2018届高考物理二轮复习 板块一 专题突破复习 专题七 热学学案

1、主题7热研究知识建构高考调查1.考试方向：高考这部分的重点和热点：分子大小的估计；了解分子动力学理论；对气体实验规律的理解和计算；固体、液体和气体状态的特征和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估算分子尺寸。2.常用的思维方法：测量分子直径；估算微观数量；理想模型法。回答 (1)布朗运动和热运动的异同比较(2)理解物体的内能(1)物体的体积越大，分子势能不一定越大。例如，当0的水在0结冰时，体积增大，但分子势能减小。理想气体的分子间相互作用力为零，因此忽略了分子势能，一定质量的理想气体的内能只与温度有关。内能是指一个物体的大量分子，不存在某个分子的内能。(3)热力学第一定律的应用思想和技

2、巧要注意符号规则：“是指外界面对或流向物体；“-”表示物体面向或流向外部世界。 u=q w的三种特殊情况：(1)如果过程是绝热的，q=0，w= u，外部世界所做的功等于物体内部能量的增加。如果过程是等容的，即w=0，q= u，物体吸收的热量等于物体内能的增加。如果过程是等温的，即 u=0，那么w q=0或w=-q，外部所做的功等于物体释放的热量。(4)对于一定质量的理想气体，P、T、V之间的关系为=C，C为常数值。气体实验定律可视为理想气体状态方程的特例。当m为常数且t1=t2时，p1V1=p2V2波义耳定律。当m为常数且v1=v2时，查理定律。当m是常数，P1=p2，盖吕萨克定律=。固体和液

3、体分子动力学理论的研究归纳和提炼1.分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动。(1)扩散现象的特征：温度越高，扩散越快。(2)布朗运动特性：液体中的小固体颗粒从不停止不规则运动。粒子越小，温度越高，运动越剧烈。(3)分子间相互作用力和分子势能分子力：分子间吸引和排斥的合力。随着分子间距离的增加，吸引和排斥都减小；随着分子间距离的减小，吸引和排斥都增加，但是排斥总是比吸引变化得快。分子势能：分子力做功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加；当分子之间的距离为r0时(当分子之间的距离为r0时，分子间相互作用的合力为0)，分子势能最小。2.固体和液体(1)晶体和无定形具有不同的分子结构和不同的物

4、理性质。晶体有明确的熔点。单晶显示各向异性，多晶和非晶显示各向同性。晶体和无定形在适当的条件下可以相互转化。(2)液晶是一种特殊的物质状态，介于固态和液态之间。液晶具有流动性，表现出光学和电学物理性质的各向异性。(3)液体的表面张力使液体表面收缩到最小，表面张力的方向与液体表面相切。熟练加固1.(2017年北京卷)以下关于热运动的说法是正确的()A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止了C.水的温度越高，水分子的热运动就越剧烈D.随着水温的升高，每个水分子的运动速度都会加快分析这个问题检验分子运动理论。温度是分子热运动平均动能的标志，因此温度越高，分子热运动越

5、剧烈C.球状露水是由于液体的表面张力造成的D.两个分子之间的吸引和排斥随着分子间距的增加而减少，但是排斥比吸引减少得更快E.将两块纯铅压实，它们会“粘”在一起，表明分子之间只有分子吸引力【解析】小粒子越大，液体分子在某一时刻撞击它的次数越多，各个方向的碰撞就越接近平衡，布朗运动就越不明显，b项的误差也就越小.如果两块纯铅被紧紧地压在一起，它们就会粘在一起，表明分子之间有吸引力，但e项没有吸引力.回答自动呼叫分配器3.(多项选择)为了理解分子动力学理论和物体的内能，下列陈述是正确的()A.高温物体的内能不一定很大，但分子的平均动能一定很大B.当外界对物体起作用时，物体的内能就会增加C.温度越高，

6、布朗运动越显著D.当分子之间的距离增加时，分子间的力一直在减小E.当分子间力为排斥力时，分子势能随着分子间距离的减小而增加【分析】高温物体的平均动能一定很大，但内能不一定很大，选项A是正确的；外部世界确实对物体起作用。如果物体同时向外辐射热量，物体的内能不一定增加，选项B是错误的；温度越高，液体分子运动越剧烈，布朗运动就越显著，选项C是正确的；当分子间的距离增加时，分子间的作用力可能先增加后减小，选项D是错误的；当分子间力为排斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增加。选项E是正确的。回答王牌4.(多选题)(2016河南六校联考)两个相距遥远的分子只有在分子力的作用下才会从静止状态移动

7、到不再靠近。在此过程中，以下说法是正确的()A.分子力首先增加，然后一直减少B.分子力首先做正功，然后做负功C.分子的动能先增加后减少D.分子势能先增加后减少E.分子势能和动能的总和不变解析根据分子动力学理论的知识，当两个在分子相互靠近直到不能靠近的过程中，分子力首先表现为重力，然后增加，然后减少，然后表现为分子排斥，这种排斥总是增加，所以选项A是错误的；分子重力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B和C是正确的，选项D是错误的；因为只有分子力起作用，分子的势能和动能之和保持不变。选项E是正确的。回答 BCE判断分子势能变化的两种方法方法1:用分子

8、力做功来判断。分子力做正功，分子势能降低；分子力做负功，分子势能增加。方法二：根据分子势能Ep和分子间距离r的关系来判断，如下图所示。然而，应该注意的是，这个图和分子力和分子间距离之间的关系图在形状上是相似的，但是具有不同的含义，所以不要混淆它们。对热力学定律的再认识归纳和提炼1.热力学第一定律反映了功、热和内能变化之间的定量关系： u=w q，在使用它时，注意符号定律(简写为：系统外部取正值，系统外部取负值)。对于理想气体， u仅由温度决定，w仅由体积决定，在绝热条件下q=0。2.热力学第二定律指出哪些过程可能发生，哪些可能不发生，例如，第二种永动机是不可能实现的，热现象中的能量耗散是不可避

9、免的，这揭示了宏观过程所涉及的【分析】这个问题考查热力学第一定律，旨在考查学生的理解能力。根据热力学第一定律， u=w q，如果一个物体放出热量，但外界对该物体做正功， u不一定是负的。也就是说，内能不一定减少，所以A项是错的；同样，可以分析出B项和D项是错误的，C项是正确的。答案 C2.如图所示，具有一定质量的理想气体从状态a沿abc变为状态c，吸收340焦耳的热量并做120焦耳的外部功。如果气体从状态a沿adc变为状态c，它将做40焦耳的外部功。 并且气体将是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析根据热力学第一定律，气体从A沿abc状态向C状态转变过程中内能的变化量为 U=W Q=-120J 340J=220J，所以当气体从A沿adc状态向C状态转变时，Q1= U-W1=220J-(-40J)=260J，显然，答案吸收2603.(重庆卷2015)一名司机发现中午轮胎气压高于清晨，轮胎容积增大。如果轮胎中的空气质量在此期间保持不变，可以认为是理想气体，那么()A.外界确实对胎儿的气体起作用，气体的内能减少B.外界对胎儿体内的气体起作用，气体的内能增加C.当胎儿体内的气体对外界起作用时，内部能量就会减少D.当胎儿体内的气体对外界起作用时，内

11、部能量会增加【解析】本课程主要考查热力学第一定律和分子动力学理论，旨在考查学生理解物理定律和联系实际的能力。以胎儿气体为研究对象，由于气体温度升高，内能增加，体积增大，胎儿气体对外做功，所以d项是正确的。答案 D4.(2017河北名校联盟)关于两种永动机和热力学的两个定律，以下说法是正确的()A.第二种永动机不能制造，因为它违反了热力学第一定律B.第一种永动机不能制造，因为它违反了热力学第二定律C.根据热力学第一定律，做功不一定会改变内能，传热也不一定会改变内能，但同时做功和传热肯定会改变内能D.根据热力学第二定律，将热量从低温物体传递到高温物体是可能的，从单一热源吸收热量并完全成功也是可能的

12、【分析】第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A和B是错误的；根据热力学第一定律，W0和Q0，但 u=w q可以等于0，而c是错误的；根据热力学第二定律，D中的现象是可能的，但它会引起其他变化。d是正确的。答案 D(1)热力学第一定律的一些特例。(1)如果过程是绝热的，q=0，w= u，外部世界所做的功等于物体内部能量的增加；如果过程中没有做功，即w=0，那么q= u，物体吸收的热量等于物体内能的增加；如果物体的内能在过程的开始和结束都是常数，即 u=0，那么w q=0或w=-q，外部所做的功等于物体释放的热量。(2)理想气体内能的变化是指温度的变化和功量的变化(气体功

13、w=p v)。检验三种气体的实验定律和理想气体的状态方程归纳和提炼1.理想气体是指严格遵守气体实验定律的气体(1)理想气体是通过科学抽象建立的理想化模型，实际上并不存在。理想气体的分子之间没有相互作用力，分子之间也没有分子势能。气体的内能只与温度有关。(2)当压力不太高且温度不太低时，实际气体，尤其是那些难以液化的气体，可被视为理想气体。2.气体的三个实验定律是理想g的特例(国家卷一，2017)如图所示，气缸甲和气缸乙的下端通过一根细管(体积可以忽略不计)连接，阀门K2位于细管的中间。在A和B的顶部分别有阀门K1和K3，在B中有一个可自由滑动的活塞(质量和体积可以忽略不计)。最初，所有三个阀门

14、都是打开的，活塞在B的底部；关闭K2和K3，通过K1给气缸充气，使a中的气体压力达到大气压力p0的3倍，然后关闭K1。众所周知，室温是27，圆筒导热。(1)打开K2，计算活塞上方气体稳定时的体积和压力；(2)然后打开K3，找到活塞稳定时的位置；(3)缓慢加热气缸中的气体，使其温度升高20，并计算此时活塞下方气体的压力。观点这个问题有两个研究对象和多个过程。解决时应注意两个问题：分别对待气体的两个部分，分析气体各部分的初始状态和最终状态(P，V，T)，并应用相应的定律分别列出相应的方程。我们不能盲目地将气体的两个部分视为两种状态；(2)找出气体两部分之间的联系，如总体积不变，借助活塞(或液柱)平

15、衡分析压力，容器壁保温或热传导等。利用这些关系找到联系的桥梁。它可以列举如下分析 (1)当K2打开时，活塞上方的气体压力为p1，稳定时的体积为V1。根据这个问题，被活塞分离的两部分气体经历等温过程。根据波义耳定律，p0V=p1V1(3p0)电压=p1(2V-V1)联立公式 V1=p1=2p0(2)打开K3后，根据等式(4)，活塞必须上升。当活塞下方气体的体积和A中气体的体积之和为V2(V22V)时，活塞下方气体的压力为p2。根据波义耳定律，(3p0)V=p2V2从等式获得p2=p0根据等式6，在打开K3之后，活塞上升直到b的顶部；此时，p2为p2=P0。(3)假设活塞下方加热气体的压力为p3，

16、在等容过程中，气体温度从T1=300 K上升到T2=320 K，这是由查尔斯定律得到的=将相关数据代入等式p3=1.6p0答案(1)2p 0(2)b(3)1.6p 0的顶部图表法是解决多目标、多过程问题最直观的方法，可以有效避免用规则代替公式的问题。它有两个优点：(1)不同的研究对象可以通过桥梁找到状态参数之间的联系；(2)当同一研究对象的质量不变时，方程只能用气体变化时的实验定律来表述。做这道题时，没有必要列出这样一个标准化的表格，但它必须有一个完整的思维活动呈现在表格中。应用气体实验定律和理想气体状态方程解题应注意的问题：(1)分析并确定所选研究对象在状态变化前后的状态参数。(2)分析作用在液柱或活塞上的力，利用平衡条件或牛顿第二定律确定压力关系。(3)气体体积变化与气体压力变化的关系。(4)建立物理模型：对于理想气体，内能的变化可以根据温度的变化直接确定。当吸收和放热不能直接确定时，应根据热力学第一定律在最后确定。必须指出的是，总的来说，系统是在外部工作的，并且系统在体积上是膨胀的；当外界对系统起作用时，系统的体积被压缩。然而，在某些特定条件下，如气体