2020高考物理通用版冲刺大二轮讲义:专题七 选考模块 第14课时 Word版含答案.pdf
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1、第 1 页 共 24 页 考情分析与备考建议考情分析与备考建议 1五年考情分析 分课时考点试卷及题号 考点 1 热学基础知识 15 年卷 T33(1)、 15 年卷 T33(1)、 17 年 卷 T33(1)、18 年卷 T33(1)、19 年卷 T33(1)、19 年卷 T33(1) 考点 2 气体实验定律 和理想气体状态方程 15 年卷 T33(2)、 15 年卷 T33(2)、 16 年 卷 T33(2)、16 年卷 T33(2)、16 年卷 T33(2)、 17 年卷 T33(2)、 17 年卷 T33(2)、 17 年卷 T33(2)、 18 年卷 T33(2)、 18 年 卷 T3
2、3(2)、18 年卷 T33(2)、19 年卷 T33(2)、 19 年卷 T33(2)、 19 年卷 T33(2) 第 14 课时 热学 考点 3 气体状态变化 的能量问题 16 年卷 T33(1)、 16 年卷 T33(1)、 16 年 卷 T33(1)、17 年卷 T33(1)、17 年卷 T33(1)、 18 年卷 T33(1)、 18 年卷 T33(1)、 19 年卷 T33(1) 第 15 课时 机械振 动与机械波 光 考点 1 机械振动和机 械波 15 年卷 T34(2)、 15 年卷 T34(2)、 16 年 卷 T34(1)、16 年卷 T34(2)、16 年卷 第 2 页
3、共 24 页 T34(1)、17 年卷 T34(1)、17 年卷 T34(1)、18 年卷 T34(2)、 18 年卷 T34(1)、 18 年卷 T34(1)、 19 年卷 T34(1)、 19 年卷 T34(1)、 19 年卷 T34(1) 考点 2 光的折射和全 反射 15 年卷 T34(1)、 16 年卷 T34(2)、 16 年 卷 T34(2)、17 年卷 T34(2)、17 年卷 T34(2)、 17 年卷 T34(2)、 18 年卷 T34(1)、 18 年卷 T34(2)、 18 年卷 T34(2)、 19 年 卷 T34(2)、19 年卷 T34(2) 考点 3 光的波动性
4、 电磁波 15 年卷 T34(1)、 15 年卷 T34(1)、 16 年 卷T34(1)、 17年卷T34(1)、 19年卷T34(2) 2复习备考建议 (1)热学主要考查基本概念、气体实验定律、热力学定律等知识,对于热学的基本概念和热力 学定律往往以选择题的形式出现,而气体实验定律往往以玻璃管或汽缸等为载体通过计算题 的形式考查 (2)在考查机械波的形成和传播时,往往以考查振动图象和波动图象为主,主要涉及的知识有 波速、波长和频率(周期)的关系,光学部分以考查光的折射定律和全反射等知识为主,多为 计算题,光的波动性、电磁波的考查多为选择题 第第 14 课时 热学课时 热学 考点考点 热学基
5、础知识 热学基础知识 1两种微观模型 第 3 页 共 24 页 (1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积 V0 d3,d 为分子的直径 1 6 (2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间 V0d3,d 为分子间的距离 2掌握两个关系 (1)分子力与分子间距的关系,分子势能与分子间距的关系 (2)分子力做功与分子势能变化的关系 阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁,掌握宏观与微观的联系 3熟记并理解四个问题 (1)对晶体、非晶体特性的理解 只有单晶体,才可能具有各向异性 各种晶体都具有固定熔点,晶体熔化时,温度不变,吸收的热量全部用于增加分子势能 晶体与非晶体可以相互转化
6、有些晶体属于同素异形体,如金刚石和石墨 (2)正确理解温度的微观含义 温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大 温度升高,物体分子动能总和增大,但物体的内能不一定增大 (3)对气体压强的理解 气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果,温度越高,气体分子数密度越大,气体 对容器壁因碰撞而产生的压强就越大 地球表面大气压强可认为是大气重力产生的 第 4 页 共 24 页 (4)饱和汽压的特点 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 例 1 (2019全国卷33(1)如图 1pV 图所示,1、2、3 三个点代表某容器中一定量理想 气体的三个不同
7、状态,对应的温度分别是 T1、T2、T3.用 N1、N2、N3分别表示这三个状态下 气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数, 则 N1_N2, T1_T3, N2_N3.(填“大于”“小于”或“等于”) 图 1 答案 大于 等于 大于 解析 对一定质量的理想气体,为定值, 由pV图象可知, 2p1V1p12V1p1V1, 所以T1 pV T T3T2.状态 1 与状态 2 时气体体积相同,单位体积内分子数相同,但状态 1 下的气体分子平 均动能更大,在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多,所以 N1N2; 状态 2 与状态 3 时气体压强相同,状态 3 下的气体分子平均动能更大
8、,在单位时间内撞击器壁单位面积的平 均次数较少,所以 N2N3. 变式训练 1(多选)(2019吉林长春市质量监测)下列有关热学现象和规律的描述正确的是( ) A空气中尘埃的运动是布朗运动,反映了空气分子在做无规则的热运动 B在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果 第 5 页 共 24 页 C晶体都有固定的熔点,物理性质都表现为各向异性 D一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体密度将减小,分子平均动能将增大 E第二类永动机没有违背能量守恒定律 答案 BDE 解析 空气中尘埃的运动不是布朗运动,故 A 错;在完全失重状况下,液滴由于表面张力使 其表面积收缩至最
9、小,呈球形,故 B 对;单晶体的有些物理性质表现为各向异性,多晶体物 理性质表现为各向同性,故 C 错 ; 一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体密度将减小, 温度升高,分子平均动能将增大,故 D 对;第二类永动机违背了热力学第二定律,但没有违 背能量守恒定律,故 E 对 2(多选)(2019贵州贵阳市一模)下列关于固体、液体和气体的说法正确的是( ) A固体中的分子是静止的,液体、气体中的分子是运动的 B液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力 C固体、液体和气体中都会有扩散现象发生 D在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 E某些固体在熔化过程中,虽然吸收热量但温度却保持不变 答案
10、BCE 解析 无论固体、液体和气体,分子都是在永不停息地做无规则运动,故 A 错误;当分子间 距离为 r0时,分子引力和斥力相等,液体表面层的分子比较稀疏,分子间距大于 r0,所以分 子间作用力表现为引力,故 B 正确;扩散现象与物体的状态无关,固体、液体和气体都会有 扩散现象发生,故 C 正确;在完全失重的情况下,分子运动不停息,气体对容器壁的压强不 为零,封闭气体压强与重力无关,故 D 错误;晶体在熔化过程中,虽然吸收热量但温度却保 持不变,故 E 正确 第 6 页 共 24 页 3(多选)(2019山东临沂市 2 月质检)下列说法正确的是( ) A气体分子的速率分布规律遵从统计规律,在一
11、定温度下,某种气体的分子速率分布是确 定的 B随着科技的发展,绝对零度是可能达到的 C不论温度多高,速率很大和很小的分子总是少数 D气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得 E相对湿度是 100%,表明在当时的温度下,空气中水蒸气已达到饱和状态 答案 ACE 解析 气体分子的速率分布规律遵从统计规律,在一定温度下,某种气体的分子速率分布呈 现 “两头小, 中间大”的规律, 并且是确定的, 不论温度多高, 速率很大和很小的分子总是少数, 选项 A、C 正确;根据热力学第二定律可知,绝对零度是低温的极限,即使随着科技的发展, 绝对零度永远是不可能达到的,选项 B 错误;牛顿运动定律只适用于宏观低速物
12、体,对微观 高速粒子不适用,选项 D 错误;相对湿度是指水蒸气的实际压强与该温度下水的饱和汽压之 比,相对湿度是 100%,表明在当时温度下,空气中水蒸气已达饱和状态,故 E 正确 考点考点 气体实验定律和理想气体状态方程 气体实验定律和理想气体状态方程 1气体压强的计算 (1)力平衡法 : 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的 受力平衡方程,求得气体的压强 (2)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等液体内深 h 处的 总压强 pp0gh,p0为液面上方的压强 固体密封的气体一般用力平衡法,液柱密封的气体一般用等压面法 第 7
13、页 共 24 页 2气体实验定律 玻意耳定律 p1V1p2V2 查理定律或 p1 T1 p2 T2 p1 p2 T1 T2 盖吕萨克定律或 V1 T1 V2 T2 V1 V2 T1 T2 3理想气体的状态方程 (1)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,一定质量的理想气体的内能只 和温度有关 (2)状态方程:或C. p1V1 T1 p2V2 T2 pV T 4应用气体实验定律的三个重点环节 (1)正确选择研究对象:对于变质量问题要研究质量不变的部分;对于多部分气体问题,要各 部分独立研究,各部分之间一般通过压强(液柱或活塞的受力)找联系 (2)列出各状态的参量:气体在初、末状态,
14、往往会有两个(或三个)参量发生变化,把这些状 态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律 (3)认清变化过程:准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律 例 2 (2019全国卷33(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中该设备工作时,先在室 温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环 境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材 料后剩余的容积为 0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将 10 瓶氩气压入到炉腔 中已知每瓶氩气的容积为 3.2102 m3,使用前瓶中气体压强为 1.5107 Pa,使用后瓶 中剩余气体压
15、强为 2.0106 Pa;室温温度为 27 .氩气可视为理想气体 (1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强; 第 8 页 共 24 页 (2)将压入氩气后的炉腔加热到 1 227 ,求此时炉腔中气体的压强 答案 (1)3.2107 Pa (2)1.6108 Pa 解析 (1)设初始时每瓶气体的体积为 V0,压强为 p0;使用后气瓶中剩余气体的压强为 p1.假 设体积为 V0、 压强为 p0的气体压强变为 p1时, 其体积膨胀为 V1.由玻意耳定律得 : p0V0p1V1 被压入炉腔的气体在室温和 p1条件下的体积为:V1V1V0 设 10 瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为 p2,体积为 V
16、2, 由玻意耳定律:p2V210p1V1 联立式并代入题给数据得:p23.2107 Pa (2)设加热前炉腔的温度为 T0,加热后炉腔的温度为 T1,气体压强为 p3,由查理定律得 : p3 T1 p2 T0 联立式并代入题数据得:p31.6108 Pa 变式训练 4(2019重庆市第三次调研抽测)如图 2,一带有活塞的汽缸通过底部的水平细管与一个上端 封闭的竖直管相连,汽缸和竖直管均导热,汽缸与竖直管的横截面积之比为 31,初始时, 该装置底部盛有水银;左右两边均封闭有一定质量的理想气体,左边气柱高 24 cm,右边气 柱高 22 cm;两边液面的高度差为 4 cm.竖直管内气体压强为 76
17、 cmHg,现使活塞缓慢向下移 动,使汽缸和竖直管内的水银面高度相差 8 cm,活塞与汽缸间摩擦不计求: 图 2 第 9 页 共 24 页 (1)此时竖直管内气体的压强; (2)活塞向下移动的距离 答案 (1)88 cmHg (2)5 cm 解析 (1)设右侧竖直管的横截面积为 S,则左侧汽缸的横截面积则为 3S 以右侧气体为研究对象: p1p076 cmHg,V122 cmS 若左侧液面下降 h1,右侧液面升高 h2 则有 h1h24 cm, h13Sh2S, 解得 h11 cm,h23 cm, V2(22 cmh2)S19 cmS 根据玻意耳定律得:p1V1p2V2 解得:p288 cmH
18、g (2)以左边气体为研究对象:p1p1gh80 cmHg,V124 cm3S p2p2gh96 cmHg.V2x3S 根据玻意耳定律得:p1V1p2V2 解得:x20 cm, 活塞下降的高度 h24 cmh1x5 cm. 例 3 (2019全国卷33(2)如图 3, 一容器由横截面积分别为 2S 和 S 的两个汽缸连通而成, 容器平放在地面上,汽缸内壁光滑整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分 第 10 页 共 24 页 别充有氢气、空气和氮气平衡时,氮气的压强和体积分别为 p0和 V0,氢气的体积为 2V0, 空气的压强为 p.现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的
19、温度保持不变, 活塞没有到达两汽缸的连接处,求: 图 3 (1)抽气前氢气的压强; (2)抽气后氢气的压强和体积 答案 (1) (p0p) (2) p0 p 1 2 1 2 1 4 4p0pV0 2p0p 解析 (1)设抽气前氢气的压强为 p10,根据力的平衡条件得(p10p)2S(p0p)S 得 p10 (p0p) 1 2 (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1和 V1,氮气的压强和体积分别为 p2和 V2,根据力的 平衡条件有 p2Sp12S 由玻意耳定律得 p1V1p102V0 p2V2p0V0 由于两活塞用刚性杆连接,故 V12V02(V0V2) 联立式解得 p1 p0 p 1 2
20、 1 4 第 11 页 共 24 页 V1. 4p0pV0 2p0p 变式训练 5 (2019吉林长春市质量监测)如图 4 所示, 竖直固定的大圆筒由上面的细圆筒和下面的粗圆 筒两部分组成,粗筒的内径是细筒内径的 3 倍,细筒足够长粗筒中放有 A、B 两个活塞, 活塞 A 的重力及与筒壁间的摩擦不计活塞 A 的上方装有水银,活塞 A、B 间封有一定质量 的空气(可视为理想气体)初始时,用外力向上托住活塞 B 使之处于平衡状态,水银上表面 与粗筒上端相平,空气柱长 L15 cm,水银深 H10 cm.现使活塞 B 缓慢上移,直至有一半 质量的水银被推入细筒中,求活塞 B 上移的距离(设在整个过程
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