热学课堂讲解+课堂练习+课后作业.docx
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热学课堂讲解+课堂练习+课后作业
热学
一、分子的大小分子热运动布朗运动
【例1】实验:
油膜法测分子直径
1.在本实验中,准备有以下器材:
用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻
璃板、彩笔,还缺少的器材有_______________________________.
2.本实验应测量和已知的物理量有
(1)__________________________________________.
(2)___________________________(3)_______________________________________.
3.计算油酸薄膜的面积是通过查薄膜轮廓所包含的的个数,不足半个的_______,多余半个的__________.
4.将1cm3的油酸溶于酒精,制成200cm3的油酸酒精溶液。
已知1cm3的溶液有50滴,
今取一滴油酸酒精溶液滴到水面上,随着酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子层,
已测出这一薄层的面积为0.2m2,由此可算出油酸分子的直径为m.
【答案】1.坐标纸、量筒2.1ml油酸酒精溶液的滴数、油酸薄膜的面积、油酸酒精溶液的浓度
3.正方形、舍去、算一个4.5×10-10m
【例2】已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量Mmol=1.8×10-2kg/mol,求:
(1)1cm3的水中有多少个水分子.
(2)估算一个水分子的直径多大.
【解析】水的摩尔体积
Vmol=
=
m3/mol
=1.8×10-5m3/mol
(1)1cm3水中的水分子数
n=
/cm3=3.3×1022/cm3
(2)建立水分子的球模型,有
πd3=
水分子直径
d=
=
m=3.9×10-10m
建立水分子的立方体模型,有
d3=
水分子直径
d=
m=3.1×10-10m.
【说明】不论把分子看做球体,还是看做立方体,都只是一种简化的模型,是一种近似处理的方法.由于建立的模型不同,得出的结果稍有不同,但数量级都是10-10m.一般在估算固体或液体分子线度或分子间距离时采用球模型,在估算气体分子间的距离时采用立方体模型.
【例3】关于分子动理论,有以下说法
①把煤堆在墙角时间长了,墙内部也变黑,证明分子在不断扩散
②酒精和水混合后体积减小,证明分子间有间隙
③大风天看到风沙弥漫、尘土飞扬,这就是布朗运动
④布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的,固体小颗粒的体积越大,液体分子对它的撞击越多,布朗运动就越显著
以上说法中正确的是()
A.①②B.③④
C.①③D.②④
【例4】若以μ表示水的摩尔质量,υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏加德罗常数,m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关系式
①NA=
υρ
②ρ=
μA
Δ③m=
μA
④Δ=
υA
其中()
A.①和②都是正确的;B.①和③都是正确的;
C.②和④都是正确的;D.①和④都是正确的
【练习1】用如下哪些组数据,可求出阿伏加德罗常数()
A.水的密度和水的摩尔质量
B.水的摩尔质量、水的密度和水分子的体积
C.水分子的质量和体积
D.水的摩尔质量和水分子的质量
【练习2】只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离()
A.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和质量
B.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和密度
C.阿伏加德罗常数,该气体的质量和体积
D.该气体的密度,体积和摩尔质量
【练习3】关于布朗运动,下列说法中正确的是()
A.布朗运动是由外部原因引起的液体分子的运动
B.布朗运动虽然不是分子的运动,但它能反映出分子的运动规律
C.布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒的大小有关,这说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关
D.布朗运动的剧烈程度与温度有关,所以布朗运动也叫做热运动
【练习4】较大的悬浮颗粒不做布朗运动,是由于()
A.液体分子不一定与颗粒碰撞
B.各个方向的液体分子对颗粒的冲力的平均效果相互平衡
C.颗粒的质量较大,运动状态不易改变
D.颗粒分子本身的热运动缓慢
【练习5】(09年北京卷)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。
图中记录
的是()
A.分子无规则运动的情况
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度——时间图线
D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
二、分子间的作用力
【例1】通常情况下的固体在拉力的作用下发生拉伸形变时,关于分子间的作用力的变化,下列说法正确的是()
A.分子间的斥力增大,引力减小,分子力为斥力
B.分子间的引力增大,斥力减小,分子力为引力
C.分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增加得快,分子力为斥力
D.分子间的引力和斥力都减小,但斥力比引力减小得快,分子力为引力
【例2】用r表示两个分子间的距离,EP表示两个分子问相互作用的势能,当r=ro时,分子间的引力等于斥力,设两分子相距很远时,Ep=O,则()
A.当r>r0时,EP随r的增大而增加
B.当r C.当r>r0时,EP不随r而改变 D.当r=ro时,EP为正 【例3】(10四川卷)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 【练习1】(10全国卷1)右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。 下列说法正确的是 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 【练习2】(04全国卷)分子间有相互作用势能,规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。 设分子a固定不动,分子b以某一初速度从无穷远处向a运动,直至它们之间的距离最小。 在此过程中,a、b之间的势能() A.先减小,后增大,最后小于零B.先减小,后增大,最后大于零 C.先增大,后减小,最后小于零D.先增大,后减小,最后大于零 【练习3】分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生,并随着分子间距的变化而变化,则() A.分子间引力随分子间距的增大而增大 B.分子间斥力随分子间距的减小而增大 C.分子间相互作用力随分子间距的增大而增大 D.分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 【练习4】(01江苏、河南卷)分子间同时存在吸引力和排斥力,下列说法正确的是() A.固体分子的吸引力总是大于排斥力 B.气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力 C.分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小 D.分子间的吸引力随分子间距离的增大而增大,而排斥力都随分子间距离的增大而减小 【练习5】(04全国卷)分子间有相互作用势能,规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。 设分子a固定不动,分子b以某一初速度从无穷远处向a运动,直至它们之间的距离最小。 在此过程中,a、b之间的势能() A.先减小,后增大,最后小于零B.先减小,后增大,最后大于零 C.先增大,后减小,最后小于零D.先增大,后减小,最后大于零 三、内能的概念 【例1】对不同物体而言,下列说法正确的是() A.温度高的物体内分子的平均动能一定大于温度低的物体内分子的平均动能 B.温度高的物体内每一个分子的动能一定大于温度低的物体内每一个分子的动能 C.温度高的物体内分子的平均速率一定大于温度低的物体内分子的平均速率 D.温度高的物体内每一个分子的速率一定大于温度低的物体内每一个分子的速率 【例2】比较氢气和氧气,不考虑分子势能,下面说法中正确的是() A.在相同温度下,氧分子和氢分子具有相同的平均速率 B.质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C.体积和温度都相同的氢气和氧气具有相同的内能 D.摩尔数和温度都相同的氢气和氧气具有相同的内能 【例3】下列说法中不正确的是() A.物体有内能必有机械能 B.物体机械能为零时,内能却不能为零 C.物体内能永远不会为零 D.物体的内能和机械能是两种不同形式的能量,它们可以相互转化 【练习1】气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的() A.温度和体积B.体积和压强 C.温度和压强D.压强和温度 四、热力学第一定律能量守恒定律 【例1】(01全国卷)如图3所示,固定容器及可动活塞P都是绝热的,中间有一导热的固定隔板B,B的两边分别盛有气体甲和乙。 现将活塞P缓慢地向B移动一段距离,已知气体的温度随其内能的增加而升高,则在移动P的过程中 () A.外力对乙做功;甲的内能不变 B.外力对乙做功;乙的内能不变 C.乙传递热量给甲;乙的内能增加 D.乙的内能增加;甲的内能不变 【例2】一定质量的某种气体,下列过程中能实现的是() A.内能增加,对外做功,放出热量 B.内能减少,对外做功,不吸收热量也不放出热量 C.内能不变,外界对气体做功,吸收热量 D.内能增加,外界不对气体做功,气体也不对外界做功,放出热量 【例3】(05四川、陕西、贵州、云南、新疆、宁夏、甘肃、内蒙)一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。 设气体分子向的势能可忽略,则在此过程中 () A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增加 B.气体对外界做功,气体分子的平均动能增加 C.外界对气体做功,气体分子的平均动能减少 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减少 五、热力学第二定律热力学第三定律 【例1】(04广西)下列说法正确的是() A.机械能全部变成内能是不可能的 B.第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失, 只能从一个物体转移到另一个物体,或从一种形式转化成另一种形式。 C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体 D.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 【例2】(04天津卷)下列说法正确的是() A.热量不能由低温物体传递到高温物体 B.外界对物体做功,物体的内能必定增加 C.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律 D.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化 六、气体压强的产生原理 【例1】(09年全国卷Ⅰ)关于气体压强下列说法正确的是() A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量 C.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小 D.单位面积的气体分子数增加,气体的压强一定增大 七、理想气体 【例1】(06四川卷)对一定质量的气体,下列说法中正确的是() A.温度升高,压强一定增大B.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大 C.压强增大,体积一定减小D.吸收热量,可能使分子热运动加剧、气体体积增大 【例2】(10上海物理)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的 、 、 、 四个过程,其中 的延长线通过原点, 垂直于 且与水平轴平行, 与 平行,则气体体积在() A. 过程中不断增加 B. 过程中保持不变 C. 过程中不断增加 D. 过程中保持不变 【练习1】(00天津、江西卷)对于一定量的理想气体,下列四个论述中正确的是() A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大。 B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变。 C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小。 D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大。 【练习2】(北京、内蒙古、安徽卷)一定质量的理想气体经过一系列过程,如图所示. 下列说法中正确的是() A. 过程中,气体体积增大,压强减小 B. 过程中,气体压强不变,体积增大 C. 过程中,气体压强增大,体积变小 D. 过程中,气体内能增大,体积不变 【练习3】(01全国卷)一定质量的理想气体由状态A经过图中所示过程变到状态B。 在此过程中气体的密度() A.一直变小B.一直变大 C.先变小后变大D.先变大后变小 【练习4】(05江苏卷)一定质量的气体,压强保持不变,下列过程可以实现的是() A.温度升高,体积增大B.温度升高,体积减小 C.温度不变,体积增大D.温度不变,体积减小 【练习5】(05河北、河南、安徽、山西)如图所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的。 两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。 气体分子之间相互作用势能可忽略。 现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡() A.a的体积增大了,压强变小了 B.b的温度升高了 C.加热后a的分子热运动比b的分热运动更激烈 D.a增加的内能大于b增加的内能 【练习6】(05黑龙江、吉林、广西)对于定量气体,可能发生的过程是() A.等压压缩,温度降低B.等温吸热,体积不变 C.放出热量,内能增加D.绝热压缩,内能不变 【练习7】(07广东卷)一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系正确的是() A.p1=p2,V1=2V2,T1= T2 B.p1=p2,V1= V2,T1=2T2 C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2 D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2 八、热学综合 1.(10重庆卷)给旱区送水的消防车停于水平地面,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 2.(06重庆卷)如题16图,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。 设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小() A.从外界吸热B.内能增大 C.向外界放热D.内能减小 3.(09年重庆卷)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能)() A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量 C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功 4.(07重庆理综)氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压,假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变,忽略氧气分子之间的相互作用。 在该漏气过程中瓶内氧气() A.分子总数减少,分子总动能不变 B.密度降低,分子平均动能不变 C.吸收热量,膨胀做功 D.压强降低,不对外做功 5.(08重庆卷)地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)() A.体积减小,温度降低B.体积减小,温度不变 C.体积增大,温度降低D.体积增大,温度不变 6.(10上海理综)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。 其原因是,当火罐内的气体() A.温度不变时,体积减小,压强增大 B.体积不变时,温度降低,压强减小 C.压强不变时,温度降低,体积减小 D.质量不变时,压强增大,体积减小 7.(09年全国卷Ⅱ)如图,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝。 气缸壁和隔板均绝热。 初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。 现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源。 当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比 () A.右边气体温度升高,左边气体温度不变 B.左右两边气体温度都升高 C.左边气体压强增大 D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 8.(09年四川卷)关于热力学定律,下列说法正确的是() A.在一定条件下物体的温度可以降到0K B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C.吸收了热量的物体,其内能一定增加 D.压缩气体总能使气体的温度升高 9.(09年高考宁夏理综卷)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。 气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c,b、c状态温度相同,如V-T图所示。 设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则(填入选项前的字母,有填错的不得分) A.Pb>Pc,Qab>Qac B.Pb>Pc,Qab C.Pb D.Pb 10.(08全国卷2)对一定量的气体,下列说法正确的是() A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高 C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少 11.(08天津卷)下列说法正确的是() A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B.没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同 12.(08四川卷)下列说法正确的是() A.物体吸收热量,其温度一定升高 B.热量只能从高温物体向低温物体传递 C.遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D.做功和热传递是改变物体内能的两种方式 13.(上海卷)已知理想气体的内能与温度成正比。 如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能 A.先增大后减小B.先减小后增大 C.单调变化D.保持不变 14.(北京、内蒙古、安徽卷)下列说法中正确的是() A.物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能 B.对于同一种气体,温度越高,分子平均动能越大 C.要使气体的分子平均动能增大,外界必须向气体传热 D.一定质量的气体,温度升高时,分子间的平均距离一定增大 15.如8-2-4所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成两部分,K与气缸壁的接触是光滑的,隔板K用销钉固定,两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a、b,a的体积大于b的体积.气体分子之间相互作用势能的变化可忽略.现拔去销钉(不漏气),当a、b各自达到新的平衡时() A.a的体积小于b的体积 B.a的体积等于b的体积 C.在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同 D.a的温度比b的温度高 16.(04广西)如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为 (弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程() A. 全部转换为气体的内能 B. 一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 C. 全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D. 一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 17.(04江苏)下列说法正确的是() A.物体放出热量,温度一定降低B.物体内能增加,温度一定升高 C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体 18.(04江苏)甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙,且p甲 A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度 B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度 C.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能 D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能 19.(05北京卷)下列关于热现象的说法,正确的是() A.外界对物体做功,物体的内能一定增加 B.气体的温度升高,气体的压强一定增大 C.任何条件下,热量都不会由低温物体传递到高温物体 D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 20.(05天津卷)下列说法中正确的是() A.一定质量的气体被压缩时,气体压强不一定增大 B.一定质量的气体温度不变压强增大时,其体积也增大 C.气体压强是由气体分子间的斥力产生的 D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强 21.(06江苏卷)下列说法正确的是() A.气体的温度升高时,并非所有分子的速率都增大 B.盛有气体的容器作减速运动时,容器中气体的内能随之减小 C.理想气体在等容变化过程中,气体对外不做功,气体的内能不变 D.一定质量的理想气体经等温压缩后,其压强一定增大 22.(06陕西卷)下列说法中正确的是() A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大 B.气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大 C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加 D.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大 23.(06北京卷)如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体,Q为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则 A.气体体积膨胀,内能增加 B.气体分子势能减少,内能增加 C.气体分子势能增加,压强可能不变 D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中 24.(06江苏卷)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图①)。 现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图②),这个过程称为气体的自由膨胀。 下列说法正确的是() A.自由膨胀过程中,气体分子只作定向运动 B.自由膨胀前后,气体的压强不变 C.自由膨胀前后,气体的温度不变 D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分 25.(10全国卷2)如图,一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分。 已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空,抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态。 在此过程中 () A.气体对外界做功,内能减少 B.气体不做功,内能不变 C.气体压强变小,温度降低 D.气体压强变小,温度不变 26.(06江苏卷)关于物体的内能,下列说法中正确的是(
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