专题12 热学定律及能量守恒问题（讲义）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题12 热学定律及能量守恒问题 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练习 考点内容 考情预测 分子力、分子力做功和分子势能 高考主要通过理想气体分子间的作业力，气体状态变化以及结合热力学定律进行命题设计，体现物理对热学模型的理解，从而对科学技术发展所产生的指导、创新等作用。在解决此类问题时要分析题意中的情境，抓住问题实质，具备一定的图像分析能力和数学推导能力。主要考查的知识点有:分子间作用力、理想气体状态变化的图像分析、用油膜估测分子大小，以及热力学定律及能量守恒方程的分析等。 2024年备考建议热力学定律结合理想气体的状态分析是各省市常考的重难点，以及分子间作用力的图像分析，理想气体状态变化图像的分析等。 气体状态变化的图象问题 实验：用油膜法估测分子大小 热力学定律与气体状态变化的综合运用 学 习 目 标 1. 熟悉分子间作业力和分子势能、分子动能等的变化影响因素。 2.理解理想气体状态变化图像的分析，以及结合热力学定律和能量守恒定律进行能量转化分析。 3.掌握用油膜法估测分子大小的实验原理，步骤，注意事项等。 【典例1】（2023·海南·统考高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（   ）    A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 【典例2】（2023·重庆·统考高考真题）密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【典例3】（2023·北京·统考高考真题）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径 。 考向01 分子力、分子力做功和分子势能 分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下： 分子力F 分子势能Ep 随分子间距的变化图象 随分子间距的变化情况 r＜r0 F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＜F斥，F表现为斥力 r增大，分子力做正功，分子势能减小；r减小，分子力做负功，分子势能增加 r＞r0 F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＞F斥，F表现为引力 r增大，分子力做负功，分子势能增加；r减小，分子力做正功，分子势能减小 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 分子势能最小，但不为零 r＞10r0 (10－9m) F引和F斥都已十分微弱，可以认为F＝0 分子势能为零 判断分子势能变化的两种方法 (1)利用分子力做功判断 分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加． (2)利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断 如图所示，仅受分子力作用，分子动能和势能之和不变，根据Ep变化可判知Ek变化．而Ep变化根据图线判断．但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆． 考向02 气体状态变化的图象问题 1.一定质量的气体不同图象的比较 2.气体状态变化的图象的应用技巧 (1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程． (2)在V－T图象(或p－T图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大． 考向03 实验：用油膜法估测分子大小 1. 实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径． 2．实验器材：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 3．实验步骤： (1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液． (2)往边长为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上． (3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴