高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第二節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒課件.ppt

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第二節(jié)固體 液體和氣體 第十一章熱學(xué) 一 固體1 分類 固體分為 和 兩類 晶體分 和 晶體 非晶體 單晶體 多晶體 2 晶體與非晶體的比較 規(guī)則 確定 各向異性 1 關(guān)于晶體和非晶體 下列說法正確的是 A 有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B 晶體的各向同性是由于組成它的微粒是按照一定的規(guī)則排列的 具有空間上的周期性C 晶體一定具有各向異性的特點D 某些物質(zhì)微粒能夠形成幾種不同的空間分布 D 二 液體1 液體的表面張力 1 作用 液體的表面張力使液面具有 的趨勢 2 方向 表面張力跟液面相切 跟這部分液面的分界線 3 大小 液體的溫度越高 表面張力越小 液體中溶有雜質(zhì)時 表面張力變小 液體的密度越大 表面張力越大 收縮 垂直 2 液晶的物理性質(zhì) 1 具有液體的流動性 2 具有晶體的光學(xué)各向異性 3 在某個方向上看 其分子排列比較整齊 但從另一方向看 分子的排列是雜亂無章的 2 下列說法正確的是 A 液體表面層的分子分布比內(nèi)部密B 王亞平太空授課中水球的形成是液體表面張力作用的結(jié)果C 液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的 具有各向異性D 液晶顯示屏是利用液晶的光學(xué)各向異性制成的 BD 三 飽和汽濕度1 飽和汽與未飽和汽 1 飽和汽 與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽 2 未飽和汽 沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽 2 飽和汽壓 1 定義 飽和汽所具有的壓強 2 特點 液體的飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度越高 飽和汽壓越大 且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān) 3 關(guān)于飽和汽 下面說法正確的是 A 達飽和汽時液面上的氣體分子的密度不斷增大B 達飽和汽時液面上的氣體分子的密度不變C 將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持溫度不變 減小體積D 將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持體積不變 降低溫度 BCD 四 氣體1 氣體分子運動的特點 1 氣體分子間距 分子力可以忽略 因此分子間除碰撞外不受其他力的作用 故氣體能充滿它能達到的整個空間 2 分子做無規(guī)則的運動 速率有大有小 且時刻變化 大量分子的速率按 中間多 兩頭少 的規(guī)律分布 3 溫度升高時 速率小的分子數(shù) 速率大的分子數(shù) 分子的平均速率將 但速率分布規(guī)律不變 較大 減少 增加 增大 2 氣體實驗三定律 溫度 體積 壓強 p1V1 p2V2 4 2014 高考福建卷 如圖 橫坐標(biāo)v表示分子速率 縱坐標(biāo)f v 表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比 圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是 A 曲線 B 曲線 C 曲線 D 曲線 D 五 理想氣體狀態(tài)方程1 理想氣體 1 宏觀上講 理想氣體是指在任何溫度 任何壓強下始終遵從氣體實驗定律的氣體 實際氣體在壓強不太大 溫度不太低的條件下 可視為理想氣體 2 微觀上講 理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力 分子本身沒有體積 即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間 5 2014 高考福建卷 如圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強p與體積V關(guān)系圖象 它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B 再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C 設(shè)A B C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA TB TC 則下列關(guān)系式中正確的是 A TA TB TB TCB TA TB TB TCC TA TB TB TCD TA TB TB TC C 考點一固體和液體的性質(zhì) 考點二氣體壓強的產(chǎn)生與計算 考點三氣體狀態(tài)變化的圖象問題 考點四理想氣體狀態(tài)方程與實驗定律的應(yīng)用 考點一固體和液體的性質(zhì)1 晶體和非晶體 1 單晶體具有各向異性 但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性 2 只要是具有各向異性的物體必定是晶體 且是單晶體 3 只要是具有確定熔點的物體必定是晶體 反之 必是非晶體 2 液體表面張力 1 形成原因 表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大 分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 2 表面特性 表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力 使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜 分子勢能大于液體內(nèi)部的分子勢能 3 表面張力的方向 和液面相切 垂直于液面上的各條分界線 4 表面張力的效果 表面張力使液體表面具有收縮趨勢 使液體表面積趨于最小 而在體積相同的條件下 球形的表面積最小 5 表面張力的大小 跟邊界線的長度 液體的種類 溫度都有關(guān)系 人類對物質(zhì)屬性的認(rèn)識是從宏觀到微觀不斷深入的過程 以下說法正確的是 A 液晶的分子勢能與體積有關(guān)B 晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的C 溫度升高 每個分子的動能都增大D 露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 AD 解析 液晶是一類處于液態(tài)和固態(tài)之間的特殊物質(zhì) 其分子間的作用力較強 在體積發(fā)生變化時需要考慮分子間力的作用 分子勢能和體積有關(guān) A正確 晶體分為單晶體和多晶體 單晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性 多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 B錯誤 溫度升高時 分子的平均動能增大 但不是每一個分子動能都增大 C錯誤 露珠由于受到表面張力的作用 表面積有收縮到最小的趨勢即呈球狀 D正確 1 2013 高考上海卷 液體與固體具有的相同特點是 A 都具有確定的形狀B 體積都不易被壓縮C 物質(zhì)分子的位置都確定D 物質(zhì)分子都在固定位置附近振動解析 液體沒有確定的形狀 物質(zhì)分子的位置也不確定 A C D均錯 B 考點二氣體壓強的產(chǎn)生與計算1 產(chǎn)生的原因由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁 形成對器壁各處均勻 持續(xù)的壓力 作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強 2 決定因素 1 宏觀上 決定于氣體的溫度和體積 2 微觀上 決定于分子的平均動能和分子的密集程度 3 平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法 1 液片法 選取假想的液體薄片 自身重力不計 為研究對象 分析液片兩側(cè)受力情況 建立平衡方程 消去面積 得到液片兩側(cè)壓強相等方程 求得氣體的壓強 2 力平衡法 選取與氣體接觸的液柱 或活塞 為研究對象進行受力分析 得到液柱 或活塞 的受力平衡方程 求得氣體的壓強 3 等壓面法 在連通器中 同一種液體 中間不間斷 同一深度處壓強相等 4 加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選取與氣體接觸的液柱 或活塞 為研究對象 進行受力分析 利用牛頓第二定律列方程求解 如圖所示 光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸 汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞 活塞面積為S 現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸 最后汽缸和活塞達到相對靜止?fàn)顟B(tài) 求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p 已知外界大氣壓為p0 2 2014 高考浙江自選模塊改編 如圖所示 內(nèi)壁光滑的圓柱型金屬容器內(nèi)有一個質(zhì)量為m 面積為S的活塞 容器固定放置在傾角為 的斜面上 一定量的氣體被密封在容器內(nèi) 溫度為T0 活塞底面與容器底面平行 距離為h 已知大氣壓強為p0 重力加速度為g 求 容器內(nèi)氣體壓強為多大 考點三氣體狀態(tài)變化的圖象問題 p V pV CT 其中C為恒量 即pV之積越大的等溫線溫度越高 線離原點越遠 p T V T 一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的a b b c c d d a四個過程 其中bc的延長線通過原點 cd垂直于ab且與水平軸平行 da與bc平行 則氣體體積在 A a b過程中不斷增加B b c過程中保持不變C c d過程中不斷增加D d a過程中保持不變 解析 由圖象可知a b溫度不變 壓強減小 所以體積增大 b c是等容變化 體積不變 因此A B正確 c d體積不斷減小 d a體積不斷增大 故C D錯誤 AB 方法總結(jié) 氣體狀態(tài)變化圖象的應(yīng)用技巧 1 求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題 應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài) 它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量 圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程 2 在V T圖象 或p T圖象 中 比較兩個狀態(tài)的壓強 或體積 大小 可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小 其規(guī)律是 斜率越大 壓強 或體積 越小 斜率越小 壓強 或體積 越大 3 1 為了將空氣裝入氣瓶內(nèi) 現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮 空氣可視為理想氣體 下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是 B 2 帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體 氣體開始處于狀態(tài)A 由過程AB到達狀態(tài)B 后又經(jīng)過程BC到達狀態(tài)C 如圖所示 設(shè)氣體在狀態(tài)A時的壓強 體積和溫度分別為pA VA和TA 在狀態(tài)B時的體積為VB 在狀態(tài)C時的溫度為TC 求氣體在狀態(tài)B時的溫度TB 求氣體在狀態(tài)A的壓強pA與狀態(tài)C的壓強pC之比 考點四理想氣體狀態(tài)方程與實驗定律的應(yīng)用 3 應(yīng)用狀態(tài)方程或?qū)嶒灦山忸}的一般步驟 1 明確研究對象 即某一定質(zhì)量的理想氣體 2 確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1 V1 T1及p2 V2 T2 3 由狀態(tài)方程或?qū)嶒灦闪惺角蠼?4 討論結(jié)果的合理性 2014 高考山東卷 一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示 將一質(zhì)量M 3 103kg 體積V0 0 5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上 向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體 開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h1 40m 筒內(nèi)氣體體積V1 1m3 在拉力作用下浮筒緩慢上升 當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時 拉力減為零 此時氣體體積為V2 隨后浮筒和重物自動上浮 求V2和h2 已知大氣壓強p0 1 105Pa 水的密度 1 103kg m3 重力加速度的大小g 10m s2 不計水溫變化 筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體 浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略 解析 當(dāng)F 0時 由平衡條件得Mg g V0 V2 代入數(shù)據(jù)得V2 2 5m3 設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài) 末態(tài)的壓強分別為p1 p2 由題意得 p1 p0 gh1 p2 p0 gh2 在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變 由玻意耳定律得p1V1 p2V2 聯(lián)立 式 代入數(shù)據(jù)得h2 10m 答案 2 5m310m 4 2015 石家莊模擬 如圖所示 U形管右管橫截面積為左管橫截面積的2倍 在左管內(nèi)用水銀封閉一段長為26cm 溫度為280K的空氣柱 左右兩管水銀面高度差為36cm 外界大氣壓為76cmHg 若給左管的封閉氣體加熱 使管內(nèi)氣柱長度為30cm 則此時左管內(nèi)氣體的溫度為多少 答案 371 5K 方法技巧 兩部分氣 問題的求解技巧 10分 2014 高考新課標(biāo)全國卷 如圖 兩汽缸A B粗細均勻 等高且內(nèi)壁光滑 其下部由體積可忽略的細管連通 A的直徑是B的2倍 A上端封閉 B上端與大氣連通 兩汽缸除A頂部導(dǎo)熱外 其余部分均絕熱 兩汽缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a b 活塞下方充有氮氣 活塞a上方 審題點睛 1 活塞上升的過程中 氮氣的狀態(tài)變化遵守什么規(guī)律 活塞a是否移動 2 繼續(xù)加熱氮氣的過程中 氧氣的狀態(tài)變化遵守什么規(guī)律 末態(tài)時兩種氣體的壓強有何關(guān)系 總結(jié)提升 解決此類問題的一般思路 1 每一部分氣體分別作為研究對象 2 分析每部分氣體的初 末狀態(tài)參量 判定遵守的定律 3 列出氣體實驗定律或狀態(tài)方程 4 列出兩部分氣體初 末狀態(tài)各參量之間的關(guān)系方程 5 聯(lián)立方程組求解 5 如圖所示 絕熱汽缸A與導(dǎo)熱汽缸B均固定于地面上 由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸均無摩擦 兩汽缸內(nèi)裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體 開始時體積均為V0 溫度均為T0 緩慢加熱A中氣體 停止加熱達到穩(wěn)定后 A中氣體壓強為原來的1 2倍 設(shè)環(huán)境溫度始終保持不變 求汽缸A中氣體的體積VA和溫度TA