高考物理总复习(知能要求+课前自修+随堂训练)第十二章 热学章末知识整合

章末知识整合
本章概念、规律繁多，但要求较低．在复习时应注意下列几个方面：
1．加强对基本概念和基本规律的理解
强化概念和规律的记忆，如布朗运动、分子动能、分子势能、物体内能、热传递、分子力等概念；分子力的特点、分子力随分子间距离的变化关系、分子势能随分子间距的变化关系、分子动能与温度的关系、热力学第一、二定律及三个气体实验定律等规律．2．建立宏观量与微观量的关系
对一个物体而言，其分子动能与物体的温度相对应；其分子势能与物体的体积相对应；物体的内能与物体的温度、体积、物质的量相对应；物体内能的改变同做功和热传递相对应．
3．本章涉及的方法
(1)构建理想化模型．
①计算分子大小和分子间距时构建“球模型”和“立方体”模型．
②研究分子间的相互作用力时构建“弹簧模型”．
③研究气体的状态变化时构建“理想气体模型”．
(2)单分子油膜法测分子直径，其中还包括“数格子”的估算方法．
(3)假设法：如研究第一类永动机和第二类永动机时可假设它的存在，推出与已知的定律相矛盾的结论．
(4)统计法：研究气体的热运动，可以从统计的角度研究气体分子运动分布的特点．
(5)能量守恒法：能量守恒不仅是一种规律，而且是研究物理问题的一种重要的方法．
热力学第一定律的应用【例1】下图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
解析：由热力学第一定律知
ΔU＝Q＋W，由题意知Q＝0，W>0，所以ΔU>0.
答案：A
点评：热力学第一定律是能量守恒定律的一个重要方面，是热与力关系的基础，是高考
命题的热点．应用这一定律时，一定要注意各个量的正、负以及正、负所表达的物理意义．
分子动理论的应用【例2】
如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
解析：考查分子力、大气压力、万有引力之间的区别．要明确平滑的铅柱压紧是把分子间的距离压缩至引力的范围内，从而不脱落．
答案：D
点评：分子动理论涉及分子的大小、力及运动，是理解微观世界的基础，是高考中热学命题的热点．
气体状态变化的分析【例3】(2013·广东高考)(双选)
右图为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L．设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )
A．充气后，密封气体压强增加
B．充气后，密封气体的分子平均动能增加
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光
解析：由pV＝nRT知充气后，当V、T不变时，n增加，密封气体压强增加，选项A正确；充气后，由于温度不变，密封气体的分子平均动能不变，选项B错误；打开阀门后，密封气体对外界做正功，选项C正确；由于桶内只有1 atm的空气0.1 L＋0.5 L＝0.6 L，小于容积2 L，所以需要再充气才能把水喷光，选项D错误．
答案：AC
一、单项选择题
1．下列现象中不能说明分子间存在分子力的是( )
A．两铅块能被压合在一起
B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩
D．空气容易被压缩
解析：空气容易压缩是因为分子间距大，而水不容易压缩是因为分子间距小，轻微压缩就使分子力表现为斥力，选项A、B、C均说明存在分子力．
答案：D
2.右图是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能减少200 J
解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q
得：ΔU＝Q＋W＝－200＋800＝600 J
因ΔU＞0，说明内能增加600 J，则温度一定升高．
答案：A
3．(2013·福建高考)下列四个图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是_____________．(填选图下方的字母)
解析：分子间作用力f ＝0时对应的分子势能E p 最小，能正确反映分子间作用力f 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是选项B.
答案：B
4．(2013·北京高考)下列说法正确的是( ) A ．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B ．液体分子的无规则运动称为布朗运动 C ．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D ．物体对外界做功，其内能一定减少
解析：液体中悬浮微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，这类现象称为布朗运动，选项A 正确，B 项错误．根据热力学第一定律，ΔU ＝W ＋Q ，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加；物体对外界做功，其内能不一定减少，选项C 、D 错误．
答案：A
5．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )
A ．气体温度升高，压强不变
B ．气体温度升高，压强变大
C ．气体对外界做正功，气体内能增加
D ．外界对气体做正功，气体内能减少
解析：猛推杆的过程可以看成是一个绝热过程，故Q ＝0，而压缩气体，气体体积减小，外界对气体做功，故W ＞0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，得ΔU ＞0，气体内能增加，温度升高，故C 、D 两项错误；由理想气体状态方程pV T
＝c 知，T 增大V 减小，则p 增大，故A 项错误，B 项正确．
答案：B
6．(2013·山东高考)下列关于热现象的描述正确的是( ) A ．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%
B ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D ．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
解析：根据热力学定律，热机的效率不可以达到100%，选项A 错误；做功是通过能量转化的方式改变系统内能，热传递是通过内能在不同物体之间的转移的方式改变系统内能，
选项B错误；温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，选项C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，选项D错误．
答案：C
二、双项选择题
7．下图为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线．下列说法中正确的是( )
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析：分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，故A项错误，B、C两项正确；在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D项错误．答案：BC
8．两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
解析：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．分子力先增大，后减小到零再增大，选项A错误；分子力先做正功，后做负功，选项B正确；根据动能定理，分子动能先增大，后减小，选项C正确；分子势能先减小后增大，选项D错误．答案：BC
9．下列关于布朗运动的说法，正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的
D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的
解析：布朗运动是液体内悬浮粒子的运动，不是液体分子的无规则运动．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的，液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈．有个成语是“见微而知著”，对布朗运动而言，是“见著而知微”．答案：BD。