19 第1阶段 专题5 第3讲 热学-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习讲义（新教材）

　热学 【高考定位】　近年高考考查的题型为选择(或填空)题和计算题。考查的内容均为热学主干知识，包括分子间的作用力、分子势能、内能、气体压强的微观解释、两个热力学定律、气体实验定律、气体的图像等。计算题多以“汽缸—活塞”模型和“玻璃管—液柱”模型呈现，也有可能会出现两种模型组合到一起的情况。2024年气体“变质量”模型有可能继续考查。 突破点一　分子动理论　固体　液体 1．分子动理论的三个核心要点 (1)分子模型、分子数。 ①分子模型：球模型和立方体模型。 ②分子数：N＝nNA＝NA＝NA(固体、液体)。 (2)分子运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大。 (3)分子势能、分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示。 2．固体和液体的主要特点 (1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同。 项目 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 物理性质 各向异性 各向同性 熔点 确定 不确定 原子排列 有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则 联系 晶体与非晶体在一定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。 3．解决估算类问题的三点注意事项 (1)固体、液体分子可认为紧靠在一起，可看成球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占的空间。 (2)状态变化时分子数不变。 (3)阿伏加德罗常数是宏观量与微观量的联系桥梁，计算时要抓住三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量。 1．(多选)(2023·安徽省蚌埠市月考)在空气中飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞。下列关于飞沫微粒运动的说法正确的是(　　) A．飞沫微粒的运动是布朗运动 B．飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为空气浮力的作用 C．飞沫微粒越小，其运动越明显 D．环境温度越高，飞沫微粒的运动越明显 2．石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1 mm的石墨大概包含三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则(　　) A．石墨中的碳原子静止不动 B．碳原子的直径大约为3×10-9 m C．石墨烯碳原子间只存在分子引力 D．石墨烯的熔化过程中，碳原子的平均动能不变 3．(2023·海南卷)如图所示为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子间平衡距离，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处的过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小 突破点二　气体实验定律　理想气体状态方程 1．压强的计算 (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。 (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 3．关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。 考向1　单气体多过程问题 [典例1]　(2023·吉林东北师大附中一模)如图1所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝2×10-3 m2、质量为m＝4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现将汽缸竖直放置，如图2所示，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)活塞与卡环之间的距离； (2)加热到525 K时封闭气体的压强。 [听课记录]