2021版高考物理二轮复习-专题六-热学学案.docx
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1、2021版高考物理二轮复习 专题六 热学学案2021版高考物理二轮复习 专题六 热学学案年级:姓名:- 19 -专题六热学回归教材必备知识一、分子动理论1.分子动理论的内容:(1)物质是由大量分子组成的;(2)分子永不停息地做无规则运动;(3)分子间存在相互作用力。2.物体是由大量分子组成的(1)分子很小:直径数量级为10-10m;质量数量级为10-2710-26kg;分子大小的实验测量:油膜法估测分子大小。(2)分子数目特别大:阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1。3.分子永不停息地做无规则运动的相关现象布朗运动分子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小颗
2、粒的运动分子的运动使用光学显微镜观察使用电子显微镜观察联系布朗运动是由小颗粒受到周围分子热运动的撞击而引起的,反映了分子做无规则运动4.分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力。引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,斥力比引力变化得更快。(2)分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下:分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况rr0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引r0F引和F斥都随r的增大而减小,随r的减小而增大,F引F斥,F表现为引力r增大,分子力做负功,分子势能增大;r减小,分子力做正功,分子势能减
3、小r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为F=0分子势能为零在表示F、Ep随r变化规律的图线中,要注意它们的区别:r=r0处,F=0,Ep最小。二、温度和内能1.温度:温度是分子平均动能的标志。温度相同时任何物体的分子平均动能相等,但平均速率一般不等(不同分子质量不同)。2.分子势能的决定因素微观上决定于分子间距和分子排列情况;宏观上决定于体积3.物体内能的决定因素微观上:分子动能、分子势能、分子数;宏观上:温度、体积、物质的量。4.两种改变物体内能的方式:做功和传热,两种方式在内能改变上是等效的。三、固体和液体1.晶体与非晶体晶
4、体非晶体单晶体多晶体熔点确定不确定粒子排列规则不规则形状规则不规则物理性质各向异性各向同性形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态,同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体,有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体2.液体(1)液体的表面张力:使液面具有收缩的趋势,方向跟液面相切。(2)液晶:既具有液体的流动性,又具有某些晶体的光学各向异性。液晶在显示器方面具有广泛的应用。四、气体1.气体分子运动的特点(1)向各个方向运动的气体分子数目都相等。(2)大量分子做无规则运动,分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布,如图所示。(3)温度升高时,速率小
5、的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。2.气体实验定律图像种类特点举例玻意耳定律(等温)p-V图像pV=C(其中C为恒量),pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远T2T1p-1V图像p=C1V,斜率k=C。斜率越大,温度越高T2T1查理定律(等容)p-T图像p=CT,斜率k=C,斜率越大,体积越小V1V2盖吕萨克定律(等压)V-T图像V=CT,斜率k=C,即斜率越大,压强越小p1p23.理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子间无分子势能。五、热力学第一定律(1)表达式为U=Q+W。注意+、-
6、符合的规定。(2)几种特殊过程:若过程是绝热的,则Q=O,W=U;若过程中不做功,即W=0,则Q=U;若过程的始末状态物体的内能不变,即U=0,则W+Q=0或W=-Q。高考演练明确方向1.(多选)2020江苏单科,13A(1)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有()A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列答案AC非晶体没有固定的熔点;因为其分子在空间上排列无规则,所以天然不具有规则的几何形状;其导热性能为各向同性,故A、C项正确,B、D项错误。2.(多选)2019江苏单科,13A(1
7、)在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体()A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等C.分子的平均动能保持不变D.分子的密集程度保持不变答案CD由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,故A错误;在无外界影响下,静置的理想气体温度不变,因此分子的平均动能不变,但每个分子的速度大小无法确定,故B错误,C正确;因静置足够长时间,分子无规则运动在各个位置的概率相等,故分子的密集程度保持不变,故D正确。3.2020江苏单科,13A(3)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其p-1V图像如图所示,求该过程中气体吸收的热量Q。答案21
8、05J解析AB过程,外界对气体做的功W1=p(VA-VB)BC过程W2=0根据热力学第一定律得U=(W1+W2)+QA和C的温度相等U=0代入数据解得Q=2105J4.2018江苏单科,12A(3)如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0105Pa,经历ABCA的过程,整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在AB过程中对外界所做的功。答案138.6J解析整个过程中,外界对气体做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)由热力学第一定律U=Q+W得WAB=-(Q+WCA)解得WAB=-138.6J,即气体对外界做的功为138.6J201820192020热学部分T12:相
9、对湿度、饱和汽、气体分子运动、V-T图像及热力学定律T13:理想气体微观解释、表面张力、p-T图像与热力学定律综合T13:非晶体、饱和汽、p-1V图像及热力学定律考向解读1.重基础讲科技。选择题以基础知识为主,但紧跟最近科技问题。复习中要注意考点的变化。2.重主干讲能力。计算题以微量运算、气体实验定律为主,考查学生综合分析能力。考向突破关键能力一、分子动理论1.分子模型(1)球体模型:d=36VmolNA(固、液体一般用此模型)。油膜法估测分子大小时d=VS,S为单分子油膜的面积,V为滴到水中的纯油酸的体积。(2)立方体模型:d=3VmolNA(气体一般用此模型)。对气体,d应理解为相邻分子间
10、的平均距离,气体分子间距大,分子大小可以忽略,不能估算气体分子的大小,只能估算气体分子所占空间、分子质量。2.微观量的估算(1)分子的质量:m=MNA=VmolNA。(2)分子的体积:V0=VmolNA=MNA。对于气体分子,V0表示每个分子平均占据的空间体积。(3)物体所含的分子数:n=VVmolNA=mVmolNA或n=mMNA=VMNA。典例1(2020江苏泰州5月模拟)水的密度=1.0103kg/m3、摩尔质量M=1.810-2kg/mol,阿伏加德罗常数为NA=6.021023mol-1,一滴露水的体积大约是9.010-8cm3,它含有个水分子,如果一只极小的虫子来喝水,每分钟喝进9
11、.0107个水分子时,每分钟喝进水的质量是kg。(结果保留两位有效数字)答案3.010152.710-18解析知水的摩尔质量为:M=1.810-2kg/mol水的摩尔体积为:Vmol=M一个水分子的体积为:V0=MNA一滴露水含有水分子的个数:N=VV0=3.01015(个)小虫每分钟喝进水的物质的量为:n=NNA每分钟喝进水的质量为:m=nM=2.710-18kg典例22019江苏单科,13A(2)由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中,水分子之间的相互作用总体上表现为(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示,能总体上反映小水滴表面层中水
12、分子Ep的是图甲中(选填“A”“B”或“C”)的位置。答案引力C解析液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,则液体表面层分子间作用力表现为引力。当引力和斥力相等时分子势能最小,而此时分子力表现为引力,分子间距离应大于最小分子势能对应的距离,故应是题图中C位置。1(2020江苏南通、泰州、扬州等七市第二次调研)在高倍显微镜下观察布朗运动实验如图甲所示。每隔30s记录一次悬浮微粒的位置。按时间顺序作出位置连线如图乙所示,连线(选填“是”或“不是”)微粒的轨迹。它直接呈现的微粒运动是无规则的。间接反映做永不停息的无规则运动。答案不是液体分子解析布朗运动图像是固体微粒的无规则运动在每隔一定时间的位
13、置,而不是微粒的运动轨迹,图乙只是按时间间隔依次记录位置的连线;由图乙可以看出微粒在不停地做无规则运动,间接反映液体分子做永不停息的无规则运动。2(2020江苏如皋中学、徐州一中、宿迁中学三校联考)某容器容积为V,充入氮气的密度为,摩尔质量M,阿伏加德罗常数NA,则容器中氮气分子的总个数为;氮气分子间的平均距离为。答案VMNA3MNA解析由题可知,气体的物质的量为n=mM=VM所以气体分子数为N=nNA=VMNA由上述可得,单个分子的体积为V0=VN=MNA假定分子所占体积为立方体,则分子间距离r为r=3V0=3MNA二、固体和液体1.晶体具有固定的熔点,而非晶体没有固定的熔点;单晶体某些物理
14、性质为各向异性,多晶体和非晶体物理性质为各向同性。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球形的趋势,表面张力的方向跟液面相切。典例3(多选)(2020江苏连云港老六所四星高中模拟)下列说法正确的是()A.雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力B.布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的不规则性C.充气后气球会膨胀,这是由分子斥力造成的D.单晶体的某些物理性质具有各向异性,而多晶体和非晶体都是各向同性的答案AD雨水由于表面张力作用,雨滴表面收缩,不容易穿过雨伞缝隙,A正确;布朗运动反映了液体分
15、子运动的不规则性,B错误;充气后气球会膨胀,这是气体压强造成的,与分子间作用力无关,C错误;单晶体的某些物理性质具有各向异性,而多晶体和非晶体都是各向同性的,D正确。3(多选)(2020江苏新沂润新学校2月检测)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D.液体表面具有收缩的趋势是由于液体存在表面张力答案BD布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动,是液体分子无规则运动的反映,但不是液体分子的运动,故A项错误;晶体规则外形是晶体内部微粒在空间有规则排列的结果,故B项正确;液体很难压缩不
16、是因为没有引力,而是因为斥力大于引力,故C项错误;液体表面具有收缩的趋势是由于液体存在表面张力,故D项正确。三、气体实验定律的应用1.利用气体实验定律解决问题的基本思路:2.求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。典例4(2020江苏南京六校联合体联考)如图所示,绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为V0、温度均为T0。缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为
17、原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变,则汽缸B中气体的体积VB=;汽缸A中气体温度TA=。答案56V01.4T0解析设初始压强为p0,停止加热达到稳定后A、B压强相等,即pA=pB=1.2p0B中气体始末状态温度相等,根据玻意耳定律可得p0V0=pBVB联立以上等式解得VB=56V0则A中气体体积VA=2V0-VB=76V0根据理想气体状态方程可得p0V0T0=pAVATA联立以上等式可得TA=1.4T04(2020江苏苏、锡、常、镇四市调研)(1)如图为某同学设计的一个温度计,一球形金属容器上部有一开口的玻璃管,玻璃管内水银柱封闭着一定质量的理想气体,外界大气压保持不变,当水银柱缓慢上升时
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