高二物理下冊熱學(xué)知識總結(jié)及題型練習(xí)

1、高二物理下冊熱學(xué)知識總結(jié)及題型練習(xí)熱 學(xué)6.1 分子動理論1物體是由大量分子組成的物體是由大量分子組成的，通過什么途徑可以知道分子的大小呢？ 用油膜法估測分子的大小把很小一滴油酸滴在水面上，水面上會形成一塊油酸薄膜，薄膜是由單層油酸分子組成的。在估算時我們忽略油酸分子的形狀，把它簡化為球形。測出一滴液體中油酸所占的體積，油膜的面積，就能估算出油酸的分子直徑。因此，估測油酸分子的直徑，要解決兩個問題：獲得很小一滴油酸并測得它的體積；測量這滴油酸在水面上形成的油膜面積。 首先，配置一定濃度的油酸酒精溶液，例如可以向油酸中加酒精，直至總量達到。用注射器吸取這樣的油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，

2、記下液滴的總滴數(shù)和它們的總體積，這樣便知道1滴溶液的體積了。例如，100滴溶液的體積是，1滴的體積就是。根據(jù)這些數(shù)據(jù)就可以計算出一滴溶液中所含純油酸的體積。例如，上述數(shù)據(jù)中，1滴溶液含油酸。如果把1滴這樣的溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，液面上的油膜便是純油酸形成的。 先在淺盤里倒入約深的水，然后將痱子粉或細石膏粉均勻地灑在水面上。用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散開，形成一塊薄膜。薄膜上沒有痱子粉，可以清楚地看出它的輪廓。待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下油酸膜的形狀。將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，計算輪廓范圍內(nèi)的正方

3、形個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個。把正方形的個數(shù)乘以單個正方形的面積就得到油膜的面積。 分子的大?。撼艘恍┯袡C物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子尺寸的數(shù)量級為。 阿伏加德羅常數(shù)： 我們在化學(xué)課中學(xué)過，的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(shù)量可以用阿伏加德羅常數(shù)來表示。年用射線測得的阿伏加德羅常數(shù)是。阿伏加德羅常數(shù)是一個重要的常數(shù)，它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子大小等微觀物理量聯(lián)系起來，物理學(xué)中定量研究熱現(xiàn)象時經(jīng)常用到它。2分子永不停息地做無規(guī)則熱運動物體里的分子永不停息地做無規(guī)則運動，這種運動跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運動叫做熱運動。 擴散現(xiàn)象從實驗和生活現(xiàn)象中我們都

4、會發(fā)現(xiàn)，不同物質(zhì)能夠彼此進入對方，物理學(xué)把這類現(xiàn)象叫做擴散。 布朗運動19世紀初，一些人觀察到，懸浮在液體中的小顆?？傇诓煌５倪\動。1827年，英國植物學(xué)家布朗首先在顯微鏡下研究了這種運動。下面我們來做類似的實驗。把墨汁用水稀釋后取出一滴放在高倍顯微鏡下觀察，可以看到懸浮在液體中的小碳粒在不停地做無規(guī)則運動，追蹤一個小碳粒的運動，每隔把碳粒的位置記錄下來，然后用直線把這些位置按時間順序依次連接起來，就得到類似右下圖所示的微粒運動的位置連線?？梢钥闯觯⒘５倪\動是無規(guī)則的。實際上，就是在短短的內(nèi)，微粒的運動也是極不規(guī)則的。 布朗運動是怎樣產(chǎn)生的呢？在顯微鏡下看起來連成一片的液體，實際上是由許多分

5、子組成的。液體分子不停地做無規(guī)則運動，不斷地撞擊微粒。如圖為一顆微粒受到周圍液體分子撞擊的情景。懸浮微粒足夠小時，來自各個方向的液體分子撞擊作用的不平衡性便表現(xiàn)出來了。在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強；在下一瞬間，微粒受到另一個方向的撞擊作用較強，這樣，就引起了微粒的無規(guī)則運動。關(guān)于布朗運動，要注意以下幾點： 形成條件是只要微粒足夠小 溫度越高，布朗運動越激烈 觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性 實驗中描繪出的是某固體微粒每隔的位置的連線，不是該微粒的運動軌跡擴散現(xiàn)象和布朗運動都可以很好地證明分子的熱運動。3分子間的作用力氣體很

6、容易被壓縮，說明氣體分子間存在著很大的空隙。水和酒精混合后總體積會減小，說明液體分子間存在著空隙。壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能擴散到對方的內(nèi)部，說明固體分子間也存在著空隙。分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子之間存在著引力；用力壓所物體，物體內(nèi)會產(chǎn)生反抗壓縮的彈力，說明分子間還存在著斥力。 分子間同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力。 分子力特點：引力和斥力都隨著距離的增大而減??；斥力比引力減小得快。 分子間作用力（指引力和斥力的合力）隨分子間距離而變化的規(guī)律是： 時表現(xiàn)為斥力； 時分子力為零； 時表現(xiàn)為引力； 以后，分子力變得十分微弱，可以忽略不

7、計。通過前面的學(xué)習(xí)我們知道：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則運動，分子之間存在著引力和斥力。這就是分子動理論的主要內(nèi)容。例題精講【例1】 在做用“油膜法估測分子的大小”實驗中，實驗簡要步驟如下：A將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)（不足半個的舍去，多于半個的算一個），再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積B將一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀畫在玻璃板上C用淺盤裝入約深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上D用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小E根據(jù)酒精油酸溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積F用注射器

8、或滴管將事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)。上述實驗步驟的合理順序是 【答案】 FECBAD【例2】 用單分子油膜法測出油酸分子（視為球形）的直徑后，還需要下列哪一個物理量就可以計算出阿伏伽德羅常數(shù)A油滴的體積 B油滴的質(zhì)量 C油酸的摩爾體積D油酸的摩爾質(zhì)量【答案】 C【例3】 假如全世界60億人同時數(shù)水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5000個，不間斷地數(shù)，則完成任務(wù)所需時間最接近（阿伏加德羅常數(shù)?。〢10年B1千年 C10萬年 D1千萬年【答案】 C【例4】 做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖。圖中記錄的是A分子無規(guī)則運動的情況 B某個微粒做布朗運動的

9、軌跡C某個微粒做布朗運動的速度時間圖線 D按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線【答案】 D【例5】 在一杯清水中滴一滴墨汁，制成懸濁液在顯微鏡下進行觀察。若追蹤一個小碳粒的運動，每隔30s把觀察到的碳粒的位置記錄下來，然后用直線把這些位置依次連接起來，就得到如圖所示的折線。則以下判斷正確的是A圖中折線為小碳粒運動的軌跡B可以看出小碳粒的運動是無規(guī)則的C反映的是液體分子運動的無規(guī)則性D可以看出碳粒越大布朗運動越明顯【答案】 BC【例6】 不容易觀察到較大的顆粒做布朗運動是因為A液體分子停止運動B液體溫度太低C跟顆粒碰撞的分子數(shù)較多，各方向的撞擊作用相互平衡D分子沖擊力很難改變顆粒的運動狀

10、態(tài)【答案】 CD【例7】 在較暗的房間里，從射進來的陽光中可以看到懸浮在空氣中的微粒在不停地運動，這些微粒的運動：A是布朗運動 B不是布朗運動C是自由落體運動 D是由氣流和重力引起的運動【答案】 BD【例8】 如圖所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是A鉛分子做無規(guī)則熱運動 B鉛柱受到大氣壓力作用C鉛柱間存在萬有引力作用 D鉛柱間存在分子引力作用【答案】 D【例9】 將橡皮筋拉伸時，橡皮筋內(nèi)分子間的A引力增大，斥力減小 B斥力增大，引力減小 C引力和斥力都增大 D引力和斥力都減小【答案】 D【例10】 分子之間存在相互作用的引力和斥力，對于下列說法正確的是A引力

11、總大于斥力，其合力總表現(xiàn)為引力 B分子之間的距離越小，引力越小，斥力越大C分子之間的距離越小，引力越大，斥力越小 D分子之間的距離大于平衡位置間的距離時，引力大于斥力【答案】 D【例11】 分子間同時存在吸引力和排斥力，下列說法正確的是A固體分子間的吸引力總是大于排斥力 B氣體分子能充滿任何容器是因為分子間的排斥力大于吸引力C分子間的吸引力和排斥力都隨分子間距離的增大而減小D分子間的吸引力隨分子間距離的增大而增大，而排斥力隨距離的增大而減小【答案】 C 6.2 內(nèi) 能1分子動能像一切運動著的物體一樣，做熱運動的分子也具有動能，這就是分子動能。物體中分子熱運動的速率大小不一，所以各個分子的動能也

12、有大有小，而且在不斷改變。在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出來的熱學(xué)性質(zhì)，因而重要的不是系統(tǒng)中某個分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值。這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。從擴散現(xiàn)象和布朗運動中可以看到，溫度升高時分子的熱運動加劇。因此可以說：物質(zhì)的溫度是它的分子熱運動的平均動能的標志。 溫度越高，分子做熱運動的平均動能越大。2分子勢能如果宏觀物體之間存在引力或斥力，它們組成的系統(tǒng)就具有勢能，例如重力勢能、彈性勢能。現(xiàn)在我們知道，分子間存在著分子力，因此分子組成的系統(tǒng)也具有分子勢能，分子勢能的大小由分子間的相互位置決定，即與物體的體積有關(guān)。分子力做正功時分子勢能減

13、少；分子力做負功時分子勢能增加分子勢能與分子間距離的關(guān)系比較復(fù)雜。由分子間作用力與分子間距離的關(guān)系可知，分子間距離為時分子間合力為零；時表現(xiàn)為引力，這時增大分子間距離必須克服引力做功，因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大；時表現(xiàn)為斥力，這時要減小分子間的距離，必須克服斥力做功，因此隨著分子間距離的減小分子勢能也要增大。分子勢能與分子間距離的關(guān)系如圖所示。3內(nèi)能物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系。注意： 物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因為內(nèi)能是物體所有分子的動能和分子勢能的總和。 在熱現(xiàn)象的研究中，一般不考慮物體的機械能。例題精

14、講【例12】 下列說法中正確的是A溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則分子的平均動能大B溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，則物體的每一個分子的動能都增大C某物體當(dāng)其內(nèi)能增大時，則物體的溫度一定升高D甲物體的溫度比乙物體高，則甲物體分子平均速率比乙物體分子平均速率大【答案】 A【例13】 關(guān)于溫度的概念，下述說法中正確的是A對于溫度不同的物體，溫度低的物體內(nèi)能一定小 B溫度的高低可以由人的感覺確定C分子的平均動能越大，物體的溫度越高D運動快的分子溫度高，運動慢的分子溫度低【答案】 C【例14】 關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是A一個分子的動能和分子勢能的和叫物體的內(nèi)能B物體所有分子的動能

15、與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能C一個物體當(dāng)它的機械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化D一個物體內(nèi)能的多少，與它的機械能多少無關(guān)【答案】 BD【例15】 將甲分子固定在坐標原點，乙分子位于軸上。甲、乙分子間作用力與距離間關(guān)系的函數(shù)圖象如圖所示。若把乙分子從處由靜止釋放，僅在分子力作用下，則乙分子從到的過程中A兩分子的勢能一直增大B兩分子的勢能先增大后減小C乙分子的動能先減小后增大D乙分子的動能一直增大【答案】 D【例16】 分子間有相互作用的勢能，規(guī)定兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，并已知兩分子相距時分子間的引力與斥力大小相等。設(shè)分子和分子從相距無窮遠處分別以一定的初速度在同一直線上相向運動，直到

16、它們之間的距離達到最小。在此過程中下列說法正確的是A和之間的勢能先增大，后減小 B和的總動能先增大，后減小C兩分子相距時，和的加速度均不為零 D兩分子相距時，和之間的勢能大于零【答案】 B6.3氣體壓強的微觀意義氣體壓強是大量氣體分子作用在器壁的單位面積上的平均作用力，這就好像密集的雨點打在雨傘上一樣，雨點雖然是一滴一滴地打在傘上，但是因為大量密集雨點會撞擊雨傘，所以會使傘受到持續(xù)的作用力。同樣，分子雖然是一個一個地打在傘上。但是因為大量密集的分子會高速頻繁的撞擊器壁，所以就會使器壁產(chǎn)生持續(xù)的作用力。1決定氣體壓強的因素氣體壓強由氣體分子的數(shù)密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）和平均動能共同決定

17、。2氣體壓強的兩種解釋 微觀解釋如果氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多；如果氣體的溫度高，氣體分子的平均動能就大，每個氣體分子與器壁的碰撞（可視為彈性碰撞）沖力就大，從另一方面講，氣體分子的平均速率大，在單位時間里撞擊器壁的次數(shù)就多，累計沖力就大。 宏觀解釋氣體的體積增大，分子的數(shù)密度變小。在此情況下，如溫度不變，氣體壓強減??；如溫度降低，氣體壓強進一步減??；如溫度升高，則氣體壓強可能不變，可能變化，由氣體的體積變化和溫度變化兩個因素哪一個起主導(dǎo)地位來定。因密閉容器的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)

18、生，大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。3氣體壓強定量計算的基本原則我們可以利用氣體分子動理論的觀點來計算壓強的問題，在計算的過程中注意以下兩個原則： 氣體分子都以相同的平均速率撞擊器壁 氣體分子沿各個方向運動的機會是均等的（即全部分子中有的分子向著上、下、前、后、左、右這六個方向運動）。例題精講【例17】 氣體的壓強是由氣體分子的下列哪種原因造成的A氣體分子間的作用力B對器壁的碰撞力C對器壁的排斥力D對器壁的萬有引力【答案】 B【例18】 關(guān)于氣體的壓強，下列說法正確的是A氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大B氣體分子的密集程度

19、增大，則氣體的壓強一定增大C氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強一定增大D氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強有可能減小【答案】 D【例19】 正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量為恒量。為了簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略，其平均速率為，且與器壁各面碰撞的機會均等，與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變，利用所學(xué)力學(xué)知識，導(dǎo)出壓強與和關(guān)系?！敬鸢浮?.4 熱力學(xué)第一定律1內(nèi)能改變的兩種方式 功和內(nèi)能變化的關(guān)系從19世紀30年代起，人們逐漸認識到，為了使系統(tǒng)的熱學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化，既可以向它傳熱，也可以對它做功。從1840年起，英國物理學(xué)家焦耳進

20、行了多種多樣的實驗，以求精確測定外界對系統(tǒng)做功和傳熱對于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱量的相互關(guān)系。 絕熱過程：系統(tǒng)變化過程中，只由于做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程。 焦耳 的實驗表明，要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個狀態(tài)決定，而與功的方式無關(guān)。 當(dāng)系統(tǒng)從某一狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達到另一狀態(tài)時，內(nèi)能的增加量就等于外界對系統(tǒng)所做的功，用式子表示為。 熱量和內(nèi)能變化的關(guān)系不僅對系統(tǒng)做功可以改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，單純的對系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)。所以，熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱到達狀態(tài)

21、2，內(nèi)能的增加量就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量，即。像做功一樣，熱量的概念只有在涉及能量傳遞時才有意義，所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量。 改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少本質(zhì)其它形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的2熱力學(xué)第一定律 內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做功之和 表達式： 符號規(guī)定： 外界對系統(tǒng)做功，；系統(tǒng)對外界做功 系

22、統(tǒng)從外界吸收熱量， ；系統(tǒng)向外界放出熱量 系統(tǒng)內(nèi)能增加，系統(tǒng)內(nèi)能減少， 3能量守恒定律能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，其總量保持不變。例題精講【例20】 下列說法正確的是A做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程B做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此對物體做功就是對物體傳熱C熱量是在熱傳遞過程中，從一個物體向另一個物體或物體一部分向另一部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能的多少D高溫的物體具有熱量多，低溫的物體具有熱量少【答案】 AC【例21】 關(guān)于物體內(nèi)能的變化，下列說法中正確的是A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加B

23、物體對外做功，內(nèi)能一定減少C物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變D物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變【答案】 C【例22】 如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，、兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，可沿的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在向下滑動的過程中A外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小【答案】 A 熱力學(xué)第二定律把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過了一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的水和雞蛋，過了一會水的溫度自發(fā)降低，而雞蛋的溫度上升，生蛋變成了熟蛋。這個過程并不違反能量守恒定律。無數(shù)事實告訴我們，并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生。凡是實際過程，只要涉及熱現(xiàn)象，都有特定的方向性。反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。1熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述熱量不可能自發(fā)