2023年高考物理第八章热学练习.docx

第八章热学 第八章 热学 高考调研 考 纲 导 航 分子动理论、热和功、气体 内容 要求 说明 49.能源的开发和利用、能源的利用和环境保护 51.气体的体积、温度、压强间的关系 I I I I I I I I I I I I 布朗运动 分子平均动能 改变物体内能的两种方式 热过程的方向性 热力学第三定律 能源 热力学温度 气体压强的微观定义 命 题 取 向 高考对本章的命题热点多集中在分子动理论、估算分子大小和数目、内能和功，题型多为选择题，命题特点多为本章内容的单独命题，少数与气体性质结合命题. 分子热运动、能量守恒局部的试题多为低档题，中档题不多，由于近几年考试说明对这局部内容的要求根本没有变化，随着近几年物理高考卷结构的变化〔例如：试题总长度、试题类型、各种类型题目的权重等〕，估计今后的高考试题中，考查形式与近年大致相同，多以选择题的形式出现，其难度不大. 分子数量、质量或直径〔体积〕等微观的估算问题要求有较强的思维和运算能力.分子的动能和势能、物体的内能是高考的热点.近几年来，此处出现的各省市乃至全国高考试题就有多处. 对能的转化和守恒定律的应用，近年来屡次出了计算题，显然对学生运用能的转化和守恒定律提出了较高要求，应引起足够重视. 备 考 方 略 了解分子间相互作用力与分子势能的关系，温度与分子平均动能的关系.会运用内能的改变与做功和热传递的关系式，解释能量转移和转化现象. 第一课时分子动理论内能 第一关：根底关展望高考 基 础 知 识 一、物体是由大量分子组成的 知识讲解 这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子，也可以是分子.在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子. -10 m. (2)固体\,液体的结构模型:固体\,液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的,每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间.分子体积=物体体积÷分子个数. (3)气体的结构模型:气体分子仍被视为小球,但分子间距离较大,不能看做一个挨一个紧密排列,气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间(将每个气体分子平均占有的空间看做以相邻分子间距离为边长的正立方体),所以气体的体积与气体的种类无关,在化学中,在标准状态下1 mol的任何气体的体积为22.4 L,即是这个原因. (4)阿伏加德罗常数为NA×1023 mol-1是联系微观世界和宏观世界的桥梁.它把物质的摩尔质量\,摩尔体积这些宏观物理量和分子质量\,分子体积这些微观物理量联系起来了. 二、分子永不停息地做无规那么热运动 知识讲解 物体里的分子永不停息地做无规那么运动,这种运动跟温度有关,所以通常把分子的这种运动叫做热运动. 扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子热运动的存在. (1)扩散现象 ①定义:不同物质互相接触时彼此进入到对方中去的现象. ②特点:a.从浓度大处向浓度小处扩散;b.扩散快慢与物质的状态\,温度有关. (2)布朗运动 ①定义:悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规那么运动叫做布朗运动. ②特点:a.永不停息;b.无规那么;c.颗粒越小,现象越明显;d.温度越高,运动越剧烈. ③影响布朗运动的因素. 固体颗粒的大小和液体的温度的上下.一般来说,固体颗粒越小\,液体温度越高,布朗运动越剧烈.原因是固体颗粒越小,其受到液体分子撞击的不平衡性越大,且自身惯性也越小,故运动变化越快;液体温度越高,液体分子的运动越剧烈,液体分子对固体颗粒的撞击力就越大. 说明:①布朗运动是悬浮的固体微粒的运动,不是单个分子的运动,但是布朗运动证实了周围液体分子的无规那么运动. ②固体微粒的运动是极不规那么的,以以下图并非固体微粒的运动轨迹,而是每隔30 s微粒位置的连线. ③任何固体微粒悬浮在液体中,在任何温度下都会做布朗运动. 活学活用 1.以下说法中正确的选项是〔〕 A.分子的扩散现象和布朗运动都证明了分子做永不停息的无规那么运动 B.布朗运动是组成固体微粒的分子无规那么运动的反映 C.布朗运动是气体或液体分子无规那么运动的反映 D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动 解析：扩散现象和布朗运动产生的根本原因是分子在永不停息地做无规那么运动,因此,这两种运动都能证明分子做永不停息的无规那么运动,所以A正确. 布朗运动是由于液体或气体分子无规那么碰撞悬浮微粒而产生的,因此可以认为布朗运动间接地反映了气体分子或液体分子的无规那么运动,故B\,D错,C正确.所以此题选择A\,C两项. 答案：AC 点评：此题主要考查布朗运动产生的过程,解决这类问题的关键应为:(1)弄清研究对象——做布朗运动的悬浮微粒;(2)使悬浮微粒运动状态变化的外力——液体分子或气体分子对悬浮微粒撞击力的大小和不均衡程度;(3)研究布朗运动的意义——从宏观上反映分子做永不停息的无规那么运动. 三、分子间存在着相互作用力 知识讲解 (1)分子力:分子之间同时存在着相互的引力和斥力,这两个力的合力即为所表现出的分子之间的作用力. (2)分子间作用力的变化:分子间的作用力与分子间的距离有关. 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小\,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快.如以下图,虚线分别表示引力F引,斥力F斥随距离r的变化关系,实线表示分子力F随距离r的变化关系. ①当r=r0(r0为10-10 m)时,F引和F斥相等,此二力的合力F为零,即分子间呈现出没有作用力,此时分子所处的位置称为平衡位置; ②当r<r0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F引<F斥,F表现为斥力; ③当r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引>F斥,F表现为引力; ④当r>10r0(10-9 m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F=0). 活学活用 2.有相距较远的甲、乙两个气体分子，现让甲分子固定不动，让乙分子在分子力的作用下靠近甲分子的过程中，以下说法正确的选项是〔〕 ①两分子间的作用力一直增大 ②两分子间的作用力先增大，后减小，再增大 ③两分子间的分子势能一直减小 ④两分子间的势能先减小后增大 ⑤乙分子的动能先增大后减小 ⑥乙分子的动能和两分子间的势能保持不变 A.①②③④ B.②④⑤⑥ C.②③④⑥ D.①②③⑥ 答案:B 四、物体的内能 知识讲解 〔1〕定义：物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能. (2)说明:①物体的内能跟物体的温度和体积有关,还跟物体所含的分子数有关. ②物体做机械运动具有的机械能对物体的内能没有奉献. ③一切物体都具有内能. 活学活用 3.关于物体的内能，以下说法中正确的选项是() ①温度高的物体要比温度低的物体的内能大 ②当物体的速度为零时，物体动能为零，物体的分子的平均动能为零，物体的内能为零 ③可以看成理想气体的相同质量的氧气和氢气，温度相等，那么两气体的内能相等 ④如果让一定质量的理想气体的温度升高，体积变小，该理想气体的内能增加 ⑤等物质的量、等温度的两个同种物质组成的物体，体积大的物体的内能大 ⑥0°的水冻成0°的冰和0°的冰融化为0°的水，分子的平均动能不变，变化的是分子势能 A.②③④ B.①②④ C.⑤⑥ D.④⑥ 答案:D 第二关：技法关解读高考 解 题 技 法 一、用阿伏加德罗常数估算微观量 技法讲解 1.用阿伏加德罗常数估算微观量 阿伏加德罗常数NA是宏观物理量〔物质的体积V、物质的质量m、物质的密度ρ、摩尔体积Vmol、摩尔质量M〕和微观物理量〔分子体积V0、分子质量m0、分子数n〕 间联系的桥梁. 〔1〕分子的质量m0=. 〔2〕固体、液体分子的体积V0=. 〔3〕分子数n=. 典例剖析 例1铜的摩尔质量为64克/摩，铜的密度为8.9 克/厘米3，试估算每个铜原子的质量、体积和直径. 解析：对于固、液体来说，在估算每个分子〔或原子〕的大小时，可以忽略分子之间的间隙，近似地认为组成它们的分子是一个挨着一个排列的，根据这一理想化的微观模型，任何固、液体的摩尔体积V0均可近似看作等于NA〔阿伏加德罗常数〕个分子体积V的总和，由此便可求出一个分子的体积V=.如果把分子都看成是一个整体，那么可进一步求出每个分子的直径：16πd3=.另外，对于任何固、液、气体来说，它们的摩尔质量M等于NA〔阿伏加德罗常数〕个分子质量m的总和，由此便可求出一个分子的质量m=. 把上述思路用于此题，每个铜原子的 质量为m= ×10-25 kg 体积为V= ×10-29m3 直径为d= =3×10-10 m 答案×10-25×10-29 m3 d=3×10-10 m 二、关于布朗运动的总结 技法讲解 2.关于布朗运动的总结 布朗运动的特点 〔1〕永不停息；〔2〕无规那么；〔3〕颗粒越小，现象越明显；〔4〕温度越高，现象越明显. 解决布朗运动与分子运动问题的关键是理解布朗运动的产生条件、运动特点和布朗运动与分子运动的关系.熟练掌握分子热运动的特点，会用分子运动解释有关生活现象. 注意：布朗运动的微粒用肉眼是看不见的，可在光学显微镜下观察，而分子运动只有在离子显微镜下才能看到. 典例剖析 例2关于布朗运动，以下说法中正确的选项是〔〕 A.温度越高，布朗运动越明显 B.大气压强的变化，对布朗运动没有影响 C.悬浮颗粒越大，布朗运动越明显 D.悬浮颗粒的布朗运动，就是构成悬浮颗粒的物质的分子热运动 解析：布朗运动是悬浮在液体〔或气体〕中的微粒的无规那么运动，而不是液体分子的运动，它的产生是液体分子对固体颗粒的撞击不平衡引起的，与颗粒的大小以及液体或气体的温度有关，而与外界因素〔如大气压强等〕无关.因为固体颗粒越小，与颗粒相撞的分子数也越少，这种撞击的不平衡越明显；液体或气体的温度越高，撞击得越剧烈.应选项A、B正确. 答案：AB 三、分子力的特点 技法讲解 3.分子力的特点 分子力特点 〔1〕引力、斥力同时存在；〔2〕引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力变化快；〔3〕引力、斥力的合力可表现为引力、零、斥力. 与分子力特点有关的习题主要有三类：一是判断对分子力特点的描述是否正确.二是利用分子力特点研究分子力做功，分子的加速度，三是与实际相关联的问题.要正确分析这些问题，必须准确把握分子的特点，熟知分子间斥力、引力及合力随分子间距离的变化规律.与实际的相联系的问题而应弄清楚是分子力原因还是其它力作用的结果，切不可见了相斥、相吸就与分子力联系. 典例剖析 例3如以下图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力.F＜0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放，那么〔 〕 A.乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B.乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少 D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加 解析：乙分子从a到b，再到c的过程分子之间均表现为引力，显然乙分子始终做加速运动，且到达c点速度最大，故A错，B正确.乙分子从a到b的过程，分子的引力一直做正功，因此，两分子间的分子势能一直减少，故C正确.乙分子由b到c过程，分子引力仍然做正功，故两分子间的分子势能仍在减少，从c到d的过程，分子间的斥力做负功，那么分子间的势能增加，故D项错. 答案：C 四、内能与温度\,热量\,热能概念的区别 技法讲解 4.内能与温度、热量、热能概念的区别 〔1〕温度：温度的概念在前边已经具体地学过，其上下直接反映了物体内局部子