2025高考物理二轮专题复习-第11讲 热学 课件 (共39张PPT)

(共39张PPT)
第11讲 热学
题型1 分子动理论 固体、液体与气体
题型2 气体实验定律 理想气体状态方程
网络构建
备用习题
【关键能力】
理解分子动理论,知道固体、液体的性质,掌握
气体实验定律、理想气体状态方程和热力学定
律的适用条件和解题方法,关注气体状态变化
(等温、等压、等容)图像的应用.热学计算题情
境虽然抽象，但研究对象的模型通常有3类：
汽缸—活塞模型、玻璃管—液柱模型和“变质
量”模型.
题型1 分子动理论 固体、液体与气体
1.理解微观分子的结构模型,进而理解分子大小、分子数量、分子力、分子
势能.
2.理解微观分子的运动模型,进而理解布朗运动、温度与压强、分子运动速
率的正态分布规律.
3.理解微观分子力模型,进而理解液体表面张力与浸润不浸润现象.
4.知道区分晶体和非晶体的标准是看是否有确定的熔点.
5.理解影响气体压强的因素
(1)气体分子平均动能——温度.
(2)单位时间单位面积上的撞击次数——单位体积内分子数.
例1 [2024·舟山模拟] 下列说法中不正确的是( )
A.图甲中，温度升高，曲线峰值向右移动
B.图甲中，同一温度下，气体分子的速率都呈“中间多、
两头少”的分布
C.由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为 时，
分子力先做正功后做负功
D.由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为 时，
分子势能不断减小
√
[解析] 温度越高，分子运动越剧烈，图甲中，温度升高，曲线峰值向右
移动，故A正确，不符合题意；图甲中，同一温度下，气体分子的速率都
呈“中间多、两头少”的分布，故B正确，不符合题意；由图乙可知，当分
子间的距离从逐渐减小为 时，分子力一直表现为引力，分子力一直做
正功，故C错误，符合题意；由图乙可知，当分子间的距离从 逐渐减小
为 时，分子力一直做正功，分子势能
不断减小，故D正确，不符合题意.
技法点拨
针对甲图，需要注意以下几点：①同一温度下速率分布“中间多,两头少”;
②温度越高,分子速率大的分子数占总分子数百分比增加,分子平均速率增
大；③分子在整个速率范围内的概率总和为.
例2 (不定项)[2024·杭州高级中学模拟] 体积相同的玻璃瓶、 分别装满
温度为的热水和 的冷水(如图所示)，下列说法正确的是( )
A.由于温度越高，布朗运动越显著，所以 瓶中水分子的
布朗运动比 瓶中水分子的布朗运动更显著
B.若把、两只玻璃瓶并靠在一起，则、 瓶内水的内
能都将发生改变，这种改变内能的方式叫传热
C.由于、两瓶水的体积相等，所以、 两瓶中水分子
的平均距离相等
D.已知水的相对分子质量是18，若瓶中水的质量为 ，
水的密度为 ，阿伏加德罗常数
，则 瓶中水分子个数约为
个
√
√
[解析] 温度是分子平均动能的标志，布朗运动是悬浮在
液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，A错
误；若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的
内能都将发生改变，热量会由A传递到B，这种改变内能
的方式叫传热，B正确；相同体积不同温度时水分子的平
均距离不同，C错误；已知B瓶中水的质量为 ，
水的摩尔质量 ，则水分子的个数
个，D正确.
技法点拨
温度是分子平均动能的标志，水分子数与、瓶内水的体积有关，内能
也与水的体积有关，相同体积不同温度水分子的个数不同，平均距离就不
同，故平均距离与温度有关.已知瓶中水的质量、水的相对分子质量和阿
伏加德罗常数，根据它们之间的关系式即可计算水分子数.
【迁移拓展】
1.[2024·湖州模拟] 关于下列各图所对应现象的描述，正确的是( )
A.图甲中水黾可以停在水面，是因为
受到水的浮力作用
B.图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球
形，是因为表面张力
C.图丙中插入水中的塑料笔芯内水面
下降，说明水浸润塑料笔芯
D.图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利
用毛细现象将土壤里的水分引上来
√
[解析] 水黾可以停在水面是因为水的表面
张力，故A错误；水银的表面张力比较大，
同时水银和空气之间的相互作用力也比较
小，这就导致了水银在接触到其他物体时，
会尽可能地减少表面积，从而形成球状，
故B正确；当一根内径很细的管垂直插入
液体中时，浸润液体在管里上升，而不浸
润液体在管内下降，故C错误；拖拉机锄
松土壤，是为了破坏毛细管减小水分蒸发，
故D错误.
2.(不定项)[2024·舟山模拟] 在中国首次太空授课活动中，航天员展示了
失重环境下的物理现象，其中有一实验是航天员挤出的水在空中形成水球.
水球蕴涵着很多物理知识，下列说法正确的是( )
A.水球中的水分子的直径数量级为
B.水的内能比 冰的内能大
C.挤出的水呈球形是水的表面张力作用的结果
D.悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，说明水分子间存在相互作用力
√
√
[解析] 水分子的直径数量级为，故A错误；质量相同时， 水凝
结成冰的过程要放出热量，内能减小，所以水的内能比 冰
的内能大，故B正确；液体的表面张力使液体表面有收缩的趋势，而同样体
积的物体，球体的表面积最小，水呈球形是水的表面张力作用的结果，故C
正确；悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，是由于小颗粒受到水分子碰撞
导致受力不平衡，说明了水分子在做永不停息的无规则运动，故D错误.
题型2 气体实验定律 理想气体状态方程
1.气体实验定律及理想气体状态方程
(1)适用条件：质量一定的理想气体.
(2)玻意耳定律、盖-吕萨克定律、查理定律这三个气体实验定律是理想气
体状态方程在其中一个状态参量不变情况下的特例.
2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，、、中有一个量不发生变化，则选用对应的气体
实验定律列方程求解.
(2)若气体质量一定，、、均发生变化，则选用理想气体状态方程列式
求解.
3.热系统的宏观表现主要有三个方面，一是热力平衡，二是热参量的实验
定律，三是热力学三定律(包括能量守恒定律).
(1)压强的宏观表现为对象的力平衡，根据平衡求解气体压强;
(2)掌握几个典型的热过程(等温、等容、等压)，初、末状态参量规律与图
像表述;
(3)根据受力做功与温度变化(内能由温度决定)分析功与内能的变化，进而
确定吸热、放热.
例3 [2024·绍兴模拟] 如图所示，一定质量的理想气体从状态 依次经过状
态、和后再回到状态，其中和为等温过程， 和
为绝热过程.这就是热机的“卡诺循环”，则( )
A. 过程说明，热机可以从单一热源吸热对外做功
而不引起其他变化
B. 过程中，气体分子在单位时间内碰撞单位面积
器壁的平均冲量增大
C. 过程中，气体的内能增大
D.整个循环过程中，气体从外界吸收热量
√
[解析] 根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸
热全部用来对外做功而不引起其他变化，A错误；
过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降
低，分子的平均动能减小，压强变小，根据 可
知，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲
量减小，B错误； 为等温过程，温度是理想气体的
内能大小的标度，故温度恒定，内能不变，C错误；整
个循环过程中，气体对外做功，从状态A回到状态A，温
度相同，根据热力学第一定律可知气体必从外界吸收热
量，D正确.
例4 [2024·浙江1月选考] 如图所示，一个固定
在水平面上的绝热容器被隔板 分成体积均为
的左右两部分.面积为
的绝热活塞被锁定，隔板 的左侧为真空，右侧中一定质量
的理想气体处于温度、压强 的状态1.抽取隔
板，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2.然后解锁活塞 ，
同时施加水平恒力，仍使其保持静止.当电阻丝加热时，活塞 能缓慢
滑动(无摩擦)，使气体达到温度 的状态3，气体内能增加
.已知大气压强 ，隔板厚度不计.
(1) 气体从状态1到状态2是________(选填“可逆”或“不可逆”)过程，分子平
均动能______(选填“增大”“减小”或“不变”)；
[解析] 气体从状态1到状态2是气体向真空扩散的过程，属于热现象中的
自发过程，是不可逆的；由于气体与外界间没有做功且不传热，所以气体
内能不变，理想气体温度不变，分子平均动能不变.
不可逆
不变
(2) 求水平恒力 的大小；
[答案]
[解析] 气体从状态1到状态2，根据玻意耳定律
得
其中
解得
对活塞有
解得
(3) 求电阻丝放出的热量 .
[答案]
[解析] 气体从状态2到状态3，根据盖-吕萨克
定律得
解得
根据热力学第一定律
其中
解得
【迁移拓展】
1.[2024·杭州模拟] 如图所示，在一个绝热的汽缸中，用一
个横截面积的绝热活塞和固定的导热隔板 密
封了两份氮气Ⅰ和Ⅱ，氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等.当氮气Ⅰ和氮气
Ⅱ达到热平衡时，体积均为 ，氮气Ⅰ压强为
，温度为 .现通过电热丝缓慢
加热，当氮气Ⅱ的温度增加到 时停止加热，该过
程氮气Ⅱ内能增加了 ，已知大气压
，重力加速度取，活塞 与汽
缸之间的摩擦不计.
(1) 缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ具有相同的______(选填“压强”“体积”
或“温度”).
[解析] 缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ通过导热隔板 传热，具有相同的
温度.
温度
(2) 求活塞 的质量；
[答案]
[解析] 对氮气Ⅰ有
解得活塞 的质量
(3) 求氮气Ⅰ最终的体积；
[答案]
[解析] 加热前后氮气Ⅰ压强不变，由盖-吕萨克定律得
解得氮气Ⅰ最终的体积
(4) 求氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量.
[答案]
[解析] 导热隔板 固定，氮气Ⅱ的体积不变，外界对气体做功
由热力学第一定律 ，可得氮气Ⅱ从电热丝及氮气Ⅰ上
吸收的总热量
氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等，温度相同，所以内能也相同，故内能变
化量也相同，氮气Ⅰ内能变化量为
氮气Ⅰ发生等压变化，得
联立解得
故氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量为
2.[2024·宁波模拟] 某兴趣小组设计了一温度报警
装置，原理图如图所示，竖直放置的导热汽缸内
用质量、横截面积 、上表
面涂有导电物质的活塞封闭一定质量的理想气体，
当缸内气体的温度 时，活塞下表面与汽
缸底部的距离，上表面与、 两触点的
距离 .当活塞上移至卡口处时，上表面恰
好与、 两触点接触，触发报警器报警.不计一切摩擦，大气压强恒为
，重力加速度取 .
(1) 求该报警装置报警的最低热力学温度 ；
[答案]
[解析] 环境温度缓慢上升，活塞刚到达卡扣处，此过程中
封闭气体处于等压膨胀过程，则有
解得
(2) 当环境温度缓慢升高到时，求封闭气体的压强 ；
[答案]
[解析] 加热之前，根据平衡条件有
解得
当环境的热力学温度升高到 时，根据理想
气体状态方程有
解得
(3) 若环境温度由缓慢升高到 时，汽缸内气体吸收
热量，求该部分气体内能的增量 .
[答案]
[解析] 环境的热力学温度由 升高到
时，外界对气体做功为
由热力学第一定律可得
可得
1. (多选)下列关于分子动理论知识,说法正确的是 (　　)
A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,若水面上痱子粉撒得较多,实验测得的结果将偏大
B.图乙折线显示的是液体分子永不停息的无规则运动,这种运动称为布朗运动
C.图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像,由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高
D.图丁为分子力F随分子间距离r的变化图像,两分子间距从r=r2到r=r1,分子力先减小后增大
√
√
[解析] “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,若水面上痱子粉撒得较多,则油酸分子比较难散开,会导致所测油膜面积偏小,由d=可知,实验测得的油膜厚度即油酸分子直径将偏大,故A正确;
图乙折线显示的是固体小颗粒在液体中做永不
停息的无规则运动,此为布朗运动,故B错误;
由热运动规律可知,温度越高,氧分子做热运动的
平均速率越大,速率大的分子数目越多,所以状态
③时的温度比状态①、②时都高,C正确;
由图丁可知,两分子间距从r=r2到r=r0,分子力表现为引力,先增大后减小到0;从r=r0到r=r1,分子力表现为斥力,逐渐增大,故D错误.
2.　 如图所示,内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时汽缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将汽缸缓慢转动90°过程中,缸内气体 (　　)
A.内能增加,外界对气体做正功
B.内能减小,所有分子热运动速率都减小
C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
√
[解析] 初始时汽缸开口向上,活塞处于平衡状态,汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡,则有(p1-p0)S=mg,汽缸在缓慢转动的过程中,汽缸内外气体对活塞的压力差大于其重力沿汽缸壁的分力,故汽缸内气体缓慢将活塞往外推,最后汽缸水平,缸内气压等于大气压,由分析可知此过程中气体的体积增大,对外做功,因为活塞和汽缸是绝热的,根据热力学第一定律得气体的内能减小,A错误;
理想气体的内能只由温度决定,故理想气体的温度降低,分子的平均速率变小,但不是每个分子的速率都变小,只是速率大的分子所占
总分子数比例减少,B、D错误,C正确.