届高考物理二轮专题突破专题十鸭部分1热学导学案.docx

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届高考物理二轮专题突破专题十鸭部分1热学导学案

专题十选考部分

第1讲：

热学

一、题型、技巧归纳

高考题型一热学基本知识

【例1】关于热学基本知识的易错点辨析（正确的打“√”号，错误的打“×”号）

（1）布朗运动是液体分子的无规则运动（　　）

（2）布朗运动并不是液体分子的运动，但它说明分子永不停息地做无规则运动（　　）

（3）液体温度越高，布朗运动会越激烈（　　）

（4）布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的无规则性（　　）

（5）悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显（　　）

（6）悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡（　　）

（7）布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的（　　）

（8）在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动（　　）

（9）布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动（　　）

（10）显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性（　　）

（11）悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈（　　）

（12）扩散运动就是布朗运动（　　）

（13）扩散现象与布朗运动都与温度有关（　　）

（14）扩散现象不仅能发生在气体和液体中，固体中也可以（　　）

（15）“酒香不怕巷子深”与分子热运动有关（　　）

（16）水不容易被压缩说明分子间存在分子力（　　）

（17）用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力（　　）

（18）分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小（　　）

（19）将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间的分子力先增大后减小最后再增大（　　）

（20）当分子间距离增大时，分子间的引力减少，斥力增大（　　）

（21）若两分子间距离减小，分子间斥力增大，引力减小，合力为斥力（　　）

（22）当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小（　　）

（23）分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增加时，分子间的引力增大，斥力减小（　　）

（24）分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，先减小后增大（　　）

（25）分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小（　　）

（26）随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小（　　）

（27）分子间的距离为r0时，分子间作用力的合力为零，分子势能最小（　　）

（28）同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现（　　）

（29）大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体（　　）

（30）单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的（　　）

（31）单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点（　　）

（32）晶体在各个方向上的导热性能相同，体现为各向同性（　　）

（33）单晶体的物理性质具有各向异性（　　）

（34）太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果（　　）

（35）漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面的观察是圆形的，是油滴液体呈各向同性的缘故（　　）

（36）液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引（　　）

（37）由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势（　　）

（38）液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部（　　）

（39）液体表面的分子距离大于分子间的平衡距离，使得液面有表面张力（　　）

（40）叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用（　　）

（41）肥皂水的水面能托住小的硬币主要与液体的表面张力有关（　　）

（42）雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力（　　）

（43）液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征（　　）

（44）液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点（　　）

（45）当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大（　　）

（46）空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快（　　）

（47）只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数（　　）

（48）用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就可以求出该种气体的分子质量（　　）

（49）已知某气体的摩尔体积V，再知道阿伏加德罗常数NA，就可以求出一个气体分子的体积（　　）

（50）只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积（　　）

（51）达到热平衡的两个物体具有相同的热量（　　）

（52）物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大（　　）

（53）温度升高时物体内的每个分子的运动速率一定增大（　　）

（54）物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能（　　）

（55）物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和（　　）

（56）温度升高，物体内每个分子的动能一定增大（　　）

（57）相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大（　　）

（58）气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力（　　）

（59）单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大（　　）

（60）气体的压强是由于大量分子频繁撞击器壁产生的（　　）

（61）若气体的温度不变，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多（　　）

（62）一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少（　　）

（63）从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关（　　）

（64）气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关（　　）

（65）单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小（　　）

高考预测1　关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是________.

A.在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力

B.分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零

C.当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小

D.分子间距离越大，分子间的斥力越小

E.两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢

高考预测2　分子在不停地做无规则运动，它们之间存在着相互作用.这两种相互的因素决定了分子的三种不同的聚集形态：

固体、液体和气体.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.液体表面层中分子间的相互作用表现为引力

C.液体的蒸发现象在任何温度下都能发生

D.汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的

E.有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高

高考预测3　下列说法正确的是________.

A.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的

B.在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力

C.脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液

D.土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松

E.人们可以利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，进而了解机体对药物的吸收等生理过程

规律总结

1.分子动理论

（1）分子大小

①阿伏加德罗常数：

NA＝6.02×1023mol－1.

②分子体积：

V0＝

（占有空间的体积）.

③分子质量：

m0＝

.

④油膜法估测分子的直径：

d＝

.

（2）分子热运动的实验基础：

扩散现象和布朗运动.

①扩散现象特点：

温度越高，扩散越快.

②布朗运动特点：

液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈.

（3）分子间的相互作用力和分子势能

①分子力：

分子间引力与斥力的合力.分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快.

②分子势能：

分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0（分子间的距离为r0时，分子间作用的合力为0）时，分子势能最小.

2.固体和液体

（1）晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体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，所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性.

（3）液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切.

高考题型二热力学定律的理解

【例2】（2016·全国乙卷·33

（1））关于热力学定律，下列说法正确的是________.

A.气体吸热后温度一定升高

B.对气体做功可以改变其内能

C.理想气体等压膨胀过程一定放热

D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

高考预测4关于热力学定律的理解，下列说法是否正确（正确的打“√”号，错误的打“×”号）

（1）外界对系统做功，其内能一定增加（　　）

（2）系统从外界吸收热量，其内能一定增加（　　）

（3）一定质量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变（　　）

（4）一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能增大（　　）

（5）在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降（　　）

（6）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程外界对其做功，瓶内空气内能增加（　　）

（7）热量能够自发地从高温物体传导到低温物体，但不能自发地从低温物体传导到高温物体（　　）

（8）利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的（　　）

（9）自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的（　　）

（10）功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程（　　）

（11）空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性（　　）

（12）不断改进工艺，热机的效率可能达到100%（　　）

（13）热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体，是因为违背了热力学第一定律（　　）

（14）“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律（　　）

（15）“第二类永动机”不可能制成是因为它违反了能量守恒定律（　　）

高考预测5　（2016·全国丙卷·33

（1））关于气体的内能，下列说法正确的是______.

A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C.气体被压缩时，内能可能不变

D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

规律总结

1.物体内能变化的判定：

温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化.

2.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；系统对外界做功，W<0.系统从外界吸收热量，Q>0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU>0；系统内能减少，ΔU<0.

3.热力学第二定律的表述：

（1）热量不能自发地从低温物体传到高温物体（按热传递的方向性表述）.

（2）不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响（按机械能和内能转化的方向性表述）.（3）第二类永动机是不可能制成的.

高考题型三气体实验定律的应用

【例3】（2016·全国丙卷·33

（2））一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图1所示.用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg.环境温度不变.（结果保留三位有效数字）

图1

高考预测6　如图2所示，容积为V0的光滑柱形汽缸竖直放置，用质量不计的活塞将一定质量的理想气体和一固体封闭在汽缸内.汽缸内设有卡环ab，卡环位于汽缸深度一半的位置.开始时活塞位于汽缸顶部，将一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面，活塞最终下降到汽缸深度五分之四的位置，再将相同质量的九小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面，活塞最终刚好降至卡环处，又将同样四小盒沙子倒在活塞的上表面，然后缓慢加热汽缸.已知大气压强为p0，气体初始温度为T0.试求：

图2

（1）汽缸内固体的体积；

（2）当活塞刚好离开卡环ab时气体的温度.

高考预测7　如图3所示，粗细均匀的L形细玻璃管AOB，OA、OB两部分长度均为20cm，OA部分水平、右端开口，管内充满水银，OB部分竖直、上端封闭.现将玻璃管在竖直平面内绕O点逆时针方向缓慢旋转53°，此时被封闭气体长度为x.缓慢加热管内封闭气体至温度T，使管内水银恰好不溢出管口.已知大气压强为75cmHg，室温为27℃，sin53°＝0.8，

≈111.求：

图3

（1）气体长度x；

（2）温度T.

规律总结

1.气体实验定律

（1）等温变化：

pV＝C或p1V1＝p2V2；

（2）等容变化：

＝C或

＝

；

（3）等压变化：

＝C或

＝

；

（4）理想气体状态方程：

＝C或

＝

.

2.应用气体实验定律的三个重点环节

（1）正确选择研究对象：

对于变质量问题要保证研究质量不变的部分；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系.

（2）列出各状态的参量：

气体在初、末状态，往往会有两个（或三个）参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律.

（3）认清变化过程：

准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律.

高考题型四热学中的综合问题

【例4】如图4所示，汽缸开口向右、固定在水平桌面上，汽缸内用活塞（横截面积为S）封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计.轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上的重物（质量为m）连接.开始时汽缸内外压强相同，均为大气压p0（mg

图4

（1）重物刚离地面时汽缸内气体的温度T1；

（2）气体体积减半时的温度T2；

（3）在如图5所示的坐标系中画出气体状态变化的整个过程，标注相关点的坐标值.

图5

高考预测8　为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样.假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统.

（1）求此时航天服内气体的压强，并从微观角度解释压强变化的原因.

（2）若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢恢复到0.9atm，则需补充1atm的等温气体多少升？

高考预测9如图6所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强1.2p0的理想气体，p0与T0分别为大气的压强和温度.已知：

气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求：

图6

（1）汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；

（2）在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.

参考答案

【例1】答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）√　（6）×　（7）×　（8）√　（9）×　（10）√　（11）√　（12）×（13）√　（14）√　（15）√　（16）√　（17）×　（18）×　（19）√　（20）×　（21）×　（22）×　（23）×　（24）×　（25）√　（26）×　（27）√　（28）√　（29）×　（30）√　（31）√　（32）×　（33）√　（34）√　（35）×　（36）√　（37）×　（38）×　（39）√　（40）√　（41）√　（42）√　（43）√　（44）√　（45）×　（46）×　（47）√　（48）×　（49）×　（50）×　（51）×　（52）√　（53）×　（54）×　（55）√　（56）×　（57）√　（58）√　（59）×　（60）√　（61）√　（62）√　（63）×　（64）√　（65）×

高考预测1　答案　ADE

解析　在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力和斥力，选项A正确；分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；当分子间作用力表现为引力时，随分子间的距离增大，克服分子力做功，故分子势能增大，选项C错误；分子间距离越大，分子间的引力和斥力都是越小的，选项D正确；两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项E正确；故选A、D、E.

高考预测2　答案　BCE

解析　无论固体、液体和气体，分子都在做永不停息的无规则运动，A错.当分子间距为r0时，分子引力和分子斥力相等，液体表面层的分子比较稀疏，分子间距大于r0，所以分子间表现为引力，B正确.蒸发是液体表面分子无规则运动的情况，C正确.汽化是物质从液态变成气态的过程，汽化分蒸发和沸腾.而不是分子间相互排斥而产生的，D错.冰在融化的过程中吸收热量温度不升高，E正确.

高考预测3　答案　BCE

【例2】答案　BDE

解析　气体内能的改变ΔU＝Q＋W，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W<0，由理想气体状态方程

＝C，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，ΔU>0，由ΔU＝Q＋W，知Q>0，气体一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据热平衡性质，E选项正确.

高考预测4答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×　（7）√　（8）√　（9）√　（10）×　（11）×　（12）×（13）×　（14）√　（15）×

高考预测5　答案　CDE

解析　质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，则其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据

＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以理想气体的内能与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确.

【例3】答案　144cmHg　9.42cm

解析　设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得

p1＝p0＋（20.0－5.00）cmHg＝90cmHg　l1＝20.0cm①

l1′＝（20.0－

）cm＝12.5cm②

由玻意耳定律得

p1l1S＝p1′l1′S③

联立①②③式和题给条件得

p1′＝144cmHg④

依题意

p2′＝p1′⑤

l2′＝4.00cm＋

cm－h＝11.5cm－h⑥

由玻意耳定律得

p2l2S＝p2′l2′S⑦

联立④⑤⑥⑦式和题给条件得

h≈9.42cm

高考预测6　答案　

（1）

V0　

（2）

T0

解析　

（1）设加一小盒沙子对气体产生的压强为p，固体的体积为VA由玻意耳定律得：

第一次加沙子后p0（V0－VA）＝（p0＋p）（

V0－VA）

第二次加沙子后p0（V0－VA）＝（p0＋10p）（

V0－VA）

联立解得：

VA＝

V0，p＝0.5p0

（2）活塞恰好离开卡环ab时，理想气体的压强p′＝p0＋14p＝8p0

气体加热过程体积不变，由盖－吕萨克定律得：

＝

解得T＝

T0

高考预测7　答案　

（1）17.1cm　

（2）364K

解析　

（1）转动过程，温度不变，设玻璃管的横截面积为S

p1＝75cmHg，L1＝20cm；

p2＝75＋[x·sin53°－（20－x）cos53°]＝63＋1.4x

L2＝x

由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S

得气体长度x≈17.1cm

（2）加热管内封闭气体至温度T时，

T1＝（273＋27）K＝300K

p3＝75＋20sin53°cmHg＝91cmHg

与初状态比较，为等容变化，由

＝

得T＝364K

【例4】答案　

（1）

（2）

　（3）见解析图

解析　

（1）p1＝p0，p2＝p0－

等容过程：

＝

解得：

T1＝

（2）等压过程：

＝

解得：

T2＝

（3）如图所示

高考预测8　答案　

（1）0.5atm　在气体体积变大的过程中，该气体的分子密度变小，而温度不变，即分子的平均动能不变，故该气体的压强减小

（2）1.6L

解析　

（1）气体的状态参量：

p1＝1atm，V1＝2L，V2＝4L，

气体发生等温变化，由玻意耳定律得：

p1V1＝p2V2，

解得：

p2＝0.5atm；

由于气体的压强与分子密度和分子平均动能有关，在气体体积变大的过程中，该气体的分子密度变小，而温度不变，即分子的平均动能不变，故该气体的压强减小.

（2）设需要1atm的等温气体V，以该气体和航天服原有气体为研究对象，

p3＝0.9atm，V3＝4L，由玻意耳定律得：

p1V1＋p1V＝p3V3，

解得：

V＝1.6L.

高考预测9答案　

（1）

V　

（2）

p0V＋αT0

解析　

（1）在气体由压强p＝1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T＝2.4T0变为T1，由查理定律得：

＝

，解得T1＝2T0

在气体温度由T1变为T0过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，

由盖－吕萨克定律得

＝

得V1＝

V

（2）在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W＝p0（V－V1）

在这一过程中，气体内能的减少为ΔU＝α（T1－T0）

由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q＝W＋ΔU

解得Q＝

p0V＋αT0