[步步高]2021版(通用版)高中物理大一轮复习课件第十三章热学

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【2021 大一轮复习(新高考)物理教师用书】第十三章第1讲

目标要求内容要求说明1.分子动理论了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据． 1.增加实验“探究气体压强与体积的关系”．2.“饱和汽、未饱和汽、饱和汽压、相对湿度”内容不做要求.2.布朗运动、分子运动速率分布规律通过实验，了解扩散现象．观察并能解释布朗运动．了解分子运动速率的统计分布规律，知道分子运动速率分布图象的物理意义．3.固体了解固体的微观结构．知道晶体和非晶体的特点，能列举生活中的晶体和非晶体．通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用．了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响．4.液体观察液体的表面张力现象．了解表面张力产生的原因，知道毛细现象．5.气体实验定律通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型，能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律． 6.热力学第一定律知道热力学第一定律．通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义．7.能量守恒定律理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象．体会能量守恒定律是最基本、最普通的自然规律之一． 8.热力学第二定律通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律．9.实验：用油膜法估测分子的大小10.实验：探究气体压强与体积的关系第1讲分子动理论内能一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m；②分子的质量：数量级为10－26 kg.(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取N A＝6.02×1023 mol－1；②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．2．分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度越高，扩散现象越明显．(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动；②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．(3)热运动①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈．3．分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快；图1(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图1所示)由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计．自测1(多选)(2019·河南九师联盟质检)关于分子力和分子势能，下列说法正确的是() A．当分子间距离为r0时，分子之间引力和斥力均为零B．分子之间的斥力随分子间距离的减小而增大C．当分子间距离为r0时，分子势能最小D．当分子间距离由r0逐渐增大时(小于10r0)，分子势能增大答案BCD二、温度和内能1．温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．2．两种温标摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15 K.3．分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志；(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和．4．分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相互位置决定的能．(2)分子势能的决定因素①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；②宏观上：决定于体积和状态．5．物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是状态量；(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定；(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关；(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递．自测2 (多选)(2019·湖北鄂南高中、华师一附中等八校第一次联考)关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是( )A ．某种物体的温度为0 ℃，说明该物体中分子的平均动能为零B ．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大C ．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力D ．10 g 100 ℃水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能答案 BD解析某种物体的温度是0 ℃，不是物体中分子的平均动能为零，故A 错误；温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与分子势能及物质的多少有关，所以内能不一定增大，故B 正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得更快，故C 错误；温度是分子平均动能的标志，所以10 g 100 ℃的水的分子平均动能等于10 g 100 ℃的水蒸气的分子平均动能，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以10 g 100 ℃水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能，故D 正确．1．求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体) (1)把分子看成球形，d ＝36V 0π. (2)把分子看成小立方体，d ＝3V 0.提醒：对于气体，利用d ＝3V 0算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离． 2．宏观量与微观量的相互关系(1)微观量：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量：物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV molN A.②一个分子的体积：V 0＝V mol N A ＝MρN A (注：对气体，V 0为分子所占空间体积)．③物体所含的分子数：N ＝V V mol ·N A ＝m ρV mol ·N A 或N ＝m M ·N A ＝ρVM ·N A .例1 (2019·湖北武汉市四月调研)如图2是某教材封面的插图，它是通过扫描隧道显微镜拍下的照片：48个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏”．为了估算铁原子直径，查到以下数据：铁的密度ρ＝7.8×103 kg/m 3，摩尔质量M ＝5.6×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1.若将铁原子简化为球体模型，铁原子直径的表达式D ＝________，铁原子直径约为________ m(结果保留一位有效数字)．图2答案36M πρN A3×10－10 解析每个铁原子的体积：V 0＝M ρN A ，将铁原子看成球体，则V 0＝16πd 3，联立解得d ＝36MπρN A，代入数据：d ＝36×5.6×10－23.14×7.8×103×6×1023m ≈3×10－10 m. 变式1 (2020·江苏通州区、海门市、启东市联考)某一体积为V 的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M 的理想气体，阿伏加德罗常数为N A .则该容器中气体分子的总个数N ＝______.现将这部分气体压缩成液体，体积变为V 0，此时分子中心间的平均距离d ＝________.(将液体分子视为立方体模型) 答案ρVN AM3V 0MρVN A解析气体的质量：m ＝ρV气体分子的总个数：N ＝nN A ＝m M N A ＝ρVM N A该部分气体压缩成液体，分子个数不变设每个液体分子的体积为V 1，则N ＝V 0V 1又V 1＝d 3 联立解得：d ＝3V 0MρVN A.拓展点实验：用油膜法估测分子的大小1．实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图3甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V 表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图乙所示，则d ＝VS.图32．实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 3．实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．(2)配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500 mL 含1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液．(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n 时的滴数n .(4)根据V 0＝V nn算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0.(5)向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上． (6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． (8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S (求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)． (9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式d ＝VS算出油酸薄膜的厚度d . (10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 4．注意事项(1)注射器针头高出水面的高度应在1 cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果．(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩．(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁． (4)本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可．例2 (2019·全国卷Ⅲ·33(1))用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_______________________________．实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_________________________________.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是________________________________．答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析实验前将油酸稀释，目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积．油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d ＝VS ，故除测得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积．变式2 在“用油膜法估测分子的大小”实验中， (1)该实验中的理想化假设是________． A ．将油膜看成单分子层油膜 B ．不考虑各油酸分子间的间隙 C ．不考虑各油酸分子间的相互作用力 D ．将油酸分子看成球形(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________． A ．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B ．对油酸溶液起到稀释作用 C ．有助于测量一滴油酸的体积 D ．有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m 2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10m ，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为______‰(保留两位有效数字)．答案 (1)ABD (2)B (3)1.1解析 (3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大．一滴油酸的体积V 0＝dS ＝10－10m ×0.22 m 2＝2.2×10－11m 3，一滴油酸酒精溶液的体积V ＝150 cm 3＝2×10－8 m 3，则此油酸酒精溶液的浓度至多为V 0V＝1.1 ‰.变式3(2019·重庆市部分区县第一次诊断)在“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图4.图中正方形小方格的边长为1 cm，该油酸膜的面积是______ m2，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7×10－6mL，则油酸分子的直径是______ m(计算结果保留1位有效数字)．图4答案 1.16×10－2(1.14×10－2～1.18×10－2)6×10－10解析面积超过小正方形一半的正方形的个数为116个，则油酸膜的面积约为S＝116×10－4 m2＝1.16×10－2 m2；油酸分子直径d＝VS＝7×10－6×10－61.16×10－2m≈6×10－10 m.1．布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体中的小颗粒；(2)运动特点：无规则、永不停息；(3)相关因素：颗粒大小、温度；(4)物理意义：说明液体分子做永不停息的无规则的热运动．2．扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象．产生原因：分子永不停息地做无规则运动．3．扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动例3(多选)下列选项正确的是()A．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．当分子间距减小时，分子间的引力和斥力都增大答案ACD解析温度越高，分子热运动越剧烈，悬浮在液体中的颗粒越小，撞击越容易不平衡，则它的布朗运动就越显著，A正确；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，B错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，C正确；当分子间距减小时，分子间的引力和斥力都增大，D正确．变式4(多选)下列说法正确的是()A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生答案ACD变式5(多选)(2017·全国卷Ⅰ·33(1)改编)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图5中两条曲线所示．下列说法正确的是()图5A．图中两条曲线下的面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案ABC解析根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示百分比的总和，所以图中两条曲线下的面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例越大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；由图线可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项D错误．变式6(多选)(2019·江苏卷·13A(1))在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长的时间后，该气体()A．分子的无规则运动停息下来B．每个分子的速度大小均相等C．分子的平均动能保持不变D．分子的密集程度保持不变答案CD解析分子的无规则运动永不停息，分子的速率分布呈中间多两头少，不可能每个分子的速度大小均相等，选项A、B错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，只要温度不变，分子的平均动能就保持不变，又由于体积不变，所以分子的密集程度保持不变，选项C、D正确.1．分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图6所示(取无穷远处分子势能E p＝0)．图6(1)当r＞r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加．(2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，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.2．内能和机械能的区别能量定义决定因素量值测量转化内能物体内所有分子的动能和势能的总和由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关任何物体都具有内能，恒不为零无法测量，其变化量可由做功和热传递来量度在一定条件下可相互转化机械能物体的动能及重力势能和弹性势能的总和与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关，和物体内部分子运动情况无关可以为零可以测量例4(多选)(2019·福建宁德市5月质检)分子力F与分子间距离r的关系如图7所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个相距较远(r1)的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近．在此过程中，下列说法正确的是()图7A．r＝r0时，分子动能最大B．r＝r0时，分子势能最大C．r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，分子势能减小D．r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，分子势能减小答案AC解析r＞r0阶段，分子力表现为引力，在两分子相互靠近的过程中，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小；在r＜r0阶段，分子力表现为斥力，在两分子相互靠近的过程中，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大；故在r＝r0时，分子势能最小，分子动能最大，故A、C正确，B、D错误．变式7(2019·江苏卷·13A(2))由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)．分子势能E p和分子间距离r的关系图象如图8所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子E p的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置．图8答案引力C解析在小水滴表面层中，分子之间的距离较大，水分子之间的作用力表现为引力．由于平衡位置对应的分子势能最小，在小水滴表面层中，分子之间的距离较大，所以能总体上反映小水滴表面层中水分子势能E p的是题图中C的位置．变式8(多选)(2019·陕西第二次质检)如图9所示是分子间作用力跟距离的关系．下列有关说法正确的是()图9A．分子间距离为r0时，分子间既有斥力作用，也有引力作用B．分子间距离为r0时，分子势能最小C．分子间距离为r0时，分子势能为零D．某物体中的分子势能总和与该物体体积大小有关答案ABD例5(多选)(2018·全国卷Ⅱ·33(1)改编)对于实际的气体，下列说法正确的是()A．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能B．气体的内能包括气体整体运动的动能C．气体的体积变化时，其内能可能不变D．气体的内能包括气体分子热运动的动能答案ACD解析实际气体的内能包括气体分子热运动的动能和分子势能两部分，A、D项正确；气体整体运动的动能属于机械能，不属于气体的内能，B项错误；气体体积变化时，分子势能发生变化，若气体温度也发生变化，则分子势能和分子动能的和可能不变，即内能可能不变，C项正确．变式9(2019·北京卷·15)下列说法正确的是()A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变答案 A解析温度是分子平均动能的标志，A项正确；内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和，B项错误；气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，C 项错误；温度降低，则分子的平均动能变小，D项错误．1．(多选)“墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀”．关于该现象的分析正确的是()A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应而引起的答案BC解析根据分子动理论的知识可知，最后混合均匀是扩散现象，水分子做无规则运动，碳粒做布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，颗粒越小，运动越明显，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选B 、C.2．(多选)(2020·陕西咸阳市质检)关于布朗运动，下列说法中正确的是( )A ．布朗运动是分子的运动，牛顿运动定律不再适用B ．布朗运动是分子无规则运动的反映C ．悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动D ．布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动答案 BC解析布朗运动是悬浮颗粒的运动，这些颗粒不是微观粒子，牛顿运动定律仍适用，故A 错误；悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动，是分子不停地做无规则运动的反映，其本身不是分子的热运动，故B 、C 正确，D 错误．3．(多选)已知阿伏加德罗常数为N A (mol －1)，某物质的摩尔质量为M (kg/mol)，该物质的密度为ρ(kg/m 3)，则下列叙述中正确的是( )A ．1 kg 该物质所含的分子个数是ρN AB ．1 kg 该物质所含的分子个数是1MN A C ．该物质1个分子的质量是ρN A D ．该物质1个分子占有的空间是M ρN A答案 BD解析 1 kg 该物质所含分子数目为：N ＝N A ·1M ＝N A M，故A 错误，B 正确；每个分子的质量为：m 0＝M N A ，故C 错误；每个分子所占空间为：V 0＝m 0ρ＝M ρN A，故D 正确． 4．(多选)下列说法中正确的有( )A ．布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则热运动B ．压缩密封在汽缸中一定质量的理想气体，随着不断地压缩，难度越来越大，这是因为分子间距离越小时分子间斥力越大C ．对气体加热，气体的内能不一定增大D ．物体温度升高，分子热运动加剧，所有分子的动能都会增加答案 AC5．(多选)(2019·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．从A 点开始，他把粉笔末每隔20 s 的位置记录在坐标纸上，依次得到B 、C 、D 等点，把这些点连线形成如图1所示折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是( )图1A ．该折线图是粉笔末的运动轨迹B ．粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C ．经过B 点后10 s ，粉笔末应该在BC 的中点处D ．若改变水的温度，再记录一张图，则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高答案 BD解析该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹，布朗运动是无规则的，故A 错误；粉笔末受到水分子的碰撞，做无规则运动，所以粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，故B 正确；由于运动的无规则性，所以经过B 点后10 s ，我们不知道粉笔末在哪个位置，故C 错误；由于运动的无规则性，所以我们无法仅从图上确定哪一张图的温度高，故D 正确．6．(多选)(2019·云南昭通市上学期期末)下列叙述中正确的是( )A ．布朗运动就是液体分子的无规则运动B ．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C ．对于一定质量的理想气体，温度升高时，压强可能减小D ．已知水的密度和水的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数答案 BC解析布朗运动是悬浮的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的表现，选项A 错误；当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力做负功，则分子势能增大，选项B 正确；根据pV T＝k 可知，对于一定质量的理想气体，温度升高时，压强可能减小，选项C 正确；已知水的密度和水的摩尔质量，可以求解摩尔体积，但是不能计算出阿伏加德罗常数，选项D 错误．7．(多选)(2019·东北三省三校第二次联合模拟)下列关于内能的说法正确的是( )A ．系统的内能是由系统的状态决定的B ．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能C ．1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能D ．内能少的物体也可能自发地将一部分内能转移给内能多的物体答案 ACD解析内能是指物体内部的所有分子所具有的分子动能和分子势能的总和，系统的内能是由系统的状态决定的，A 正确；温度相同，则分子的平均动能相同，但是质量相同的氢气和氧气的分子数不相同，因此内能不相同，B 错误；相同温度下的水变成水蒸气需要吸收热量，。

2021高考物理一轮复习第十三章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律学案作业(含解析)新人教版

第3讲热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递．2．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功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：物理量W Q ΔU 意义符号＋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自测1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程( )A．气体从外界吸收热量2.0×105JB．气体向外界放出热量2.0×105JC．气体从外界吸收热量6.0×104JD．气体向外界放出热量6.0×104J答案 B二、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：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．2．用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．自测2(多选)下列现象中能够发生的是( )A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案CD三、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，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．自测3木箱静止于水平地面上，现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，木箱受到地面的摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能E k分别是(空气阻力不计)( )A．U＝200J，E k＝600J B．U＝600J，E k＝200JC．U＝600J，E k＝800J D．U＝800J，E k＝200J答案 B解析U＝F f x＝60×10J＝600JE k＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J.1．热力学第一定律的理解(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析．(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正．(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．2．三种特殊情况(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)若过程的初、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．例1(2019·全国卷Ⅰ·33(1))某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．答案低于大于解析活塞光滑、容器绝热，活塞缓慢移动，容器内空气体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q知，气体内能减少，温度降低．气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度．变式1(多选)(2017·全国卷Ⅱ·33(1))如图1，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是( )图1A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变答案ABD解析因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，与外界没有热量交换，也不对外界做功．根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，E错误．变式2(多选)(2016·全国卷Ⅲ·33(1))关于气体的内能，下列说法正确的是( ) A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案CDE解析质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量可能不同，则分子个数可能不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；气体被压缩，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能与分子平均动能有关，而温度是分子平均动能的标志，D正确；一定质量的某种理想气体等压膨胀，温度增大，内能一定增大，E正确．例2(多选)(2018·全国卷Ⅰ·33(1))如图2，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是( )图2A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小答案BDE解析过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则由查理定律知压强增大，A项错误；过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做正功，B项正确；过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即气体放出热量，C项错误；状态c、d温度相同，所以内能相等，D项正确；由b到d 的过程，作出状态b、d的等压线，分析可得p b>p d，E项正确．变式3(多选)(2017·全国卷Ⅲ·33(1))如图3，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是( )图3A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量答案ABD解析在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A正确，C错误；在过程ca中，气体的体积减小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确．变式4(多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1))一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p－T图象如图4所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是( )图4A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功答案ABE解析由理想气体状态方程pVT＝C得，p＝CVT，由题图可知，V a＝V c，选项A正确；理想气体的内能只由温度决定，而T a >T c ，故气体在状态a 时的内能大于在状态c 时的内能，选项B 正确；由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，cd 过程温度不变，内能不变，则Q ＝－W ，选项C 错误；da 过程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外界做的功，选项D 错误；由理想气体状态方程知：p a V a T a ＝p b V b T b ＝p c V c T c ＝p d V d T d＝C ，即p a V a ＝CT a ，p b V b ＝CT b ，p c V c ＝CT c ，p d V d ＝CT d .设过程bc 中压强为p 1＝p b ＝p c ，过程da 中压强为p 2＝p d ＝p a .由外界对气体做功W ＝p ·ΔV 知，过程bc 中外界对气体做的功W bc ＝p 1(V b －V c )＝C (T b －T c )，过程da 中气体对外界做的功W da ＝p 2(V a －V d )＝C (T a －T d )，T a ＝T b ，T c ＝T d ，故W bc ＝W da ，选项E 正确.例3 (2019·陕西第二次质检)如图5所示，一个长方形汽缸放置于水平地面上，左右侧壁光滑且绝热，底面面积为S ＝20cm 2且导热良好，质量为m ＝2kg 且绝热的活塞下方封闭了一定量的理想气体，稳定时气柱长度为h ＝20cm.现在在活塞上放一个物块(未画出)，待系统再次稳定后，活塞下方的气柱长度变为h ′＝10cm ，已知大气压强始终为p 0＝1×105Pa ，重力加速度g ＝10m/s 2，一切摩擦阻力不计、汽缸气密性良好且外界环境温度保持不变．求：图5(1)活塞上所放物块的质量M ；(2)第一次稳定到第二次稳定过程中从底部发生热交换的情况．答案见解析解析 (1)初状态，对活塞由平衡知识可知：p 0S ＋mg ＝p 1S放上物块再次稳定后：p 1Sh ＝p 2Sh ′此时对活塞：p 0S ＋mg ＋Mg ＝p 2S解得：M ＝22kg.(2)对活塞的全过程由动能定理得：(p 0S ＋mg ＋Mg )(h －h ′)＋W ＝0活塞对气体做功－W ，根据热力学第一定律：ΔU ＝Q ＋(－W )＝0联立解得：Q ＝－44J ，即从底部放出的热量为44J.变式5 (多选)(2019·四川成都市第二次诊断)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程：从a 到b ，b 到c ，c 到a 回到原状态，其中V －T 图象如图6所示．用p a 、p b 、p c 分别表示状态a 、b 、c 的压强，下列说法正确的是( )图6A ．p a ＜p c ＝p bB ．由a 到b 的过程中，气体一定吸热C ．由b 到c 的过程中，气体放出的热量一定等于外界对气体做的功D ．由b 到c 的过程中，每一个气体分子的速率都减小E ．由c 到a 的过程中，气体分子的平均动能不变答案 ABE解析从状态a 到状态b ，由理想气体状态方程可知，p a ·3V 0T 0＝p b ·3V 03T 0，整理得：p b ＝3p a ，同理可知：p a ·3V 0T 0＝p c ·V 0T 0，整理得：p c ＝3p a ，所以p c ＝p b >p a ，故A 正确；从状态a 到状态b 过程中气体的体积不变，没有做功，温度升高，内能增大，所以气体一定吸热，故B 正确；由题图可知，b 到c 过程气体压强不变，温度降低，所以其体积减小，外界对气体做功，W >0，内能减小，ΔU <0，由热力学第一定律可知，b 到c 过程中气体放出的热量一定大于外界对气体做的功，故C 错误；温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个分子没意义，所以b 到c 过程中气体的温度降低，分子平均动能减小，并不是每一个气体分子的速率都减小，故D 错误；由题图可知，c 到a 过程，理想气体温度不变，所以气体分子的平均动能不变，故E 正确．1．热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．3．热力学过程的方向性实例(1)高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体．(2)功能自发地完全转化为不能自发地转化为热．(3)气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V2(较大)．(4)不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成混合气体AB.4．两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律例4如图7所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．图7(1)下列说法正确的是________．A ．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B ．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C ．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D ．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？答案 (1)BC (2)见解析解析 (1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C 项正确，D 项错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B 项正确，A 项错误．(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多．变式6 (多选)(2016·全国卷Ⅰ·33(1))关于热力学定律，下列说法正确的是( )A ．气体吸热后温度一定升高B ．对气体做功可以改变其内能C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡答案 BDE解析由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，对气体做功可改变气体的内能，B 选项正确；气体吸热为Q ，但不确定外界做功W 的情况，故不能确定气体温度的变化，A 选项错误；理想气体等压膨胀，W <0，由理想气体状态方程pV T＝C ，p 不变，V 增大，气体温度升高，内能增大，ΔU >0，由ΔU ＝Q ＋W ，知Q >0，气体一定吸热，C 选项错误；由热力学第二定律知，D 选项正确；根据热平衡定律知，E 选项正确．1．(多选)(2019·四川绵阳市第三次诊断)关于热现象，下列说法正确的是( )A ．热量不能自发地从低温物体传到高温物体B ．物体速度增大，则组成物体的分子动能增大C ．物体的温度或者体积变化，都可能引起物体内能变化D ．相同质量的两个物体，升高相同温度，内能增加一定相同E ．绝热密闭容器中一定质量气体的体积增大，其内能一定减少答案ACE解析根据热力学第二定律可知热量不能自发地从低温物体传到高温物体，A正确；物体分子平均动能的标志是温度，与宏观速度无关，B错误；物体内能等于所有分子的动能与所有分子势能的和，分子平均动能与温度有关，而分子势能与体积有关，所以物体内能与温度和体积有关，C正确；根据C选项的分析，升高相同温度，但体积关系未知，所以内能变化无法判断，D错误；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，容器绝热，Q＝0，气体体积增大，所以气体对外做功，W<0，所以ΔU<0，内能减少，E正确．2.(多选)(2020·山西吕梁市第一次模拟)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图1所示．下列判断正确的是( )图1A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击的次数不同答案ADE解析在ab过程中体积不变，则W＝0，但温度升高，气体内能增大，即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体一定吸热，故A正确；过程bc中温度不变，则内能不变，即ΔU＝0，但体积增大，气体对外做功，W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0，气体吸热，则B错误；过程ca中温度降低即ΔU<0，体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU ＝W＋Q，气体放出的热量大于外界对气体做的功，故C错误；a、b和c三个状态中，状态a 的温度最低，故分子的平均动能最小，则D正确；b和c两个状态温度相同，分子平均动能相等，但c状态体积大分子密集程度小，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数少，故E正确．3．(多选)(2019·东北三省四市教研联合体模拟)一定质量的理想气体经历如图2所示的循环，图线由两条绝热线和两条等容线组成，其中，a→b和c→d为绝热过程，b→c和d→a 为等容过程．下列说法正确的是( )图2A ．a →b 过程中，外界对气体做功B ．a →b 过程中，气体分子的平均动能不变C ．b →c 过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多D ．c →d 过程中，单位体积内气体分子数减少E ．d →a 过程中，气体从外界吸收热量答案 ACD解析 a →b 过程为绝热过程，Q ＝0，体积变小，外界对气体做功，W >0，所以内能ΔU >0，温度升高，气体分子的平均动能变大，故A 正确，B 错误；b →c 过程中，体积不变，由pV T＝C 可知，当压强变大时，温度升高，故单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多，故C 正确；c →d 过程为绝热过程，体积变大，单位体积内气体分子数减少，故D 正确；d →a 过程中，为等容变化，压强减小，温度降低，可知ΔU <0，W ＝0，ΔU ＝W ＋Q ，故Q <0，气体放热，故E 错误．4.(多选)(2019·福建龙岩市3月质量检查)如图3所示为一定质量的理想气体发生状态变化的p －V 图象，图线1、2是两条等温线，A 、B 是等温线1上的两点，C 、D 是等温线2上的两点，图线AD 、BC 均与V 轴平行，则下列说法正确的是( )图3A ．等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度高B ．从状态A 变化到状态B ，气体一定吸收热量C ．从状态B 变化到状态C ，气体吸收的热量比气体对外界做功多D ．从状态C 变化到状态D ，单位体积的气体分子数增大，但气体分子的平均动能不变E ．从状态D 变化到状态A ，气体放出的热量比外界对气体做功少答案 BCD解析从C →B 为等压变化，由公式VT＝C 可知，等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度低，故A 错误；从状态A 到状态B 为等温变化，内能不变，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋W ，所以气体一定吸收热量，故B 正确；从状态B 变化到状态C ，气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋W ，所以气体吸收的热量比气体对外界做功多，故C 正确；从状态C 到状态D 为等温变化，所以分子平均动能不变，体积减小，单位体积的气体分子数增大，故D 正确；从状态D 变化到状态A ，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可得：ΔU ＝Q ＋W ，所以气体放出的热量比外界对气体做功多，故E 错误．5.如图4所示，曲线为某理想气体在p －V 图象中的两条等温线，现该气体分别从状态A 到达状态B 、C ，其中A →B 过程气体内能减少35J ，A →C 过程气体对外做功20J.(1)若状态A 的温度为900K ，求状态B 的温度；(2)定量分析A →C 过程中吸放热情况．图4答案 (1)300K (2)放出热量15J解析 (1)由理想气体状态方程可得：p A V A T A ＝p B V B T B，解得：T B ＝300K. (2)B 、C 所在曲线为等温线，则状态B 与状态C 内能相同，A →C 过程：ΔU ＝W ＋Q ，解得Q ＝－15J ，即放出热量15J.6．(2019·福建莆田市5月第二次质检)如图5，一定质量的理想气体经历了A →B →C 的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135J ，外界对气体做了90J 的功．已知状态A 时气体的体积V A ＝600cm 3.求：图5(1)从状态A 到状态C 的过程中，气体与外界热交换的热量；(2)状态A 时气体的压强p A .答案 (1)吸收热量45J (2)1.5×105Pa解析 (1)根据热力学第一定律有ΔU ＝W ＋Q ①由①代入数据得Q ＝＋45J②即气体从外界吸收热量45J.(2)从状态A 到状态B 为等容变化过程，根据查理定律有p A T A ＝p B T B ③ 从状态B 到状态C 为等压变化过程，根据盖—吕萨克定律有V B T B ＝V C T C ④ 从状态A 到状态B ，外界对气体不做功；从状态B 到状态C ，外界对气体做功，W ＝p B ΔV ⑤又ΔV ＝V B －V C ，V B ＝V A ⑥由③④⑤⑥式代入数据得：p A ＝1.5×105Pa.。

高考物理一轮复习第十三章热学第2讲固体、液体、气体的性质热力学定律教学案(含解析)(2021年整理)

第2讲固体、液体、气体的性质热力学定律➢教材知识梳理一、固体和液体1．固体可以分为晶体和________两种,晶体又分为单晶体和________．2．晶体的微观结构：晶体的形状和物理性质与非晶体不同，晶体中原子（或分子、离子）按照一定的规则排列,具有空间上的________性．3．液体的表面张力：液体的表面张力使液面具有________的趋势，表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．4．液晶：具有液体的________性，具有晶体的光学各向________性．二、气体1．气体的状态参量(1）压强：气体压强是大量分子对器壁撞击的宏观表现，其决定因素有________和单位体积内的________数．（2)体积：气体分子所能达到空间的体积，即气体所充满的容器的容积．（3)温度：宏观上温度表示物体的冷热程度,微观上温度是________的标志，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋________K.2．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________倍，气体分子之间的相互作用力十分微弱，可忽略不计．(2)大量分子的热运动速率分布表现为“________________"的统计规律．(3)温度一定时，某种气体分子速率分布是确定的，平均速率是确定的．温度升高时，气体分子的________增大,但并非每个分子的速率都增大．3．气体实验定律（1)理想气体:把在任何温度、任何压强下都遵从________________的气体称为理想气体．在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体．理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由________决定．(2)理想气体状态方程：________________(质量一定的理想气体)．三、热力学定律1．热力学第一定律：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体________的增加．表达式为ΔU ＝________．2．热力学第二定律（1)内容:不可能使热量由________温物体传递到________温物体，而不引起其他变化;不可能从________热源吸收热量并把它全部用来对外________，而不引起其他变化．（2)微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性________的方向进行．3．热力学第三定律：热力学零度不可能达到．四、物体的内能1．能量守恒定律：能量既不会________，也不会________，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从________转移到________，在转化或转移的过程中，能量的总量________．2．永动机：第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了________________;第二类永动机也是不可能制成的，因为它违反了________________．答案：一、1.非晶体多晶体2．周期3。

2021版高考物理一轮复习课件学案第13章热学第2讲固体液体和气体的性质

专题突破训练[基础训练试题]1.(2019·北京卷)下列说法正确的是()A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变【试题解答】:选A.温度是分子平均动能的量度(标志),A对.内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,B错.气体压强不仅与分子的平均动能有关,还与分子的密集程度有关,C错.温度降低,则分子的平均动能变小,D错.2.如图所示,把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就变钝了.产生这一现象的原因是()A.玻璃是非晶体,熔化再凝固后变成晶体B.玻璃是晶体,熔化再凝固后变成非晶体C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张【试题解答】:选C.玻璃是非晶体,熔化再凝固后仍然是非晶体,故A、B错误;玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝,是表面张力的作用,因为表面张力具有减小表面积的作用即使液体表面绷紧,故C正确,D错误.3.(多选)下列说法正确的是()A.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值C.物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体D.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少【试题解答】:选AE.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致,选项A正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值,选项B 错误;物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体,不一定是非晶体,选项C 错误;气体之间分子距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的,并非由于分子之间的斥力造成,选项D 错误;汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,根据理想气体状态方程pV T＝C 可知,压强不变而体积增大,则气体的温度一定升高,温度是分子平均动能的标志,温度升高则分子的平均动能增大,分子对器壁的平均撞击力增大,则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少,选项E 正确.4.(多选)下列说法正确的是( )A.理想气体由状态1变化到状态2时,一定满足p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2B.随着分子间距离增加,分子间的引力和斥力都减小,分子间距小于r 0(分子力为零时分子间的距离)时,距离越小,分子势能越大C.悬浮在液体中的固体微粒做布朗运动,充分说明了固体微粒内部分子运动的无规则性D.如果液体不浸润某种固体,则在液体与固体接触的附着层内,分子分布比液体内部稀疏,分子间的作用力表现为引力E.可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体【试题解答】:选BDE.理想气体状态方程成立的条件为气体质量不变,A 错误;由分子力变化特点知,r <r 0,分子力表现为斥力,距离减小,分子力做负功,分子势能增大,B 正确;悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,C 错误;液体不浸润某种固体,如水银对玻璃,当水银与玻璃接触时,附着层中的水银分子受玻璃分子的吸引比内部水银分子弱,附着层中的水银分子比水银内部稀疏,附着层中的分子间的作用力表现为引力,使跟玻璃接触的水银表面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象,D 正确;晶体不管是单晶体还是多晶体都有固定的熔点,而非晶体没有固定的熔点,E 正确.5.(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有( )A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同【试题解答】:选AD.晶体在熔化过程中温度保持不变,食盐具有这样的特点,则说明食盐是晶体,选项A 正确;蜂蜡的导热特点是各向同性的,烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形,说明云母片的导热特点是各向异性的,故云母片是晶体,选项B 错误;天然石英表现为各向异性,则该物质微粒在空间的排列是规则的,选项C 错误;石墨与金刚石皆由碳原子组成,但它们的物质微粒排列结构是不同的,选项D 正确.6.(多选)固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图所示,横轴表示时间t ,纵轴表示温度T .下列判断正确的有( )A.固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体B.固体甲不一定有确定的几何外形,固体乙一定没有确定的几何外形C.在热传导方面固体甲一定表现出各向异性,固体乙一定表现出各向同性D.固体甲和固体乙的化学成分有可能相同E.图线甲中ab段温度不变,所以甲的内能不变【试题解答】:选ABD.晶体具有固定的熔点,非晶体则没有固定的熔点,所以固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体,故A正确;固体甲若是多晶体,则不一定有确定的几何外形,固体乙是非晶体,一定没有确定的几何外形,故B正确;在热传导方面固体甲若是多晶体,则不一定表现出各向异性,固体乙一定表现出各向同性,故C错误;固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体,但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同,故D正确;晶体在熔化时具有一定的熔点,但由于晶体吸收热量,内能在增大,故E错误.7.(多选)在温度不变的情况下,增大液面上方饱和汽的体积,待气体重新达到饱和时,下列说法正确的是()A.饱和汽的质量不变,饱和汽的密度减小B.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强也不变C.饱和汽的密度不变,饱和汽的压强增大D.饱和汽的质量增大,饱和汽的压强不变【试题解答】:选BD.在温度不变的情况下,增大液面上方饱和汽的体积,气体重新达到饱和时,饱和汽的质量增大,密度和压强都不变,故B、D正确.[能力提升训练试题]8.(多选)下列说法正确的是()A.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子间势能之和B.气体的温度变化时,气体分子的平均动能一定改变C.晶体有固定的熔点且物理性质各向异性D.在完全失重的环境中,空中的水滴是个标准的球体E.金属在各个方向具有相同的物理性质,但它是晶体【试题解答】:选BDE.由热力学知识知：气体的内能是所有分子热运动的动能与分子间势能之和,A错误;气体的温度变化时,气体分子的平均动能变化,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体是各向同性的,C错误;完全失重情况下,液体各方向的力都一样,由于表面张力所以会成为一个标准的球形,D正确;通常金属在各个方向具有相同的物理性质,它为多晶体,E 正确.9.如图所示,一开口向下导热均匀的直玻璃管,通过细绳悬挂在天花板上,玻璃管下端浸没在固定水银槽中,管内外水银面高度差为h ,下列情况中能使细绳拉力增大的是( )A.大气压强增加B.环境温度升高C.向水银槽内注入水银D.略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移【试题解答】:选A.根据题意,设玻璃管内的封闭气体的压强为p ,玻璃管质量为m ,对玻璃管受力分析,由平衡条件可得：F ＋pS ＝mg ＋p 0S .解得：F ＝(p 0－p )S ＋mg ＝ρghS ＋mg ,即绳的拉力等于玻璃管的重力和管中高出液面部分水银的重力.选项A 中,大气压强增加时,水银柱上移,h 增大,所以拉力F 增加,A 正确;选项B 中,环境温度升高,封闭气体压强增加,水银柱高度h 减小,故拉力F 减小,B 错误;选项C 中,向水银槽内注入水银,封闭气体的压强增大,平衡时水银柱高度h 减小,故拉力减小,C 错误;选项D 中,略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移,封闭气体的体积减小、压强增大,平衡时水银柱高度h 减小,故细绳拉力F 减小,故D 错误.10.(多选)下列说法正确的是( )A.悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡B.荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大E.一定质量的理想气体先经等容降温,再经等温压缩,压强可以回到初始的数值【试题解答】:选BDE.做布朗运动的微粒越小,在液体分子的撞击下越不容易保持平衡,故A 错误;荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故B 正确;物体内所有分子的热运动动能之和与分子势能的总和叫做物体的内能,故C 错误;潮湿与空气的相对湿度有关,与绝对湿度无关,当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大,故D 正确;根据理想气体的状态方程pV T＝C 可知,一定质量的理想气体先经等容降温,压强减小;再经等温压缩,压强又增大,所以压强可以回到初始的数值,故E 正确.11.(多选)下列说法正确的是( )A.毛细现象是液体的表面张力作用的结果B.晶体在熔化时要吸热,说明晶体在熔化过程中分子动能增加C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.对于某种液体来说,在温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,所以其蒸汽饱和压强增大E.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质和非晶体相似,具有各向同性【试题解答】:选ACD.毛细现象是液体的表面张力作用的结果,A正确;晶体在熔化时要吸热,温度不变,分子平均动能不变,则晶体在熔化过程中分子势能增加,B错误;由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,如金刚石和石墨,C正确;对于某种液体来说,在温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,所以其蒸汽饱和压强增大,D正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质和某些晶体相似,具有各向异性,E 错误.12.(多选)下列说法正确的是()A.液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出B.萘的熔点为80 ℃,质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘具有不同的分子势能C.车轮在潮湿的地面上滚过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象D.液体表面层的分子势能比液体内部的分子势能大E.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向同性【试题解答】:选BCD.液面上方的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液体中,从宏观上看,液体不再蒸发,故选项A错误;80 ℃时,液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量,温度不变,则分子的平均动能不变,萘放出热量的过程中内能减小,所以一定是分子势能减小,故选项B正确;由毛细现象的定义可知,选项C正确;液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大,故液体表面层分子之间的作用力表现为引力,分子间距变大时,克服分子间引力做功,分子势能增大.所以液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能,故选项D正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,选项E错误.13.(多选)下列说法正确的是()A.不同温度下,空气的绝对湿度不同,而相对湿度相同B.一定温度下饱和汽的密度为一定值,温度升高,饱和汽的密度可能增大C.在分子间距离增大的过程中,分子间的作用力可能增加也可能减小D.自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E.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【试题解答】:选BCD.不同温度下,饱和汽压不同,空气的绝对湿度不同,则相对湿度不一定相同,故A错误; 饱和汽压与温度有关,控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则饱和汽压增大,达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,故B正确;分子间距离小于r0时,在分子间距离增大的过程中,分子间的作用力减小,分子间距离大于r0时,在分子间距离增大的过程中,分子间的作用力先增大后减小,故C正确; 根据热力学第二定律可知,自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的,故D正确;气体的温度升高时,虽然分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,但单位时间内撞击的个数不一定增加,气体的压强不一定增大,故E错误.14.(2018·江苏卷)一定量的氧气贮存在密封容器中,在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表,则T1________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2.若约10%的氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T1,则在泄漏后的容器中,速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%.据得T1大于T2.温度不变,分子平均动能也不变,分子速率分布情况不变.答案：大于等于。

最新-2021高考物理大一轮复习课件：第十三单元选修33

考点二热力学第二定律
1．热力学第二定律的涵义 (1)“自发地”的涵义：指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，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：发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．
2．热力学第二定律的实质揭示了自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性． 3．热力学过程方向性实例
实质化
同部分之间内能的转移
相互做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上相同
联系
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(使用时注意正负)
(3)符号法则：
符号＋－
W 外界对物体做功物体对外界做功
Q 物体吸收热量物体放出热量
(2)如图甲所示，在 A→B 和 D→A 的过程中，气体放出的热量分别为 4 J 和 20 J．在 B→C 和 C→D 的过程中，气体吸收的热量分别为 20 J 和 12 J．求气体完成一次循环对外界所做的功．
【答案】 (1)不变 ① (2)8 J 【解析】 (1)B→C 过程中由于气体分子总数不变，体积也不变，因此单位体积中的气体分子数目也不变．根据理想气体状态方程可得 TA<TD，而温度又是分子平均动能的标志，由图像可看出，图线①表示速率较小的分子数目多，也就是分子平均动能较小，所以图线①对应状态 A. (2)完成一次循环气体内能不变，则ΔU＝0，吸收的热量 Q ＝(20＋12－4－20) J＝8 J，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W 得， W＝－8 J，气体对外做功 8 J.
三、考点鸟瞰
考点鸟瞰考点一：热力学第一定律考点二：热力学第二定律考点三：气体实验定律与热力学定律的综合

高考物理一轮复习第十三章热学第1节分子动理论内能学案新人教版

学习资料第十三章热学素养导读备考定向第1节分子动理论内能必备知识预案自诊知识梳理一、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数①①注:阿伏加德罗常数N A=6。

02×1023mol-1是联系微观量和宏观量的桥梁。

二、分子运动速率分布规律1.气体分子运动的特点：气体分子间距较，分子力可以忽略，因此可以认为气体分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满。

2。

气体的压强（1)产生原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的作用力。

(2）决定因素:决定于分子的和。

三、内能1。

分子的动能（1）分子动能是所具有的动能.（2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,是分子热运动的平均动能的标志.(3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的。

2.分子的势能(1）由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的决定的能，即分子势能。

（2）分子势能的影响因素微观上：分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的;宏观上：分子势能与物体的有关。

3.物体的内能(1)物体的内能等于物体中所有分子的热运动的与分子的总和。

(2）对于给定的物体,其内能大小与和有关。

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小.考点自诊1.判断下列说法的正误。

（1)布朗运动是液体分子的无规则运动。

（）（2)温度越高，布朗运动越剧烈.（）（3）分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。

(）（4)温度升高，所有分子运动的速率都变大。

(）（5）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。

()2。

两个分子由距离很远（r〉10—9m)逐渐靠拢到很难再靠近的过程中,分子间作用力的大小将(）A.先减小后增大B。

先增大后减小C.先增大后减小再增大D.先减小后增大再减小3.关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是（）A.物体的速度增大，则分子的动能增加,内能也一定增加B.物体温度不变，内能可能变大C.物体的内能与温度有关，与物体的体积无关D。

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[步步高]2021版（通用版）高中物理大一轮复习课件第十三章热
学
第2讲固体、液体和气体
一、固体和液体 1.固体
(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体.玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.
(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点.
(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性. 2.液体
(1)液体的表面张力
①作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.
②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直.
(2)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，毛细管越细，毛细现象越明显. 3.液晶
(1)具有液体的流动性. (2)具有晶体的光学各向异性.
(3)从某个方向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. 自测1 (多选)下列现象中，主要是液体表面张力作用的是( ) A.水黾可以停在水面上 B.小木船漂浮在水面上 C.荷叶上的小水珠呈球形
D.慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来答案 ACD
二、饱和汽、饱和汽压和相对湿度 1.饱和汽与未饱和汽
(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽. (2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽.
2.饱和汽压
(1)定义：饱和汽所具有的压强.
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关. 3.相对湿度
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比. 水蒸气的实际压强
即：相对湿度＝. 同温度水的饱和汽压
自测2 (多选)干湿泡温度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示( ) A.空气的绝对湿度越大 B.空气的相对湿度越小
C.空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近
D.空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和
程度越远答案 BD
解析示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，即水蒸气的实
际压强、绝对湿度离饱和程度越远，故B、D正确，A、C错误. 三、气体 1.气体压强 (1)产生的原因
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强. (2)决定因素
①宏观上：决定于气体的温度和体积.
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度. 2.理想气体
(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体
在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体.
(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能. 3.
气体实验定律
玻意耳定律一定质量的某种气体，内容在温度不变的情况下，压强与体积成反比
查理定律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盖―吕萨克定律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
达式图象
4.理想气体的状态方程
p1V1＝p2V2 p1p2＝或 T1T2p1T1＝ p2T2V1V2＝或 T1T2V1T1＝ V2T2 p1V1p2V2pV
一定质量的理想气体的状态方程：＝或＝C.
T1T2T
自测3 教材P25第1题改编对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是( ) A.保持压强和体积不变而改变它的温度 B.保持压强不变，同时升高温度并减小体积 C.保持温度不变，同时增加体积并减小压强 D.保持体积不变，同时增加压强并降低温度答案 C
命题点一固体和液体性质的理解
1.晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性； (2)只要是
具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体； (3)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；
(4)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，
所以不能从形状上区分晶体与非晶体；
(5)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化； (6)液晶既不是晶体也
不是液体. 2.液体表面张力
(1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为
引力； (2)表面特征：表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一
层张紧的弹性薄膜；
(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线；
(4)表面张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体
积相同的
条件下，球形表面积最小.
例1 (多选)(2021・全国卷Ⅰ・33(1))下列说法正确的是( ) A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C.由
同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条
件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E.在熔化过程中，晶
体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案 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.
变式1 (多选)(2021・新课标全国Ⅱ・33(1))下列说法正确的是( ) A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C.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
D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果答案 BCE
解析悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确；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，选项C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，选项D错误；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项E正确.
命题点二气体压强求解的“两类模型”
1.活塞模型
如图1所示是最常见的封闭气体的两种方式.
图1
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS. mg
则气体的压强为p＝p0＋.
S
图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S. mg
则气体压强为p＝p0－＝p0－ρgh.
S2.连通器模型
如图2所示，U形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.
图2
而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为 pB＝p0＋ρg(h1－h2).
例2 汽缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图3所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态.设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦.重力加速度为g，求汽缸中气体的压强.
图3
?m＋M?g答案 p0＋
S
解析对活塞进行受力分析，
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