高考物理二轮复习专题七选考模块第讲热学学案

高三物理第二轮复习：热学学案目的：1、掌握压强的计算；2、能剖析清楚是什么形状变化并能列出方程重点：压强计算及形状变化剖析 难点：形状变化剖析一、例题剖析例1、如图示，外界大气压P 0=76cmHg,，U 型管左端A 被水银封锁一段气体，右端启齿，用水银封锁一段气体,那么A 局部气体的压强P A = cmHg 例2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，大活塞的质量为1 2.50kg m =，横截面积为2180.0cm s =，小活塞的质量为2 1.50kg m =，横截面积为2240.0cm s =；两活塞用刚性轻杆衔接，间距坚持为40.0cm l =，气缸外大气压强为51.0010Pa p =⨯，缸内封锁有温度为T=300K 的气体．初始时大活塞与大圆筒底部相距2l ，疏忽两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力减速度g 取210/m s ．此时缸内气压多大？假定给两活塞间封锁气体升温至T 1=325K ，缸内气压多大？活塞移动的距离？例3、如下图，两端封锁的U 形玻璃管，内径平均，两边水银柱等高。

水银柱上方封锁的空气柱长度l 1＝30 cm ，l 2＝38 cm ，现从阀门C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升5 cm ，右管中水银面上升6 cm ，求封锁端气体原来的压强。

例4、在室温条件下研讨等容变化，实验装置如下图，由于不慎使水银压强计左管水银面下h ＝10 cm 处有长为l ＝4 cm 的空气柱。

末尾时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为7 ℃，后来对水加热，使水温上升到77 ℃，并经过调理压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置。

假定大气压P 0=76cmHg ，求：(1)加热后左管空气柱的长度l ′；(2)加热后压强计两管水银面的高度差Δh 。

二、相关练习1、一太阳能空气集热器，底面及正面为隔热资料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，末尾时外部封锁气体的压强为p 0。

高三物理专题复习专题热学优质教案一、教学内容本节课我们将复习高三物理热学专题，主要涉及教材第十四章“热力学第一定律”和第十五章“热力学第二定律”的相关内容。

详细内容包括热力学第一定律的能量守恒原理，热力学第二定律与熵的概念，以及热力学过程和循环。

二、教学目标1. 让学生掌握热力学第一定律和第二定律的基本原理，并能运用其分析实际问题。

2. 培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力，提高学生的科学思维。

3. 培养学生对热学现象的观察能力，提高学生的热学素养。

三、教学难点与重点重点：热力学第一定律和第二定律的基本原理，以及热力学过程和循环的分析方法。

难点：热力学第二定律的理解，熵的概念及其应用。

四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔、热力学演示装置。

学具：笔记本、教材、物理常数表。

五、教学过程1. 导入：通过展示热力学在日常生活中的应用实例，引起学生对热学现象的兴趣，导入新课。

2. 知识回顾：带领学生回顾热力学第一定律和第二定律的基本原理，巩固基础知识。

3. 实践情景引入：呈现一个实际热力学问题，引导学生运用所学知识进行分析。

4. 例题讲解：针对热力学第一定律和第二定律的典型例题进行讲解，引导学生逐步解题。

5. 随堂练习：设计具有代表性的练习题，让学生独立完成，巩固所学知识。

6. 知识拓展：介绍热力学在新能源、环保等方面的应用，拓展学生视野。

六、板书设计1. 热力学第一定律：能量守恒原理2. 热力学第二定律：熵的增加原理3. 热力学过程与循环七、作业设计1. 作业题目：（1）证明热力学第一定律的数学表达式。

（2）解释热力学第二定律的含义，并举例说明。

（3）分析一个热力学循环过程，计算其热效率。

答案：（1）略。

（2）热力学第二定律指出，孤立系统的熵总是增加，不可能自发减少。

例如，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。

（3）略。

八、课后反思及拓展延伸本节课通过复习热力学第一定律和第二定律，使学生掌握了热学基本原理，并能运用其分析实际问题。

高三物理专题复习专题热学精品教案一、教学内容本节课选自高三物理教材热学章节，详细内容包括热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论以及分子运动论等核心概念。

着重对热力学第一、第二定律的应用及气体动理论的基本原理进行深入解析。

二、教学目标1. 让学生掌握热力学第一、第二定律的基本原理，并能应用于实际问题中。

2. 使学生理解气体动理论的基本观点，了解分子运动与宏观热现象之间的关系。

3. 培养学生的科学思维和创新能力，提高解决实际热学问题的能力。

三、教学难点与重点教学难点：热力学第二定律的理解和应用，气体动理论与宏观热现象的联系。

教学重点：热力学第一定律的运用，气体动理论的基本原理。

四、教具与学具准备教具：PPT、黑板、粉笔、实验器材（如温度计、气压计等）。

学具：笔记本、教材、练习本。

五、教学过程1. 导入：通过分析生活中的热现象，引入热学的基本概念。

2. 知识讲解：（1）热力学第一定律：能量守恒原理在热现象中的应用。

（2）热力学第二定律：宏观热现象的规律性，如熵增原理。

（3）气体动理论：分子运动与宏观热现象的联系。

3. 例题讲解：针对热力学第一、第二定律以及气体动理论，选取具有代表性的例题进行讲解。

4. 随堂练习：让学生运用所学知识解决实际问题，巩固所学内容。

5. 实践情景引入：结合生活实际，让学生探讨热学现象在生活中的应用。

六、板书设计1. 热力学第一定律：能量守恒原理。

2. 热力学第二定律：熵增原理。

3. 气体动理论：分子运动与宏观热现象的联系。

七、作业设计1. 作业题目：（1）运用热力学第一定律，计算一个热现象的能量变化。

（2）分析一个实际热现象，说明热力学第二定律的应用。

（3）结合气体动理论，解释一个宏观热现象。

2. 答案：（1）能量变化计算示例：一个热机在工作过程中，吸收热量Q=1000J，对外做功W=800J，求热机内能的变化。

解：根据热力学第一定律，内能变化ΔU=QW=1000J800J=200J。

第7板块选考模块第29讲|热学选修常考内容学法指导①分子大小的估算；②对分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和计算；⑤理想气体状态方程的应用；⑥固、液、气三态的微观解释和理解；⑦热力学定律的理解和简单计算；⑧用油膜法估测分子大小等内容。

选修3­3内容琐碎、考查点多，复习中应以四块知识(分子动理论，从微观角度分析固体、液体、气体的性质，气体实验定律，热力学定律)为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆。

一、分子动理论、内能及热力学定律基础保分类考点[全练题点]1．(2018届高三·江西五市八校联考)下列说法中正确的是( )A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低E．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律解析：选ACD 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，故A正确；温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子的平均动能增加，其中有些分子的速率增加，但也有些分子的速率会减小，只是分子的平均速率增加，故B错误；一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，温度没有变化，分子的平均动能不变，但是在这个过程中要吸热，内能增加，所以分子之间的势能必定增加，故C正确；温度是分子平均动能的标志，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故D正确；空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其他影响，即消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，故E错误。

2．(2013·全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。

在此过程中，下列说法正确的是( )A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变解析：选BCE 分子力应先增大，后减小，再增大，所以A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E选项正确，D错误。

高考物理二轮复习板块一专题突破复习专题七热学学案[答案] (1)布朗运动与热运动异同点对比(2)对物体内能的理解①物体的体积越大，分子势能不一定越大，如0 ℃的水结成0 ℃的冰后体积变大，但分子势能却减小了．②理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体的内能只与温度有关．③内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(3)热力学第一定律应用思路与技巧应注意符号法则：“＋”表示外界对物体或流向物体；“－”表示物体对外界或流向外界．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况：①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．②若过程是等容的，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．③若过程是等温的，即ΔU＝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．(4)①一定质量的理想气体，p、T、V三者的关系是：＝C，C是一个定值．②气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例．当m不变，T1＝T2时，p1V1＝p2V2——玻意耳定律．当m不变，V1＝V2时，＝——查理定律．当m不变，p1＝p2时，＝——盖—吕萨克定律．考向一分子动理论、固体和液体[归纳提炼]1．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，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小．2．固体和液体(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。

高三物理专题复习专题热学教案一、教学内容本节课选自高三物理教材《热学》章节，主要详细内容包括：热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论、温度与热量、热力学循环等。

二、教学目标1. 让学生掌握热力学基本定律，理解能量守恒在热学中的体现。

2. 使学生能够运用气体动理论解释宏观热现象，了解温度与热量的关系。

3. 培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力。

三、教学难点与重点难点：热力学第二定律的理解，热力学循环的应用。

重点：热力学第一定律，气体动理论，温度与热量的关系。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件，热力学实验器材。

2. 学具：笔记本，教材，计算器。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示热力学实验，让学生观察并思考热现象背后的原理。

2. 例题讲解：（1）热力学第一定律的应用：讲解能量守恒在热学中的具体体现。

（2）热力学第二定律的应用：解释宏观热现象的方向性。

（3）气体动理论的应用：分析气体压强、温度与体积之间的关系。

3. 随堂练习：让学生运用热力学知识解答实际问题，巩固所学内容。

4. 小组讨论：针对教学难点，分组讨论，互帮互助，共同解决问题。

六、板书设计1. 热力学第一定律：能量守恒，内能变化等于热量与对外做功的代数和。

2. 热力学第二定律：宏观热现象具有方向性，熵增原理。

3. 气体动理论：气体分子运动论，压强、温度、体积的关系。

七、作业设计1. 作业题目：（1）证明热力学第一定律。

（2）解释热力学第二定律在实际生活中的应用。

（3）运用气体动理论分析一定量的气体在等温、等压、等容过程中的变化。

2. 答案：（1）见教材P。

（2）见教材PXx。

（3）见教材PXx。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对热力学第一定律掌握较好，但对第二定律的理解仍有困难，需加强讲解与练习。

2. 拓展延伸：引导学生关注热力学在新能源、环境保护等领域的应用，提高学生的科学素养。

重点和难点解析1. 热力学第二定律的理解。

专题七热学高考命题点命题轨迹情境图分子动理论内能及热力学定律2017Ⅰ卷3317(1)33题20(1)33题2018Ⅱ卷332019Ⅲ卷332020Ⅰ卷33Ⅱ卷33气体实验定律和理想气体状态方程2016Ⅰ卷33，Ⅱ卷33，Ⅲ卷3316(2)33题16(3)33题17(1)33题2017Ⅰ卷33，Ⅱ卷33，Ⅲ卷332018Ⅰ卷33，Ⅱ卷33，Ⅲ卷332019Ⅰ卷33，Ⅱ卷33，Ⅲ卷332020Ⅰ卷33，Ⅱ卷33，Ⅲ卷3317(2)33题17(3)33题18(1)33题18(2)33题18(3)33题19(2)33题19(3)33题20(2)33题20(3)33题核心知识·提素养“物理观念”构建一、分子动理论及热力学定律1．估算问题(1)油膜法估算分子直径：d ＝V S (V 为纯油酸体积，S 为单分子油膜面积)．(2)分子总数：N ＝nN A ＝m M mol ·N A ＝V V mol N A (注：对气体而言，N ≠V V molN A )． 2．反映分子热运动规律的两个实例(1)布朗运动：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则、永不停息的运动，与颗粒大小、温度有关．(2)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．3．对热力学定律的理解(1)热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，其中W 和Q 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．(2)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“科学思维”展示思想方法必须领会的“2种物理思想”理想化模型思想、控制变量思想．模型建构一、两种模型1．球体模型：一个分子体积V ＝43πR 3＝16πd 3，d 为分子的直径，适于估算液体、固体分子直径．2．立方体模型：一个分子占据的平均空间V ＝d 3，d 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1．看到“绝热过程”，想到Q ＝0，则W ＝ΔU .2．看到“等容过程”，想到W ＝0，则Q ＝ΔU .3．看到“等温过程”，想到ΔU ＝0，则W ＋Q ＝0.命题热点·巧突破考点一 分子动理论 内能及热力学定律考向1 分子动理论与内能1．(2020·新课标卷Ⅰ)分子间作用力F 与分子间距r 的关系如图所示，r ＝r 1时，F ＝0.分子间势能由r 决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零．若一分子固定于原点O ，另一分子从距O 点很远处向O 点运动，在两分子间距减小到r 2的过程中，势能_减小__(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r 2减小到r 1的过程中，势能_减小__(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r 1处，势能_小于__(填“大于”“等于”或“小于”)零．【解析】 从距O 点很远处向O 点运动，两分子间距减小到r 2的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；在r 2→r 1的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；在间距等于r 1之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在r 1处分子势能小于零．2．(2019·新课标全国Ⅲ卷)(5分)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜__．实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1_mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积__．为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_油膜稳定后得表面积S __.【解析】 油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N 滴油酸溶液的体积V ，用V 与N 的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h 可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S ，以计算厚度h ＝V S .考向2 热力学定律理解与应用3．(2020·新课标卷Ⅱ)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________．( BC )A ．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B ．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C ．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D ．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内【解析】 燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移．既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，A 错误；冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，B 正确；某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，C 正确；制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响．既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，D错误．4．(2019·江苏高考真题)如题图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C 的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．【答案】W＝1 500 J【解析】由题意可知，A→B过程为等压膨胀，所以气体对外做功为：W1＝－p(V B－V A)，B→C过程：由热力学第一定律得：W2＝ΔU，则气体对外界做的总功为：W＝－(W1＋W2)，代入数据解得：W＝1 500 J.考向3 热力学定律与气体实验定律的综合应用5．(2020·天津高考真题)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图．从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口．扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出．若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体( B )A．压强变大B．对外界做功C．对外界放热D．分子平均动能变大【解析】随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据pV＝恒量，可知气体压强减小，A错误；由于气体体积膨胀，对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体温度不变，内能不变，一定从外界吸收热量，B正确，C错误；温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误．6．(5选3)(2018·全国Ⅲ卷)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示．在此过程中________．( BCD )A．气体温度一直降低B ．气体内能一直增加C ．气体一直对外做功D ．气体一直从外界吸热E ．气体吸收的热量一直全部用于对外做功【解析】 一定质量的理想气体从a 到b 的过程，由理想气体状态方程p a V a /T a ＝p b V b /T b 可知，T b >T a ，即气体的温度一直升高，选项A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，选项B 正确；由于从a 到b 的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，选项C 正确；根据热力学第一定律，从a 到b 的过程中，气体一直从外界吸热，选项D 正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，选项E 错误．7．(2020·山东高考真题)一定质量的理想气体从状态a 开始，经a →b 、b →c 、c →a 三个过程后回到初始状态a ，其p －V 图像如图所示．已知三个状态的坐标分别为a (V 0,2p 0)、b (2V 0，p 0)、c (3V 0,2p 0)以下判断正确的是( C )A ．气体在a →b 过程中对外界做的功小于在b →c 过程中对外界做的功B ．气体在a →b 过程中从外界吸收的热量大于在b →c 过程中从外界吸收的热量C ．在c →a 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D ．气体在c →a 过程中内能的减少量大于b →c 过程中内能的增加量【解析】 根据气体做功的表达式W ＝Fx ＝pSx ＝p ·ΔV 可知p －V 图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在a →b 过程中对外界做的功等于b →c 过程中对外界做的功，A 错误；气体从a →b ，满足玻意耳定律pV ＝C ，所以T a ＝T b ，所以ΔU ab ＝0，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知0＝Q ab ＋W ab ，气体从b →c ，温度升高，所以ΔU bc >0，根据热力学第一定律可知ΔU bc ＝Q bc ＋W bc ，结合A 选项可知W ab ＝W bc <0，所以Q bc >Q ab ，b →c 过程气体吸收的热量大于a →b 过程吸收的热量，B 错误；C ．气体从c →a ，温度降低，所以ΔU ca <0，气体体积减小，外界对气体做功，所以W ca >0，根据热力学第一定律可知Q ca <0，放出热量，C 正确；D ．理想气体的内能只与温度有关，根据T a ＝T b 可知||ΔT ca ＝||ΔT bc ，所以气体从c →a 程中内能的减少量等于b →c 过程中内能的增加量，D 错误．故选C ．8．(2019·新课标全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度_低于__(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度_大于__(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．【解析】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故ΔQ＝0，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即W<0，根据热力学第一定律可知：ΔU＝ΔQ＋W<0，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：PV＝nRT，又ρ＝mV，m为容器内气体质量．联立得：ρ＝PmnRT，取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界．考点二固体、液体和气体的微观性质〔考向预测〕1．(多选)(2020·江苏高考真题)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体．下列关于玻璃的说法正确的有( AC )A．没有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体．它没有一定规则的外形．它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”．它没有固定的熔点．故选AC．2．(5选3)(2020·河北衡水中学5月模拟)关于物态变化，下列说法正确的是( BDE ) A．液体的饱和汽压越大，该液体越不容易挥发B．密闭容器中的水蒸气达到饱和时，水蒸气的密度不再发生变化C．密闭容器中的水蒸气达到饱和时，没有水分子离开水面D．温度越高，密闭容器中水蒸气分子的数密度越大E．空气中的水蒸气压强越接近此温度时的饱和汽压，人感觉越潮湿【解析】饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，饱和汽压越大，表示该物质越容易蒸发，故A错误；密闭容器中的水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，密度也不再发生变化，故B正确；密闭容器中的水蒸气达到饱和时，水中仍然会有水分子离开水面，只是水中水分子离开水面与进入水面的是平衡的，故C错误；温度越高，分子平均速率越大，而且液体分子越易离开液面，分子数密度越大，故D正确；空气相对湿度越大时，空气中的水蒸气压强越接近此温度时的饱和汽压，人感觉越潮湿，故E正确，故选BDE.3．(5选3)(2017·新课标卷Ⅰ)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．( ABC )A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占比例越高，故虚线为0 ℃，实线是100 ℃对应的曲线，曲线下的面积都等于1，故相等，所以ABC正确．4．(多选)(2019·江苏高考真题)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体( CD )A．分子的无规则运动停息下来B．每个分子的速度大小均相等C．分子的平均动能保持不变D．分子的密集程度保持不变【解析】分子的无规则运动则为分子的热运动，由分子动理论可知，分子热运动不可能停止，故A错误；密闭容器内的理想气体，温度不变，所以分子平均动能不变，但并不是每个分子的动能都相等，故B错误，C正确；由于没有外界影响且容器密闭，所以分子的密集程度不变，故D正确．考点三气体实验定律和理想气体状态方程考向1 “汽缸”模型1．(2020·烟台模拟)如图所示，汽缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积为50 cm2，厚度为1 cm，汽缸全长为21 cm，大气压强为1.0×105 Pa，当温度为7 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm，若将汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．(g取10 m/s2，不计活塞与汽缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字)(1)将汽缸倒过来放置，若温度上升到27 ℃，求此时气柱的长度；(2)汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度．【答案】 (1)16.1 cm (2)100 ℃【思路点拨】【解析】 以活塞为研究对象，汽缸未倒过来时，有p 0S ＋mg ＝pS汽缸倒过来后，有p ′S ＋mg ＝p 0S温度为7 ℃不变，根据玻意耳定律有pSl 0＝p ′Sl ′联立解得：l ′＝32l 0＝15 cm. (1)温度由7 ℃升高到27 ℃的过程中，封闭气体压强不变，有l ′S T 1＝l ″S T 2 解得l ″≈16.1 cm.(2)活塞刚好接触平台时，气体的温度为T ，则由盖—吕萨克定律知l ″S T 2＝l －1S T 解得：T ≈373 K，故t ＝100 ℃.规律总结“汽缸”模型的三种常见问题(1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题．(2)气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题．(3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解．考向2 “液柱”模型2．(2020·新课标卷Ⅱ)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似．潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要．为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S 、高度为h 、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H 的水下，如图所示．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g ，大气压强为p 0，H ≫h ，忽略温度的变化和水密度随深度的变化．(1)求进入圆筒内水的高度l ；(2)保持H 不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p 0时的体积． 【答案】 (1)ρgH p 0＋ρgH h (2)ρgSHhp 0【解析】 (1)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V 0和V 1，放入水下后筒内气体的压强为p 1，由玻意耳定律和题给条件有p 1V 1＝p 0V 0① V 0＝hS ② V 1＝(h －l )S ③ p 1＝p 0＋ρg (H －l )④联立以上各式并考虑到H ≫h ，h >l ，解得l ＝ρgHp 0＋ρgHh ⑤ (2)设水全部排出后筒内气体的压强为p 2；此时筒内气体的体积为V 0，这些气体在其压强为p 0时的体积为V 3，由玻意耳定律有p 2V 0＝p 0V 3⑥其中p 2＝p 0＋ρgH ⑦设需压入筒内的气体体积为V ，依题意V ＝V 3－V 0⑧联立②⑥⑦⑧式得V ＝ρgSHh p 0⑨3.(2020·新课标卷Ⅲ)如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H ＝18 cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝4 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝12 cm.管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283 K．大气压强p0＝76 cmHg.(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？【答案】(1)12.9 cm (2)363 K【解析】(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2.由玻意耳定律有p1V1＝p2V2设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有p1＝p0＋ρgh0，p2＝p0＋ρghV1＝S(2H－l－h0)，V2＝SH联立以上式子并代入题中数据得h＝12.9 cm(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖一吕萨克定律有V2T1＝V3T2按题设条件有V3＝S(2H－h)代入题中数据得T2＝363 K规律总结解答“液柱”模型的关键是求被液柱封闭的气体的压强和体积，体积一般通过几何关系求解，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意以下4点：(1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为气、液接触面至液面的竖直高度)．(2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力．(3)有时直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等．(4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷．考向3 “两团气”模型4．(2020·湖北七市5月联考)如图导热气缸A、B固定在同一水平面上，A的横截面积为S，B的横截面积为A的2倍，用两不计质量的活塞密封了等高的理想气体气柱，起初连接两活塞的轻绳均处于伸直状态，但绳中无张力，现向A气缸的活塞上方缓慢加入细沙，直至A气缸中气体体积减小为原来的一半．已知大气压强为p 0，求此时：(1)B 气缸中气体的压强； (2)加入细沙的质量． 【答案】 (1)23p 0 (2)5p 0S3g【解析】 (1)设开始时气缸B 内气体为V B ，后来体积V ′B ，由题可知V ′B ＝1.5V B 对气缸B 的气体p 0V B ＝p B V ′B 解得p B ＝23p 0(2)对气缸A 的气体p 0V A ＝p A ·V A2即p A ＝2p 0对气缸B 活塞进行受力分析，由受力平衡p 0(2S )＝p B (2S )＋T 对气缸A 活塞进行受力分析，由受力平衡mg ＋p 0S ＝T ＋p A S 解得加入细沙的质量m ＝5p 0S3g规律总结多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联．若活塞可自由移动，一般要根据活塞的平衡状态确定两部分气体的压强关系．考向4 变质量问题5．(2020·新课标卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)．甲罐的容积为V ，罐中气体的压强为p ；乙罐的容积为2V ，罐中气体的压强为12p .现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等．求调配后：(1)两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比． 【答案】 (1)23p (2)23【解析】 (1)气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认为甲中原气体由体积V 变成3V ，乙中原气体体积由2V 变成3V ，则根据玻意尔定律分别有pV ＝p 1·3V ，12p ·2V ＝p 2·3V则pV ＋12p ·2V ＝(p 1＋p 2)×3V则甲乙中气体最终压强p ′＝p 1＋p 2＝23p(2)若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强p ，则p ′V ＝pV ′ 计算可得V ′＝23V由密度定律可得，质量之比等于m 现m 原＝V ′V ＝236．(2019·新课标全国卷Ⅰ)(10分)热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m 3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m 3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa ，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa ；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强． 【答案】 (1)3.2×107Pa (2)1.6×108Pa【解析】 (1)设初始时每瓶气体的体积为V 0，压强为p 0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1.假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时，其体积膨胀为V 1.由玻意耳定律p 0V 0＝p 1V 1①被压入进炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为V ′＝V 1－V 0②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p 2，体积为V 2.由玻意耳定律p 2V 2＝10p 1V ′③联立①②③式并代入题给数据得p 2＝3.2×107 Pa ④(2)设加热前炉腔的温度为T 0，加热后炉腔温度为T 1，气体压强为p 3，由查理定律p 3T 1＝p 2T 0⑤ 联立④⑤式并代入题给数据得p 3＝1.6×108 Pa ⑥规律总结1．等效法求解变质量的气体问题在“充气、抽气”模型中可以假设把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题．(1)充气中的变质量问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来，那么当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时，这些气体状态不管怎样变化，其质量总是不变的．这样，就将变质量的问题转化成质量一定的问题了．(2)抽气中的变质量问题用抽气筒对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，其解决方法同充气问题类似，假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题．2．巧选研究对象 (1)灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看作整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题．(2)漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，不能用理想气体状态方程求解．如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解．〔考向预测〕1．(2019·新课标全国卷Ⅱ)(5分)如图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T 1、T 2、T 3.用N 1、N 2、N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N 1_大于__N 2，T 1_等于__T 3，N 2_大于__N 3.(填“大于”“小于”或“等于”)【解析】 1、2等体积，2、3等压强由pV ＝nRT 得：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2，V 1＝V 2，故p 1T 1＝p 2T 2，可得：T 1＝2T 2，即T 1>T 2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N 1>N 2；由于p 1V 1＝p 3V 3；故T 1＝T 3；则T 3>T 2，又p 2＝p 3,2状态分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大．故3状态碰撞容器壁分子较少，即N 2>N 3.2.(2020·新疆克拉玛依市三模)如图所示，上端开口的光滑圆形气缸竖直放置，截面积为40 cm 2的活塞将一定质量气体封闭在气缸内．在汽缸内距缸底60 cm 处设有卡环ab ，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在ab 上，缸内气体的压强等于大气压强p 0＝1.0×105Pa ，温度为300 K ．现缓慢加热气缸内气体，当温度缓缓升高到330 K ，活塞恰好离开ab ，g 取10 m/s 2.求：(1)活塞的质量；(2)当温度缓慢升高到363 K 时，活塞向上移动过程中气体对外界做的功是多少？ 【答案】 (1)4 kg (2)26.4 J 【解析】 (1)气体的状态参量为：T 1＝300 K ，p 1＝1.0×105 Pa T 2＝330 K ，p 2＝(1.0×105＋mg40×10－4)Pa物体做等容变化，则有p 2T 2＝p 1T 1代入数据得m ＝4 kg ，p 2＝1.1×105Pa(2)活塞恰好离开ab 时：T 2＝330 K ，V 2＝0.6 S ，T 3＝363 K ，V 3＝h 3S 因为V 2T 2＝V 3T 3有h 2S T 2＝h 3S T 3得h 3＝66 cm则W ＝p 2S (h 3－h 2)＝1.1×105×40×10－4×(0.66－0.6)＝26.4 J3.(2019·新课标全国Ⅲ卷)(10分)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm 的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg ，环境温度为296 K.(1)求细管的长度；。

2024年高三物理专题复习专题热学教案一、教学内容本节课选自高三物理热学专题复习，依据教材第四章热力学与分子动理论，具体内容包括：热力学第一定律、理想气体状态方程、分子动理论的基本概念、热传递及热力学第二定律。

二、教学目标1. 理解并掌握热力学第一定律，能运用其解决实际问题。

2. 熟悉理想气体状态方程，并能运用其分析气体状态变化。

3. 掌握分子动理论的基本概念，了解气体分子的运动规律。

三、教学难点与重点重点：热力学第一定律、理想气体状态方程、分子动理论的基本概念。

难点：热力学第一定律在实际问题中的应用，理想气体状态方程的推导及运用。

四、教具与学具准备1. 教具：PPT、黑板、粉笔、温度计、气压计等。

2. 学具：练习册、草稿纸、计算器等。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示生活中常见的热现象，如热胀冷缩、蒸汽机等，引起学生对热学知识的兴趣。

2. 知识回顾：引导学生回顾热力学第一定律、理想气体状态方程、分子动理论的基本概念，巩固基础知识。

3. 例题讲解：（1）热力学第一定律的应用：讲解热力学第一定律在闭口系统、开口系统中的运用，结合实际例子进行分析。

（2）理想气体状态方程的应用：推导理想气体状态方程，并运用其解决实际问题。

（3）分子动理论的应用：讲解分子动理论的基本概念，分析气体分子的运动规律。

4. 随堂练习：布置相关练习题，让学生及时巩固所学知识，查漏补缺。

六、板书设计1. 热力学第一定律的表达式及适用范围。

2. 理想气体状态方程的推导过程。

3. 分子动理论的基本概念。

七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：运用热力学第一定律，计算闭口系统内能的变化。

（2）分析题：运用理想气体状态方程，分析气体状态变化。

（3）简答题：简述分子动理论的基本概念。

2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：对本节课的教学过程进行反思，分析学生的掌握情况，针对不足之处进行改进。

2. 拓展延伸：引导学生了解热学在科技发展中的应用，如热能利用、制冷技术等，激发学生的探索兴趣。