第一部分 专题六 第14讲 热学-【衡中学案】2025年高考物理二轮总复习学案

专题六!热学!原子物理 第"&讲!热学 一!分子动理论及热力学定律 "!估算问题 ""#油膜法估算分子直径)@ #U J "U为纯油酸体积$J为单分子油膜面积#% "$#分子总数);#.; > # / : +CV ,; > # U U +CV ; (> 注)对气体而言$;4 U U +CV ; )> % $!反映分子热运动规律的两个实例 ""#布朗运动)悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则!永不停息地运动$与颗粒大小!温度有关% "$#扩散现象)产生原因是分子永不停息地做无规则运动$与温度有关% %!对热力学定律的理解 ""#热力学第一定律 # L#E3F$其中F和E的符号可以这样确定)只要对内能增加有正贡献的就为正 值$反之则为负值% "$#对热力学第二定律的理解)热量可以由低温物体传到高温物体$也可以从单一热源吸收热量全部转化 为功$但这些过程不可能自发进行而不产生其他影响% !)! 二!气体实验定律和理想气体状态方程 一!两种模型 "!球体模型(一个分子体积U#& % ) < % # " / ) @ % $@为分子的直径$适于估算液体!固体分子直径% $!立方体模型(一个分子占据的平均空间U#@%$@为分子的间距$适于估算气体分子间距% 二!应用热力学第一定律的看到与想到 "!看到&绝热过程'$想到E#($则F# # L% $!看到&等容过程'$想到F#($则E# # L% %!对于理想气体看到&等温过程'$想到 # L#($则F3E#(% !" " %-c²^ ³b^ ´L^ µL !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!"$($%#海南高考卷%下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 "!!# >!分子间距离大于) ( 时$分子间表现为斥力 @!分子从无限远靠近到距离) ( 处过程中分子势能变大 A!分子势能在) ( 处最小 B!分子间距离小于) ( 且减小时$分子势能在减小 !!"$($&#山西太原模拟%下列选项正确的是 "!!# >!液晶和晶体都有各向异性的特点 @!水黾能停在水面上与液体的表面张力有关 A!分子间的相互作用力随着分子间距离的增大$一定先减小后增大 B!理想气体分子间距较大$分子力表现为引力$分子势能随分子间距的增大而增大 "!"$($&#云南普洱模拟%明明爸爸用4' a的热水泡了一杯茶水$他旋紧杯盖$茶水上方封闭了一 定量的空气"可视为理想气体#$等待"小时后水温变为$' a$在此过程中$对封闭空气"!!# >!每个空气分子占据的平均空间体积变小 @!速率大的分子所占的比例逐渐降低 A!每个空气分子的运动速率均变小 B!分子势能变小$内能变小 !)" !" $ ¶L·¸?:nc¹¶Lº)»¼ "!压强的计算 ""#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$压强单 位为G,% "$#水银柱密封的气体$应用H#H ( 3H B 或H#H ( 2H B 计算压强$压强H的单位为<+\;或++\;% $!合理选取气体变化所遵循的规律列方程 ""#若气体质量一定$H!U!1中有一个量不发生变化$则选用对应的气体实验定律列方程求解% "$#若气体质量一定$H!U!1均发生变化$则选用理想气体状态方程列式求解% %!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$再结 合气体实验定律或理想气体状态方程求解% !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!"$($&#全国甲卷%如图$一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体$一不计厚度的轻质活塞 可在汽缸内无摩擦滑动$移动范围被限制在卡销,!D之间$D与汽缸底部的距离67#"( 56$活 塞的面积为"!( P"( 2$ +$% 初始时$活塞在卡销,处$汽缸内气体的压强!温度与活塞外大气 的压强!温度相同$分别为"!( P"(' G,和%(( [% 在活塞上施加竖直向下的外力$逐渐增大外 力使活塞缓慢到达卡销D处"过程中气体温度视为不变#$外力增加到$(( .并保持不变% ""#求外力增加到$(( .时$卡销D对活塞支持力的大小( "$#再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高$求当活塞刚好能离开卡销D时气体的温度% !"$($&#海南卷%用铝制易拉罐制作温度计$一透明薄吸管里有一段油柱 "长度不计#粗细均匀$吸管与罐密封性良好$罐内气体可视为理想气体$ 已知罐体积为%%( <+%$薄吸管底面积(!' <+$$罐外吸管总长度为$( <+$ 当温度为$0 a时$油柱离罐口"( <+$不考虑大气压强变化$下列说法正确的是 "!!# >!若在吸管上标注等差温度值$则刻度左密右疏 @!该装置所测温度不高于%"!' a A!该装置所测温度不低于$%!' a B!其他条件不变$缓慢把吸管拉出来一点$则油柱离罐口距离增大 !)# !" % ½$0?:n¶L·¸?:¾¿g "!理想气体相关三量 # L!F!E的分析思路 ""#内能变化量 # L ! 由气体温度变化分析 # L)温度升高$内能增加$ # LF((温度降低$内能减少$ # L)(% " 由公式 # L#F3E分析内能变化% "$#做功情况F 由体积变化分析气体做功情况)体积膨胀$气体对外界做功$F)((体积被压缩$外界对气体做功$FF(% "%#气体吸!放热E 一般由公式E# # L2F分析气体的吸!放热情况)EF($吸热(E)($放热% $!对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体$也可以从单一热源吸收热量全部转化为功$但会产生其他影响% !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!!"多选%"$($&#海南卷%一定质量的理想气体从状态5开始经5667!75三个过程 回到原状态$已知56垂直于1轴$67延长线过3点$下列说法正确的是 "!!# >!67过程外界对气体做功 @!75过程气体压强不变 A!56过程气体放出热量 B!75过程气体内能减小 "!"$($&#湖北卷%如图所示$在竖直放置!开口向上的圆柱形容器内用质量为/的 活塞密封一部分理想气体$活塞横截面积为J$能无摩擦地滑动% 初始时容器内气 体的温度为1 ( $气柱的高度为B% 当容器内气体从外界吸收一定热量后$活塞缓慢上升" ' B再次平衡% 已 知容器内气体内能变化量 # L与温度变化量 # 1的关系式为 # L#2 # 1$2为已知常数$大气压强恒为H ( $ 重力加速度大小为0$所有温度为热力学温度% 求) ""#再次平衡时容器内气体的温度( "$#此过程中容器内气体吸收的热量% !)$ !!"$($&#重庆卷%某救生手环主要由高压气囊密闭% 气囊内视为理想气体% 密闭气囊与人一起上浮的过 程中% 若气囊内气体温度不变$体积增大$则 "!!# >!外界对气囊内气体做正功 @!气囊内气体压强增大 A!气囊内气体内能增大 B!气囊内气体从外界吸热 "!"多选%"$($&#新课标卷%如图$一定量理想气体的循环由下面&个过程组成)" $ $ 为绝热过程"过程中气体不与外界交换热量#$$ $ %为等压过程$% $ &为绝热过程$ & $ "为等容过程% 上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程% 下列说法正 确的是 "!!# >!" $ $过程中$气体内能增加 @!$ $ %过程中$气体向外放热 A!% $ &过程中$气体内能不变 B!& $ "过程中$气体向外放热 !" & c¹¶L2 & 4PQ ' ,! !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!"$($&#山东卷%图甲为战国时期青铜汲酒器$根据其原理制作了由中空圆 柱形长柄和储液罐组成的汲液器$如图乙所示% 长柄顶部封闭$横截面积 J " #"!( <+ $ $长度I#"((!( <+$侧壁有一小孔>% 储液罐的横截面积J $ # 5(!( <+ $ $高度B #$(!( <+$罐底有一小孔@% 汲液时$将汲液器竖直浸入 液体$液体从孔@进入$空气由孔>排出(当内外液面相平时$长柄浸入液 面部分的长度为$(堵住孔>$缓慢地将汲液器竖直提出液面$储液罐内刚好 储满液体% 已知液体密度 ' #"!( P"( % H;=+ % $重力加速度大小0 #"( +=6$$大 气压H ( #"!( P"( ' G,% 整个过程温度保持不变$空气可视为理想气体$忽略 器壁厚度% ""#求$( "$#松开孔>$从外界进入压强为H ( !体积为U的空气$使满储液罐中液体缓缓流出$堵住孔>$稳定后罐中 恰好剩余一半的液体$求U% !)% !"$($&#广东执信中学三模%如图是泡茶常用的茶杯$某次茶艺展示中往杯中倒入适量热 水$水温为40 a$盖上杯盖$杯内气体与茶水温度始终相同% 已知室温为$0 a$杯盖的 质量/#(!" H;$杯身与茶水的总质量为:#(!' H;$杯盖的面积约为J #'( <+$$大气压 强H ( #"!( P"( ' G,$忽略汽化!液化现象$杯中气体可视为理想气体$重力加速度0 # "( +=6 $ $求) ""#若杯盖和杯身间气密性很好$请估算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温( "$#实际的杯盖和杯身间有间隙$当水温降到室温时$从外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的 比值% 温馨提示(复习至此!请做练案""5#% 第"'讲!原子物理 一!光电效应及其规律 "!爱因斯坦光电效应方程(( H #B , 2F ( % $!最大初动能与遏止电压的关系(( H #OL < % %!逸出功与极限频率的关系(F ( #B , < % &!( H ? , 图线(是一条倾斜直线$但不过原点$如图所示% ""#横轴截距表示极限频率( "$#纵轴截距的绝对值表示逸出功( "%#图线的斜率表示普朗克常量B% !)& 专题六!热学!原子物理 第"4讲!热学 题型" 真题研究 !*!分子间距离大于@ & 时!分子间表现为引力#分子从 无限远靠近到距离@ & 处过程中!引力做正功!分子势能 减小!则在@ & 处分子势能最小#继续减小距离!分子间 表现为斥力!分子力做负功!分子势能增大" 故选*" 对点训练 "%#!多晶体的物理性质是各向同性!故/错误#水黾能 停在水面上与液体的表面张力有关!故#正确#分子间 的相互作用力随着分子间距离的增大!分子力可能先 表现为斥力!后表现为引力!分子间的相互作用力可能 先减小后增大再减小!故*错误#理想气体分子间距较 大!分子力忽略不计!分子势能忽略不计!故0错误" 1%#!茶水温度降低的过程中!封闭的空气体积%分子个 数均未变化!每个空气分子占据的平均空间体积不变! 故/错误#温度降低!从统计学的角度说明分子平均动 能降低!速率大的分子所占的比例逐渐降低!个别分子 速率可能增大!故#正确!*错误#气体分子平均间距 大!分子力很小可以忽略!分子势能为零!温度降低分 子平均动能降低!内能变小!故0错误" 题型1 真题研究 !&"'"&& '!&1'%1< Y #解析$!!""活塞从位置8到O过程中%气体做等温变 化%初态I " $"%& A"& 9 E8#Q " $D'"" 9L%末态I 1 $*#Q 1 $D'"& 9L%根据I " Q " $I 1 Q 1 %解得I 1 $"%" A"& 9 E8%此 时对活塞根据平衡条件&6I " D $I 1 D 6,%解得卡销O 对活塞支持力的大小,$"&& '$ !1"将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高%当活塞刚 好能离开卡销O时%气体做等容变化%初态I 1 $"%" A "& 9 E8%' 1 $%&& Y%末态%对活塞根据平衡条件I % D $& 6I " D%解得I % $"%1 A"& 9 E8%设此时温度为' % %根据I1 ' 1 $ I % ' % %解得' % ' %1< Y$ 对点训练 !#!由盖(吕萨克定律得Q" ' " $ Q 1 ' !其中Q " $Q & 6D) " $ %%9 ,) % !' " $1<% Y61< Y$%&& Y!Q 1 $Q & 6D)$%%& 6 &%9)&,) % '!代入解得'$%& @< )6 "; +&& @< &Y'!根据'$86 1<% Y可知8$%& @< )6 " 9&; @< &Z'!故若在吸管上标注等差 温度值!则刻度均匀!故/错误#当)$1& ,)时!该装置 所测的温度最高!代入解得8 )8H $%"%9 Z!故该装置所 测温度不高于%"%9 Z!当)$&时!该装置所测的温度 最低!代入解得8 )23 $11%9 Z!故该装置所测温度不低 于11%9 Z!故#正确!*错误#其他条件不变!缓慢把吸 管拉出来一点!由盖(吕萨克定律可知!油柱离罐口距 离不变!故0错误" 题型% 真题研究 "%/*!由理想气体状态方程IQ ' $>!化简可得Q$> I *'! 由图像可知!图像的斜率越大!压强越小!故I 9 CI L $ I K !LK过程为等压变化!体积减小!外界对气体做功!故 /正确#由/选项可知!K9过程压强减小!故#错误#9L 过程为等温变化!内能不变!故 ! J$&!根据玻意耳定 律可知!体积减小!压强增大!外界对气体做功!故CB &!根据热力学第一定律 ! J$56C!解得5C&!故9L 过程气体放出热量!故*正确#K9过程!温度升高!内能 增大!故0错误" 故选/*" 1%&"' @ 9 ' & !&1' " 9 ;&I & D 6!"' 6 " 9 >' & #解析$!!""气体进行等压变化%则由盖(吕萨克定律 得Q& ' & $ Q " ' " %即;D ' & ( $ ; 6 " 9 ); D ' " %解得' " $ @ 9 ' & $ !1"此过程中气体内能增加 ! J$> ! '$ " 9 >' & %气体对 外做功大小为C$ID ! ; $ " 9 ;!I & D 6!""%由热力学第 一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量5$ ! J6 C$ " 9 ;!I & D 6!"" 6 " 9 >' & $ 对点训练 "%0!气囊上浮过程!密闭气体温度不变!由玻意耳定律 IQ$>可知!体积变大!则压强变小!气体对外做功!故 /%#错误#气体温度不变!内能不变!气体对外做功!C C&!由热力学第一定律 ! J$56C知5B&!即气体需 要从外界吸热!故*错误!0正确" 1%/0!" ! 1为绝热过程!根据热力学第一定律 ! J$56 C可知此时气体体积减小!外界对气体做功!故内能增 加!故/正确#1 ! %为等压过程!根据盖(吕萨克定律 可知气体体积增大时温度增加!内能增大!此时气体体 积增大!气体对外界做功CC&!故气体吸收热量!故# 错误#% ! 4为绝热过程!此时气体体积增大!气体对外 界做功CC&!根据热力学第一定律可知气体内能减小! 故*错误#4 ! "为等容过程!根据查理定律可知压强减 小时温度减小!故内能减小!由于体积不变C$&!故可 知气体向外放热!故0正确" 故选/0 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & " ((&#( 题型4 真题研究 !&"'1 ,)!&1'+%;1 A"& >4 ) % #解析$!!""由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液 面过程%气体发生等温变化%所以有I " !B>$" D " $ I 1 BD " %又因为I " $I & %I 1 6 & "; $I & %代入数据联立解得$ $1 ,)$ !1"当外界气体进入后%以所有气体为研究对象有I & Q 6I 1 BD " $I(% BD" 6; 1 D )1 %又因为I% 6&"' ; 1 $I & %代 入数据联立解得Q$+%;1 A"& >4 )%$ 对点训练 !&"'+%%4 Z!&1'" ( 9 #解析$!!""杯中气体做等容变化 I & ' & $ I " ' " %末态对杯身和茶水受力分 析如图 列平衡方程I " D 6/" $I & D%解得' " $%9@%4 Y%所以此时水温为8 " $ +%%4 Z$ !1"杯中气体降为室温过程中%全部气体都做等压变 化%对于全部气体Q" ' & 6 Q 1 ' 1 $ Q " ' 1 解得进入杯中的空气在室温下体积为Q 1 $ " @ Q " 所以杯中原有气体在室温下体积为Q原$9 @ Q " 所以外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的比值 ! ! ( !原$"(9$ 第"9讲!原子物理 题型" 真题研究 !0!当开关[接"时!由爱因斯坦光电效应方程MJ " $ ; . " >C & !故其他条件不变时!增大光强!电压表的示数 不变!故/错误#若改用比 . " 更大频率的光照射时!调 整电流表的示数为零!而金属的逸出功不变!故遏止电 压变大!即此时电压表示数大于J " !故#错误#其他条 件不变时!使开关[接1!此时; . " BC & !可发生光电效 应!故电流表示数不为零!故*错误#根据爱因斯坦光 电效应方程MJ " $; . " >C & !其中C & $; . , !联立解得!光 电管阴极材料的截止频率为 . , $ . " > MJ " ; !故0正确" 对点训练 "%#!普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的!是量子 化的!故/错误#产生光电效应的条件是光的频率大于 金属的极限频率!紫光的频率大于红光!若红光能使金 属发生光电效应!可知紫光也能使该金属发生光电效 应!故#正确#石墨对\射线的散射过程遵循动量守 恒!光子和电子碰撞后!电子获得一定的动量!光子动 量变小!根据 , $ ; I 可知波长变长!故*错误#德布罗意 认为物质都具有波动性!包括质子和电子!故0错误" 故选#" 1%#0!金属的逸出功是金属的自身固有属性!仅与金属 自身有关!增加此\光的强度!该金属逸出功不变!故/ 错误#根据光子能量公式 ( $; . 可知增加此\光的强 度!\光的光子能量不变!故#正确#根据爱因斯坦光电 效应方程3 I) $; . >C & 可知逸出的光电子最大初动能 不变!故*错误#增加此\光的强度!单位时间照射到 金属表面的光子变多!则单位时间逸出的光电子数增 多!故0正确" 故选#0" 题型1 真题研究 !#!根据玻尔理论可知; . %" $3 % >3 " 则频率为 . %" 的光 其动量为I$; , $ ; . %" K $ 3 % >3 " K !/错误#频率为 . %" 和 . 1" 的两种光分别射入同一光电效应装置!均产生光电 子!其最大初动能分别为3 I)" $; . %" >C逸出功!3I)1 $;.1" >C逸出功!最大初动能之差为!3I) $;.%" >;.1" $;.%1!# 正确#频率为 . %" 和 . 1" 的两种光分别射入双缝间距为*! 双缝到屏的距离为2的干涉装置!根据条纹间距表达式 ! $$ 2 * , $ 2K * . !产生的干涉条纹间距之差为 ! E$ 2K * . 1" > 2K * . %" $ 2K( * " . 1" > " . ) %" + 2K * . %1 !*错误#若原子由A $%能级 跃迁至A $4能级!则3 4 >3 % $; . %4 .!可得入射光的频 率 . %4 .$ 3 4 >3 % ; !0错误" 故选#" 对点训练 !#0!氢原子A $%与A $1的能级差小于A $4与A $1 的能级差!则B > 与B ? 相比!B > 的波长大%频率小!故/ 错误!#正确#B ? 对应的光子能量为3$& >&%+9']S> & >%%4&']S$1%99 ]S!故*错误#氢原子从基态跃迁 到激发态至少需要能量3$& >%%4&']S>& >"%%@&' ]S$"&%1 ]S!B ? 对应的光子不能使氢原子从基态跃迁 到激发态!故0正确" 故选#0" 题型% 真题研究 !#!" F钍1%4经过4+天后!剩余质量! ($ )" 1 8 / ! & $ &%19 F" 故选#" 对点训练 !*!锇>"@&经过"次 > 衰变后产生的新核素质量数为 "9@!质子数为<4!钨>"9@经过"次 ? 6衰变后质量数 为"9@!质子数为<%!可知两新核素衰变后的新核有相 同的质量数" 故选* & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & " ()'#(