2022-2023年高考物理一轮复习 热学基础

专题热学选考内容第25课时热学基础知识\n\n2、分子力和分子势能的变化规律：（1）当r=r0时,F引=F斥,F合=0,分子势能最小（2）当r<r0时,F引<F斥,F合斥力,F合、分子势能Ep都随分子间距离r的减小而增大（3）当r>r0时,F引>F斥,F合引力,r增大,F合先增大后减小,分子势能Ep一直增大（4）当r≥10r0时,分子力趋为零【要点归纳】\n3、分子热运动的实验基础：扩散现象（直接证明）和布朗运动（间接证明）（1）扩散现象：温度越高,扩散越快；扩散速度：气体>液体>固体（2）布朗运动：反映了液体（气体）分子无规则的热运动；颗粒越小、温度越高,运动越剧烈【要点归纳】\n二、热力学定律1、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,系统从外界吸收热量Q>0,系统内能增加ΔU>0,系统对外界做功W<0,系统向外界放出热量Q<0,系统内能减少ΔU<0.（3）内能：物体的温度、体积、物态和分子数有关.分子动能由温度决定,分子势能与体积有关,理想气体的内能只由温度决定热平衡标志:温度相等；温度是分子平均动能大小的标志,对单个分子没有意义（4）等压变化中,气体压强做功计算：W=P△V;两种温标换算：T=t＋273.15K【要点归纳】\n二、热力学定律2、热力学第二定律（1）表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体.（2）表述二：不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.（3）实质：揭示了自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性.（4）第一类永动机不能制造：违背能量守恒；第二类永动机不能制造：违背第二定律（5）热量可以自发从高温物体传给低温物体,但不能自发从低温物体传给高温物体；功可以完全自发地转化为热,但不能自发地且完全转化为功；气体可以完全自发地膨胀,但不能自发地收缩到原来体积；【要点归纳】\n三、固体、液体、气体1、固体：晶体和非晶体（可以相互转化）（1）晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点；（2）单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性；（3）晶体熔点、各向异性与晶体的空间点阵有关.（4）液晶是介于固态和液态之间；液晶具有流动性,在光学、电学物理性质上各向异性【要点归纳】\n2、液体：（1）表面层：r>r0分子力表现为引力,产生表面张力使液面收缩到面积最小趋势；（2）表面张力：跟液面相切,跟液面分界线垂直.温度高、有杂质时张力小,密度大张力大.（3）附着层：不同固体液体界面不同：r>r0不浸润,液面为凸面；r<r0浸润,液面为凹面.（4）毛细现象：管越细,浸润（不浸润）越明显.【要点归纳】\n【要点归纳】3、气体：（1）气体特点：间距大,分子力忽略；无规则运动；速率正态分布：中间多,两头小.（2）气体压强：大量分子频繁碰撞器壁产生,与温度和分子密集程度有关.（3）饱和气压：温度越高,饱和气压越大,与体积无关.（4）绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸汽的质量（压强）,叫做空气的绝对湿度（5）相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比,无单位.绝对湿度给出了水分在空间的具体含量,相对湿度则给出大气的潮湿程度.\n【例1】如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F＞0时为斥力,F＜0时为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则(　　)A．乙分子从a到b做加速运动,由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动,到达c时速度最大C．乙分子从a到b的过程中,两分子间的分子势能一直减少D．乙分子从b到d的过程中,两分子间的分子势能一直增加E．乙分子在c时两分子间的分子势能最小【考向探究】考向探究一：分子力和分子势能\n【考向探究】考向探究一：分子力和分子势能【例1】【答案】BCE【解析】：乙分子由a运动到达c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到达c时速度达到最大,而后受甲的斥力减速运动,A错误,B正确；乙分子由a到b的过程,引力做正功,分子势能一直减小,C正确；而乙分子从b到d的过程,先是引力做正功至c点,分子势能减小,后来克服斥力做功,分子势能增加,故D错误．在c时两分子间分子力为零故分子势能最小E正确\n【例2】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【考向探究】考向探究二：热力学第一定律、图像问题\n【考向探究】考向探究二：热力学第一定律、图像问题【例2】【答案】ABD【解析】：抽开隔板时,气体体积变大,但是右方是真空,又没有热传递,则根据△U=Q+W可知,气体的内能不变,A正确,C错误；气体被压缩的过程中,外界对气体做功,根据△U=Q+W可知,气体内能增大,BD正确；气体被压缩时,外界做功,内能增大,气体分子平均动能是变化的,E错误.故选：ABD.\n【例3】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【考向探究】考向探究二：热力学第一定律、图像问题\n【例3】【答案】ABE【解析】：A、根据得p﹣T图斜率,a、c两点在同一直线上,即体积相等,故A正确；B、理想气体内能只与温度有关,Ta>Tc,故状态a时内能大于状态c时内能,B正确；C、在过程cd中温度不变,内能不变,W=|Q|,从c到d体积减小,所以cd中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功,故C错误；D、在da中等压变化,温度升高,内能增大△U＞0,体积变大,气体对外界做功,即W＜0,根据△U=W+Q,Q＞|W|,所以在过程da中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,故D错误；E、在过程bc中,等压变化,温度降低,内能减小△U＜0,体积减小,外界对气体做功,根据,即pV=CT,da过程中,气体对外界做功,因为,所以,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,故E正确.【考向探究】考向探究二：热力学第一定律、图像问题\n【例4】在“用油膜法估测分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,如下图所示,标纸中正方形小方格的边长为2cm.求：(1)油膜的面积是()(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是()(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是()【考向探究】考向探究三：用油膜法估测分子的大小\n如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a．下列说法正确的是A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量【试一试】\n【试一试】【答案】选ABD【解析】解：A、从a到b等容升压,根据可知温度升高,一定质量的理想气体内能决定于气体的温度,温度升高,则内能增加,故A正确；B、在过程ca中压强不变,体积减小,所以外界对气体做功,故B正确；C、在过程ab中气体体积不变,根据W=p△V可知,气体对外界做功为零,故C错误；D、在过程bc中,属于等温变化,气体膨胀对外做功,而气体的温度不变,则内能不变；根据热力学第一定律△U=W+Q可知,气体从外界吸收热量,故D正确；E、在过程ca中压强不变,体积减小,所以外界对气体做功,根据可知温度降低,则内能减小,根据热力学第一定律可知气体一定放出热量,故E错误.