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1、2020届高考物理复习学案热力学和量子论 第一部分、热学【命题趋向】热学部分共有12个知识点，全部为类要求，其中分子动理论的三个观点及微观量的估算、内能、热力学定律和气体压强是重点。热学基本上是独立成体系，在每年的高考中都是单独命题，主要题型为选择题。利用阿伏加德罗常数求分子的直径、分子的质量、估算分子个数以及布朗运动、分子间相互作用力随分子间距离变化的关系、内能、热力学第一、二定律是高考常考知识点，气体压强的知识考查也有上升趋势，难度中等或中等偏下的。【考点透视】一、分子动理论的三个观点及微观量的估算1分子估算的有关量和几个关系，其中阿伏加德罗常数是联系微量与宏观量的桥梁；分 子的体积计算时
2、要注意建立几种模型。2分子热运动：扩散现象是分子的无规则运动；而布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是 液体分子的无规则运动的反应，恰好说明了分子运动的无规则、永不停息、与温度有关。 3分子间存在相互作用力：重点理解分子力变化曲线和引力和斥力都随距离的变化而变化， 但斥力随距离的变化快的规律。二、物体的内能1物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能。温度是分子平均动能的标志。2分子势能由分子间的相互作用和相对位置决定，分子势能变化与分子力做功有关。分子 力做正功，分子势能减小。3物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。4改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。三、热力学定律1热力学第一定律的
3、数学表达式为：，表达了功和热量与物体内能变化之间 确定的数量关系。2热力学第二定律的两种表述的实质是：从做功与热传递两个角度描述了与热现象有关的 宏观过程都具有方向性，这种方向性是自然发生的，要使其反方向发生必须提供一定的 条件而引起一些其他变化。3能量守恒定律是自然界的普遍规律。 四、气体的状态参量的关系1气体的压强：气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的，气体的压强与单位体 积的分子数和分子的平均动能有关。2气体的体积、压强和温度的关系：对一定质量的理想气体（实际气体在常温下可视为理 想气体）（恒量）。 【例题解析】题型一 热现象和概念辨析题型特点：题目一般选教材中一些重要的演示实验
4、、常见热现象、重要概念的理解写成选项，考查对重要热现象和热学概念的掌握情况。解题策略：这类题目较基础，属于送分题。在平常的学习中，要关注对物理概念辨析的有关说法（或否定）特例进行积累，正确理解基本概念、基本定律的形成过程例1下列叙述正确的是（ ）A理想气体压强越大，分子的平均动能越大B自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C外界对理想气体做正功，气体的内能不一定增大 D温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大解析：气体的压强是大量分子对器壁碰撞产生的，影响气体压强的因素有两个：分子的平均动能和气体分子密度，故A错；自发的热现象都具有方向性，所以B正确；改变物体的内能有两种方式，若对气
5、体做正功的同时放出热量，则内能有可能减小，所以C也正确；单个分子的热运动具有无规则性和随机性，所以D选项错误，正确选项为BC。点拨：该题重点是对有关热现象进行辨析，虽然是对多个现象进行了组合，但题目都比较简单，完全来源于教材。因此，在学习中要做到理解、识记基本的现象和一些特例，善于比较、鉴别一些似是而非的说法变式训练1：下列说法中正确的是（ ）A理想气体的压强是由于其受重力作用而产生的B热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向 性C热力学温度的零度是一切物体低温的极限，只能无限接近，但不可能达到D气体分子的热运动的速率是遵循统计规律的 （答案：BD）题型二 微观
6、量的估算题型特点：题目一般要以阿伏加德罗常数为联系桥梁对分子、原子或原子核进行有关量的计算，考查对分子数量、分子大小的理解情况解题策略：这类题目较难度不是太大，但往往比较繁杂。在平常的学习中，要关注运算能力的培养，要过细完成具体的运算过程例2粒子与金原子核发生对心碰撞时，能够接近金原子核中心的最小距离为m，已知金原子的摩尔质量为kg/mol，阿伏加德罗常数为个/mol，则由此可估算出金原子核的平均密度为（ ）A BC D解析：lmol的任何物质，都含有NA(阿伏加德罗常数)个分子(或原子)，其摩尔质量Mmol恒等于NA个分子(或原子)质量为m的质量总和，据此可求出一个分子(或原子)的质量为20
7、202018。把上述思路用于本题，一个金原子的质量为金原子核几乎集中了金原子的全部质量，故可认为金原子核的质量近似等于金原子的质量m，如果把金原子核想象成一个球体，由粒子能够接近金原子核中心的最小距离可推知，金原子核的半径r近似等于且不会大于这一最小距离，综合上述两点，便可求出金原子核的平均密度近似等于且不会小于下式所求的值即 ，故选项B正确点拨：估算固体或液体个分子(或原子)的直径和质量，要理解如下两个要点：忽略分子的间隙，建立理想化的微观结构模型，这是估算个分子(或原子)的体积和直径数量级的基础。用阿伏加德罗常数NA把宏现量摩尔质量Mmol，与摩尔体积Vmol跟微观量分子质量m与分子体积V
8、联系起来 变式训练2：假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取61023 mol1)（ ）A10年B1千年 C10万年D1千万年 （答案：C）题型三 热学概念与规律的理解题型特点：该类试题重点考查对热学基本概念与基本规律的理解，题目叙述简单但各个选项迷惑性强，似是而非解题策略：正确解决热学问题的首要要求是清楚基本概念和基本规律， 概念重在理解，一定要清楚它是从什么现象引出的，要注意各个基本概念之间常常存在因果关系，只有善于把握这种因果关系才能抓住解决问题的关键例3对一定量的气体，下列说法正确的是（ ）A在
9、体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功B在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功C在体积不断增大的过程中，内能一定增加D在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变解析：只要气体体积膨胀，气体就一定会对外界做功。故选项A正确；气体压强在不断增大的过程中，外界不一定对气体做功，因为有可能是气体体积不变，从外界吸热，自身温度升高，压强增大的情况，故选项B错误；气体体积在不断被压缩的过程中，外界对气体做了功，但其内能不一定增加，因为有可能对外放出了热量，如果放出的热量大于外界对气体做的功，其自身内能还要降低，故选项C错误；当气体在与外界没有发生任何热量交换的过程中内能有可能要改变，因为改
10、变内能有两种方式：做功和热传递，故选项D错误点拨：根据能量守恒定律、热力学第一定律来分析问题，先要弄清楚能量的转化关系和转化的方向，即物体是吸热还是放热，是物体对外做功还是外界对物体做功，最后判断内能是增加还是减少。变式训练3：地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）（ ）A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变 （答案：C）题型四 气体压强与气缸的应用题型特点：气缸活塞类试题是考查气体压强问题的极好载体，对近几年各类考试题（尤其是高考）进行研究，可以发
11、现气缸活塞类问题是高考中的“常客”，该类试题重点考查对热学基本规律的综合应用。解题策略：一是要能够利用物体平衡条件求气体压强。对于求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强问题，应对固体（如活塞等）进行受力分析，然后根据平衡条件求解。二是要会用理想气体状态参量的关系分析问题。例4如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)，现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达
12、到平衡态，经过此过程（ ）AEP全部转换为气体的内能BEP一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能CEP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能DEP一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其 余部分仍为弹簧的弹性势能解析：以活塞为研究对象，设初态时气体压强为P1，活塞质量为m，截面积为S，末态时的压强为P2，初态：，由题意可得末态位置必须高于初态位置，否则20202018不能平衡，则由和（绝热），W为正，也必为正,温度升高,内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知：，仍然具有一定弹性势能，D正确。点拨：本题考查力学与气体、与热力学第一定律的综合应用，解答本题
13、的关键是中间过程不考虑，只考虑初、末状态，热力学第一定律是研究内能、热量与功之间关系的，反映了改变内能的方式既可以通过做功也可以通过热传递。变式训练4：如图所示，绝热气缸直立于地面上，光滑绝热活塞封闭一定质量的气体并静止在A位置，气体分子间的作用力忽略不计，现将一个物体轻轻放在活塞上，活塞最终静止在B位置(图中未画出)，则活塞 （ ） A在B位置时气体的温度与在A位置时气体的温度相同 B在B位置时气体的压强比在A位置时气体的压强大C在B位置时气体单位体积内的分子数比在A位置时气 体单位体积内的分子数少D在B位置时气体分子的平均速率比在A位置时气体分子的平均速率大 （答案BD）【专题训练与高考预
14、测】1关于分子力，下列说法中正确的是（ ） A碎玻璃小能拼合在一起，说明分子间存在斥力 B将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力 C水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力 D固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力2下列说法中正确的是（ ） A常温常压下，质量相等、温度相同的氧气和氢气比较，氢气的内能比氧气的内能大 B0的冰融化为0oC的水时，分子平均动能一定增大 C随着分子间距离的增大，分子引力和分子斥力的合力(即分子力)一定减小 D用打气简不断给自行车轮胎加气时，由于空气被压缩，空气分子间的斥力增大，所 以越来越费力3根据热力学定律，可知下列说法中正确的是（ ）A利用浅层海水和深层海水间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机
