专题九 热学-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

高考题型1　热学基本知识 【例1】　两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能__________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线__________(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。 [答案]　大于　① [解析]　对活塞分析有p＝ 因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，故稳定后有pA>pB；所以在达到平衡过程中外界对气体做功有WA>WB 则根据ΔU＝W＋Q 因为汽缸和活塞都是绝热的，故有ΔUA>ΔUB 即重新平衡后A汽缸内的气体内能大于B汽缸内的气体内能； 由图中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，所以由前面分析可知B汽缸温度较低，故曲线①表示汽缸B中气体分子的速率分布。 【技巧点拨】 1．分子动理论 (1)分子大小 ①阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023 mol－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，分子间作用力的合力为0时，分子势能最小。 2．固体、液体和气体 (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。 3．热力学定律 (1)热力学第一定律ΔU＝Q＋W (2)热力学第二定律 ①热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化； ②不可能从单一热源吸收热量并使之完全转化为功，而不引起其他变化。 1．以下说法中不正确的是(　　) A．布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，温度越高、微粒越大，运动越显著 B．雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果 C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性 D．达到热平衡的系统一定具有相同的温度 [答案]　A [解析]　布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，温度越高、微粒越小，运动越显著，A错误，符合题意；表面张力使得液体表面有收缩的趋势，雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果，B正确，不符合题意；液晶是一种特殊的物质形态，它既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，C正确，不符合题意；温度是否相等是两个系统是否达到热平衡的标志，因此达到热平衡的系统一定具有相同的温度，D正确，不符合题意。故选A。 2．如图所示，有一分子位于坐标原点O处不动，另一分子位于x轴上，纵坐标表示这两个分子的分子势能Ep，分子间距离为无穷远时，分子势能Ep为0，另一分子(　　) A．在x0处所受分子力为0 B．从x1处向左移动，分子力一直增大 C．从x1处向右移动，分子力一直增大 D．在x2处由静止释放可运动到x0处 [答案]　B [解析]　在x0处所受分子力不为0，在x1处所受分子力为0，A项错误；从x1处向左移动，由图像斜率可知，分子力一直增大，B项正确；从x1处向右移动，分子力先增大后减小，C项错误；由分子势能曲线对称看出，在x2处由静止释放不能运动到x0处，D项错误；故选B。 3．一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ba的延长线通过坐标原点，气体a、b、c、d四个状态的压强与温度的关系如图所示，则(　　) A．气体在bc过程中体积的变化量等于da过程中体积的变化量 B．气体在ab过程中内能的增加量小于cd过程中内能的减少量 C．气体在ab过程中吸收的热量等于cd过程中放出的热量 D．气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量 [答案]　D [解析]　气体在bc过程是等温压缩，压强增大到b态的1.5倍，则体积变为b态的；da过程是等温膨胀，压强变为d态压强的，则体积变为d态体积的2倍；因ab两态体