《2019-2020年高三物理第一輪復(fù)習(xí)《第八章 分子熱運動 內(nèi)能 氣體》教案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高三物理第一輪復(fù)習(xí)《第八章 分子熱運動 內(nèi)能 氣體》教案.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高三物理第一輪復(fù)習(xí)《第八章 分子熱運動 內(nèi)能 氣體》教案 備課指要 教學(xué)建議 （1）分子動理論內(nèi)容抽象，研究對象是數(shù)自巨大的分子，要重視建立物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)的數(shù)量概念，理解阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系微觀量與宏觀量的橋梁作用，可結(jié)合“案例導(dǎo)入”中的例1和“重、難、疑點剖析”中的例1引導(dǎo)學(xué)生理解模型的建立和估算方法的運用。 （2）了解物體分子特有的運動規(guī)律，可結(jié)合“案例導(dǎo)入”中的例2和“重、難、疑點剖析”中的例2引導(dǎo)學(xué)生建立布陰運動（固體顆粒的運動）、液體分子運動的運動模型，揭示這些運動的規(guī)律、區(qū)別和聯(lián)系。 （3）弄清分子力、分子間的引力、分子間的斥力這三個力的規(guī)律和它們間的聯(lián)系，明確分子力是引力和斥力的合力，引導(dǎo)學(xué)生運用分子力隨分子間距離變化的圖象，認(rèn)識分子力的三個作用區(qū)、兩個臨界點，概括分子力變化的規(guī)律，可結(jié)合“考題回放”中的例3講解。 案例導(dǎo)入 例1 根據(jù)水的密度ρ=1.0103kg/m3和水的摩爾質(zhì)量M=1.810－2kg，利用阿伏伽德羅常數(shù)，估算分子的質(zhì)量和水分子的直徑。 【分析】把水分子看作一個挨一個緊密排列的小球，利用阿伏加德羅常數(shù)、一摩爾水的質(zhì)量和水的密度便可計算水分子的質(zhì)量和水分子的直徑。 【解答】每個水分子的質(zhì)量 ； 水的摩爾體積 。 把水分子看作一個挨一個緊密排列的小球，則每個分子的體積為 ， 而根據(jù)球體積計算公式，用d表示水分子直徑， ， 得 d=410－10m。 【答案】水分子的質(zhì)量為3.010－26kg，水分子的直徑為410－10m。 【歸納】解此類題的關(guān)鍵是選好物質(zhì)的量，建立正確的模型。 例2 關(guān)于布朗運動，下列說法中正確的是（ ） A、布朗運動指的是液體分子的無規(guī)則運動 B、與固體微粒相碰撞的液體分子越少，布朗運動越顯著 C、液體的溫度越高，布朗運動越顯著 D、布朗運動只能在液體中發(fā)生 【分析】布朗運動是懸浮在液體（或氣體）中的微粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的運動，它的產(chǎn)生是液體分子對固體顆粒的撞擊不平衡引起的，這種不平衡性與顆粒的大小以及液體或氣體的溫度有關(guān)。因為固體顆粒越小，與顆粒相撞的分子數(shù)也越少，這種撞擊的不平衡越明顯；液體或氣體的溫度越高，撞擊越劇烈。 【答案】B、C 【歸納】這道題主要考查對布朗運動的實質(zhì)，成因以及運動規(guī)律的掌握情況。學(xué)生對布朗運動的運動規(guī)律還比較熟悉，容易錯的是將布朗運動與分子運動混淆。 知識梳理 1、物質(zhì)是由大量分子組成的 （1）分子數(shù)目。 ①阿伏加德羅常數(shù) ， 是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁，可用來估測分子質(zhì)量及分子大小 ②單位質(zhì)量中分子數(shù)（M為摩爾質(zhì)量）。 ③單位體積中的分子數(shù)（為密度）。 （2）分子大小（分子的直徑數(shù)量級是10－10m）。 ①分子體積 。 ②分子模型： a、球模型 b、立方體模型 。 ③油膜法測定分子的直徑：（V為油滴體積，S為油膜面積） （3）分子質(zhì)量 。 （4）分子間存在空隙。 典型事例是酒精和水混合總體積減小，其原因是酒精和水的分子重新排列。 2、分子永不停息地做無規(guī)則運動——布朗運動和擴散現(xiàn)象 （1）布朗運動： ①定義：指懸浮在液體（或氣體）中的固體顆粒的無規(guī)律運動。 ②布朗運動的特點：無規(guī)則，永不停息。 ③產(chǎn)生的原因：液體（或氣體）分子無規(guī)則運動對固體顆粒的碰撞不平衡造成的結(jié)果。 ④布朗運動的規(guī)律：固體顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越劇烈。 ⑤意義：它間接反映了分子的運動也是規(guī)則的，分子的無規(guī)則運動與溫度有關(guān)。 （2）熱運動：由于分子的無規(guī)則運動與溫度有關(guān)，稱分子的無規(guī)則運動為熱運動（凡是與溫度有關(guān)的現(xiàn)象稱為熱現(xiàn)象）。 3、分子間存在著相互作用的引力和斥力 （1）特點：同時存在著引力和斥力，且都隨分子間距的增大而減小。 （2）分子力：引力與斥力的合力。 當(dāng)r=r0(10－10m)時 f引=f斥，F(xiàn)=0。 當(dāng)r＜r0時，f斥＞f引，分子力F為斥力。 當(dāng)r＞r0時，f引＞f斥，分子力F為引力。 當(dāng)r=10r0時，f引、f斥迅速為零，分子力F=0。 重、難、疑點剖析 1、分子大小的計算 設(shè)宏觀量：物質(zhì)體積V、摩爾體積V1、物質(zhì)質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量μ、物質(zhì)密度ρ； 微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m。 a、分子質(zhì)量：。 b、分子體積： （對氣體，V0應(yīng)為氣體分子占據(jù)的空間大?。? c、分子直徑： 球體模型：由。 得（固體、液體一般用此模型） 立方體模型： 。 （氣體一般用此模型，d應(yīng)理解為相鄰分子間的平均距離） d、分子的數(shù)量： 。 2、布朗運動與分子運動 布朗運動是指懸浮在液體（或氣體）中的固體顆粒的無規(guī)則運動，而不是分子本身的運動。布朗運動是由于液體分子對固體顆粒碰撞的不平衡性造成的。布朗運動的無規(guī)則性反映了分子的運動具有無規(guī)則、永不停息的特點。 例1 某容器的容積為1m2，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下充滿氧氣，試估算相鄰氧分子間的平均距離d。 【分析】標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol的氧氣的體積為22.4L.設(shè)每個氧分子占據(jù)的空間體積為V,把這個空間看成一個小立方體,兩個氧分子所點空間的中心間距可以看作分子間距離,它就等于小立方體的邊長. 【解答】每個氧分子占據(jù)的空間體積為 ∴氧分子間距離 【歸納】此題要求學(xué)生要有一定的想像力和構(gòu)建模型的能力,并能夠利用宏觀量和阿伏加德羅常數(shù)對微觀模型進行有關(guān)計算;計算結(jié)果可幫助構(gòu)建起氣體分子的微觀圖景;在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分子間的距離大約是分子直徑的十倍,所以氣體凝結(jié)成液體時密度要擴大上千倍. 例2 關(guān)于布朗運動的實驗,下列說法正確的是( ) A.圖8-25-2中記錄的是分子30s內(nèi)無規(guī)則運動的情況 B.圖8-25-2中記錄的微粒30s做布朗運動的軌跡 C.實驗中可以看到,微粒越大,布朗運動越明顯 D.實驗中可以看到,溫度越高,布朗運動越激烈 【分析】布朗運動是指懸浮在液體中的微粒不停地做無規(guī)則的運動,它是分子無規(guī)則熱運動的反映,而分子無規(guī)則熱運動是產(chǎn)生布朗運動的原因. 【解答】溫度越高,分子運動得越激烈,因而布朗運動也越激烈.D正確.微粒越小,某一瞬間,跟它相撞的分子數(shù)越少,撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯,即布朗運動越顯著,故C錯誤.圖中每個拐點記錄的是微粒每隔30s的位置,在30s內(nèi)微粒做的是無規(guī)則運動,而不一定是直線運動,故A、B錯誤. 【答案】D 【歸納】此題應(yīng)從布朗運動的概念和性質(zhì)出發(fā)加以判斷,否則易錯選A和B. 例3 下面關(guān)于分子力的說法中正確的有( ) A.鐵絲很難被拉長,這一事實說明鐵絲分子間存在引力 B.水很難被壓縮,這一事實說明水分子間存在斥力 C.將打氣筒的出口端封住,向下壓活塞,當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮,這一事實說明這時空氣分子間表現(xiàn)為斥力 D.磁鐵可以吸引鐵屑，這一事實說明分子間存在引力 【分析】分子間斥力和引力是同時存在的，對外表現(xiàn)分子力是它們的合力。固體、液體分子間距離在r0附近，當(dāng)物體被拉伸時，r＞r0，則表現(xiàn)出吸引力；當(dāng)物體被壓縮時，r＜r0，分子間表現(xiàn)出斥力，而氣體分子間距離總大于r0，分子力是表現(xiàn)為引力。 【解答】無論怎樣壓縮，氣體分子間距離一定大于r0，所以氣體分子間一定表現(xiàn)為引力，空氣壓縮到一定程度很難再壓縮，不是因為分子斥力的作用，而是氣體分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生壓強的結(jié)果，應(yīng)該用壓強增大解釋，所以C不正確，磁鐵吸引鐵屑是磁場力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正確。 【答案】A、B。 【歸納】水很難被壓縮，這一事實說明分子間存在斥力；而空氣被壓縮到一定程度后很難壓縮，這一事實卻不能說明這時空氣分子間表現(xiàn)為斥力，這是由分子力隨分子間距離變化的規(guī)律決定的。 例1 將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm2的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，已測出這一薄層的面積為0.2 m2，由此估算出的油酸分子直徑為多少？ 【分析】本題只需求出一滴油酸酒精溶液中的純油酸體積，再根據(jù)單分子“油膜法”的原理，即可求出油酸分子直徑。 【解答】由題意可知1滴油酸酒精溶液的體積為 ， 其中含純油酸的體積為 。 水面上單分子油酸薄層的厚度即為油酸分子直徑 。 【答案】。 【歸納】用油膜法估測分子的大小是現(xiàn)行高考熱學(xué)部分惟一要考查的實驗，應(yīng)重視對其原理、方法的理解與掌握，同時也應(yīng)知道估測對實驗結(jié)果的精確度的要求。 考題回放 例1 如圖8-25-3所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處靜止釋放，則（ ） A.乙分子從a到b做加速運動，由b到c做減速運動 B.乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大 C.乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直減少 D.乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加 【分析】由圖象可知，ac段分子間的作用力為引力，cd段分子間的作用力為斥力。乙分子由a到c做加速運動，分子力做正功，分子動能一直增加，分子勢能一直減少；乙分子由c到d做減速運動，分子力做負(fù)功，分子功能減少，分子勢能增加，到達c時速度最大，動能最大，勢能最小。 【答案】B、C 【反思】此題考查了分子力、分子勢能及力和運動的關(guān)系等知識，用圖象給出分子力，正確認(rèn)識分子力的圖象是解此題的關(guān)鍵。 例2 下列說法哪些是正確的？（ ） A.水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) B.氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) C.兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空（馬德堡半球），用力很難拉開，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) D.用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) 【分析】固體、液體分子間的距離小，分子力變化明顯；氣體分子間距離大，分子力十分微弱，且表現(xiàn)為引力，因而B、C選項中的解釋均是不成立的。 【解答】氣體能夠充滿容器是由于分子熱運動能夠到達容器的每一個角落；而馬德堡半球抽成真空后，內(nèi)部無壓力，外界大氣的壓力使得半球很難拉開，并不是分子間的吸引力的表現(xiàn)。只有A、D中的事實才是分子間作用力的表現(xiàn)。 【答案】A、D 【反思】連續(xù)兩年考分子力，值得注意。 探究延伸 例1 設(shè)某人的肺活動量為400mL，試計算在此人一次吸氣過程中，大約有多少分子是他在一年前的一次呼氣過程中呼出的？（設(shè)人呼出的分子不再參與其他反應(yīng)） 【分析】初看本題，似乎根本無從下手，但仔細(xì)揣摩題意，可知一年時間內(nèi)可認(rèn)為原來呼出的那口氣已充分混合于大氣層中，算出這口氣在整個大氣層中所占的比例，即可求出問題的結(jié)果。 【解答】根據(jù)初中所學(xué)的知識，大氣壓是由大氣重量產(chǎn)生的，地球上大氣層的總質(zhì)量 == 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，大氣壓占據(jù)的總體積 人呼出的一口氣經(jīng)一年時間在大氣層中占據(jù)的比率為 一年后吸一口氣中有一年前的一次呼氣過程中呼出的分子數(shù) 【答案】在一次吸氣中大約有一個分子是他一年前的一次呼氣中呼出的。 【點評】解本題的關(guān)鍵是要建立合理的模型，將實際問題理想化。 例2 如圖8-25-4所示，食鹽（NaCl）晶體由鈉離子（圖中○）和氯離子（圖中●）組成，這兩種離子在空間中三個互相垂直的方向上，都是等距交錯排列。已知食鹽的摩爾質(zhì)量是58.5g/mol，食鹽的密度是2.2g/cm－3，阿伏加德羅常數(shù)為61023/mol，在食鹽中兩個距離最接近的鈉離子中心間的距離的數(shù)值最接近于（就下列四個數(shù)值相比）（ ） A.3.010－8cm B.4.010－8cm C.3.510－8cm D.5.010－8cm 【分析】題中所給的食鹽（NaCl）晶體的結(jié)構(gòu)模型是一個正方體模型，其中的每個最小立方體的8個頂點分別有4個Na離子、4個Cl離子，每個離子都只有八分之一屬于該立方體，因而每個最小立方體都只包含有二分之一個Na離子、二分之一個Cl離子，根據(jù)食鹽的摩爾質(zhì)量、密度和阿伏加德常數(shù)便可求出該小立方體的棱長，則所求的最近距離為小立方體表面正方形對角線的長。 【解答】設(shè)小立方體的棱長為l1，由圖可知，所求的最近距離為兩個小立方體表現(xiàn)正方形對角線的長 先求食鹽摩爾體積 已知1mol食鹽中有Na離子1mol，Cl離子1mol。則每個離子平均占有空間體積為 N為阿伏加德羅常數(shù)。 小立方體的棱長 兩個最近Na離子間的距離為 = 【答案】B 【點評】本題對空間想像的要求較高，計算V0的數(shù)值是解答本題的關(guān)鍵和難點。在計算兩個離子所占有空間體積時亦可有多種理解方法。 隨堂闖關(guān) 1、在國際單位制中，金屬鋁的密度是ρ，它的摩爾質(zhì)量是M，阿伏加德羅常數(shù)為N，則（B、D） A.1kg鋁所含鉛原子的數(shù)目是ρN B.1m3鋁所含原子的數(shù)目是 C.1個鋁原子的質(zhì)量是 D.1個鋁原子占有的體積是 2、布朗運動的發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)上的主要貢獻是（ B ） A.說明了懸浮微粒時刻做無規(guī)則運動 B.說明了液體分子做無規(guī)則運動 C.說明了懸浮顆粒做無規(guī)則運動的激烈程度與溫度有關(guān) D.說明了液體分子與懸浮顆粒之間有相互作用力 3、下列現(xiàn)象中，不能說有分子是在運動的事例是（ B ） A.把煤堆在墻角，過一段時間墻皮里面也有些發(fā)黑了 B.把兩塊表面干凈的鉛壓緊，兩塊鉛就結(jié)合在一起 C.在裝水的杯子里滴一滴紅墨水，過一會杯子里都變紅了 D.在醫(yī)院治療室里能嗅到酒精味 【提示】不同的物質(zhì)在互相接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象，叫做擴散。A中的現(xiàn)象是固體之間的擴散，C中的現(xiàn)象是液體之間的擴散現(xiàn)象，D中是氣體之間的擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象表明一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則的運動。B中的現(xiàn)象是說明分子之間有引力的，不是說明分子在運動。故本題正確答案為B。 4、甲分子固定，乙分子從距離甲分子較遠(yuǎn)處向甲分子開始靠近，直到兩分子不能再靠近的過程中，分子間作用力的變化情況是（ D ） A.逐漸變小 B.逐漸變大 C.先變小后變大 D.先變大后變小再變大 【提示】分子之間既有引力又有斥力，題中分子間作用力指的是分子引力和分子斥力的合力。分子間作用力隨分子間距離的關(guān)系如圖8-25-1所示，故本題正確答案為D。 5、水分子的質(zhì)量等于2.9910－26kg。（已知阿伏加德羅常數(shù)為6.021023/mol）. 【提示】 6、已知汞的摩爾質(zhì)量M摩=200.510－3kg/mol，密度為ρ=13.6103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023/mol，求汞原子的質(zhì)量、體積和直徑。 【提示】對于固體和液體來說，其微觀構(gòu)成可看作是分子一個挨一個緊密排列的，而忽略分子間的空隙。據(jù)此利用阿伏加德羅常數(shù)在宏觀量和微觀量之間的橋梁作用可知，NA個汞原子的體積即為汞的摩爾體積，所以一個汞原子的質(zhì)量為 一個汞原子的體積為 對于分子（原子）直徑的估算，我們可將分子（原子）視為一個直徑為d的小球體，因此有 ， 所以汞原子的直徑為 【答案】，，。 課后測試 一、選擇題 1、某固體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則每個分子的質(zhì)量和單位體積內(nèi)所含的分子數(shù)分別是（ D ） A.、 B.、 C.、 D. 、 2、關(guān)于布朗運動的下列說法中正確的是（A、D） A.布朗運動是指懸浮在液體中的固體小顆粒的永不停息的無規(guī)則運動 B.布朗運動是指液體分子的無規(guī)則運動 C.布朗運動說明固體小顆粒的分子在永不停息地?zé)o規(guī)則運動 D.布朗運動說明了液體分子在永不停息地?zé)o規(guī)則運動 【提示】布朗運動本身不是指分子的運動，它反映了分子的無規(guī)則運動。 3、關(guān)于分子間相互作用力，以下說法正確的是（ C ） A.分子力是分子引力和斥力的合力，當(dāng)分子間距離r=r0時分子力為零，說明此時分子引力和分子斥力均為零 B.分子力隨分子間距離r的大小而變化，當(dāng)r＞r0時，分子引力和斥力都隨r增大而增大，但引力比斥力增加得快，也就是引力大于斥力，故分子力表現(xiàn)為引力 C.分子力隨分子間距離r的大小而變化，當(dāng)r＜r0時，分子引力和斥力都隨r增大而增大，但斥力比引力增加得快，也就是斥力大于引力，故分子表現(xiàn)為斥力 D.分子力實質(zhì)上就是分子間的萬有引力 【提示】分子力的實質(zhì)不是分子間的萬有引力，分子力是由分子間的電磁作用形成的。分子力、分子引力和分子斥力均隨分子間的距離按一定規(guī)律而變化。 4、關(guān)于分子力，下列說法中正確的是（B、D） A.碎玻璃不能拼合在一起，說明分子間斥力是作用 B.將兩塊鉛壓緊以后能連成一塊，說明分子間存在引力 C.水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間存在的引力 D.固體很難拉伸，也很難被壓縮，說明分子間既有引力又有斥力 【提示】碎玻璃不能拼合是因為縫隙處分子間距離大，分子力幾乎為零，故而不能拼合起來；水和酒精混合后體積變小則是因為分子間有空隙，并非分子引力所致。 5、下面關(guān)于分子間的相互作用力的說法正確的是（A、C） A.分子間的相互作用力是由組成分子的原子內(nèi)部的帶電粒子間的相互作用而引起的 B.分子間的相互作用力是引力還是斥力跟分子間的距離有關(guān)，當(dāng)分子間距離較大時分子間就只有相互吸引的作用，當(dāng)分子間距離較小時就只有相互推斥的作用 C.分子間的引力和斥力總是同時存在的 D.溫度越高，分子間的相互作用力越大 6、壓縮液體時要用力的本質(zhì)，原因是（ D ） A.分子都做無規(guī)則運動 B.分子間的空隙小 C.分子本身不能被壓縮 D.分子間斥力隨距離減小而劇增 【提示】固體、液體分子間距離小，分子力變化明顯。 7、有兩個分力，設(shè)想它們之間相隔10倍直徑以上的距離，逐漸被壓縮到不能再靠近的距離，在這過程中，下面關(guān)于分子力變化的說法正確的是（C、D） A.分子間的斥力增大，引力變小 B.分子間的斥力變小，引力變大 C.分子間的斥力和引力都變大，只不過斥力比引力變大得快 D.分子力從零逐漸變大到某一數(shù)值后，逐漸減小到零，然后又從零逐漸增大到某一數(shù)值 二、填空題 8、把一塊方糖放進一杯水里，這些時候糧塊就不見了，杯子里的水變甜了，我們把這一現(xiàn)象叫 擴散 ，這個現(xiàn)象說明： 分子在不停地運動 。 9、某人做一次深呼吸，吸進400cm2的空氣，據(jù)此估算他吸入的空氣分子的總數(shù)約為 11023 個（取一位有效數(shù)字）。 【提示】將吸入空氣看成標(biāo)冷狀況下的氣體，利用1mol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為22.4L。這一條件進行估算。 三、計算題 11、在做“用油膜法測分子的大小”實驗時，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液有液滴75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油酸膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖8-25-5所示，坐標(biāo)中正方形小方格的邊長為1cm，問： （1）油酸膜的面積是多少cm2？（此問可直接寫出答案） （2）每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？ （3）按以上數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是多少？ 【提示】。 【答案】（1）112cm2；（2）；（3）m。 12、1mol銅的質(zhì)量為63.5g，銅的密度為8.9103kg/m3，試估算一個銅原子的質(zhì)量和體積。 【提示】。 【答案】，。 13、計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體中相鄰分子間的平均距離。 【提示】 得d=。 【答案】。 第26課時 熱和功 氣體狀態(tài)參量 備課指要 教學(xué)建議 （1）學(xué)生對分子動能、分子勢能、物體內(nèi)能和機械能等概念容易混淆，對分子勢能隨分子間距離變化的規(guī)律難理解。因此，要從宏觀描述和微觀描述等角度辯析分子動能、勢能和物體動能、勢能、機械能和內(nèi)能等概念，從物質(zhì)的運動形式與對其能量描述的對應(yīng)關(guān)系辯析內(nèi)能和機械能。通過與重力場、靜電場中的情況類比，弄清分子勢能變化與分子力做功之間的關(guān)系；掌握分子勢能隨分子間距變化的判斷方法?？山Y(jié)合“重、難、疑點剖析”中的例1、例3來講解。 （2）學(xué)生對做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能的等效性和不同本質(zhì)認(rèn)識不夠，混淆功、熱量、溫度、內(nèi)能等概念；因此，要分析做功和熱傳遞的物理機制，揭示做功和熱傳遞不同的物理本質(zhì)。可結(jié)合“重、難、疑點剖析”中例2來講解。 （3）理解熱力學(xué)第一定律是跟熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程中能量守恒定律的特殊表達形式，它是功、熱量和內(nèi)能的變化之間的定量關(guān)系；要強調(diào)做功和熱傳遞的方向性，正確運用符號法則進行定量的分析和計算，注意單位換算。可結(jié)合“考題回放”中的例1和“重、難、疑點剖析”中例4來講解。 （4）熱力學(xué)第二定律指出了滿足能量轉(zhuǎn)化與守恒條件的過程具有方向性，說明一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程是不可逆的。這一定律比較抽象，可結(jié)合實際的物理過程加以理解。 （5）分別從宏觀、微觀兩個不同的角度來認(rèn)識氣體的狀態(tài)參量；壓強、體積、溫度。知識壓強、體積、溫度三者的變化關(guān)系?？梢园牙硐霘怏w狀態(tài)方程作為一個結(jié)論介紹，用來判斷氣體狀態(tài)參量的變化。對氣體的教學(xué)要把握好深度和難度，可參考近幾年的高考題，如：“案例導(dǎo)入”的例4，“考題回放”中的例3、例5。 案例導(dǎo)入 例1 關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法正確的是（ ） A.物體的內(nèi)能改變時，其溫度必定改變 B.物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變 C.對物體做功，其內(nèi)能必定改變；物體內(nèi)外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變 D.若物體與外界不發(fā)生熱交換，其內(nèi)能必定不改變 【分析】物體的內(nèi)能并不僅由溫度決定，物體的內(nèi)能變化時，其溫度不一定改變，例如冰融化成不時內(nèi)能增加，而溫度不改變，所以A項錯。改變物體內(nèi)能的方式有兩種；做功和熱傳遞，這兩種方式既可同時進行也可單獨進行。物體對外做功或外界向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能不一定改變，因為物體對外功的同時，外界向物體傳遞熱量或外界向物體傳遞熱量的同時物體對外做功均能保證物體的內(nèi)能不變，故B項正確。同B項理由，對物體做功或物體對外傳出一定熱量，物體的內(nèi)能不一定改變，即C項錯。對于D項，若物體與外界不發(fā)生熱傳遞，但若與對外做功或?qū)ξ矬w做功，其內(nèi)能也會改變，故D項錯。 【答案】B 【歸納】這道題主要考查改變物體內(nèi)能的方式有兩種，做功和熱傳遞。 例2 現(xiàn)有m=0.90kg的硝酸甘油[C3H5（NO3）3]被密封于體積的容器中，在某一時刻被引爆，瞬間發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物全是氮、氧……等氣體。假設(shè)：反應(yīng)中每消耗1kg硝酸甘油釋放能量；反應(yīng)產(chǎn)生的全部混合氣體溫度升高1K所需能量Q=；這些混合氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程 （恒量）， 其中恒量 C=240J/K。 已知在反應(yīng)前硝酸甘油的溫度 T0=200K。 若設(shè)想在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后容器尚未破裂，且反應(yīng)釋放的能量全部用于升高氣體的溫度。求器壁所受的壓強。 【分析】本題先根據(jù)能量守恒定律，即硝酸甘油釋放的總能量等于全部混合氣體增加的內(nèi)能，從而求出氣體的溫度，再由題中給出的理想氣體狀態(tài)方程 （恒量）， 便可求出器壁所受的壓強。 【解答】化學(xué)反應(yīng)完成后，硝酸甘油釋放的總能量 W=mU。 ① 設(shè)反應(yīng)后氣體溫度為T，根據(jù)題意，有 W=Q（） ② 器壁所受的壓強 ③ 聯(lián)立①②③式并代入數(shù)據(jù)得 ④ 【答案】器壁所受的壓強為。 【歸納】本題是以物理知識為主的理、化綜合題，涉及氣體性質(zhì)、熱容量等基本知識，盡管新的考納對這些知識不作要求，但題目均提供有關(guān)知識提示，所以這是一道帶有信息形式的綜合題。 知識梳理 1、物體的內(nèi)能 （1）分子平均動能：物體內(nèi)分子動能的平均值，溫度是分子平均動能的標(biāo)志。 注意：對個別分子來說，溫度無實際意義。分子平均動能跟物體的動能無關(guān)。 （2）分子勢能：由于分子間相互作用，由相對位置所決定的能。分子勢能與分子間距離r的關(guān)系；（如圖8-26-1所示） 宏觀上，對一定質(zhì)量的物體，其分子勢能與物體體積有關(guān)。 （3）物體的內(nèi)能： 物體的內(nèi)能——物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和，是一個狀態(tài)量。 宏觀決定因素：質(zhì)量m（聯(lián)系著分子數(shù)），溫度T（聯(lián)系著分子動能）、體積V（聯(lián)系著分子間距）。 物體的內(nèi)能和機械能有著本質(zhì)的區(qū)別。物體具有內(nèi)能，同時也可以具有機械能，也可以不具有機械能。 2、內(nèi)能的變化 熱和功 改變內(nèi)能的兩種物理過程： （1）做功：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做功改變物體內(nèi)能是其他形式的能與內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 W=△U。 （2）熱傳遞：熱傳遞過程是物體的內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，不發(fā)生內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化。 Q=△U。 熱量當(dāng)量J=4.2J/cal，其意義為：使物體內(nèi)能發(fā)生變化時，1cal熱量相當(dāng)于（等效于）4.2J功。 3、熱力學(xué)第一定律 物體內(nèi)能的變化△U由做功W和熱傳遞Q來量度。定量關(guān)系為： △U=Q+W。 注意符號的規(guī)定：內(nèi)能增加△U＞0、內(nèi)能減少△U＜0、物體吸熱Q＞0、物體放熱Q＜0，外界對物體做功W＞0、物體對外界做功W＜0。 熱力學(xué)第一定律又可表述為：第一類永動能（不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功）是不可能實現(xiàn)的。 4、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 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)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，而能的總量保持不變。 5、熱力學(xué)第二定律 表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，亦即熱傳導(dǎo)具有方向性。熱力學(xué)第二定律可以導(dǎo)出其他熱現(xiàn)象的方向性：氣體擴散、氣體向真空膨脹，混合的氣體不能自動分成純凈氣體等。 表述二：第二類永動機（從單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化）是不可能實現(xiàn)的。 自然界中宏觀過程具有的方向性在能量轉(zhuǎn)化中的具體表現(xiàn)是能量耗散。 6、能源 環(huán)境 （1）常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源。 （2）綠色能源的開發(fā)和利用。 7、氣體狀態(tài)參量：一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)用參量壓強、體積、溫度來描述 （1）氣體的溫度：氣體分子熱運動平均動能大小的標(biāo)志，反映了氣體分子熱運動劇烈程度。有熱力學(xué)溫度（T）、攝氏溫度（t）等，熱力學(xué)溫度（T）與攝低溫度（t）的關(guān)系為 T=273+t。 單位分別為：開（K）、攝氏度（C）。 （2）氣體體積：由于氣體分子之間距離較大，氣體分子除互相碰撞外沒有作用力，所以它能充滿所能達到的空間。因而容器的容積就是氣體的體積。國際單位：米3（m3）；常用單位：d m3（L），c m3（mL）。 （3）氣體的壓強：單位面積所受壓力為壓強，從微觀上看，由于氣體分子頻繁地碰撞器壁，對器壁產(chǎn)生持續(xù)壓力，從而形成氣體的壓強。在國際單位制中壓強的單位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/ m2。常用單位還有：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm），毫米汞柱（mmHg）。 換算關(guān)系： 1（atm）=760（mmHg）=101325（Pa）105（Pa）。 1（mmHg）=133.322（Pa）。 8、氣體的體積、溫度 、壓強之間的關(guān)系 一定質(zhì)量的理想氣體，壓強跟體積成反比，跟熱力學(xué)溫度成正比，寫成公式為 重、難、疑點剖析 1、溫度是分子平均動能的標(biāo)志 溫度的高低反映了分子運動的激烈程度，它是建立在統(tǒng)計規(guī)律基礎(chǔ)上的，是對大量分子而言的，對單個分子沒有實際意義。在一定溫度下，各分子速率大小不同，不同速率的分子個數(shù)按一定的規(guī)律分布，溫度升高時，分子運動激烈，平均動能增大，但不是所有分子的動能都增大。從宏觀上看溫度反映了物體的冷熱程度，深化到微觀方面認(rèn)識溫度的意義，溫度是分子平均動能的標(biāo)志。 2、物體的內(nèi)能與溫度、體積、分子數(shù)等物理量之間的關(guān)系 從分子動理論的內(nèi)容及物理量的意義出發(fā)，分子平均動能與溫度，分子平均勢能與體積及物體的內(nèi)能與溫度、體積、分子數(shù)等物理之間是對應(yīng)聯(lián)系著的。對某個物體而言，溫度越高，分子平均動能越大；但體積越大，分子平均勢能未必也越大，例如，0℃的冰溶化為0℃的水時，體積減小，分子勢能卻增加了；而在鐵熔化為同溫度的鐵水時，體積增大了，分子勢能也增加了。 3、做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的 做功是通過力對物體的宏觀位移來完成的，通常與宏觀機械運動有關(guān)，是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則發(fā)生在兩個溫度不同的物體之間，通過分子碰撞和分子間相互作用來實現(xiàn)，與分子的微觀運動有關(guān)，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的，也就是說，使物體內(nèi)能增加1J，可以通過對其做1J功來實現(xiàn)；也可以通過從外界吸收1J熱量來實現(xiàn)；還可以兩過程同時進行。 4、氣體壓強的微觀解釋和壓強的計算 從氣體壓強產(chǎn)生的微觀本質(zhì)角度認(rèn)識氣體壓強，氣體的壓強是大量分子對容器壁的碰撞而產(chǎn)生的。它等于單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子對器壁的總沖量，其大小決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的動能。所以反映在宏觀上，氣體的壓強決定于氣體的密度和溫度，進一步研究便可得出，一定質(zhì)量的理想氣體。壓強跟體積成反比，跟熱力學(xué)溫度成正比，這便是理想氣體狀態(tài)方程的微觀解釋。 氣體壓強計算的方法：選擇活塞、氣缸或液柱為研究對象，對其進行受力分析，應(yīng)用平衡方程或牛頓第二定律列方程求解。從氣體壓強的一般計算方法，便可表明在氣體狀態(tài)變化中，壓強變化的宏觀效果是力的變化。 5、理想氣體的內(nèi)能 由于理想氣體，不考慮其分子間的作用力，其分子勢能為零，因而理想氣體的內(nèi)能只由溫度和分子數(shù)決定，與體積無關(guān)。 例1 溫度為0℃、質(zhì)量相同的冰和水進行比較，以下說法正確的是（ ） A.它們的分子平均動能相同，水的分子勢能較大 B.它們的分子平均動能相同，而冰的體積比水的大，冰的分子勢能較大 C.它們的分子勢能相同，水分子的平均動能較大 D.它們的分子勢能相同，冰的分子平均動能較大 【分析】因為物體的內(nèi)能是由物體內(nèi)分子的數(shù)量及大量分子熱運動劇烈程度及分子間相互作用所決定的能量，本題中水和冰的質(zhì)量和溫度相等，即它們具有相同的分子數(shù)量及分子的平均動能。對于冰和水的分子勢能的比較，由于涉及到物態(tài)的變化，因此不能簡單地從體積變化情況進行比較。但我們知道，0℃的冰熔化為0℃的水是需要吸熱的，而在此過程中體積又在減小，即外界對它做功，所以其內(nèi)能一定增加。又因此過程中分子的平均動能不變，故分子勢能一定增加，所以水的分子勢能較大。 【解答】綜上所述可知，溫度為0℃、質(zhì)量相同的冰和水進行比較，它們的分子平均動能相同，水的分子勢能較大。 【答案】A 【歸納】此題要在弄清內(nèi)能、分子平均動能、分子勢能與溫度、體積、分子數(shù)等物理量之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，再將0℃的冰熔化為0℃的水時需要吸收熱量這一常識與熱力學(xué)第一定律相結(jié)合加以判斷。 例2 關(guān)于熱量、溫度、內(nèi)能的概念，下列說法中正確的是（ ） A.物體的溫度越高，含有的熱量越多 B.物體的溫度升高，一定吸收了熱量 C.物體放出熱量、溫度一定降低 D.做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的 【分析】在熱傳遞過程中，傳遞的能量的多少叫做熱量。熱量這個物理量是和熱傳遞這個過程密不可分的。物體在熱傳遞過程中，吸收或放出多個熱量，就表明它增加或減少多少內(nèi)能。 【解答】選項A中的說法是錯誤的，因為沒有熱傳遞，卻談什么物體含有多少熱量是不對的。B、C中的說法也是不正確的。我們知道了晶體在凝固過程中就是放出熱量。而溫度卻保持不變，至于物體的溫度升高，也可以采用做功的辦法獲得。 【答案】D 【歸納】從本題可看出，比較兩個物體內(nèi)能的大小，或判斷物體內(nèi)能如何變化，需從“做功”和“熱傳遞”這兩個方面綜合考慮，當(dāng)物體吸熱的同時對外界做功，或物體放熱的同時外界以物體做功時，不能簡單地根據(jù)做功或熱傳遞某一方面情況確定出物體內(nèi)能的變化情況。熱量、溫度、內(nèi)能是學(xué)生容易混淆的幾個概念，在解答上述問題時要能夠弄清它們的區(qū)別與聯(lián)系。 例3 如圖8-25-2所示，一氣缸豎直倒放，氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞，將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁無摩擦，氣體處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)保持溫度不變，把氣缸稍微傾斜一點，在達到平衡后，與原來相比，則（A、D） A.氣體的壓強變大 B.氣體的壓強變小 C.氣體的體積變大 D.氣體的體積變小 【分析】氣體的壓強可由活塞的受力平衡來確定，再由狀態(tài)方程中的壓強、體積、溫度的關(guān)系便可判斷體積如何變化。 【解答】當(dāng)氣缸豎直倒放時，分析活塞的受力，活塞受氣缸內(nèi)氣體向下的壓力和活塞的重力而平衡，由平衡條件可得此時氣體的壓強 。 當(dāng)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一小角度θ時，再分析活塞的受力，活塞受大氣斜向上的托力、缸內(nèi)氣體斜向下的壓力和活塞的重力沿氣缸壁的分力而平衡。同樣由平衡條件可得此時氣體的壓強 。 可見，氣體的壓強變大了，而溫度保持不變，氣體的體積變小。 【答案】A、D 【歸納】壓強是一個力學(xué)參量，分析和計算壓強常從受力分析出發(fā)，建立力學(xué)方程來進行。 專題回放 例1 圖8-26-3中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將桿緩慢向外拉的過程中（ ） A. E甲不變，E乙減小 B. E甲增大，E乙不變 C. E甲增大，E乙減小 D. E甲不變，E乙不變 【分析】因為氣缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，將拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞對甲氣做正功，乙氣體對活塞做了功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，甲室中氣體的內(nèi)能增加，乙室中氣體的內(nèi)能減少。 【答案】C。 【歸納】本題考查了熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，不少學(xué)生對氣體做功問題不會分析，故而不能正確解答。 例2 一定質(zhì)量的理想氣體（ ） A.先等壓膨脹，再等容降溫，其溫度必低于起始溫度 B.先等溫膨脹，再等壓壓縮，其體積必小于起始體積 C.先等容升溫，再等壓壓縮，其溫度有可能等于起始溫度 D.先等容加熱，再絕熱壓縮，其內(nèi)能必大于起始內(nèi)能 【分析】此題研究對象是理想氣體，可根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律對理想氣體的壓強、體積溫度及內(nèi)能變化作出判斷。 【解答】根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可判斷出A、B、C三選項中C是正確的；再根據(jù)熱力學(xué)第一定律對D選項做出判斷，先等容加熱，再絕熱壓縮，即先讓氣體吸收熱量，再對氣體做功，氣體的內(nèi)能必增加，故D正確。 【答案】C、D 【歸納】本題考查了理想氣體的狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，盡管新的考綱對理想氣體的狀態(tài)方程不作要求，但要求知道氣體的體積、溫度、壓強之間的關(guān)系，實際上也就是要知道理想氣體的狀態(tài)方程，對此在復(fù)習(xí)中要注意把握。 例3 在一密封的啤酒瓶中，下方為溶有CO2的啤酒，上方為純CO2氣體，在20℃時，溶于啤酒中的質(zhì)量，上方氣體狀況CO2的質(zhì)量壓強p0=1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，當(dāng)溫度升高到40℃時，啤酒中溶解的CO2質(zhì)量有所減少，變?yōu)? mA′=mA－△m，瓶中氣體CO2的壓強上升到p1。已知：，啤酒的體積不因溶入CO2而變化，且不考慮容器體積和啤酒體積隨溫度的變化。又知對同種氣體，在體積不變的情況下與m成正比。試計算p1等于多少標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 【分析】此題的研究對象是溶入啤酒中的和未溶入兩部分CO2氣體，利用題中所給的兩部分CO2氣的質(zhì)量與壓強的關(guān)系及CO2氣的總質(zhì)量一定的條件便可求出p1。 【解答】在40℃時，溶入啤酒的CO2的質(zhì)量為：mA′=mA－△m，因質(zhì)量守恒，氣體CO2的質(zhì)量為mB′=mb－△m，由題設(shè)由于對同一種氣體，體積不變時，與m成正比，可得，由以上各式解得 計算得 p1=1.6atm. 【答案】p1=1.6atm. 【歸納】新考納雖對氣態(tài)方程不作要求，但氣體問題仍會以一種情景題或信息題的形式出現(xiàn)在高考中。 探究延伸 例 歷史上有不少人都想設(shè)計一種機器，他們希望這種機器不消耗任何能量和燃料，卻能源源不斷地對外做功。這種機器被稱為“永動機”，圖8-26-4就是一個“永動機”的設(shè)計方案，輪子中央有轉(zhuǎn)動軸，活動短桿外端都裝有鐵球，設(shè)計者說：右邊的球離軸遠(yuǎn)，力矩較左邊的大，輪子會沿箭頭方向不停地轉(zhuǎn)動下去。請你思考一下，評論設(shè)計者這種觀點對不對。 【分析】仔細(xì)觀察一下就會發(fā)現(xiàn)，雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個數(shù)少，左邊每個球產(chǎn)生的力矩雖然小，但是球的個數(shù)多。于是輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去，只會擺動幾個就停下來了，所以設(shè)計者的想法不會實現(xiàn)。 【解答】這種想法是不科學(xué)的，因為它違反了能量守恒定律。 【答案】此觀點不對。 【點評】此方案僅從力或力矩的角度去分析不易看清楚其可行性，但從能量的角度去分析那是不可能實現(xiàn)的。熱力學(xué)第一定律又可表述為：第一類永動機（不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功）是不可能實現(xiàn)的。 隨堂闖關(guān) 1、下列敘述中正確的是（B、C） A.物體的內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，與物體的體積無關(guān) B.物體的溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈 C.物體體積改變，內(nèi)能可能不變 D.物體在壓縮時，分子間存在著斥力，不存在引力 【提示】理想氣體體積變化時，內(nèi)能不變。 2、在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經(jīng)過一個夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊，不易拔出來。其中主要原因是（ D ） A.軟木塞受潮膨脹 B.瓶口因溫度降低而收縮變小 C.白天氣溫升高，大氣壓強變大 D.瓶內(nèi)氣體因溫度降低而壓強減小 【提示】若瓶內(nèi)原先裝的就是冷水，則無此現(xiàn)象出現(xiàn)。表明此現(xiàn)象是由溫度引起的。 3、金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物。有可能使氣缸中柴油達到燃點的過程是（ A ） A.迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞 C.緩慢向里推活塞 D.緩慢向外拉活塞 【提示】迅速推可看作絕熱過程，緩慢推就有充分時間發(fā)生熱傳遞。 4、圖8-26-5中容器A、B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，A、B的底部由帶有閥門K的管道相連。整個裝置與外界絕熱。原先，A中水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡，在這個過程中（ D ） A.大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加 B.水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少 C.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變 D.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加 【提示】大氣壓通過兩邊活塞對水做功代數(shù)和為0，水的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 5、已知，如圖8-26-6所示，用長為0.4m的細(xì)繩將一個2kg的木塊懸掛于天花板上，一顆10kg的鉛彈從水平方向射中木塊，且留在木塊內(nèi)，木塊在擺動過程中的最大擺角為60，設(shè)增加的內(nèi)能中有50%使鉛彈溫度升高，則鉛彈溫度升高了多少度？[鉛的比熱為1.3102J/（kg℃）] 【提示】只在鉛彈射入木塊的短暫過程，系統(tǒng)機械能損失；在木塊擺動過程中系統(tǒng)機械能守恒。所以 。 50%△E=cm△t. 代入數(shù)據(jù)得 △t=306℃ 【答案】306℃ 6、“奮進號”航天飛機進行過一次太空飛行，其主要任務(wù)是給國際空間站安裝太陽能電池板。該太陽能電池板長L=73m，寬d=12m，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為η=20%，已知太陽的輻射總功率為P0=3.831026W，地日距離為R0=101011m，國際空間站離地面的高度為h=370km，它繞地球做勻速圓周運動約有一半時間在地球的陰影內(nèi)，所以在它能發(fā)電的時間內(nèi)將把所發(fā)電的一部分儲存在蓄電池內(nèi)。由以上數(shù)據(jù)，估算這個太陽能電池板能對國際空間站提供的平均功率是多少？ 【提示】由于國際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約二十分之一，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星；h遠(yuǎn)小于R0，因此它離太陽的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R0。太陽的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽為圓心，地日距離為半徑的球面上，由此可以算出每平方米接收到的太陽能功率（該數(shù)據(jù)被稱為太陽常數(shù)） 再由電池板的面積和轉(zhuǎn)化率，可求出其發(fā)電時的電功率 P=I0Ldη=2.6105W。 由于每天只有一半時間可以發(fā)電，所以平均功率只有發(fā)電時電功率的一半，即130kW。 【答案】130kW。 課后測試 一、選擇題 1、關(guān)于溫度的概念，下述說法中正確的是（ A ） A.溫度是分子平均動能的標(biāo)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(biāo)志，溫度升高，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，則該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 【提示】從溫度、分子平均動能、內(nèi)能的關(guān)系來判斷，注意分子平均動能大，平均速率未必大。 2、A、B兩分子距離等于分子直徑的10倍，若將B分子向A分子靠近，直到不能再靠近。此過程中，關(guān)于分子力做功及分子勢能的變化是（ C ） A.分子力始終對B做正功，分子勢能不斷減小 B.B分子始終克服分子力做功，分子勢能不斷增大 C.分子力先對B做正功，而后B克服分子力做功，分子勢能先減小后增大 D.B分子先克服分子力做功，而后分子力對B做正功，分子勢能先增大后減小 【提示】此過程中分子力先是引力后是斥力，先做正功后做負(fù)功，因而勢能先減小后增大。 3、一定質(zhì)量的0℃的水在凝結(jié)成0℃的冰的過程中，體積變小，它內(nèi)能的變化是（ D ） A.分子平均動能增加，分子勢能減少 B.分子平均動能減小，分子勢能增加 C.分子平均動能不變，分子勢能增加 D.分子平均動能不變，分子勢能減少 【提示】溫度不變，分子平均動能不變；水凝結(jié)成冰時，放出熱量，內(nèi)能減少必然是分子勢能減少了。 4、關(guān)于勢傳遞的下述說法中正確的是（B、C） A.熱量是從內(nèi)能大的物體傳給內(nèi)能小的物體 B.熱量總是從分子平均動能大的物體傳給分子平均動能小的物體 C.熱傳遞的實質(zhì)是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移而能的形式不發(fā)生變化 D.只有通過熱傳遞的方式，才能使物體的溫度發(fā)生變化 【提示】熱傳遞的實質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移、傳遞方向是由高溫物體到低溫物體。 5、一物體先后經(jīng)過幾個不同的物理過程，其溫度均從t1升高t2，則在這些過程中（ D ） A.物體一定從外界吸收熱量 B.物體與外界交換的熱量都相等 C.外界對物體所做的功均相等 D.物體內(nèi)所有分子動能的平均值之增量都相等 6、在下述現(xiàn)象中沒有做功而使物體內(nèi)能改變的是（B、D） A.電流通過電爐絲使溫度升高 B.在陽光照射下水的溫度升高 C.鐵錘打鐵塊使鐵塊溫度升高 D.在爐水上的水被燒開 【提示】做功包括機械功、電功等等。 7、“能源分類相關(guān)圖”如圖8-26-7所示，四組能源選項中，全部符合圖中陰影部分的能源是（ C ） A.煤炭、石油、沼氣 B.水能、潮汐、天然氣 C.太陽能、風(fēng)能、生物能 D.地?zé)崮?、海洋能、核? 【提示】核能不屬于可再生能源。 8、讓一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，在該過程中（ A、B ） A.氣體分子平均動能不變 B.氣體壓強減小 C.氣體分子的勢能減小 D.氣體密度不變 【提示】理想的氣體等溫膨脹時，壓強減小；分子勢能始終為零。 9、如圖8-26-8所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行的子彈射入沙箱后合為一體，共同擺起一定高度，則下面有關(guān)能的轉(zhuǎn)化說法中正確的是（ D ） A.子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的內(nèi)能 B.子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的勢能 C.子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能 D.子彈的動能一部分轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的機械能 【提示】運用動量守恒和能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來加以分析 二、計算題 10、氣缸中氣體的壓強為4105Pa，活塞的面積是40cm2，氣體做等壓膨脹，推動活塞移動了20cm，求： （1）氣體做了多少功？ （2）在做功過程中氣體吸熱0.5kcl，氣體的內(nèi)能改變了多少？ 【提示】氣體等壓膨脹做功可用W=p△V來計算。 ∴W=p△V=4105402010－6J=320J。 再根據(jù)熱力學(xué)第一定律 △u=－W+Q =－320J+0.51034.2J =1780J. 【答案】（1）320J；（2）1780J 11、如圖8-26-9所示的容器，兩端是直徑不同的兩個圓筒，里面各有一活塞，其橫截面積分別是SA=8cm2，SB=24 cm2，質(zhì)量分別為MA=8kg，MB=12kg，它們之間有一質(zhì)量不計的輕桿相連，活塞可無摩擦滑動，但不漏氣；活塞B的下面是和大氣相通的，活塞A的上面是真空。若大氣壓強p0=1105Pa，求被封閉氣體的壓強。 【提示】以A、B活塞構(gòu)成的整體為研究對象、分析其受力，并根據(jù)平衡條件可得 p0SB=pSA=pSB+(mA+mB)g. 代入數(shù)據(jù)可求得 p=2.5104Pa 【答案】2.5104Pa