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1、专题十二专题十二热学（选修热学（选修33）系统知识系统知识明晰备考明晰备考考考什什么么本专题考查的主要内容有分子大小、分子质量等微本专题考查的主要内容有分子大小、分子质量等微观量的估算；对布朗运动的现象、实质的理解；分子力观量的估算；对布朗运动的现象、实质的理解；分子力的特点、模型及宏观体现；内能及其变化规律、热力学的特点、模型及宏观体现；内能及其变化规律、热力学第一、二定律的理解与计算；固体、液体的性质；理想第一、二定律的理解与计算；固体、液体的性质；理想气体气体状态方程及气体实验定律。气体气体状态方程及气体实验定律。怎怎么么考考本专题考点比较分散，主要侧重于分子动理论、微本专题考点比较分散
2、，主要侧重于分子动理论、微观量的估算、热力学第一定律及气体实验定律的应用，观量的估算、热力学第一定律及气体实验定律的应用，福建省高考出在福建省高考出在29题，两小题共题，两小题共12分，难度中等偏下，分，难度中等偏下，预计预计2015年高考仍将以热力学定律、气体状态方程的应年高考仍将以热力学定律、气体状态方程的应用、分子动理论为重点进行考查。用、分子动理论为重点进行考查。明晰备考明晰备考怎怎么么办办复习时要注意对基本概念和规律的理解和记忆，理复习时要注意对基本概念和规律的理解和记忆，理解宏观量和微观量的联系及微观量的估算原理，加强对解宏观量和微观量的联系及微观量的估算原理，加强对热力学第一、二
3、定律及气体实验定律的应用等方面的针热力学第一、二定律及气体实验定律的应用等方面的针对训练。对训练。B一、分子动理论的理解一、分子动理论的理解1.1.布朗运动与热运动的比较布朗运动与热运动的比较1、布朗运动不是分子运动，它是分子热运动的反应2、温度越高、颗粒越小布朗运动越激烈3、肉眼看不到布布朗朗运运动动特特点点2 2分子力与分子势能分子力与分子势能1.1.分子间的相互作用力与分子间距离的关系分子间的相互作用力与分子间距离的关系 分子间同时存在引力和斥力，都随分子间距离的增大分子间同时存在引力和斥力，都随分子间距离的增大而减小而减小,随分子间距离的减小而增大随分子间距离的减小而增大.但总是斥力变
4、化得较但总是斥力变化得较快快,分子力是引力和斥力的合力。如图分子力是引力和斥力的合力。如图1 1所示所示.(1)(1)当当r=r0 0时时,F引引=F斥斥,F=0.=0.(2)(2)当当rr0 0时时,F引引 F斥斥，F表现为斥力表现为斥力.(3)(3)当当rr0 0时时,F引引 F斥斥，F表现为引力表现为引力.(4)(4)当当r1010r0 0(10(10-9-9 m)时时,F引引和和F斥斥都已经都已经十分微弱十分微弱,可以认为分子间没有相互作用可以认为分子间没有相互作用力力(F=0).=0).2.2.分子势能与分子间距离的关系分子势能与分子间距离的关系 分子势能随着物体分子势能随着物体体积
5、体积的变化而变化的变化而变化,与分子间距离的关系为与分子间距离的关系为:(1)(1)当当r=r0 0时时,分子势能最小分子势能最小,但不一定为零但不一定为零,可为负可为负 值值,因为可因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零选两分子相距无穷远时分子势能为零.(2)(2)当当rr0 0时时,分子力表现为引力分子力表现为引力,随着随着r的增大的增大,分子引力做负分子引力做负功功,分子势能增大分子势能增大.(3)(3)当当rr0 0时时,分子力表现为斥力分子力表现为斥力,随着随着r的减小的减小,分分 子斥力做负子斥力做负功功,分子势能增大分子势能增大.(4)(4)分子势能曲线如图分子势能曲线如图2 2
6、所示所示.图图2 27.(20137.(2013福建理福建理综综)下列四幅下列四幅图图中中,能正确反映分子能正确反映分子间间作用作用力力f f和分子和分子势势能能E Ep p随分子随分子间间距离距离r r变变化关系的化关系的图线图线是是.(填填选图选图下方的字母下方的字母)B限时训练P9516.(201416.(2014龙龙岩一中模岩一中模拟拟)如如图图所示所示,纵纵坐坐标标表示两个分子表示两个分子间间引力、斥力的大小引力、斥力的大小,横坐横坐标标表示两个分子表示两个分子间间的距离的距离,图图中两中两条曲条曲线线分分别别表示两分子表示两分子间间引力、斥力的大小随分子引力、斥力的大小随分子间间距
7、离距离的的变变化关系化关系,e,e为为两曲两曲线线的交点的交点,则则下列下列说说法正确的是法正确的是.(填填选项选项前的字母前的字母)限时训练P95A.abA.ab为为斥力曲斥力曲线线,cd,cd为为引力曲引力曲线线,e,e点点横坐横坐标标的数量的数量级为级为1010-10-10 m mB.abB.ab为为引力曲引力曲线线,cd,cd为为斥力曲斥力曲线线,e,e点点横坐横坐标标的数量的数量级为级为1010-10-10 m mC.C.若两个分子若两个分子间间距离大于距离大于e e点的横坐点的横坐标标,则则分子分子间间作用力表作用力表现为现为斥力斥力D.D.若两个分子若两个分子间间距离越来越大距离
8、越来越大,则则分子分子势势能亦越来越大能亦越来越大B例例2.(2.(20132013北京北京东东城二模城二模)已知已知铜铜的摩的摩尔尔质质量量为为M,M,铜铜的密度的密度为为,阿伏加德阿伏加德罗罗常数常数为为N,N,下列下列说说法正确的是法正确的是A.1A.1个个铜铜原子的原子的质质量量为为B.1B.1个个铜铜原子的原子的质质量量为为C.1C.1个个铜铜原子所占的体原子所占的体积为积为D.1D.1个个铜铜原子所占的体原子所占的体积为积为限时训练P95第15题B1.1.以下以下说说法正确的是法正确的是.(.(填填选项选项前的字母前的字母)A.A.分子分子间间距离增大距离增大时时,分子分子势势能也
9、增大能也增大B.B.已知某种液体的密度已知某种液体的密度为为,摩摩尔尔质质量量为为M,M,阿伏加德阿伏加德罗罗常数常数为为N NA A,则该则该液体分子液体分子间间的平均距离可以表示的平均距离可以表示为为或或C.C.空气空气压缩压缩到一定程度很到一定程度很难难再再压缩压缩是因是因为为分子分子紧紧紧紧地聚在一起地聚在一起D.D.阳光从阳光从缝缝隙射入教室隙射入教室,从阳光中看到的从阳光中看到的尘尘埃的运埃的运动动就是布朗运就是布朗运动动限时训练P95第15题BAB比比较较晶体晶体非晶体非晶体单单晶体晶体多晶体多晶体形状形状规则规则不不规则规则不不规则规则熔点熔点固定固定固定固定不固定不固定特性特
10、性各向异性各向异性各向同性各向同性 各向同性各向同性2、液晶物理性质：具有液体的流动性又具有晶体的、液晶物理性质：具有液体的流动性又具有晶体的光学各向异性光学各向异性9.(20149.(2014湖北省武湖北省武汉汉市市毕业毕业生生调调研研测试测试)关于固体、液体和气关于固体、液体和气体体,下列下列说说法正确的是法正确的是.(.(填填选项选项前的字母前的字母)A.A.固体可以分固体可以分为为晶体和非晶体两晶体和非晶体两类类,它它们们都有确定的几何形状都有确定的几何形状B.B.液晶像液体一液晶像液体一样样具有流具有流动动性性,而其光学性而其光学性质质与某些多晶体相与某些多晶体相似似,具有各向同性具
11、有各向同性C.C.在在围绕围绕地球运行的天地球运行的天宫宫一号中一号中,自由自由飘飘浮的水滴呈球形浮的水滴呈球形,这这是表面是表面张张力作用的力作用的结结果果D.D.大量气体分子做无大量气体分子做无规则规则运运动动,速率有大有小速率有大有小,但分子的速率但分子的速率按按“中中间间少少,两两头头多多”的的规规律分布律分布限时训练P95C14年高考年高考（1）如）如图图，横坐，横坐标标v表示分子速率，表示分子速率，纵纵坐坐标标f(v)表示表示各等各等间间隔速率区隔速率区间间的分子数占的分子数占总总分子数的百分比。途中曲分子数的百分比。途中曲线线能能正确表示某一温度下气体分子麦克斯正确表示某一温度下
12、气体分子麦克斯韦韦速率分布速率分布规规律的律的是是 。（填。（填选项选项前的字母）前的字母）A,曲曲线线 B.曲曲线线C.曲曲线线D.曲曲线线4(2012江苏卷，12)(1)密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的_增大了该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图28所示，则T1_(选填“大于”或“小于”)T2.小于小于平均动能平均动能2热力学第一定律公式热力学第一定律公式UQW符号的规定符号的规定物理量物理量功功W热热量量Q内能的改内能的改变变U取正取正值值“”外界外界对对物体物体做功做功物体从外界吸收物体从外界吸收热热量量物体的内能物体的内
13、能增加增加取取负值负值“”物体物体对对外界外界做功做功物体向外界放出物体向外界放出热热量量物体的内能物体的内能减少减少0909年福建省年福建省（2 2）一定）一定质质量的理想气体在某一量的理想气体在某一过过程中，外界程中，外界对对气体做功气体做功7.07.010104 4J,J,气体内能减少气体内能减少1.31.310105 5J J，则则此此过过程程 。（填（填选项选项前的前的编编号）号）C C、气体从外界吸收、气体从外界吸收热热量量2.02.010105 5J J D D、气体向外界放出、气体向外界放出热热量量2.02.010105 5J JA A、气体从外界吸收、气体从外界吸收热热量量2
14、.02.010104 4J J B B、气体向外界放出、气体向外界放出热热量量6.06.010104 4J JC【例例4 4】(2014(2014江苏卷改编江苏卷改编)一种海浪发电机的气室如图所示一种海浪发电机的气室如图所示.工作时工作时,活塞随海浪活塞随海浪上升或下降上升或下降,改变气室中空气的压强改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭.气气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电推动出气口处的装置发电.气室中的空气室中的空气可视为理想气体气可视为理想气体.(1)下列对理想气体的理
15、解下列对理想气体的理解,正确的有正确的有.A.理想气体实际上并不存在理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型只是一种理想模型B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体只要气体压强不是很高就可视为理想气体C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D.在任何温度、任何压强下在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律理想气体都遵循气体实验定律E.一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关(2)压缩过程中压缩过程中,两个阀门均关闭两个阀门均关闭.若此过程中若此过程中,气室中的气体与外界无热量交气室中的气体
16、与外界无热量交换换,内能增加了内能增加了3.4104J,则该气体的分子平均动能则该气体的分子平均动能(选填选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”),活塞对该气体所做的功活塞对该气体所做的功(选填选填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)3.4104J.等于等于D增大增大例例4（12年福建省）年福建省）空气空气压缩压缩机的机的储储气罐中气罐中储储有有1.0atm的空气的空气6.0L,现现再冲入再冲入1.0atm的空气的空气9.0L。设设充气充气过过程程为为等温等温过过程，空程，空气可看作理想气体，气可看作理想气体，则则充气后充气后储储气罐中气体气罐中气体压压强强为为_。（填（填选项
17、选项前的字母）前的字母）A2.5atm B.2.0 atm C.1.5 atm D.1.0 atmA适用条件适用条件（1）是理想气体，（）是理想气体，（2）质量不变）质量不变 二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好 1应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤 (1)选对象选对象根据题意，选出所研究的某一部分气体，根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定质量必须保持一定。(2)找参量找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组态变化前后的一组
18、p、V、T数值或表达式，压强的确定往往数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动如力的平衡条件或牛顿运动定律定律)才能写出表达式。才能写出表达式。(3)认过程认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清变化过程是正确选用物理规律的前提。变化过程是正确选用物理规律的前提。(4)列方程列方程根据研究对象状
19、态变化的具体方式，选根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨用气体方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。论所得结果的合理性及其物理意义。10.(201410.(2014厦厦门门市市毕业毕业班班质检质检)一容一容积积20 L20 L的的钢钢瓶充瓶充满满氧气后氧气后,压压强强为为30 atm,30 atm,打开打开钢钢瓶瓶阀门阀门,让让氧气分装到容氧气分装到容积为积为5 L5 L的小瓶子中的小瓶子中去去.若小瓶子已抽成真空若小瓶子已抽成真空,分装到小瓶中的氧气分装到小瓶中的氧气压压强强均均为为2 atm.2 atm.
20、在分装在分装过过程中无漏气程中无漏气现现象象,且温度保持不且温度保持不变变.那么最多能装的瓶数那么最多能装的瓶数是是.(.(填填选项选项前的字母前的字母)A.4 A.4B.12B.12C.56C.56D.60D.60限时训练P95第15题C导与练导与练P45例例1(3)上述过程中上述过程中,气体刚被压缩时的温度为气体刚被压缩时的温度为27,体积为体积为0.224m3,压强为压强为1个标准大气压个标准大气压.已知已知1mol气体在气体在1个标准大气压、个标准大气压、0时时的体积为的体积为22.4L,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1.计算此时气室中气体计算此时气室中气体
21、的分子数的分子数.(计算结果保留一位有效数字计算结果保留一位有效数字)导与练导与练P45P45A.过程过程ab中气体一定放热中气体一定放热B.过程过程bc中气体既不吸热也不放热中气体既不吸热也不放热C.过程过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.b和和c两个状态中两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同子撞击的次数不同D课堂课堂针对考点强化训练针对考点强化训练1(2012广东高考广东高考)清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的
22、凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的 ()A引力消失，斥力增大引力消失，斥力增大 B斥力消失，引力增大斥力消失，引力增大C引力、斥力都减小引力、斥力都减小 D引力、斥力都增大引力、斥力都增大解析：解析：选选 由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，分子引力和斥力都增大，所以分子引力和斥力都增大，所以D正确。正确。D2(2012大纲版全国卷大纲版全国卷)下列关于布朗运动的说法，正确的下列关于布朗运动的说法，正确的是是 ()A布朗运动是液体分子的无规则运动布朗运动是液体分子的无规则运动B液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈液体温度越高，悬浮粒子越小，布
23、朗运动越剧烈C布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的作用的不平衡引起的解析：解析：选选 布朗运动是悬浮粒子的无规则运动，不是液布朗运动是悬浮粒子的无规则运动，不是液体分子的运动，选项体分子的运动，选项A错；液体的温度越高，悬浮粒子越小，错；液体的温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈，选项布朗运动越剧烈，选项B正确；布朗运动是由于液体分子从正确；布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的，选项各个方向对悬浮粒子撞击作用的
24、不平衡引起的，选项C错，错，选项选项D正确。正确。BDA温度降低，压强增大温度降低，压强增大B温度升高，压强不变温度升高，压强不变C温度升高，压强减小温度升高，压强减小D温度不变，压强减小温度不变，压强减小解析：解析：选选 若玻璃管中的水柱上升，说明外界大气压增若玻璃管中的水柱上升，说明外界大气压增大，只有大，只有A选项正确。选项正确。AD(2)如图如图67所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为置，横截面积为2103 m2，一定质量的气体，一定质量的气体被质量为被质量为3.0 kg的活塞封闭在汽缸内，活塞和的活塞封闭在汽缸内，活塞和汽缸可无摩擦滑动，现用外力推动活塞压缩气汽缸可无摩擦滑动，现用外力推动活塞压缩气体，对缸内气体做功体，对缸内气体做功600 J，同时缸内气体温度升高，向，同时缸内气体温度升高，向外界放热外界放热150 J，求初状态的压强和压缩过程中内能的变，求初状态的压强和压缩过程中内能的变化量。化量。(大气压强取大气压强取1.01105 Pa，g取取10 m/s2)图图67答案：答案：(1)CD(2)1.16105 Pa450 J