适用于老高考旧教材广西专版2023届高考物理二轮总复习第二部分专题七第16讲热学课件

第16讲热学专题七内容索引010203考情分析•备考定向核心梳理•规律导引高频考点•探究突破04新题演练•能力迁移05怎样得高分考情分析•备考定向命题热点考题统计第16讲热学热点一

分子动理论

内能2018卷Ⅰ,33(1);2018卷Ⅱ,33(1);2019卷Ⅱ,33(1);2019卷Ⅲ,33(1);2020卷Ⅰ,33(1)热点二

热力学定律

固体、液体的性质2019卷Ⅰ,33(1);2020卷Ⅱ,33(1);2020卷Ⅲ,33(1);2021卷Ⅰ,33(1);2022甲卷,33(1);2022乙卷,33(1)热点三

气体实验定律和理想气体状态方程2018卷Ⅰ,33(2);2018卷Ⅱ,33(2);2018卷Ⅲ,33;2019卷Ⅰ,33(2);2019卷Ⅱ,33(2);2019卷Ⅲ,33(2);2020卷Ⅰ,33(2);2020卷Ⅱ,33(2);2020卷Ⅲ,33(2);2021卷Ⅰ,33(2);2021卷Ⅱ,33;2022甲卷,33(2);2022乙卷,33(2)命题规律

近几年高考中一般给出两个小题,一个选择题,一个计算题,但是分值不同,难易程度也不同。选择题主要综合考查分子动理论、物体内能、固体、液体、热力学第一定律等内容;计算题主要集中在气体实验定律方面的考查,有时把几个知识点结合起来出综合性计算题,但难度一般不会太大。在复习过程中除了重视高频考点外,还要特别注意概念的强化与规律的记忆,如用油膜法测分子的直径、分子力的特点、分子动能与温度的关系、分子势能与分子间距的关系、永动机不可能实现的原因,同时注意这些知识相互结合的应用,以及与其他知识点的综合应用。核心梳理•规律导引【知识脉络梳理】

【规律方法导引】

1.知识规律(1)分子动理论:物体是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则运动;分子间存在着引力和斥力。(2)气体实验定律。①玻意耳定律p1V1=p2V2;(4)热力学定律。①热力学第一定律:ΔU=W+Q。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方向性。2.思想方法(1)物理思想:模型思想、控制变量。(2)物理方法:假设法、控制变量法、能量守恒法。高频考点•探究突破命题热点一分子动理论内能常以选择题形式考查分子动理论、物体内能的内容。例1(多选)(2021·北京海淀区二模)关于分子动理论,下列说法正确的是(

)A.图甲用油膜法估测油酸分子的大小实验中,测得油酸分子大小的数量级为10-10mB.图乙为布朗运动实验的观测记录,图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图,分子间距从r0开始增大时,分子势能变小D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线②对应的分子平均动能较大E.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,其中曲线②对应状态下的每一个分子的动能都比曲线①对应状态下每一个分子的动能大答案:AD

解析:

用油膜法估测油酸分子的大小实验中,测得油酸分子大小的数量级为10-10

m,故A正确。图中的折线是微粒在不同时刻的位置的连线,并不是微粒的运动轨迹,也不是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线,故B错误。根据分子力与分子间距的关系图,可知分子间距从r0增大时,分子力表现为引力,分子力做负功,分子势能变大,故C错误。由题图可知,曲线②速率大的分子所占的比例较大,则说明曲线②对应的平均动能较大,但不是曲线②对应状态下的每一个分子的动能都比曲线①对应状态下每一个分子的动能大,故D正确,E错误。规律方法

分子动理论的三个核心规律(1)分子模型、分子数。(2)分子运动:分子做永不停息的无规则运动,温度越高,分子的无规则运动越剧烈。(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系。

甲

乙

拓展训练1(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是(

)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BDE解析:

气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B、E正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确。命题热点二热力学定律固体、液体的性质常以选择题的形式考查气体、固体、液体的性质。例2(多选)某同学用空饮料(塑料)瓶做以下实验:他把少量液态乙醚装入瓶中并拧上瓶盖,静置一段时间后发现液态乙醚减少但还剩余少许,然后他不断扭转饮料瓶使容积不断减小,发现此时瓶内壁出现液滴,当瓶内压强达到一定值时瓶盖被顶飞,瓶内和瓶口附近出现白雾。对上述现象,下列说法正确的是(

)A.静置一段时间后,瓶内液态乙醚减少是蒸发现象,温度越高蒸发越快B.当瓶内液态乙醚不再减少时,蒸发停止,此后没有乙醚分子从液体表面蒸发出来C.扭转饮料瓶,内壁出现液滴,可见压强越大,饱和汽压越小D.扭转饮料瓶,内壁出现液滴,是因为体积减小时,实际气压大于饱和汽压E.瓶盖被顶飞时,气体膨胀对外界做功,温度降低,饱和汽压变小,出现了液化现象思维导引

答案:ADE

解析:

静置一段时间后,瓶内液态乙醚减少是蒸发现象,蒸发的快慢与温度有关,温度越高蒸发越快,故A正确;当瓶内液态乙醚不再减少时,在相同时间内回到液态乙醚中的分子数就等于从乙醚液面飞出去的分子数,液体与气体之间达到了平衡,此后仍然有乙醚分子从液体表面蒸发出来,故B错误;扭转饮料瓶,内壁出现液滴,是因为体积减小时,实际气压大于饱和汽压,会有乙醚气体变成液态,但是温度没有变化,所以饱和汽压没有变化,故C错误,D正确;瓶盖被顶飞时,气体膨胀对外界做功,根据热力学第一定律可知,温度降低,饱和汽压变小,瓶内和瓶口附近出现白雾,是由于出现了液化现象,故E正确。例3(多选)(2022·安徽淮北二模)斯特林发动机是独特的热机,它的效率几乎等于理论最大效率,称为卡诺循环效率。该发动机工作中经过由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环,被称为斯特林循环。如图所示,在斯特林循环的p-V图像中,一定质量的理想气体,依次经过A→B→C→D→A循环,对此气体,下列说法正确的是(

)A.A到B过程,气体放出热量B.B到C过程,气体分子的平均动能不变C.C到D过程,温度降低,每个气体分子运动速率都变小D.D到A过程,气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加E.经过如图所示的一个斯特林循环过程,气体对外界做的总功为正思维导引

答案:BDE

解析:

从A到B,气体做等容变化,气体不做功,由于压强增大,根据

=C可知,温度升高,则内能增大,根据热力学第一定律可知,气体吸收热量,故A错误;从B到C,气体做等温变化,温度不变,气体分子的平均动能不变,故B正确;从C到D,气体做等容变化,压强减小,根据

=C可知,温度降低,分子的平均动能减小,并不是每个分子的动能都减小,故C错误;从D到A,气体做等温变化,分子的平均动能不变,体积减小,压强增大,故气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加,故D正确;在A到B、C到D过程中气体不对外做功,在B到C过程中,气体对外界做正功,在D到A过程中,气体对外界做负功,由题图可知在B到C过程中气体对外界做的功大于在D到A过程中外界对气体做的功,故如题图所示的一个斯特林循环过程,气体对外界做的总功为正,故E正确。规律方法

理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路(1)对内能变化量ΔU的分析思路:①由理想气体温度变化分析理想气体内能变化。温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。②由公式ΔU=W+Q分析内能变化。(2)对做功W的分析思路:①由体积变化分析气体做功情况。气体膨胀,气体对外界做功;气体被压缩,外界对气体做功。②由公式W=ΔU-Q分析气体做功情况。(3)对气体吸、放热Q的分析思路:一般由公式Q=ΔU-W分析气体的吸、放热情况。拓展训练2(2021·河北卷)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体,如图甲所示。现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,汽缸A内气体的内能

(选填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能。图乙为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像,其中曲线

(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。

乙

甲

答案:

大于

①

解析:

由热力学第一定律,汽缸A上放的沙子多,外界对气体做功多,内能增加得多,所以汽缸A内气体的内能大于汽缸B内气体的内能。因汽缸B内气体内能小,温度低,根据分子速率分布特点可知曲线①代表汽缸B中气体分子的速率分布规律。命题热点三气体实验定律和理想气体状态方程常以计算题形式考查气体状态参量的变化。例4如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长U形玻璃管插在容积很大的水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段气体柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启阀门K,当各水银液面稳定时,位置如图所示,此时两段气体柱的温度均为300K。已知h1=5cm,h2=10cm,右侧气体柱长度l1=60cm,大气压p0相当于75cm高水银柱产生的压强,重力加速度为g,水银密度为ρ,求:(1)左侧竖直管内气体柱的长度l2;(2)关闭阀门K,当右侧竖直管内的气体柱长度l1'=68cm时(管内气体未溢出),气体温度为多少?思维导引

答案:

(1)60cm

(2)372K解析:

(1)设右侧竖直管内气体压强为p1,左侧竖直管内气体压强为p2,左侧竖直管内气体柱下端与水银槽内水银面的高度差为h3,则有p1=p0+ρgh2①p2=p1-ρgh1②p2=p0+ρgh3③联立①②③得h3=5

cm则l2=l1-h2+h1+h3=60

cm。(2)设U形管横截面积为S,对右侧竖直管中气体柱有初态,p1=p0+ρgh2,V1=l1S,T1=300

K末态,p1'=p0+ρg(l1'-l1+h2),V1'=l1'S,设此时温度为T1'解得T1'=372

K。

规律方法

应用气体实验定律的解题思路(1)选择对象——即某一定质量的理想气体。(2)找出参量——气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2。(3)认识过程——认清变化过程是正确选用物理规律的前提。(4)列出方程——选用某一实验定律或气态方程,代入具体数值求解,并讨论结果的合理性。拓展训练3如图所示,体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成,面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分,汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进入汽缸,不能流出汽缸)与一打气筒相连。开始时汽缸内上部分空气的压强为p0,现用打气筒向容器内打气。已知打气筒每次能打入塞与汽缸间的摩擦。求:(1)当打气n次活塞稳定后,下部分空气的压强;(2)打气筒向容器内打气次数n。答案:

(1)6.25p0

(2)49解析:

(1)对汽缸下部分气体,设初状态压强为p1,末状态压强为p2,由玻意耳定律有p1V1=p2V2初状态时对活塞有p1S=p0S+G联立解得p2=6.25p0。(2)把上部分气体和打进n次的气体作为整体,此时上部分汽缸中压强为p末状态时对活塞p2S=pS+G新题演练•能力迁移1.(多选)下列说法正确的是(

)A.固体中的分子是静止的,液体、气体中的分子是运动的B.液态物质浸润某固态物质时,附着层中分子间的相互作用表现为斥力C.一定质量的理想气体,在温度不变的条件下,当它的体积减小时,在单位时间内、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多D.理想气体实验定律对饱和汽也适用E.有的物质在物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高BCE解析:

无论固体、液体还是气体,分子都在永不停息地做无规则运动,故A错误;液体浸润某固体时,附着层内分子的分布比内部密集,分子力表现为斥力,液体沿固体扩展,故B正确;温度不变,分子的平均动能不变,分子平均速率不变,体积减小时,单位体积内分子数增多,在单位时间内、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多,压强增大,故C正确;对于饱和汽,只要稍微降低温度或者增大压强,饱和汽就会变为液体,其体积大大减小,涉及状态的变化,所以饱和汽不遵循气体实验定律,故D错误;晶体有固定熔点,在熔化时吸收热量,温度保持不变,故E正确。2.(多选)(2022·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从a到b的线段所示。在此过程中(

)A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量BCE解析:

从a到b,气体发生等容变化,不对外做功,选项A错误;从a到b,理想气体温度升高,内能增加,选项B正确;根据热力学第一定律,气体内能增加,外界对气体做功为0,气体必定从外界吸热,吸收热量等于气体内能的增加量,选项C、E正确;气体从外界吸热,但不对外做功,选项D错误。3.(多选)(2021·江西重点学校协作模拟)如p-V图所示,1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态,下列说法正确的是(

)A.状态1的温度与状态3的温度相同B.该理想气体从状态2等压变化到状态3可能放出热量C.状态1的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态2多D.状态2的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态3少E.状态2的每个气体分子单位时间内对容器壁的平均撞击力比状态3的小ACE解析:

由题图可知,在1、3两个状态,压强p与体积V的乘积pV相等,由理想气体状态方程

=C可知,在两状态气体的温度T相等,即T1=T3,故A正确。该理想气体从状态2等压变化到状态3,等压膨胀,温度升高,内能增大,对外做功,W为负值,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体吸收热量,故B错误。一定量的理想气体分子总数n不变,2到1过程中气体体积不变,分子数密度不变,压强增大,温度升高,则状态1的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态2多,故C正确。状态2到状态3过程中体积增大,分子数密度减小,压强不变,温度升高,分子对容器壁的平均撞击力增大,所以状态2的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态3多,故D错误,E正确。4.(2020·全国卷Ⅲ)(1)如图所示,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中

。

A.气体体积逐渐减小,内能增加B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量(2)如图所示,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U形管,左管上端封闭,右管上端开口。右管中有高h0=4cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离l=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K,大气压强p0相当于76cm水银柱产生的压强。①现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少?②再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度为多少?答案:

(1)BCD

(2)①12.9cm

②363K解析:

(1)一定质量理想气体的内能仅与温度有关,温度不变,气体内能不变,选项A错误;根据p1V1=p2V2,气体体积变小,压强增大,选项B正确;外界对气体做功W>0,内能不变ΔU=0,由ΔU=W+Q,可得Q<0,放出热量,选项C、D正确,选项E错误。(2)①设密封气体初始体积为V1,压强为p1,左、右管的横截面积均为S,密封气体先经等温压缩过程体积变为V2,压强变为p2。由玻意耳定律有p1V1=p2V2①设注入水银后水银柱高度为h,水银的密度为ρ,按题设条件有p1=p0+ρgh0②p2=p0+ρgh③V1=(2H-l-h0)S,V2=HS④联立①②③④式并代入题给数据得h=12.9

cm。⑤②密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3,温度变为T2,由盖—吕萨克定律按题设条件有V3=(2H

-h)S⑦联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得T2=363

K。⑧