《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习课件：第13单元 热学 第33讲 固体、液体、气体的性质 热力学定律 .ppt

教材知识梳理考点互动探究教师备用习题,异性,熔点,表面积,p1V1=p2V2,传递的 热量,Q+W,低温,高温,绝对零度,t+273.15,【辨别明理】 (1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的. ( ) (2)液晶是液体和晶体的混合物. ( ) (3)水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时水不再蒸发和凝结. ( ) (4)压强极大的气体不遵从气体实验定律. ( ) (5)做功和热传递的实质是相同的. ( ) (6)绝热过程中,外界压缩气体做功20 J,气体的内能一定减少. ( ) (7)物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变. ( ) (8)热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化.( ),答案 (1)(×) (2)(×) (3)(×) (4)() (5)(×) (6)(×) (7)() (8)(×),考点一 固体和液体的性质,例1 (多选)2015·全国卷 下列说法正确的是 ( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变,考向一 固体的性质,答案 BCD, 要点总结,考向二 液体的性质,例2 (多选)下列说法正确的是 ( ) A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是因为水的表面存在表面张力 B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大 C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果 D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关 E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力,答案 ACD,要点总结,(1)表面张力的形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力. (2)表面张力的方向:和液面相切,垂直于这部分液面的分界线. (3)表面张力的效果:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小.,考向三 饱和汽压和湿度的理解,例3 (多选)关于饱和汽压和相对湿度,下列说法中正确的是 ( ) A.温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同 B.温度升高时,饱和汽压增大 C.在相对湿度相同的情况下,夏天比冬天的绝对湿度大 D.饱和汽压和相对湿度都与体积无关 E.水蒸气的实际压强越大,人感觉越潮湿,答案 BCD,要点总结,(1)饱和汽压跟液体的种类有关,在相同的温度下,不同液体的饱和汽压一般是不同的. (2)饱和汽压跟温度有关,饱和汽压随温度的升高而增大. (3)饱和汽压跟体积无关,在温度不变的情况下,饱和汽压不随体积的变化而变化.,考点二 气体的性质及气体压强的计算,1.平衡状态下气体压强的求法,2.加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解.,例4 2018·临沂质检 如图33-1所示,两个气缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的气缸静止在水平面上,右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下.不计活塞与气缸壁间的摩擦,两个气缸内分别封闭有一定质量的气体A、B,大气压强为p0,重力加速度为g, 则封闭气体A、B的压强各为多大?,图33-1,例5 若已知大气压强为p0,如图33-2所示各装置均处于静止状态,图中液体密度均为,求被封闭气体的压强.(重力加速度为g),图33-2,变式题 如图33-3所示,光滑水平面上放有一质量为M的气缸,气缸内放有一质量为m的可在气缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积为S.现用水平恒力F向右推气缸,最后气缸和活塞达到相对静止状态,求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压强为p0),图33-3,考点三 气体实验定律的图像问题,(1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量条件下,不同温度的两条等温线,不同体积的两条等容线,不同压强的两条等压线的关系. 例如:在图33-4甲中,虚线为等容线,A、B 分别是虚线与T2、T1两条等温线的交点, 可以认为从B状态通过等容升压到A状态, 温度一定升高,所以T2T1.,图33-4,又如图乙所示,A、B两点的温度相等,从B状态通过等温增压到A状态,体积一定减小,所以V2V1. (2)关于一定质量的气体的不同图像的比较,例6 (V-T图像)(多选)如图33-5所示,一定质量的理想气体从图示A状态开始,经历了B、C状态,最后到D状态.下列判断中正确的是 ( ) A.AB过程,温度升高,压强不变 B.BC过程,体积不变,压强变大 C.BC过程,体积不变,压强不变 D.CD过程,体积变小,压强变大,图33-5,变式题1 (p-T图像)(多选)一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、bc、ca三个过程后回到原状态,其p-T图像如图33-6所示,下列说法正确的是 ( ) A.过程bc中气体既不吸热也不放热 B.过程ab中气体一定吸热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放出的热量 D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体 分子撞击的次数不同,图33-6,答案 BDE,解析 由图像可知,过程bc中气体发生等温变化,理想气体内能不变,压强减小,由玻意耳定律可知,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律U=Q+W可知,气体吸热,故A错误;由图像可知,过程ab中气体压强与热力学温度成正比,则气体发生等容变化,气体体积不变,外界对气体不做功,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,故B正确;由图像可知,过程ca中气体压强不变,温度降低,由盖吕萨克定律可知,其体积减小,外界对气体做功,W0,气体温度降低,内能减少,U0,由热力学第一定律可知,气体要放出热量,过程ca,中外界对气体所做的功小于气体所放热量,故C错误;由图像可知,a、b和c三个状态中,状态a温度最低,分子平均动能最小,故D正确;由图像可知,过程bc中气体发生等温变化,气体分子平均动能不变,压强减小,由玻意耳定律可知,体积增大,b、c状态气体的分子数密度不同,b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,故E正确.,图33-7,答案 A, 要点总结,气体状态变化的图像的应用技巧 (1)明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像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;图像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)明确斜率的物理意义:在V-T图像(或p-T图像)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较表示这两个状态的点与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.,考点四 热力学定律的理解与应用,1.改变内能的两种方式的比较,考向一 热力学第一定律的理解和应用,2.温度、内能、热量、功的比较,3.对公式U=Q+W符号的规定,4.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则Q=0,W=U,外界对物体做的功等于物体内能的增加量. (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=U,物体吸收的热量等于物体内能的增加量. (3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即U=0,则W+Q=0或W=-Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量.,例7 (多选)2017·全国卷 如图33-8所示,用隔板将一绝热气缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个气缸.待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是 ( ) A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变,图33-8,变式题1 (多选)2018·全国卷 如图33-9所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、到达状态e.对此气体,下列说法正确的是 ( ) A.过程中气体的压强逐渐减小 B.过程中气体对外界做正功 C.过程中气体从外界吸收了热量 D.状态c、d的内能相等 E.状态d的压强比状态b的压强小,图33-9,答案 BDE,变式题2 (多选)2018·海南卷 如图33-10所示,一定量的理想气体由状态a等压变化到状态b,再从状态b等容变化到状态c.a、c两状态温度相等.下列说法正确的是 ( ) A.从状态b到状态c的过程中气体吸热 B.气体在状态a的内能等于在状态c的内能 C.气体在状态b的温度小于在状态a的温度 D.从状态a到状态b的过程中气体对外做正功,图33-10,答案 BD, 要点总结,解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路,1.对热力学第二定律的理解 (1)“自发地”说明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助. (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.,考向二 热力学第二定律的理解和应用,2.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.,例8 (多选)2018·南昌模拟 下列叙述和热力学定律相关,其中正确的是 ( ) A.第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律 B.能量耗散过程中能量不守恒 C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律 D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 E.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功,答案 ADE,解析 第一类永动机不消耗能量却源源不断对外做功,违背了能量守恒定律,所以不可能制成,A正确;能量耗散过程中能量仍守恒,B错误;电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是压缩机做功的结果,不违背热力学第二定律,C错误;能量耗散说明宏观热现象的发生具有方向性,D正确;物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功,但一定引起外界变化,E正确., 要点总结,(1)热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,但在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,例如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能,例如气体的等温膨胀过程. (2)两类永动机的比较,1.2018·江苏卷 如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则 ( ) A.空气的相对湿度减小 B.空气中水蒸气的压强增大 C.空气中水的饱和汽压减小 D.空气中水的饱和汽压增大,答案 A,2.(多选)下列有关物体内能改变的判断正确的是 ( ) A.外界对物体做功,物体的内能一定增加 B.外界向物体传递热量,物体的内能可能增加 C.物体对外界做功,物体的内能可能增加 D.物体向外界放热,物体的内能可能增加 E.绝热过程中,气体向外界膨胀则内能增加,答案 BCD,解析做功和热传递都能改变物体的内能,根据热力学第一定律U=Q+W知,外界对物体做功,物体的内能不一定增加,外界向物体传递热量,物体的内能可能增加,选项A错误,选项B正确;由U=Q+W可知,若物体对外界做功,物体的内能可能增加,同理物体向外界放热,物体的内能可能增加,选项C、D正确;绝热过程不发生热传递,气体向外界膨胀过程对外做功,由U=Q+W可知,气体内能减小,选项E错误.,3.(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是 ( ) A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变 B.若气体的内能不变,其状态也一定不变 C.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大 D.当气体温度升高时,气体的内能一定增大 E.保持气体的体积不变,当温度升高时,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多,答案 ADE,4.(多选)关于永动机和热力学定律的讨论,下列叙述正确的是 ( ) A.第二类永动机违反能量守恒定律 B.机械能全部转化为内能的宏观过程是不可逆过程 C.保持气体的质量和体积不变,当温度升高时,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D.做功和热传递都可以改变物体的内能,但从能量转化或转移的观点来看,这两种改变方式是有区别的 E.不可能使热量由低温物体传递到高温物体,答案 BCD,解析第二类永动机违反了热力学第二定律,选项A错误;根据热力学第二定律,所有与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,选项B正确;保持气体的质量和体积不变,当温度升高时,分子平均速率增大,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多,选项C正确;做功和热传递都可以改变物体的内能,但从能量转化或转移的观点来看,这两种改变方式是有区别的,选项D正确;由热力学第二定律可知,不可能使热量从低温物体传向高温物体而不产生其他影响,但在外力做功的情况下可以使热量由低温物体传递到高温物体,如空调制冷现象,选项E错误.,5.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.晶体的导热性能一定是各向异性的 B.封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关 C.夏季天旱时,给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管,防止水分蒸发 D.虽然大量分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率却按一定的规律分布 E.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液面分子间的作用力表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势,答案 CDE,解析单晶体的导热性能一定是各向异性的,多晶体的导热性能是各向同性的,选项A错误;封闭气体的压强与分子的密集程度和气体分子的平均速率有关,选项B错误.,6.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.理想气体吸热后温度一定升高 B.100 、1 g的氢气与100 、1 g的氧气相比,平均动能一定相等,内能一定不相等 C.某理想气体的摩尔体积为V0,阿伏伽德罗常数为NA,则该理想气体的分子体积为v0/NA D.甲、乙两个分子在只受分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中,分子引力与分子斥力都增大,分子势能先减小后增大 E.扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息地运动,答案 BDE,7.(多选)根据热力学知识,下列说法正确的是 ( ) A.当rr0(平衡距离)时,随着分子间距离增大,分子间的引力增大,斥力减小,所以合力表现为引力 B.热量可以从低温物体传到高温物体 C.有些物质在适当的溶剂中溶解时,在一定浓度范围内具有液晶态 D.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,水蒸发越快 E.夏天中午时车胎内的气压比清晨时的高,且车胎体积增大,则胎内气体对外界做功,内能增大(胎内气体质量不变且可视为理想气体),答案 BCE,8.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.玻璃、石墨和金刚石都是晶体,木炭是非晶体 B.一定质量的理想气体经过等容过程,吸收热量,其内能一定增加 C.足球充足气后很难被压缩,是因为足球内气体分子间斥力作用的结果 D.当液体与大气相接触时,液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部 E.气体分子单位时间内和单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和气体温度有关,解析 石墨和金刚石都是晶体,玻璃、木炭是非晶体,故A错误;根据U=W+Q可知,一定质量的理想气体经过等容过程,吸收热量,则W=0,Q0,故U0,即其内能一定增加,选项B正确;足球充足气后很难被压缩,是因为足球内气体压强作用的结果,选项C错误;由于表面张力的作用,当液体与大气相接触时,液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部,选项D正确;气体分子单位时间内和单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和气体温度有关,选项E正确.,答案 BDE,9.(多选)关于生活中的热学现象,下列说法正确的是 ( ) A.夏天和冬天相比,夏天的气温较高,水的饱和汽压较大,在相对湿度相同的情况下,夏天的绝对湿度较大 B.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是用镊子夹一棉球,沾一些酒精,点燃,在罐内迅速旋转一下再抽出,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被 “吸”在皮肤上,其原因是,当火罐内的气体体积不变时,温度降低,压强增大(火罐内气体可视为理想气体),C.盛有氧气的钢瓶在27 的室内,测得瓶内氧气的压强是9.0×106 Pa,将其搬到-3 的工地上时,测得瓶内氧气的压强变为7.8×106 Pa,通过计算可判断出钢瓶漏气(钢瓶内的氧气可视为理想气体) D.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝 E.一辆空载的卡车停于水平地面,在缓慢装沙过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计气体分子间势能,则胎内气体向外界放热(胎内气体可视为理想气体),答案 ACE,