届高考物理二轮复习 专题15 固体液体气体与能量守恒 教案3全国通用.docx
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届高考物理二轮复习专题15固体液体气体与能量守恒教案3全国通用
第一部分名师综述
综合分析近几年的高考物理试题发现,试题在考查主干知识的同时,注重考查必修中的基本概念和基本规律,以选择题的形式考查晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、热力学运动定律的理解等;以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等;
(1)考纲要求
知道晶体、非晶体的区别;理解表面张力,会解释有关现象;掌握气体实验三定律,会用三定律分析气体状态变化问题。
知道改变内能的两种方式,理解热力学第一定律;知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性,了解热力学第二定律;掌握能量守恒定律及其应用.
(2)命题规律
高考热学命题的重点内容有:
理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化;气体实验定律的理解和简单计算;固、液、气三态的微观解释和理解。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面:
热力学定律的理解和简单计算,多以选择题的形式出现。
第二部分知识背一背
(1)晶体与非晶体
单晶体
多晶体
非晶体
外形
规则
不规则
不规则
熔点
确定
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
各向同性
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、松香
形成与
转化
有的物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体
(2)液体的性质
①液体的表面张力:
(a)作用:
液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.
(b)方向:
表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.
②液晶的物理性质:
(a)具有液体的流动性;(b)具有晶体的光学各向异性.(c)从某个方向上看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.
(3)饱和汽 湿度
①饱和汽与未饱和汽
②饱和汽压
③湿度:
绝对湿度;相对湿度
(4)气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
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
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比
一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比
表
达
式
p1V1=p2V2
图象
(5)理想气体的状态方程
一定质量的理想气体状态方程:
;气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.
(6)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.
②表达式:
ΔU=Q+W.
(7)能量守恒定律
①内容:
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变,这就是能量守恒定律.
②任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的,不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的.
(8)热力学第二定律
①两种表述
(a)第一种表述:
热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述).
(b)第二种表述:
不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(开尔文表述).
②第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量,使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机.这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律.
第三部分技能+方法
一、气体的压强
①求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强,应对固体或液体进行受力分析,然后根据平衡条件求解.
②当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时,欲求封闭气体的压强,首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等),并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力),然后根据牛顿第二定律列方程求解.
③对于平衡状态下的水银柱,选取任意一个液片,其两侧面的压强应相等.
二、应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤
①选对象——根据题意,选出所研究的某一部分气体,这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定。
②找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式,压强的确定往往是个关键,常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。
③认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式,除题中条件已直接指明外,在许多情况下,往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。
认清变化过程是正确选用物理规律的前提。
④列方程——根据研究对象状态变化的具体方式,选用气体方程或某一实验定律,代入具体数值,最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。
三、解决多汽缸问题的方法
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。
四、用图象法分析气体的状态变化
类别图线
特点
举例
p—V
pV=CT(其中C为恒量),即pV之积越大的等温线,温度越高,线离原点越远
p—
斜率k=CT,即斜率越大,温度越高
p—T
,斜率,即斜率越大,体积越小
V—T
,斜率,即斜率越大,压强越小
五、对热力学第一定律的理解及应用
①热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系.
②对公式ΔU=Q+W符号的规定
符号
W
Q
ΔU
+
外界对物体做功
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
③三种特殊情况
(a)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量.
(b)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量.
(c)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.
特别提醒:
对理想气体,ΔU仅由温度决定,W仅由体积决定,绝热情况下,Q=0.
六、热力学第二定律的理解
【例1】甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,下列说法正确的是( )
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、乙、丙都是晶体
C.甲、丙为非晶体,丙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
【答案】D
【名师点睛】各向异性就是说在不同的方向上表现出不同的物理性质.单晶体具有各向异性,并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性.有些晶体在导热性上表现出显著的各向异性,如云母、石膏晶体;有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性,如方铅矿;有些晶体在弹性上表现出显著的各向异性如立方形的铜晶体;有些晶体在光的折射上表现出各向异性,如方解石。
【例2】液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器,由于机身薄,省电,辐射低等优点深受用户的青睐,下列关于液晶说法正确的是
A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在
B.液晶既有液体的流动性,又由光学的各项同性
C.当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色
D.液晶的结构与液体的结构相同
【答案】C
【解析】液晶有人工合成的,也有天然的,例如液晶也存在于生物结构中,故A错误;液晶既有液体的流动性,又有光学的各向异性,故B错误;当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色,故C正确;液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态,结构与液体的结构不同,故D错误
【名师点睛】通常我们把物质的状态分为固态、液态和气态,但是某些有机化合物具有一种特殊的状态,在这种状态中,它们一方面像液体,具有流动性,另一方面又像晶体,分子在某个方向上排列比较整齐,因而具有各向异性,我们把这些物质叫做液晶.液晶是不稳定的,外界影响的微小变化,例如温度、电场等,都会引起液晶分子排列变化,改变它的光学性质
【例3】如图所示,在斯特林循环中的p-V图像中,一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成,下列说法正确的是:
A.状态A的温度高于状态C的温度
B.BC过程中,单位体积的分子数目减小
C.CD过程中,气体分子每次与容器壁碰撞的平均冲力的平均值变小了
D.一个循环过程中,气体要从外界吸收一定的热量
【答案】D
【名师点睛】此题是对p-V图线的考查;关键是理解图像的物理意义,距离原点较近的P-V线对应的温度较低;气体在一个循环过程中对外做功的数值等于图线所包含的图像的面积大小.
【例4】如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均为m的密闭活塞,活塞A导热,活塞B绝热,将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动且处于平衡状态,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为,温度为.设外界大气压强为保持不变,活塞横截面积为S,且mg=S,环境温度保持不变.求:
在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞A下降的高度.
【答案】
【解析】对I气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
,
对气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
,
A活塞下降的高度为:
第四部分基础练+测
1、【宁夏银川一中2016届高三第三次模拟考试理科综合试题】(5分)下列说法中正确的是___________。
(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每错选1个扣3分,最低得分为0分)
A.悬浮在液体中的固体颗粒越小,布朗运动就越明显
B.用气筒给自行车打气,越打越费劲,说明此时气体分子之间的分子力表现为斥力
C.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
D.一定质量的理想气体,温度升高,体积减小,气体的压强一定增大
E.内能全部转化为机械能的热机是不可能制成的
【答案】ADE
【解析】
【名师点睛】本题考查了布朗运动、分子力、分子势能与热力学定律的应用等,都是一些热学中的重点内容;要注意在生活中应用热力学定律解释常见问题。
2、【贵州省贵阳市第一中学2016届高三预测密卷(新课标II卷)理科综合物理试题】(5分)
(1)下列说法中正确的是___________。
(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每错选1个扣3分,最低得分为0分)
A.对于一定质量的理想气体,气体温度升高,气体分子的平均动能增大,则气体压强必然增大
B.对于一定质量的理想气体,在绝热过程中,外界对气体做功,气体的内能一定增加
C.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定向外界放热
D.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
E.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大
【答案】BDE
【解析】
【名师点睛】本题考查对分子动理论和热力学第一定律的理解以及理想气体的状态方程.关键是温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大.对于这些基础知识要加强积累和记忆,平时加强练习.
3、【黑龙江省大庆实验中学2016届高三考前得分训练(三)理科综合试题】(5分)下列说法正确的是___________。
(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每错选1个扣3分,最低得分为0分)
A.气体分子单位时
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