1、第第3 3讲力学中的曲线运动讲力学中的曲线运动 抛体运动和圆周运动抛体运动和圆周运动知识网络核心归纳-2-网络构建要点必备知识网络核心归纳-3-网络构建要点必备1.物体做曲线运动的条件及特点当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时,物体做曲线运动。合运动与分运动具有、和。2.平抛运动(1)规律:vx=v0,vy=gt,x=v0t,y= gt2。(2)推论:做平抛(或类平抛)运动的物体任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的;设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为,位移与水平方向的夹角为,则有tan =。 等时性 独立性 等效性 中点 2tan 知识网络核心归纳-4-网络构建要点必备3
2、.对于圆周运动,需要知道以下两点:(1)描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:(2)竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度关系通常利 用来建立联系,然后结合进行动力学分析。 动能定理 牛顿第二定律 高考真题考情感悟-5-123451.(2018全国卷)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和 的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的()A.2倍B.4倍C.6倍D.8倍考点定位:平抛运动规律、机械能守恒定律命题能力点:侧重考查理解能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:此题将平抛运动、斜面模型、机械能守恒定律有机融合,综合性强。对于小球在斜面上
3、的平抛运动,一般利用平抛运动规律和几何关系列方程解答。A高考真题考情感悟-6-12345高考真题考情感悟-7-123452. (2015全国卷)一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3h。不计空气的作用,重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是()D高考真题考情感悟-8-12345考点定位:平抛运动命题能力点:侧重考查理解能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:本题
4、首先要建立物理模型平抛运动;二要分析过网和落到右侧台面上的临界条件。高考真题考情感悟-9-12345高考真题考情感悟-10-123453. (多选)(2016全国卷)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m 的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为FN,则()考点定位:动能定理、圆周运动命题能力点:侧重考查理解能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:质点P下滑过程,重力和摩擦力做功,在最低点时重力和支持力合力提供向心力。AC高考真题考情感悟
5、-11-12345高考真题考情感悟-12-123454. (2016全国卷)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点,()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度考点定位:动能定理、圆周运动命题能力点:侧重考查理解能力解题思路与方法:两小球下摆过程中只有重力做功,注意两小球在最低点时速度和向心力的关系。C高考真题考情感悟-13-12345高考真题考情
6、感悟-14-123455. (2017全国卷)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心考点定位:功、向心力命题能力点:侧重考查理解能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:解答此题关键是以小环为研究对象,分析大圆环对它的作用力的方向和速度方向的关系。A高考真题考情感悟-15-12345解析 小环下滑过程中,光滑大圆环对小环的作用力为弹力,开始时大圆环对小环弹力背离圆心最后指向圆心。小圆环的速度方向沿着大圆环的
7、切线方向,时刻发生改变,与半径垂直。所以光滑大圆环对小环的作用力时刻与小环的速度垂直,一直不做功,故选项A正确,B、C、D错误。-16-考点一考点二考点三曲线运动及运动的合成与分解曲线运动及运动的合成与分解(M)方法技巧涉及绳(杆)牵连物体运动的分析技巧1.解题关键:找出合速度与分速度的关系是求解关联问题的关键。2.基本思路:(1)先确定合速度的方向(物体实际运动方向)。(2)分析合运动所产生的实际效果:一方面使绳或杆伸缩;另一方面使绳或杆转动。(3)确定两个分速度的方向:沿绳或杆方向的分速度和垂直绳或杆方向的分速度,而沿绳或杆方向的分速度大小相同。-17-考点一考点二考点三【典例1】 (20
8、18广东深圳高级中学模拟)质量为m的物体P置于倾角为1的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率v水平向右做匀速直线运动。当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角2时(如图所示),下列判断正确的是()A.P的速率为vB.P的速率为vcos 2C.绳的拉力等于mgsin 1D.绳的拉力小于mgsin 1B思维点拨(1)先确定合速度的方向;(2)分析两个分速度;(3)确定两个分速度的方向。-18-考点一考点二考点三解析 将小车速度沿绳子和垂直绳子方向分解为v1、v2,P的速率等于v1=vcos ,A错误、B正确;小车向右做匀速直线运动,减小,P的速
9、率增大,绳的拉力大于mgsin 1,C、D错误;故选B。-19-考点一考点二考点三1. (2018河南驻马店质检)如图所示,在灭火抢救过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业。为了节省救援时间,人沿梯子匀加速向上运动的同时消防车匀速后退,则关于消防队员的运动,下列说法正确的是()A.消防队员做匀加速直线运动B.消防队员做匀变速曲线运动C.消防队员做变加速曲线运动D.消防队员水平方向的速度保持不变B-20-考点一考点二考点三解析 根据运动的合成,知合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,其加速度的方向大小不变,所以消防员做匀变速曲线运动,故A、C错误,B正确。将消
10、防员的运动分解为水平方向和竖直方向,知水平方向上的最终的速度为消防车匀速后退的速度和消防队员沿梯子方向速度在水平方向上的分速度的合速度,因为沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度在变化,所以消防队员水平方向的速度在变化,故D错误。-21-考点一考点二考点三2.(2018湖北黄冈质检)如图是码头的旋臂式起重机,当起重机旋臂水平向右保持静止时,吊着货物的天车沿旋臂向右匀速行驶,同时天车又使货物沿竖直方向先做匀加速运动,后做匀减速运动。该过程中货物的运动轨迹可能是下图中的()C-22-考点一考点二考点三解析 货物在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上先做匀加速运动,后做匀减速运动,根据平行四边形定则
11、,知合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,轨迹为曲线,货物的加速度先向上后向下,因为加速度的方向指向轨迹的凹向,故C正确,ABD错误。-23-考点一考点二考点三3. (2018四川泸州二诊)如图所示,MN是流速稳定的河流,河宽一定,小船在静水中的速度大小一定,现小船从A点渡河,第一次船头沿AB方向与河岸上游夹角为,到达对岸;第二次船头沿AC方向与河岸下游夹角为,到达对岸,若两次航行的时间相等,则()A.=B.D.无法比较与的大小A解析 第一次船头沿AB航行,到达对岸,船头沿AB方向(即为船在静水中的速度方向沿AB方向),第二次船头沿AC方向(即为船在静水中的速度方向沿AC方向)到达对岸
12、,对在这两种情况下的船在静水中的速度进行分解,因两次航行的时间相等,所以在垂直于河岸方向上的速度是相等的。因此两方向与河岸的夹角也相等,即=,故A正确,BCD错误。-24-考点一考点二考点三平抛运动的规律及其应用平抛运动的规律及其应用(H)规律方法处理平抛(类平抛)运动的四条注意事项(1)处理平抛运动(或类平抛运动)时,一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解,先按分运动规律列式,再用运动的合成求合运动。(2)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题,其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。(3)若平抛的物体垂直打在斜面上,则物体打在斜面上瞬间,其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正
13、切值。(4)做平抛运动的物体,其位移方向与速度方向一定不同。-25-考点一考点二考点三【典例2】(多选)(2018河北石家庄模拟)如图所示,甲球从O点以水平速度v1飞出,落在水平地面上的A点。乙球从O点以水平速度v2飞出,落在水平地面上的B点反弹后恰好也落在A点。已知乙球在B点与地面碰撞反弹后瞬间水平方向的分速度不变、竖直方向的分速度方向相反大小不变,不计空气阻力。下列说法正确的是() A.由O点到A点,甲球运动时间与乙球运动时间相等B.甲球由O点到A点的水平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍C.v1v2=31D.v1v2=21BC-26-考点一考点二考点三解析 设OA间的竖直高度为h。由O
14、点到A点,甲球运动时间为 ,乙球运动时间是甲球的3倍,A错误;乙球先做平抛运动,再做斜上抛运动,根据对称性可知,从B到A的水平位移等于从O到B的水平位移的2倍,所以甲球由O点到A点的水平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍,B正确;设乙球由O点到B点水平位移为x,时间为t。对甲球有3x=v1t,对乙球有x=v2t,则得v1v2=31,故C正确,D错误。思维点拨平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,运动的时间由高度决定,初速度和时间共同决定水平位移。-27-考点一考点二考点三4. (2018山西晋城二模)如图所示,斜面体ABC固定在水平地面上,斜面的高AB为 m,倾角为
15、=37,且D是斜面的中点,在A点和D点分别以相同的初速度水平抛出一个小球,结果两个小球恰能落在地面上的同一点,则落地点到C点的水平距离为()D-28-考点一考点二考点三5.(2018湖南三湘名校大联考)某人先后将两只飞镖A、B沿同一方向水平射出,飞镖插到竖直墙壁上的位置如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是()A.若两飞镖是以相同的速度射出的,则A的射出点较高B.若两飞镖是以相同的速度射出的,则B的射出点较高C.若两飞镖是在同一位置射出的,则A的初速度较小D.若两飞镖是在同一位置射出的,则B的初速度较小D-29-考点一考点二考点三-30-考点一考点二考点三6. (2018湖北十堰调研)如图为
16、足球球门,球门宽为L,一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起,将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)。若球员顶球点的高度为h。足球被顶出后做平抛运动(足球可看做质点),重力加速度为g。则下列说法正确的是()C-31-考点一考点二考点三-32-考点一考点二考点三圆周运动问题圆周运动问题题型题型1圆周运动的动力学问题圆周运动的动力学问题(H)解题策略策略1:要进行受力分析,明确向心力的来源,确定圆心以及半径。策略2:列出正确的动力学方程 。策略3:竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系,然后结合牛顿第二定律进行动力学分析。-33-考点一考点二考点三【典例3】(20
17、18福建厦门质检)如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型,如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R,A、B两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为F,当质点以速率 通过A点时,对轨道的压力为其重力的7倍,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g。-34-考点一考点二考点三(1)求质点的质量;(2)质点能做完整的圆周运动过程中,若磁性引力大小恒定,试证明质点对A、B两点的压力差为定值;(3)若磁性引力大小恒为2F,为确保质点做完整的圆周
18、运动,求质点通过B点最大速率。思维点拨对陀螺进行受力分析,分析最高点的向心力来源,根据向心力公式即可求解;在最高点和最低点速度最大的临界条件是支持力为0,根据向心力公式分别求出最高点和最低点的最大速度。-35-考点一考点二考点三-36-考点一考点二考点三-37-考点一考点二考点三7. (多选)(2018四川凉山州三模)如图所示,两段长均为L的轻绳共同系住一质量为m的小球,另一端固定在等高的两点O1、O2,两点的距离也为L,在最低点给小球一个水平向里的初速度v0,小球恰能在竖直面内做圆周运动,重力加速度为g,则 ()AD-38-考点一考点二考点三-39-考点一考点二考点三8. (多选)(2018
19、重庆江津中学统考)摩擦传动是传动装置中的一个重要模型,如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动,其中O、O分别为两轮盘的轴心,已知两个轮盘的半径比r甲r乙=31,且在正常工作时两轮盘不打滑。今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B,两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同,两滑块距离轴心O、O的间距RA=2RB。若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来,且转速逐渐增加,则下列叙述正确的是()A.滑块A和B在与轮盘相对静止时,角速度之比为甲乙=13B.滑块A和B在与轮盘相对静止时,向心加速度的比值为aAaB=29C.转速增加后滑块B先发生滑动D.转速增加后两滑块一起发生滑动ABC-40-考点一考点二考点三
20、解析 假设轮盘乙的半径为r,由题意可知两轮盘边缘的线速度v大小相等,由v=r,r甲r乙=31,可得甲乙=13,所以滑块相对轮盘滑动前,A、B的角速度之比为13,故A正确;滑块相对轮盘开始滑动前,根据加速度公式:a=R2,把RARB=21,AB=13,代入可得:A、B的向心加速度之比为aAaB=29,故B正确;据题意可得物块的最大静摩擦力分别为fA=mAg,fB=mBg,则最大静摩擦力之比为fAfB=mAmB;转动中所受的静摩擦力之比为fAfB=mAaAmBaB=mA4.5mB,由上可得滑块B先达到最大静摩擦力,而先开始滑动,故C正确、D错误。-41-考点一考点二考点三9.(多选)(2018甘肃
21、兰州一中模拟)如图甲所示,用一轻质绳拴着一质量为m的小球,在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力),小球运动到最高点时绳对小球的拉力为FT,小球在最高点的速度大小为v,其FT-v2图象如图乙所示,则()ABD-42-考点一考点二考点三-43-考点一考点二考点三题型题型2平抛运动与圆周运动的组合问题平抛运动与圆周运动的组合问题(L)【典例4】右图为竖直放置的四分之一光滑圆弧轨道,O点是其圆心,半径R=0.8 m,OA水平、OB竖直。轨道底端距水平地面的高度h=0.8 m。从轨道顶端A由静止释放一个质量m1=0.1 kg 的小球,小球到达轨道底端B时,恰好与静止在B点的另一个小球m2发生碰撞,碰后它
22、们粘在一起水平飞出,落地点C与B点之间的水平距离x=0.4 m。忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)碰撞前瞬间入射小球的速度大小v1;(2)两球从B点飞出时的速度大小v2;(3)碰后瞬间两小球对轨道压力的大小。-44-考点一考点二考点三思维点拨利用机械能守恒定律或动能定理,求出物体在最低点的速度,两球做平抛运动,根据平抛运动规律求出速度,两球碰撞过程动量守恒,再进行受力分析,利用牛顿定律把受力和运动联系起来。答案 (1)4 m/s(2)1 m/s(3)4.5 N -45-考点一考点二考点三-46-考点一考点二考点三(3)两球碰撞,规定向左为正方向,根据动量守恒定律得mv1=(
23、m+m)v2解得m=3m=30.1 kg=0.3 kg碰撞后两个小球受到的合外力提供向心力,则FN-(m+m)g=(m+m)代入数据得FN=4.5 N由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力也是4.5 N,方向竖直向下。-47-考点一考点二考点三方法技巧本题为曲线运动的综合题,涉及圆周运动、碰撞及平抛运动多个运动过程。此类问题的情况有(1)物体先做竖直面内的变速圆周运动,碰撞后做平抛运动;(2)物体先做平抛运动,后做竖直面内的变速圆周运动。-48-考点一考点二考点三10. (多选)(2018湖北黄冈中学三模)一位同学玩飞镖游戏,已知飞镖距圆盘为L,对准圆盘上边缘的A点水平抛出,初速度为v0,飞镖抛
24、出的同时,圆盘以垂直圆盘且过盘心O点的水平轴匀速转动。若飞镖恰好击中A点,下列说法正确的是()ABC-49-考点一考点二考点三-50-考点一考点二考点三11.(2018福建四地六校统考)如图是阿毛同学的漫画中出现的装置,描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿:将板栗在地面小平台上以初速度v0经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道,从最高点P飞出进入炒锅内,利用来回运动使其均匀受热。我们用质量为m的小滑块代替栗子,借这套装置来研究一些物理问题。设两个四分之一圆弧半径分别为2R和R,小平台和圆弧均光滑。将锅内的纵截面看成是两个斜面AB、CD和一段光滑圆弧组成。两斜面倾角均为=37,滑块的运动始
25、终在锅内的竖直平面内,重力加速度为g。设滑块恰好能经P点飞出,且恰好沿AB斜面进入锅内。已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:(1)滑块经过O点时对轨道压力多大?(2)滑块经P点时的速度大小?(3)P、A两点间的水平距离为多少?-51-考点一考点二考点三-52-考点一考点二考点三专题七专题七选考模块选考模块第第1 1讲热学讲热学知识网络核心归纳-58-网络构建要点必备知识网络核心归纳-59-网络构建要点必备1.分子动理论:分子直径的数量级是 m;分子永不停息地做运动;分子间存在着相互作用的引力和。2.气体实验定律和理想气体状态方程3.热力学定律(1)热力学第一定律:U=。 (2)
26、热力学第二定律:自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有。 10-10 无规则 斥力 p2V2 W+Q 方向性 高考真题考情感悟-60-1231.(2018全国卷)(1)(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、到达状态e,对此气体,下列说法正确的是()A.过程中气体的压强逐渐减小B.过程中气体对外界做正功C.过程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的压强小高考真题考情感悟-61-123(2)如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭
27、,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为 时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。高考真题考情感悟-62-123考点定位:气体实验定律、内能、热力学第一定律命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点:物理观念、科学思维解题思路与方法:先对气体进行状态分析,再对活塞进行受力分析。高考真题考情感悟-63-123解析 (1)过程是等容变化,温度升高,由查理定理可知压强增大,故A项错误。过程中,体积增大,气体对外做功,故B项正确。过程是等容
28、变化,温度降低,放出热量,故C项错误。过程是等温变化,温度不变,故状态c、d的内能相等,故D项正确;连接Ob,并延长,交cd所在直线于f点,则由盖吕萨克定律可知,由b到f,压强不变;由f到d是等温变化,体积增大,由玻意耳定律可知压强减小,故E项正确。(2)设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。在活塞下移的过程中,活塞上下方气体的温度保持不变。由玻意耳定律得高考真题考情感悟-64-123高考真题考情感悟-65-1232.(2017全国卷)(1)(多选)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
29、图中两条曲线所示。下列说法正确的是() A.图中两条曲线下面积相等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.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大高考真题考情感悟-66-123(2)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p
30、0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ,汽缸导热。()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;()接着打开K3,求稳定时活塞的位置;()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ,求此时活塞下方气体的压强。高考真题考情感悟-67-123考点定位:分子运动速率的统计分布、气体实验定律命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:打开K2后,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。打开K3后,活塞必定上升。高考真题考情感悟-68-123解析 (1)由归一化知图中两条曲线下的面积相等均为1,A正确。虚线对应的氧气分子速率较小的占的比例大,故平均动能较小,B正确。实线对
31、应的氧气分子速率较大的占的比例大,故热运动剧烈,为100 的情形,C项正确。曲线只给出了各速率区间分子数占总分子数的百分比,没有给出分子数目,故D项错误。100 时分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,E项错误。高考真题考情感悟-69-123(2)()设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1(3p0)V=p1(2V-V1)联立式得V1= p1=2p0。()打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时,活塞下方气体压强为p2。由
32、玻意耳定律得(3p0)V=p2V2 由式得 由式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止,此时p2为p2= p0。高考真题考情感悟-70-123()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由查理定律得将有关数据代入式得p3=1.6p0。高考真题考情感悟-71-1233. (2016全国卷)(1)(多选)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图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是()A.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
33、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高考真题考情感悟-72-123(2)一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。考点定位:热力学定律、气体实验定律命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点:科学思维解题思路与方法:开始时瓶中压强为20个大气压的氧气分成了两部分,一
34、部分是1个大气压的氧气,另一部分是瓶中2个大气压的氧气。答案 (1)ABE(2)4天 高考真题考情感悟-73-123解析 (1)ac延长后过原点,所以ac是等容线,A选项正确;根据图象,TaTc,一定量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,B选项正确;cd过程中,温度不变,内能不变,根据热力学第一定律U=Q+W,向外界放出的热量等于外界对气体做的功,C选项错误;在过程da中,U0即W+Q0,吸收的热量应大于气体对外界做的功,D选项错误;在过程da中,外界对气体做的功为W1=pd(Va-Vd)= pdVa-pdVd,d和a压强相等,所以W1=paVa-pdVd,bc过程中气体对外界做
35、功W2=pc(Vb-Vc),b、c压强相同,所以W2=pbVb-pcVc,c和d,a和b温度相同,所以paVa=pbVb,pdVd=pcVc,W1=W2,E选项正确。高考真题考情感悟-74-123(2)设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为联立式,并代入数据得N=4天 高考真题考情感悟-75-123【命题规律研究及预测】 分析近年
36、的高考试题可以看出,气体实验规律、理想气体、热力学第一定律是近年来的必考点;题型为一个多项选择题和一个计算题。在2019年的备考过程中要重视气体实验规律、理想气体、热力学第一定律的复习。-76-考点一考点二考点三分子动理论、内能及热力学定律分子动理论、内能及热力学定律(H)规律方法1.必须掌握的三个问题(1)必须掌握微观量估算的两个模型球模型:V= R3(适用于估算液体、固体分子直径)。立方体模型:V=a3(适用于估算气体分子间距)。(2)必须明确反映分子运动规律的两个实例布朗运动研究对象:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒。运动特点:无规则、永不停息。相关因素:颗粒大小、温度。扩散现象产生原因:
37、分子永不停息地无规则运动。相关因素:温度。-77-考点一考点二考点三(3)必须弄清的分子力和分子势能分子力:分子间引力与斥力的合力。分子间距离增大,引力和斥力均减小;分子间距离减小,引力和斥力均增大,但斥力总比引力变化得快。分子势能:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大;当分子间距为r0(分子间的距离为r0时,分子间作用的合力为0)时,分子势能最小。-78-考点一考点二考点三2.物体的内能与热力学定律(1)物体内能变化的判定:温度变化引起分子平均动能的变化;体积变化,分子间的分子力做功,引起分子势能的变化。(2)热力学第一定律公式:U=W+Q;符号规定:外界对系统做功,W0;
38、系统对外界做功,W0;系统向外界放出热量,Q0;系统内能减少,U0。(3)热力学第二定律的表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)或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(按机械能和内能转化的方向性表述)。第二类永动机是不可能制成的。-79-考点一考点二考点三【典例1】(多选)(2018全国卷)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的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能思维点拨根据分子动理论、内能及热
39、力学定律知识综合判断。BDE解析 气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B、E正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确。-80-考点一考点二考点三方法技巧不仅要知道内能是什么,还要知道改变内能的方式是什么。-81-考点一考点二考点三1.(2018北京卷)关于分子动理论,下列说法正确的是()A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大C解析 气体扩散的快慢与温度
40、有关,温度越高,扩散越快,A错误;布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体颗粒的运动,而不是液体分子的运动,B错误;分子间同时存在着引力和斥力,C正确;在分子力作用范围内,分子间的引力随着分子间距的增大而减小,当超出分子力作用范围时,分子间的引力为零,不再变化,D错误。-82-考点一考点二考点三2.(多选)(2017全国卷)如图,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()A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中
41、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ABD-83-考点一考点二考点三解析 由于隔板右侧是真空,隔板抽开后,气体自发扩散至整个汽缸,并不做功也没有热量交换,所以自发扩散前后内能相同,故选项A正确,选项C错误;气体被压缩过程中,外界对气体做功,没有热量交换,根据U=W+Q,气体的内能增大,故选项B、D正确;气体被压缩过程中,温度升高,分子平均动能增大,故选项E错误。-84-考点一考点二考点三3.(多选)(2018广东佛山一质检)下列说法正确的是()A.扩散现象说明分子总在做无规则热运动B.物体吸热,物体
42、分子平均动能必定增大C.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化D.分子间距等于分子间平衡距离时,分子势能最小E.一切热现象的自发过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行ADE-85-考点一考点二考点三解析 不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。扩散的实质是分子的相互渗入,表明一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,故A正确;改变物体温度的方法有两个:做功、热传递,物体吸热的同时又对外做功,分子平均动能未必增大,故B错误;根据热力学第二定律,内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化,故C错误;分子间距等于分子间平衡距离时,若增大距离分子力表现为引力做负功,其分子势能增加,若减小
43、距离时表现为斥力做负功,其分子势能增加,则分子间距等于分子间平衡距离时,分子势能最小,故D正确;热力学第二定律的微观意义是“一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”,故E正确。综上分析,正确选项为ADE。-86-考点一考点二考点三固体、液体和气体固体、液体和气体(M)规律方法1.对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体才可能具有各向异性。(2)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分子势能的增加。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异构体,如金刚石和石墨。2.对液晶特性的理解(1)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间。液
44、晶具有流动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性。(2)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切。-87-考点一考点二考点三【典例2】(2018江苏卷)如图甲所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则()A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和气压减小D.空气中水的饱和气压增大思维点拨根据湿度温度计的原理和热力学第一定律判断。解析 温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发变快,空气的相对湿度减小,故A正确,B、C、D错误
45、。A-88-考点一考点二考点三方法技巧解题的关键是要理解湿度温度计的原理、热力学的基本概念、弄清热力学第一定律各物理量的含义。-89-考点一考点二考点三4.(多选)(2018河北唐山期末)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,这些晶体不仅美丽,而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态;高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子严谨而有序地组成;关于晶体与非晶体,正确的说法是()A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的B.多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状C.晶体沿不同的方向的导热或导电性能相同,但沿不同方向的光学性质一定相同D.
46、单晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点E.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布BDE-90-考点一考点二考点三解析 固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体不是绝对的,是可以相互转化的;例如天然石英是晶体,熔融过的石英却是非晶体。把晶体硫加热熔化(温度超过300 )再倒进冷水中,会变成柔软的非晶硫,再过一段时间又会转化为晶体硫。所以选项A错误。多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状,选项B正确;晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同,沿不同方向的光学性质也不相同,选项C错误;单晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点
47、,选项D正确;有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,选项E正确;故选BDE。-91-考点一考点二考点三5.(多选)(2018河南濮阳三模)关于固体、液体和物态变化,下列说法正确的是()A.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大B.当分子间距离增大时,分子间的引力减少、斥力增大C.一定量的理想气体,在压强不变时,气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度升高而减少D.水的饱和汽压随温度的升高而增大E.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用CDE-92-考点一考点二考点三解析 在一定气温条件下,大气中相对湿度越大,水分蒸发也就越慢,人就感
48、受到越潮湿,故当人们感到潮湿时,空气的相对湿度一定较大,但绝对湿度不一定大,故A错误;分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均减小,故B错误;温度升高,分子对器壁的平均撞击力增大,要保证压强不变,分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少,故C正确;饱和汽压与液体种类和温度有关,水的饱和汽压随温度的升高而增大,故D正确;叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故E正确;故选CDE。-93-考点一考点二考点三6.(多选)(2018山东日照二模)下列关于热现象的说法正确的是()A.小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力B.液体与大气相接触时,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C
49、.热量不可能从低温物体传到高温物体D.空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示E.有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体ABE-94-考点一考点二考点三解析 小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力,选项A正确;液体与大气相接触时,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引,这就是表面张力的成因,选项B正确;根据热力学第二定律,热量也可能从低温物体传到高温物体,但要引起其他的变化,选项C错误;空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示,选项D错误;有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体,例如石墨和金刚石,选项E正确;故选ABE。-95-考点一考点二考点三气体实验定律和理想气体状态方程气体实验
50、定律和理想气体状态方程(H)规律方法1.压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体,通常分析活塞或汽缸的受力,应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。(2)被液柱封闭的气体的压强,若应用平衡条件或牛顿第二定律求解,得出的压强单位为Pa。2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定,p、V、T均发生变化,则选用理想气体状态方程列方程求解。(2)若气体质量一定,p、V、T中有一个量不发生变化,则选用对应的实验定律列方程求解。-96-考点一考点二考点三3.多个研究对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题,要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系,列出辅助方程,最后联立求解。-97-考
