分子力为斥力。

.当r>r时,如果r增加，加和//都减小,但九A/斥,表现出的分子力为引力。

分子之间表现出来的作用力与分子间距的关系类同于弹簧的弹力。

（3）分子力的特点：分子力是短程力（其本质是电磁力），当分子间距冷10&时，引力

和斥力都几乎减到零（就为分子的直径）。

4、分子速率分布规律：分子数

分子做无规则的热运动，对某一个

分子来说，它具有多大的速率完全是偶

然的，跟温度无一定关系，但对大量分

子，分子速率遵循一定的统计规律：气

体的大多数分子，其速率都在某个数值

附近，离开这个数值越远，分子数越

少，呈现“中间多，两头少”的现象。

而且随着温度的升高，具有较大速率的

分子数占所有分子总数的比例增大。分

子速率与分子数所占百分比之间的关系

如图所示。这规律也可通过珈耳顿板实验来模拟。

例1、聚乙烯的摩尔质量是〃=25Kg/，“。/,聚乙烯的的密度是

〃=0.95x10,g/加3

求：⑴、一个聚乙烯分子的质量？

⑵、1克聚乙烯含有多少个聚乙烯分子？

⑶、Icn?聚乙烯含有多少个聚乙烯分子？

解析：⑴、设一个聚乙烯分子的质量为m,则有

〃25=4.15x10-3Kg

万一6.02x1()23

⑵、设1克聚乙烯含有m个聚乙烯分子，则有

-323

mNlxl0x6.02x10。八,Al9

n.=——=-----------------=2.41x10（个）

〃25

⑶、设lenf1聚乙烯含有n2个聚乙烯分子，则有

pN0.95x103x10-6x6.02x1023小9,

n,=—=-------------------------=2.29xlO（个）

〃25

例2、关于分子动理论，下列说法正确的是（）

A.气体扩散的快慢与温度无关

B.布朗运动是液体分子的无规则运动

C.分子间同时存在着引力和斥力

D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大

解析：气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；布朗运动是悬

浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，固体小颗粒的无规

则运动是液体分子的无规则运动的间接反映，故B错误；分子间同时存在着引力和斥力，

分子力是引力和斥力的合力，分子间的引力和斥力都是随分子间距的增大而减小。当分子

间距小于平衡位置间距时，表现为斥力，即引力小于斥力，当分子间距大于平衡位置间距

内能能量定律

1、分子动能

（1）分子由于无规则运动而具有的动能。各个分子动能的数值各不相同，因而我们关心的

是分子动能的平均值，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

（2）温度是物体分子热运动平均动能的标志。

2、分子势能

（1）分子间因为存在相互作用力，所以分子间具有由它们的相对位置决定的势能。

（2）具有相对性（求具体数值时要选取参考点）；是标量；

（3）宏观上，分子势能与物体的体积有关。

3内能：

（1）物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫物体的内能。

（2）物体的内能跟物体的温度和体积都有关系。

（3）改变内能的两种方式：做功和热传递。两种方式效果相同但过程不同，做功过程是把

其它形式的能量转化为内能的过程；热传递则是内能在物体之间的转移。

（4）能量转化和守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从

一个物体转移到另一个物体。这就是能量转化和守恒定律。能量守恒定律是自然界最普

遍、最重要的基本定律之一。

例3、下列说法中正确的是（）

A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大

B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大

C.物体温度降低，其内能一定增大

D.物体温度不变，其内能一定不变

解析：温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能一定变大，所以A

错误，B正确；物体温度不变时，说明分子平均动能不变，但若绝热压缩或膨胀，则分

子势能改变，其内能也会增大或者减小，故C、D错误。

例4、下列说法中正确的是

A.物体吸热后温度一定升高

B.物体温度升高一定是因为吸收了热量

C.0℃的冰化为的水的过程中内能不变

D.100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大

解析：吸热后物体温度不一定升高，例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热，而温度

不变，这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加，所以A不正确。做功也可以使

物体温度升高，例如用力多次来回弯曲铁丝，弯曲点铁丝的温度会明显升高，这是做功增

加了物体的内能，使温度上升，所以B不正确。冰化为水时要吸热，内能中的分子动能不

变，但分子势能增加，因此内能增加，所以C不正确。水沸腾时要吸热，内能中的分子动

能不变但分子势能增加，所以内能增大，D正确。

气体的状态参量

1、温度：

⑴宏观意义：表示物体冷热程度的物理量。

⑵微观意义：是分子平均动能的标本，也是分子热运动激烈程度的标志。

⑶温度的测量：除了常用的水银温度计（测温范围较小，主要用于测量体温）、酒精温度计

外，还有热敏电阻温度计、温度传感器等。

⑷两种温标的关系：及t+273.15,At=AT；两种温标的单位：摄氏温标：摄氏度（符

号。C）；热力学温标：开尔文（符号K）；零度的起点不同，但相同温度变化的间隔数值一

样（如升高5℃,也就是升高5K）

注意：绝对零度是自然界低温的极限，只能接近，而无法达到！

2、气体的体积：

⑴微观上指气体分子可以到达所能达到的空间。

⑵宏观上指气体所充满的容器的容积。

⑶单位：国际单位另有L等。1m-10L=10"mL

3、压强：

⑴宏观上指容器壁单位面积上受到气体的压力。

⑵微观上是大量气体分子频繁撞击容器壁使之受到持续的压力。

⑶单位：国际单位制中是“帕斯卡”，简称“帕”，符号是“Pa”。另外还有“毫米汞柱”、

“厘米汞柱"、“标准大气压”等常用单位。latm=76cmHg=760mmIlg=1.013X105Pa

⑷测量与计算：

测量：通常用液体压强计、数字压强计、指针压强计或压强传感器测定密闭容器内气体

的压强，用气压计（托里拆利管）测量大气的压强。

计算：方法一是利用气态方程直接求解（气体途径）：方法二是选取容器、活塞、水银等

力学研究对象运用平衡条件或者牛顿定律知识求解（力学途径）。

例5、如图，一端封闭的U形管内封闭了一段气柱A,已知水银柱长度h=6cm,外界

大气压强Po=76cmHg,求封闭气体A的压强。

解析：在图甲中根据液体压强的特点，加在a处的向上压强P,、与加在h段水银柱上液

面b向下的压强相等。取C处的液片进行分析得:

Po=P,\+Ph

PFP。—Ph=76—6

=70（cmHg）

在图乙中，加在a处的向

的压强P.与加在h段水银柱的

液面b处的向上的压强相等。

处液片进行分析得：

P产Po+Ph

PA=76+6=82（cmHg）

例6、右图中气缸静止在水平囿上，缸内用活塞封闭一定质量的空气。沽基的的质量

为山，横截面积为S,下表面与水平方向成〃角，若大气压为汽,求封闭气体的压强几

解析：取活塞为对象进行受力分析，关键是气体对活塞的压力方向应该垂直与活塞下

表面而向斜上方，与竖直方向成。角，接触面积也不是S而是

SP51.

S>=^0

取活塞为对象进行受力分析如图，八］

由竖直方向受力平衡方程得6Scos9="g+《S，且S产工

COS。YW

VPoS

解得尸=々+些

气体实验定律

破意耳定律查理定律

表述一:表述一:

一定质量的气体，在温度不变一定质量的气体，在体积不变的

的情况下，它的压强跟体积成反情况下，温度每升高（或降低）1℃,

比。增加（或减小）的压强等于它在

文字表述

表述二：时压强的1/273。

一定质量的气体，在温度不变表述二：

的情况下，它的压强跟体积的乘积一定质量的气体，在体积不变的

不变。情况下，压强跟热力学温度成正比。

P.P,

而t）丐尾

数学表达P\v

F=丁2或6匕=

式V2V\

推论：”=竺

PT

一，图线是一条双曲线，这条双曲p-t一条不通过坐标原点的倾斜直线

线也称等温线。

说明：

说明：图线在尸轴上的截距表示一定质量的

离坐标原点越远的双曲线对应的温气体在0℃的压强其，直线的斜率是

度越高A

273

图像表述

P-1/V图一条通过坐标原点的倾斜

直线--T图一条通过坐标原点的倾斜直线

直线的斜率越大，对应的体积越小。

直线的斜率越大，对应的温度越

百向JO

3.应用气体定律解题的一般方法:

（1）根据题意，明确研究对象是哪一部分气体；

（2）确定始、末状态的只K殖（R、/、1\、P?、松.①），R、R和匕、及单位要用同

一单位，7\、①要用热力学温度俵示；

（3）分析封闭气体状态变化情况，选择合适的气体实验定律。如果是等温变化，可用玻意

耳定律8%=月发如果是等容变化，可用查理定律&=21。

P2T2

例7、已知两端开口的"「”型管，且水平部分足够长，一开始如图所

示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封闭的空气柱的

长度分别会如何变化（）

A.变大；变小B.变大；不变

C.不变；不变D.不变；变大

解析：在向上提或向下降玻璃管时，管内气体温度不变，设大气压为P。，封闭气体压

强。=。0+/7,当玻璃管稍向上提一点时，封闭气体压强不变，由玻意耳定律可知，气体体积

不变，空气柱长度不变；玻璃管稍向下降一点时.，管内气体被压缩，空气柱上方液体有一

部分进入水平管，h变小，封闭气体压强P=Po+h变小，由玻意耳定律可知，气体体积变

大，空气柱长度变大，故ABC错误，D正确。

A

例8、如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为

上下两部分4和属上下两部分气体初始温度相等，且体积匕>心

(1)若46两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？

某同学解答如下：

B

设两部分气体压强不变，由3=4,…，AV=—V,所以水银柱将向

Z4T

下移动。

上述解答是否正确？若正确，请写出完整的解答；若不正确，请说明理由并给出正确的解

答。

(2)在上下两部分气体