【高考调研】2017届高三物理一轮复习课件：选修3-3热学3-3-3.

基 础
好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度
知
识 回
升高时，缸内气体(
)
顾
A．内能增加
课
时
考
B．对外做功
点
互 动
C．压强增大
跟 踪 训 练
探 究
D．分子间的引力和斥力都增大
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必修1 第1章 第1讲
[帮你审题]
基 础 知 识 回 顾 考 点 互 动 探 究
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高考总复习·课标版·物理
考点二 对热力学第二定律的理解和应用
基
1．对热力学第二定律关键词的理解
础
知
在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其
识
回
顾 他影响”的涵义．
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向
课 时
跟
考 点 互 动
性，不需要借助外界提供能量的帮助． (2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过
必修1 第1章 第1讲
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[解析] 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他
变化时也可以全部转化为机械能，A 正确；凡与热现象有关的
基 础
宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温
知
识 物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必
回
顾 须借助外界的帮助，B 错误；尽管科技不断进步，热机的效率
探
究
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体
是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
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必修1 第1章 第1讲

体积 (2)分子势能跟物体的体积有关系．
(3)分子势能的变化与分子间距离的变化的关系
分子势能的变化与分子力做功有关，可用分子力 做功来量度(如图)．
以r→∞处为零势能处． ①当r>r0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做 负功，分子势能增加． ②当r<r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做 负功，分子势能增加． ③当r＝r0时，分子势能最小(但不一定为零)．
称做热运动． 3．分子间的相互作用力
同时 (1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，
斥力 斥力变化更快．
(2)分子力的特点 ①r＝r0时(r0的数量级为10－10 m)，F引＝F斥，分子力F ＝0；
②r<r0时，F引<F斥，分子力F表现为斥力； 斥力
引力 ③r>r0时F引>F斥，分子力F表现为引力；
0 ④r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0.
(3)分子力随分子间距离的变化图象
气体分子运动的特点
1．气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气 体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计． 中间多，两头少 2．气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头 少”的统计分布规律． 3．气体分子向各个方向运动的机会均等．
(1)热力学温度的零值是低温极限，永远达不 到，即热力学温度无负值． (2)温度是大量分子热运动的集体行为，对个别 分子来说温度没有意义.
热力学定律
1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传 递的热量与外界对它所做的功的和．
ΔU ＝ Q ＋ W (2)表达式： ΔU ＝ Q ＋ W.
温度和温标
1. 温度 (1)温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观上表示 分子的平均动能． (2)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡 状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的温பைடு நூலகம்度． 2．两种温标

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(1)活塞静止时，求汽缸内气体的压强； (2)若降低汽缸内气体的温度，当活塞 A 缓慢向右移动L2时，求 汽缸内气体的温度． 答案：(1)1.2×105 Pa (2)500 K
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解析 (1)设静止时汽缸内气体压强为 p1，活塞受力平衡 p1S1 ＋p0S2＝p0S1＋p1S2＋mg
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解析：设初始时，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管 中空气柱的压强为 p2＝p0，长度为 l2.活塞被下推 h 后，右管中空气 柱的压强为 p1′，长度为 l1′；左管中空气柱的压强为 p2′，长度 为 l2′.以 cmHg 为压强单位．由题给条件得
代入数据解得 p1＝1.2×105 Pa (2)由活塞受力平衡可知缸内气体压强没有变化，设开始温度为 T1，变化后温度为 T2，由盖—吕萨克定律得 S1L＋ T1 S2L＝S1·L2TS22·32L 代入数据解得 T2＝500 K.
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类型 2 关联气体问题 【例 4】(2017·全国卷Ⅰ·33(2))如图，容积均为 V 的汽缸 A、B 下端有细管(容积可忽略)连通，阀门 K2 位于细管的中部，A、B 的 顶部各有一阀门 K1、K3；B 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积 均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在 B 的底部；关闭 K2、 K3，通过 K1 给汽缸充气，使 A 中气体的压强达到大气压 p0 的 3 倍 后关闭 K1.已知室温为 27 ℃，汽缸导热．
(3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程． (4)多个方程联立求解．对求解的结果注意检验它们的合理性． 2．常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的 平衡条件解题．

所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热．
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选修3-3 热学
高考调研
新课标版 ·物理 ·高三总复习
规律方法技巧
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高考调研
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高考调研规律(六十一) 理想气体状态方程的“三种”应用 1．打气问题 在研究方法上，打气问题的实质是将变质量问题转化为 定质量问题．每一次打气都将容器内和被打入容器的气体当 做研究对象，由此将变质量转化为定质量，推出变化后的压 强，通过逐次打入气体可以证明：打气问题可以将各分气体 看做整体，“一次性”全部装入容器的情景，要注意这个等 效是在证明的基础上得出的．
【考题随练6】 (2014·江苏)一种海浪发电机的气室如 图所示，工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气 的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭，气室先 后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置 发电，气室中的空气可视为理想气体．下列对理想气体的理 解，正确的有( )
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选修3-3 热学
高考调研
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【解析】 由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．
设在 T0＝293 K 充气后的最小胎压为 pmin，最大胎压为
pmax.依题意，当 T1＝233 K 时胎压为 p1＝1.6 atm.根据查理定
律Tp11＝pTm0in，即213.63＝p2m9i3n
基础知识过关
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一、玻意耳定律 1．内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体 积成反比． 2．公式 pV＝C或p1V1＝p2V2 3．成立条件 气体的质量一定，温度不变．

本章重点：热力学第一定律、热力学第二定律、能 量守恒定律．
本章难点：对热力学第二定律的理解及其微观解释.
能量守恒定律是联系各部分知识的红线之一，运用 它来解决问题，可以避免中间的复杂过程，使问题简 化．具体地说有两个优点：①简捷性——它只需要考虑初 末状态，而不涉及具体的中间过程，从而使问题变得简便； ②普适性——不仅适用于力学、热学、电学，也适用于光 学和原子物理学，它贯穿于整个物理学中，所以应学会用 能量的观点分析和解决问题．在本章的学习中，应注重热 学核心概念的学习，如功、内能、热力学系统、状态、热 量、两类永动机、不可逆过程、有序、无序、熵、能源等， 注重宏观、微观的有机整合，根据统计思想理解熵、热力 学第二定律等．
本章以两个基本的热力学定律为核心，从能量转化 过程中能量的守恒和与热现象有关的宏观过程的方向性两 个方面对中学物理涉及的热学问题做了总结．
本章共6节，大致可分为三个单元．第1～3节为第一 单元，着重介绍热力学第一定律及其实验基础；第4、5节 为第二单元，分别从宏观、微观两个方面阐释热力学第二 定律和熵；第6节为第三单元，讲能源的开发和节能．
(2)做功方式的多样性决定了能量转化方式的多样性， 不同形式的功对于内能的转化是等效的.
热和内能 1．热传递 (1)定义：热量从高温物体传到低温物体的过程． (2)条件：相互接触的两物体间存在温度差．
只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物 体内能的多少无关．热传递过程能量可以由内能大的物体 传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大 的物体上．
2．热量和内能变化的关系 (1)系统在单纯的传热过程中，内能的增加量ΔU等于 外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q. (2)上式表明：单纯地传热使物体的内能发生变化， 内能改变的多少可用热量来量度．单纯地对物体传热，物 体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了 多少热量，物体的内能就减少多少．

从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做 功，而不引起其他变化的机器．
不能制成的原因：违背了热力学第二定律．
1．三种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU. (2)若过程中不做功，即W＝0，Q＝ΔU. (3)若过程的始、末状态物体的内能不变， 即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.
2．在热力学第二定律的表述中，“自发 地”、“不产生其他影响”的涵义
T1＝2T0 解得V1＝12V
(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为 W＝p0(V－V1) 在这一过程中，气体内能的减小为 ΔU＝α(T1－T0) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为 Q＝W＋ΔU 解得 Q＝12p0V＋αT0.
答案
1 (1)2V
(2)12p0V＋αT0
【变式2】
如图1－3－3所示，教室内用截面积为0.2 m2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在 圆柱汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦．a状态是 汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态， 活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；b状态是汽缸 从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离汽缸 底部的高度为0.65 m．设室内大气压强始终保 持1.0×105 Pa，忽略活塞质量．
答案 A
2．(2010·重庆)给旱区送水的消防车停于水 平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏 气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则 胎内气体( )．
A．从外界吸热
B．对外界做负功
C．分子平均动能减小
D．内能增加
解析 胎内气体经历了一个温度不变、压强 减小、体积增大的过程．温度不变，分子平均 动能和内能不变．体积增大气体对外界做正 功．根据热力学第一定律，气体一定从外界吸
W>0 W<0 Q>0 Q<0 ΔU>0 ΔU<0

石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、
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第三页，共三十六页。
2.液体 (1)液体的表面张力 ①作用：液体的__表_面__张__力__(b_iǎ_o使mià液nzh面āngl具ì) 有收缩到表面积最小的趋势． ②原因：液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力．
(2)液晶 ①液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向 _异__性__(y，ìxìn又g) 可以自由移动位置，保持了液体的__流__动__性__； ②液晶分子的位置无序使它像_液__体___，排列有序使它像晶__体____； ③液晶的物理性质很容易在外界的影响下_发__生__改__变____．
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2．加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：选与气体接触 的液柱或活塞(或气缸)为研究对象，利用牛顿第二定律列方程求出 封闭气体的压强．
如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱受力分析 有
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第十六页，共三十六页。
pS－p0S－mg＝ma，S 为横截面积． 得 p＝p0＋m（gS＋a）. 3．固定容器内气体的压强计算方法：由题目给定的气体状态 参量及变化过程特点，结合实验定律求解气体的压强．
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第十三页，共三十六页。
BCD 解析：晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改 变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项 A 错误；固体分为晶体 和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体 具有各向异性，选项 B 正确；同种元素构成的固体可能由于原子的 排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项 C 正确； 晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然， 选项 D 正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大， 选项 E 错误．

踪 训 练
动 探 究
×m＋n n，油膜面积 S′＝8S，由 d＝VS′′，得 d＝8NSVmn＋n.
[答案]
(1)8S
Vn (2)8NSm＋n
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必修1 第1章 第1讲
基 础 知 识 回 顾 考 点 互 动 探 究
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请做：随堂训练
课
时
跟
踪
训
练
必修1 第1章 第1讲
时 跟
考
点 互
一滴油酸酒精溶液的体积．
踪 训 练
动
探
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘
究
在玻璃板上．
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必修1 第1章 第1讲
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完成下列填空：
基 础
(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面
知
识 回
的数字)
顾
(2)将 1 cm3 的油酸溶于酒精，制成 300 cm3 的油酸酒精 课
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必修1 第1章 第1讲
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考点二 实验数据处理与误差分析
基 础
测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法
知
识 回
等．
顾
(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管
课
量取 0.25 mL 油酸，倒入标注 250 mL 的容量瓶中，再加入
时 跟
考 点 互
酒精后得到 250 mL 的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向
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基
础 知
(1)错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积
识
回 顾

B．效率为 100%的热机是不可能制成的
C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高
温物体传递
D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械
效率的常用手段
E．吸收了热量的物体，其内能也不一定增加
解析
要点三 气体实验定律与热力学定律的结合
[典例] (2016·潍坊模拟)如图 11-3-2
所示在绝热气缸内，有一绝热轻活塞封闭
热量
是热传递过程中内能的改变量，热量用来 量度热传递过程中内能转移的多少
功
做功过程是机械能或其他形式的能和内能 之间的转化过程
特点
状态 量
过程 量
3．对公式 ΔU＝Q＋W 符号的确定
符号物体做功 物体吸收热量 内能增加
－ 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少
4．三种特殊情况 (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)若过程中不做功，即 W＝0，则 Q＝ΔU，物体吸收的 热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，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。
[多角练通]
1．(多选)(2015·广东高考)图 11-3-1 为某实
验器材的结构示意图，金属内筒和隔热
外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中
有水，在水加热升温的过程中，被封闭
的空气
()
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
图 11-3-1
解析
2．(2015·北京高考)下列说法正确的是
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